JPH08114689A - 軽水型原子炉用核燃料集合体 - Google Patents
軽水型原子炉用核燃料集合体Info
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- JPH08114689A JPH08114689A JP7254012A JP25401295A JPH08114689A JP H08114689 A JPH08114689 A JP H08114689A JP 7254012 A JP7254012 A JP 7254012A JP 25401295 A JP25401295 A JP 25401295A JP H08114689 A JPH08114689 A JP H08114689A
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 方形の燃料集合体に３角格子配列の燃料棒を
利用できるようにする。 【解決手段】 燃料集合体１００が、集合体底部側の下
方タイプレートと、集合体頂部側の上方タイプレートと
の間に支持された複数燃料棒と、これら燃料棒を取り囲
み、集合体底部から集合体頂部へ向けて燃料棒周囲に冷
却材を導くための方形断面区域を有する外側チャネル
と、燃料棒を所定配列位置に位置決めし、かつ保持する
少なくとも１個のスペーサとを備えており、更に前期燃
料棒が所定ピッチをもって配列され、この配列におい
て、燃料棒の複数中心が２等辺三角形の頂点に位置する
ようにした。
利用できるようにする。 【解決手段】 燃料集合体１００が、集合体底部側の下
方タイプレートと、集合体頂部側の上方タイプレートと
の間に支持された複数燃料棒と、これら燃料棒を取り囲
み、集合体底部から集合体頂部へ向けて燃料棒周囲に冷
却材を導くための方形断面区域を有する外側チャネル
と、燃料棒を所定配列位置に位置決めし、かつ保持する
少なくとも１個のスペーサとを備えており、更に前期燃
料棒が所定ピッチをもって配列され、この配列におい
て、燃料棒の複数中心が２等辺三角形の頂点に位置する
ようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは原子炉用の
核燃料集合体に関し、より具体的には、方形を有する燃
料集合体の燃料棒配列に関するものである。
核燃料集合体に関し、より具体的には、方形を有する燃
料集合体の燃料棒配列に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在の稼働中の軽水型原子炉（ＬＷＲ）
には核燃料棒が配置された方形横断面を有する燃料集合
体が用いられている。軽水型原子炉設計では、制御棒運
転装置のレイアウトには方形配列が用いられ、したがっ
て燃料集合体に配分される区域は方形である。燃料棒
は、各燃料棒に冷却材／減速材用区域がほぼ均等配分さ
れるように、利用可能な方形区域内に分配配置されてい
る。利用可能な方形区域内に燃料棒を配置せねばならな
いため、燃料棒間の中心間隔（すなわちピッチ）が一様
な燃料棒の、等しい数の縦列と横列が設けられる。この
配置は方形格子と呼ばれる。隣接燃料棒中心を通る線に
より、方形区域が多くの均等な方形に分割されるからで
ある。原子炉出力と出力分配（軸方向、半径方向、局所
的の各ピーク）とにより、燃料棒内に生じる体積出力密
度が決まる。隣接燃料棒表面の効果的な冷却を可能にす
る最小燃料棒間隔は、熱伝達試験により決定されたが、
この最小間隔は、製作公差と稼働中の予想燃料棒そりと
に対するゆとりによって与えられる。燃料棒の均等な配
列の場合、所要最小燃料棒間隔によって最大許容燃料棒
直径が制限される。ウラニウム燃料と冷却材／減速材
（すなわち水）との均等配分は、典型的には、方形格子
内の燃料棒の縦横列を等しい数に選び、かつ各方形のコ
ーナーに燃料棒を位置決めすることにより達せられる。
燃料棒配列は、燃料棒内の核燃料体積に対する十分な熱
伝達区域が得られるように寸法付けされ、これにより、
燃料から生じる熱を除去でき、燃料棒に用いた材料の温
度限界内に熱を抑えることができる。
には核燃料棒が配置された方形横断面を有する燃料集合
体が用いられている。軽水型原子炉設計では、制御棒運
転装置のレイアウトには方形配列が用いられ、したがっ
て燃料集合体に配分される区域は方形である。燃料棒
は、各燃料棒に冷却材／減速材用区域がほぼ均等配分さ
れるように、利用可能な方形区域内に分配配置されてい
る。利用可能な方形区域内に燃料棒を配置せねばならな
いため、燃料棒間の中心間隔（すなわちピッチ）が一様
な燃料棒の、等しい数の縦列と横列が設けられる。この
配置は方形格子と呼ばれる。隣接燃料棒中心を通る線に
より、方形区域が多くの均等な方形に分割されるからで
ある。原子炉出力と出力分配（軸方向、半径方向、局所
的の各ピーク）とにより、燃料棒内に生じる体積出力密
度が決まる。隣接燃料棒表面の効果的な冷却を可能にす
る最小燃料棒間隔は、熱伝達試験により決定されたが、
この最小間隔は、製作公差と稼働中の予想燃料棒そりと
に対するゆとりによって与えられる。燃料棒の均等な配
列の場合、所要最小燃料棒間隔によって最大許容燃料棒
直径が制限される。ウラニウム燃料と冷却材／減速材
（すなわち水）との均等配分は、典型的には、方形格子
内の燃料棒の縦横列を等しい数に選び、かつ各方形のコ
ーナーに燃料棒を位置決めすることにより達せられる。
燃料棒配列は、燃料棒内の核燃料体積に対する十分な熱
伝達区域が得られるように寸法付けされ、これにより、
燃料から生じる熱を除去でき、燃料棒に用いた材料の温
度限界内に熱を抑えることができる。
【０００３】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の燃料集合体
は、典型的には、次のような燃料棒配列を有している。
すなわち、各横列の燃料棒数が、配列の横列数と等しい
数となるように、燃料棒が横列に配置されている。隣接
横列では、燃料棒の各中心が方形のコーナーに位置せし
められている。こうした方形の燃料棒配列、又は格子配
列は、ふつう燃料棒横列数と１横列内の燃料棒数とに従
って８×８，９×９，１０×１０等と呼ばれる。燃料棒
横列数とは関係なしに、各配列は、標準寸法の燃料集合
体チャネル内に強制的に適合せしめられている。
は、典型的には、次のような燃料棒配列を有している。
すなわち、各横列の燃料棒数が、配列の横列数と等しい
数となるように、燃料棒が横列に配置されている。隣接
横列では、燃料棒の各中心が方形のコーナーに位置せし
められている。こうした方形の燃料棒配列、又は格子配
列は、ふつう燃料棒横列数と１横列内の燃料棒数とに従
って８×８，９×９，１０×１０等と呼ばれる。燃料棒
横列数とは関係なしに、各配列は、標準寸法の燃料集合
体チャネル内に強制的に適合せしめられている。
【０００４】各燃料棒中心が各方形のコーナーに位置せ
しめられる方形格子を使用すると、４個の燃料棒により
形成される方形の中心には、必要以上に大きい流れ区域
が生じる結果となる。この結果、燃料集合体チャネル内
の横断面区域が有効に利用されなくなる。所定燃料集合
体出力レベルに対する燃料棒の線形熱発生率と内部燃料
棒温度とは、燃料棒の数を増加させることにより、低減
させることが望ましい。このことは、例えば、燃料棒配
列を１０×１０から１１×１１へ変更することによって
可能となる。燃料棒配列は、標準燃料集合体チャネルの
固定寸法内に強制適合するようにされており、かつまた
一定の燃料棒表面間隔及び 燃料棒表面・チャネル壁間
隔を有するよう要求されているため、燃料棒横列数と燃
料棒数とを増加させることは、必然的に燃料棒直径を減
少させる結果となる。表面対表面の間隔を維持するに
は、燃料棒直径は減少させねばならない。燃料棒の中心
対中心の間隔が減少するからである。効果的な冷却を考
慮に入れ、かつ燃料棒のそりに順応し得る燃料棒間隔
は、燃料棒ピッチに比例して減少させることはできな
い。燃料棒の量が方形格子内で増加しても、増加した燃
料棒数を所要燃料棒直径の縮小によって補償することは
できず、燃料集合体のウラニウム装荷量は、燃料棒配列
がより細かく分割されることで減少する。
しめられる方形格子を使用すると、４個の燃料棒により
形成される方形の中心には、必要以上に大きい流れ区域
が生じる結果となる。この結果、燃料集合体チャネル内
の横断面区域が有効に利用されなくなる。所定燃料集合
体出力レベルに対する燃料棒の線形熱発生率と内部燃料
棒温度とは、燃料棒の数を増加させることにより、低減
させることが望ましい。このことは、例えば、燃料棒配
列を１０×１０から１１×１１へ変更することによって
可能となる。燃料棒配列は、標準燃料集合体チャネルの
固定寸法内に強制適合するようにされており、かつまた
一定の燃料棒表面間隔及び 燃料棒表面・チャネル壁間
隔を有するよう要求されているため、燃料棒横列数と燃
料棒数とを増加させることは、必然的に燃料棒直径を減
少させる結果となる。表面対表面の間隔を維持するに
は、燃料棒直径は減少させねばならない。燃料棒の中心
対中心の間隔が減少するからである。効果的な冷却を考
慮に入れ、かつ燃料棒のそりに順応し得る燃料棒間隔
は、燃料棒ピッチに比例して減少させることはできな
い。燃料棒の量が方形格子内で増加しても、増加した燃
料棒数を所要燃料棒直径の縮小によって補償することは
できず、燃料集合体のウラニウム装荷量は、燃料棒配列
がより細かく分割されることで減少する。
【０００５】例えば、１０×１０の方形格子配列は、約
０．５１インチ（１２．９５ｍｍ）の燃料棒ピッチと、
製作公差及び燃料棒のそりを見込んだ最小燃料棒表面間
隔とを有することにより、稼働寿命にわたり効果的冷却
が維持される。この間隔が０．１１４インチ（２．８９
ｍｍ）の場合、最大燃料棒直径は０．３９６インチ（１
０．０５ｍｍ）とすることができよう。方形格子配列
が、より細かく分割され、１１×１１とされた場合に
は、燃料棒ピッチは約０．４６４インチ（１１．７８ｍ
ｍ）となろう。燃料棒要求間隔０．１１４インチ（２．
８９ｍｍ）を維持するには、最大燃料棒直径は０．３５
インチ（８．８９ｍｍ）に制限されよう。燃料用の容積
総量は燃料棒数及びその横断面積と比例する。２種の配
列の相対燃料横断面積は、次式で表されよう： ＢＷＲ燃料集合体の場合、幾つかの燃料棒配置位置が、
より効率的な燃料利用のため、ウオータロッド又は水流
路としてではなく、中性子の減速を選択的に増大させる
ことに利用すべく保留しておかれる。もし燃料棒方形配
列が、より細かく分割され、かつまた保留ウオータロッ
ドの数が一定のままであるなら、その場合には、ウオー
タロッド又は水流路内の減速材総量は、より少量とな
る。燃料棒、ウオータロッド双方の許容直径が、より小
さくなるからである。もしウオータロッド用に保留され
た燃料棒位置の数が、配列寸法がより細かく分割される
につれて、増加する場合には、燃料集合体へのウラニウ
ム装荷量は更に減少する。このため、燃料棒方形配列が
より細かく分割され、かつウオータロッド数が増すか、
不変のままの場合には、結果として、燃料利用が不効率
になり、製作費が高いものとなる。
０．５１インチ（１２．９５ｍｍ）の燃料棒ピッチと、
製作公差及び燃料棒のそりを見込んだ最小燃料棒表面間
隔とを有することにより、稼働寿命にわたり効果的冷却
が維持される。この間隔が０．１１４インチ（２．８９
ｍｍ）の場合、最大燃料棒直径は０．３９６インチ（１
０．０５ｍｍ）とすることができよう。方形格子配列
が、より細かく分割され、１１×１１とされた場合に
は、燃料棒ピッチは約０．４６４インチ（１１．７８ｍ
ｍ）となろう。燃料棒要求間隔０．１１４インチ（２．
８９ｍｍ）を維持するには、最大燃料棒直径は０．３５
インチ（８．８９ｍｍ）に制限されよう。燃料用の容積
総量は燃料棒数及びその横断面積と比例する。２種の配
列の相対燃料横断面積は、次式で表されよう： ＢＷＲ燃料集合体の場合、幾つかの燃料棒配置位置が、
より効率的な燃料利用のため、ウオータロッド又は水流
路としてではなく、中性子の減速を選択的に増大させる
ことに利用すべく保留しておかれる。もし燃料棒方形配
列が、より細かく分割され、かつまた保留ウオータロッ
ドの数が一定のままであるなら、その場合には、ウオー
タロッド又は水流路内の減速材総量は、より少量とな
る。燃料棒、ウオータロッド双方の許容直径が、より小
さくなるからである。もしウオータロッド用に保留され
た燃料棒位置の数が、配列寸法がより細かく分割される
につれて、増加する場合には、燃料集合体へのウラニウ
ム装荷量は更に減少する。このため、燃料棒方形配列が
より細かく分割され、かつウオータロッド数が増すか、
不変のままの場合には、結果として、燃料利用が不効率
になり、製作費が高いものとなる。
【０００６】３角形の頂点に燃料棒の中心が位置する３
角格子配列は、方形格子配列より、燃料棒配置がより効
率的である一方、要求燃料棒間隔も維持される点で、よ
り望ましい。燃料棒直径が指定され、燃料棒間隔が最小
の場合には、３角形ピッチのため、燃料集合体チャネル
の所定横断面積内で燃料棒を、より密に詰め込むことが
できる。この結果、燃料棒間での冷却水流用区域配分が
より適切になる。燃料棒がより高密度になれば、ウラニ
ウム装荷量も、より増大させることができ、かつ熱伝達
特性も改善される。これは、冷却水が、平均して燃料棒
表面により近く所在することになるからである。加え
て、等ピッチの方形格子の場合より大きい燃料棒熱伝達
表面積を単位面積内に組み入れることができ、かつまた
ウオータロッド及び内部水流路を用いての内部減速がよ
り融通性に富むものとなる。燃料棒密度が高くなれば、
集合体内の燃料棒数が増すにつれて、ウラニウムの装荷
量も増すことができるので、より多くの燃料棒配置位置
をウオータロッドや水流路用に保留でき、しかも、燃料
棒配置位置がより少数である方形格子に比較して、ウラ
ニウム装荷量が少なくはならない。
角格子配列は、方形格子配列より、燃料棒配置がより効
率的である一方、要求燃料棒間隔も維持される点で、よ
り望ましい。燃料棒直径が指定され、燃料棒間隔が最小
の場合には、３角形ピッチのため、燃料集合体チャネル
の所定横断面積内で燃料棒を、より密に詰め込むことが
できる。この結果、燃料棒間での冷却水流用区域配分が
より適切になる。燃料棒がより高密度になれば、ウラニ
ウム装荷量も、より増大させることができ、かつ熱伝達
特性も改善される。これは、冷却水が、平均して燃料棒
表面により近く所在することになるからである。加え
て、等ピッチの方形格子の場合より大きい燃料棒熱伝達
表面積を単位面積内に組み入れることができ、かつまた
ウオータロッド及び内部水流路を用いての内部減速がよ
り融通性に富むものとなる。燃料棒密度が高くなれば、
集合体内の燃料棒数が増すにつれて、ウラニウムの装荷
量も増すことができるので、より多くの燃料棒配置位置
をウオータロッドや水流路用に保留でき、しかも、燃料
棒配置位置がより少数である方形格子に比較して、ウラ
ニウム装荷量が少なくはならない。
【０００７】しかし、３角格子は、燃料棒縦横列数の等
しい方形横断面積には適合できない。
しい方形横断面積には適合できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、方形
の燃料集合体に３角格子の燃料棒配列が利用できるよう
にすることにある。
の燃料集合体に３角格子の燃料棒配列が利用できるよう
にすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、沸騰水型原子炉用核燃料集合体は、集合体底部側に
配置された下方タイプレートと集合体頂部側に配置され
た上方タイプレートとの間で支持された細長い平行の複
数燃料棒と、複数燃料棒を取り囲み、かつ集合体底部か
ら集合体頂部へ向かって燃料棒の周囲を案内される冷却
材／減速材用の事実上方形の横断面区域を有する外側流
路と、所定配置形式に燃料棒を位置決めし保持する少な
くとも１個のスペーサとを備えており、前記燃料棒が、
燃料棒中心が２等辺三角形の頂点に位置する配列形式で
所定ピッチをもって配置される。
ば、沸騰水型原子炉用核燃料集合体は、集合体底部側に
配置された下方タイプレートと集合体頂部側に配置され
た上方タイプレートとの間で支持された細長い平行の複
数燃料棒と、複数燃料棒を取り囲み、かつ集合体底部か
ら集合体頂部へ向かって燃料棒の周囲を案内される冷却
材／減速材用の事実上方形の横断面区域を有する外側流
路と、所定配置形式に燃料棒を位置決めし保持する少な
くとも１個のスペーサとを備えており、前記燃料棒が、
燃料棒中心が２等辺三角形の頂点に位置する配列形式で
所定ピッチをもって配置される。
【００１０】
【発明の実施の形態】原子炉用燃料の設計の傾向は、燃
料棒数を増すことにより、ウラニウム燃料をより細かく
分割し、それによって、燃料に生じる熱を容易に冷却材
に伝達できるようにすることである。この措置によっ
て、集合体内には次第に多量の熱を発生させ得るように
なるが、その措置は、燃料棒の信頼のおける性能を保証
するには、燃料棒出力の限界内に留めなければならな
い。燃料集合体の出力の増大により、次のことが可能に
なる：（１）炉心出力分布を最適化する自由度が増すこ
とによる核燃料利用の改善、（２）より急速な出力変更
が可能になることによる発電所利用率の改善、（３）炉
心の総合出力密度及び発電所電力出力の増大。
料棒数を増すことにより、ウラニウム燃料をより細かく
分割し、それによって、燃料に生じる熱を容易に冷却材
に伝達できるようにすることである。この措置によっ
て、集合体内には次第に多量の熱を発生させ得るように
なるが、その措置は、燃料棒の信頼のおける性能を保証
するには、燃料棒出力の限界内に留めなければならな
い。燃料集合体の出力の増大により、次のことが可能に
なる：（１）炉心出力分布を最適化する自由度が増すこ
とによる核燃料利用の改善、（２）より急速な出力変更
が可能になることによる発電所利用率の改善、（３）炉
心の総合出力密度及び発電所電力出力の増大。
【００１１】ＢＷＲにおいては、燃料棒配列設計は、７
×７から、８×８、９×９を経て、１０×１０へと進ん
できた。ＰＷＲの場合は、初期には１４×１４及び１５
×１５であったが、後には１６×１６ならびに１７×１
７となる。
×７から、８×８、９×９を経て、１０×１０へと進ん
できた。ＰＷＲの場合は、初期には１４×１４及び１５
×１５であったが、後には１６×１６ならびに１７×１
７となる。
【００１２】熱伝達効率の低下防止のためには、燃料棒
間隔を最小にすることが要求される。要求間隔を確保す
るためには、製作公差と放射に起因する燃料棒のそりの
双方に対してゆとりを設ける必要がある。
間隔を最小にすることが要求される。要求間隔を確保す
るためには、製作公差と放射に起因する燃料棒のそりの
双方に対してゆとりを設ける必要がある。
【００１３】ＢＷＲの１０×１０の方形格子燃料集合体
の場合、１００の燃料棒位置が利用可能となり、燃料棒
対燃料棒のピッチは約０．５１インチ（１２．９ｍｍ）
になるだろう。燃料集合体稼働中に熱伝達効率の低下を
生じることのない許容最大燃料棒直径は、燃料棒の要求
間隔によって決定されよう。このため、所定燃料集合体
長さに組み込むことのできる燃料量が制限されることに
なる。しかし、本発明によれば、燃料棒が１０×１２の
３角格子配列の場合には、１１×１１の方形格子配列時
より直径の大きい燃料棒の１２０位置を利用可能である
ため、所定燃料集合体長さで燃料量が増大せしめられ
る。方形格子配列の場合、１２０の可能な燃料棒位置を
得るには１１×１１の格子を必要とするだろう。１１×
１１の燃料棒ピッチは約０．４６４インチ（１１．７ｍ
ｍ）であり、最大燃料棒直径は燃料棒要求間隔により減
少せしめられる結果、燃料集合体所定長さに組み込まれ
得る燃料量は１０×１２配列の場合より少ない値となろ
う。
の場合、１００の燃料棒位置が利用可能となり、燃料棒
対燃料棒のピッチは約０．５１インチ（１２．９ｍｍ）
になるだろう。燃料集合体稼働中に熱伝達効率の低下を
生じることのない許容最大燃料棒直径は、燃料棒の要求
間隔によって決定されよう。このため、所定燃料集合体
長さに組み込むことのできる燃料量が制限されることに
なる。しかし、本発明によれば、燃料棒が１０×１２の
３角格子配列の場合には、１１×１１の方形格子配列時
より直径の大きい燃料棒の１２０位置を利用可能である
ため、所定燃料集合体長さで燃料量が増大せしめられ
る。方形格子配列の場合、１２０の可能な燃料棒位置を
得るには１１×１１の格子を必要とするだろう。１１×
１１の燃料棒ピッチは約０．４６４インチ（１１．７ｍ
ｍ）であり、最大燃料棒直径は燃料棒要求間隔により減
少せしめられる結果、燃料集合体所定長さに組み込まれ
得る燃料量は１０×１２配列の場合より少ない値となろ
う。
【００１４】図１に示した沸騰水型原子炉用燃料集合体
１００は、外側流路１５により形成される区域内に配置
された燃料棒１１を有している。先行技術の場合であれ
ば、１０×１０配列の燃料棒が外側流路により形成され
る区域内に配置されることになろう。燃料棒１１は、そ
れらの中心が、方形のコーナーより、むしろ正３角形の
頂点に位置するように配置されている。共通の頂点をも
つ６個の隣接３角形が６角形を形成している。燃料棒１
１は、外側流路の境界内に適合するように、各横列に１
０個の燃料棒を有する１２の横列に配置されている。図
１に示した燃料配列は、ＢＷＲ用の１０×１２の６角配
列燃料集合体からなり、１２０の燃料棒位置を有してい
る。図１に示された６角配列の利点は、より大きい燃料
棒直径を利用できる一方、ほぼ同数の燃料棒を有する方
形格子配列の場合と等しい燃料棒表面間隔及び燃料棒表
面対チャネル壁間隔を維持できる点である。これは、外
側流路内の横断面面積がより効率的に利用されるからで
ある。方形格子配列の場合、１０×１２の６角配列で得
られる１２０の燃料棒位置を得るには、１１×１１の配
列が必要であろう。したがって、効果的な冷却に要求さ
れる燃料棒表面間隔を維持するには、１１×１１の燃料
棒ピッチは低減され（約０．４６４インチ）（１１．７
８ｍｍ）、燃料棒直径も減少せしめられよう（１０／１
１以下）。直径が縮小されれば、燃料棒当たりのウラニ
ウム燃料量も減少する。先行例の１１×１１の方形格子
の場合、燃料棒直径は０．３５インチ（８．８９ｍ
ｍ）、燃料棒表面間隔は０．１１４インチ（２．８９ｍ
ｍ）とすることができよう。１０×１２の３角格子の場
合、燃料棒ピッチは０．４８５インチ（１２．３２ｍ
ｍ）、燃料棒直径は０．３７１インチ（９．４２ｍｍ）
とすることができ、これにより、ほぼ次の値だけ燃料の
相対横断面積が増大せしめられよう： このように、図１の３角格子配列により、１１×１１配
列で用いられるより大きい燃料棒直径の使用が可能にな
る。燃料棒直径がより大となることにより、より多くの
水用ロッドや部分長さの燃料棒が利用できる一方、燃料
集合体のウラニウム含有量が維持される。このように、
方形格子に比して３角格子の場合には燃料棒直径を増す
ことができるため、燃料棒位置の一部を、ウオータロッ
ド、部分長さの燃料棒、部分長さのウオータロッドを有
する部分長さの燃料棒のいずれか又はすべてのために、
より多く利用できる。
１００は、外側流路１５により形成される区域内に配置
された燃料棒１１を有している。先行技術の場合であれ
ば、１０×１０配列の燃料棒が外側流路により形成され
る区域内に配置されることになろう。燃料棒１１は、そ
れらの中心が、方形のコーナーより、むしろ正３角形の
頂点に位置するように配置されている。共通の頂点をも
つ６個の隣接３角形が６角形を形成している。燃料棒１
１は、外側流路の境界内に適合するように、各横列に１
０個の燃料棒を有する１２の横列に配置されている。図
１に示した燃料配列は、ＢＷＲ用の１０×１２の６角配
列燃料集合体からなり、１２０の燃料棒位置を有してい
る。図１に示された６角配列の利点は、より大きい燃料
棒直径を利用できる一方、ほぼ同数の燃料棒を有する方
形格子配列の場合と等しい燃料棒表面間隔及び燃料棒表
面対チャネル壁間隔を維持できる点である。これは、外
側流路内の横断面面積がより効率的に利用されるからで
ある。方形格子配列の場合、１０×１２の６角配列で得
られる１２０の燃料棒位置を得るには、１１×１１の配
列が必要であろう。したがって、効果的な冷却に要求さ
れる燃料棒表面間隔を維持するには、１１×１１の燃料
棒ピッチは低減され（約０．４６４インチ）（１１．７
８ｍｍ）、燃料棒直径も減少せしめられよう（１０／１
１以下）。直径が縮小されれば、燃料棒当たりのウラニ
ウム燃料量も減少する。先行例の１１×１１の方形格子
の場合、燃料棒直径は０．３５インチ（８．８９ｍ
ｍ）、燃料棒表面間隔は０．１１４インチ（２．８９ｍ
ｍ）とすることができよう。１０×１２の３角格子の場
合、燃料棒ピッチは０．４８５インチ（１２．３２ｍ
ｍ）、燃料棒直径は０．３７１インチ（９．４２ｍｍ）
とすることができ、これにより、ほぼ次の値だけ燃料の
相対横断面積が増大せしめられよう： このように、図１の３角格子配列により、１１×１１配
列で用いられるより大きい燃料棒直径の使用が可能にな
る。燃料棒直径がより大となることにより、より多くの
水用ロッドや部分長さの燃料棒が利用できる一方、燃料
集合体のウラニウム含有量が維持される。このように、
方形格子に比して３角格子の場合には燃料棒直径を増す
ことができるため、燃料棒位置の一部を、ウオータロッ
ド、部分長さの燃料棒、部分長さのウオータロッドを有
する部分長さの燃料棒のいずれか又はすべてのために、
より多く利用できる。
【００１５】図２の場合、燃料集合体１０１内には、燃
料棒１１、ウオータロッド１７、部分長さの燃料棒１３
が配置されている。この配置は、各燃料棒１１と部分長
さの燃料棒１３とが、（ａ）ウオータロッド１７又は外
側流路１５に直接隣接するか、もしくは（ｂ）ウオータ
ロッド又は外側流路が直接見える位置に置かれるように
なされている。この配置形式の結果、燃料棒内で核分裂
によって生まれる高速中性子が、他の燃料棒の共鳴捕獲
を逃れ、その代わりにウオータロッド内、又は燃料チャ
ネル外側の水内で熱運動化される確率がより高くなる。
中性子の熱運動化の確率が高くなることにより、燃料集
合体全体にわたって、より大きい熱中性子源が産生さ
れ、その結果、燃料利用度が増大する。このような配列
は、類似の数の可能な燃料棒位置を有する方形格子で
は、燃料集合体のウラニウム含有量を著しく減じること
なしには達成できない。満足のゆくウラニウム装荷が３
角格子では維持される。これは、燃料棒位置の数がより
多く、かつもともと可能なウラニウム装荷量がより多い
からである。
料棒１１、ウオータロッド１７、部分長さの燃料棒１３
が配置されている。この配置は、各燃料棒１１と部分長
さの燃料棒１３とが、（ａ）ウオータロッド１７又は外
側流路１５に直接隣接するか、もしくは（ｂ）ウオータ
ロッド又は外側流路が直接見える位置に置かれるように
なされている。この配置形式の結果、燃料棒内で核分裂
によって生まれる高速中性子が、他の燃料棒の共鳴捕獲
を逃れ、その代わりにウオータロッド内、又は燃料チャ
ネル外側の水内で熱運動化される確率がより高くなる。
中性子の熱運動化の確率が高くなることにより、燃料集
合体全体にわたって、より大きい熱中性子源が産生さ
れ、その結果、燃料利用度が増大する。このような配列
は、類似の数の可能な燃料棒位置を有する方形格子で
は、燃料集合体のウラニウム含有量を著しく減じること
なしには達成できない。満足のゆくウラニウム装荷が３
角格子では維持される。これは、燃料棒位置の数がより
多く、かつもともと可能なウラニウム装荷量がより多い
からである。
【００１６】たいていの場合、幾つかの燃料棒位置がウ
オータロッド及び水流路によって占められることによ
り、減速が促進され、ウラニウム利用度が改善される。
図１に示した３角格子配列では、約６つの燃料棒位置を
ウオータロッド及び水流路に利用可能である一方、１１
×１１方形格子配列と等しいウラニウム燃料量が維持さ
れる。ＢＷＲ用燃料集合体は、それらの中心部では典型
的には低減速である。したがって、付加的な減速材を燃
料集合体横断面の中心部近くに配置すれば、極めて効果
的である。図３に示した燃料集合体の場合は、中心部の
水流路が、（ａ）１個の管１８（最大２燃料棒ピッチと
１燃料棒直径とをもつ）と、（ｂ）より細い６個の管１
９（それぞれ１個の燃料棒直径をもつ）とからなり、燃
料集合体中心近くの１３の燃料棒位置を占めている。管
１８，１９からなる中心部水流路集合体は、３角格子配
列内へ、冷却材面積配分の均等性を損なうことなしに適
合せしめられている。
オータロッド及び水流路によって占められることによ
り、減速が促進され、ウラニウム利用度が改善される。
図１に示した３角格子配列では、約６つの燃料棒位置を
ウオータロッド及び水流路に利用可能である一方、１１
×１１方形格子配列と等しいウラニウム燃料量が維持さ
れる。ＢＷＲ用燃料集合体は、それらの中心部では典型
的には低減速である。したがって、付加的な減速材を燃
料集合体横断面の中心部近くに配置すれば、極めて効果
的である。図３に示した燃料集合体の場合は、中心部の
水流路が、（ａ）１個の管１８（最大２燃料棒ピッチと
１燃料棒直径とをもつ）と、（ｂ）より細い６個の管１
９（それぞれ１個の燃料棒直径をもつ）とからなり、燃
料集合体中心近くの１３の燃料棒位置を占めている。管
１８，１９からなる中心部水流路集合体は、３角格子配
列内へ、冷却材面積配分の均等性を損なうことなしに適
合せしめられている。
【００１７】２等辺三角形の格子は、燃料棒を最も密
に、かつまた均等に詰込める利点があるとはいえ、ほぼ
方形の境界内に適合できる２等辺三角形の数はきわめて
限られている。そのような格子の１つが、図１〜図３に
示した既述のＢＷＲ用１０×１２の６角形燃料集合体で
ある。本発明の別の実施例によれば、別の３角格子配列
であれば、正３角形の三角格子を僅かに変更しただけ
で、各燃料棒に対してほぼ均等に冷却材区域が配分され
る方形境界内に適合させることができる。そのような非
正３角形配列の１つが、図１３の（ａ）に示した９×１
１配列である。本発明によるこの実施例の場合、方形燃
料集合体用の三角格子配列が、２等辺三角形の頂点に燃
料棒中心を配置することによって可能になる。図１３の
（ａ）に示したＢＷＲ用燃料集合体１１１は、外側チャ
ネル１５内に９×１１の燃料棒配列を有しており、燃料
棒１１の中心は、約０．８５の底辺ｂ対高さｈ比を有す
る２等辺三角形の頂点に位置している。２等辺三角形の
底角は、図１３の（ｂ）に示したように、約５９．５３
度であり、底辺と向かい合う頂角は６０．９４度であ
る。要求燃料棒表面間隔が、方形格子配列の場合に維持
せねばならない０．１１４インチ（２．８９ｍｍ）であ
る場合、９×１１配列での燃料棒最大直径は約０．４１
５インチ（１０．５４ｍｍ）に制限される。この値は、
底角と向かい合う辺によって決められる。この配列の場
合、これらの辺は底辺より短いからだ。内側チャネル寸
法が約５．２７８インチ（１３４．２８ｍｍ）、燃料棒
対チャネル壁間隔が０．１４５インチ（３．６８ｍｍ）
である典型的なＢＷＲ用燃料集合体の場合の寸法ｂは
０．５３７インチ（１６．６３ｍｍ）である。底角と向
かい合う辺は、０．９８６インチ（２５．０４ｍｍ）×
０．５３７インチ（１３．６３ｍｍ）＝０．５２９イン
チ（１３．４３ｍｍ）となろう。この寸法０．５２９イ
ンチから燃料棒表面間隔０．１１４インチを引いた値が
燃料棒直径の値０．４１５インチである。この値は、１
０×１０方形格子配列の燃料棒直径０．３９６インチ
（１０．０５ｍｍ）より大である。これにより、次式が
えられる： 加えて、燃料集合体が等しい４半部に分割されるよう
に、燃料集合体表面と直角の各中心線に関して直角対称
性が、１列おきに横列から１個の燃料棒を除去すること
により、奇数個の燃料棒横列を有する格子の場合に得ら
れる。
に、かつまた均等に詰込める利点があるとはいえ、ほぼ
方形の境界内に適合できる２等辺三角形の数はきわめて
限られている。そのような格子の１つが、図１〜図３に
示した既述のＢＷＲ用１０×１２の６角形燃料集合体で
ある。本発明の別の実施例によれば、別の３角格子配列
であれば、正３角形の三角格子を僅かに変更しただけ
で、各燃料棒に対してほぼ均等に冷却材区域が配分され
る方形境界内に適合させることができる。そのような非
正３角形配列の１つが、図１３の（ａ）に示した９×１
１配列である。本発明によるこの実施例の場合、方形燃
料集合体用の三角格子配列が、２等辺三角形の頂点に燃
料棒中心を配置することによって可能になる。図１３の
（ａ）に示したＢＷＲ用燃料集合体１１１は、外側チャ
ネル１５内に９×１１の燃料棒配列を有しており、燃料
棒１１の中心は、約０．８５の底辺ｂ対高さｈ比を有す
る２等辺三角形の頂点に位置している。２等辺三角形の
底角は、図１３の（ｂ）に示したように、約５９．５３
度であり、底辺と向かい合う頂角は６０．９４度であ
る。要求燃料棒表面間隔が、方形格子配列の場合に維持
せねばならない０．１１４インチ（２．８９ｍｍ）であ
る場合、９×１１配列での燃料棒最大直径は約０．４１
５インチ（１０．５４ｍｍ）に制限される。この値は、
底角と向かい合う辺によって決められる。この配列の場
合、これらの辺は底辺より短いからだ。内側チャネル寸
法が約５．２７８インチ（１３４．２８ｍｍ）、燃料棒
対チャネル壁間隔が０．１４５インチ（３．６８ｍｍ）
である典型的なＢＷＲ用燃料集合体の場合の寸法ｂは
０．５３７インチ（１６．６３ｍｍ）である。底角と向
かい合う辺は、０．９８６インチ（２５．０４ｍｍ）×
０．５３７インチ（１３．６３ｍｍ）＝０．５２９イン
チ（１３．４３ｍｍ）となろう。この寸法０．５２９イ
ンチから燃料棒表面間隔０．１１４インチを引いた値が
燃料棒直径の値０．４１５インチである。この値は、１
０×１０方形格子配列の燃料棒直径０．３９６インチ
（１０．０５ｍｍ）より大である。これにより、次式が
えられる： 加えて、燃料集合体が等しい４半部に分割されるよう
に、燃料集合体表面と直角の各中心線に関して直角対称
性が、１列おきに横列から１個の燃料棒を除去すること
により、奇数個の燃料棒横列を有する格子の場合に得ら
れる。
【００１８】図４の（ａ）には、８：９×１１の不等辺
３角形配列が示されている。この実施例の場合も、方形
燃料集合体用の３角格子が、燃料棒中心を２等辺三角形
の頂点に配置することで得られる。８：９×１１の配列
は、燃料棒数が、横列から横列へ交互に８，９，８...
と続く配列である。したがって、図４の（ａ）の配列
は、最下方の横列の８個の燃料棒から始まって、次の横
列は９個、その次ぎは８個と続いて、合計１１列とな
る。この三角格子の場合、２等辺三角形の底辺対高さの
比は、燃料棒の三角配列が高密度となるように選定され
ている。特定の用途の場合には、燃料棒直径を、要求さ
れる最小燃料棒間隔にもとづいて可能になる最大直径以
下に抑えることにより、流れ抵抗を低減させたり、反応
特性に好都合なように水対燃料比を最適化したりする。
３角形配列が示されている。この実施例の場合も、方形
燃料集合体用の３角格子が、燃料棒中心を２等辺三角形
の頂点に配置することで得られる。８：９×１１の配列
は、燃料棒数が、横列から横列へ交互に８，９，８...
と続く配列である。したがって、図４の（ａ）の配列
は、最下方の横列の８個の燃料棒から始まって、次の横
列は９個、その次ぎは８個と続いて、合計１１列とな
る。この三角格子の場合、２等辺三角形の底辺対高さの
比は、燃料棒の三角配列が高密度となるように選定され
ている。特定の用途の場合には、燃料棒直径を、要求さ
れる最小燃料棒間隔にもとづいて可能になる最大直径以
下に抑えることにより、流れ抵抗を低減させたり、反応
特性に好都合なように水対燃料比を最適化したりする。
【００１９】有利な一実施例の場合、２等辺三角形を、
できるだけ正３角形に近いものにし、燃料棒間隔がほと
んど均一となるようにして、最大詰込み密度が得られる
ようにする。図４の（ａ）場合、ＢＷＲ用燃料集合体１
０２は、８：９×１１の燃料棒配列を有しており、燃料
棒中心が２等辺三角形頂点に位置している。この場合の
底辺対高さ比（ｈ／ｂ）は０．８である。図示のよう
に、２等辺三角形の底角は約５８度、頂角は約６４度で
ある。この配列は、どの中心線に関しても対称的なの
で、４つのコーナーが、いずれもチャネル壁に対して等
しい幾何形状をなしており、燃料集合体は、反応度及び
出力配分の計算に便利なように等しい４半部に分割でき
る。図５の実施例の場合、この対称性のため、中央の７
個の燃料棒に代えて６角形の水流路２２を配置すること
が容易になる。この水流路により、燃料集合体中心で中
性子が減速され、熱中性子束が弱められる。更に、燃料
集合体１０３の各コーナーに燃料棒が不在であることに
より、コーナーでの燃料棒出力ピークが低減され、外側
チャネルのコーナー半径がより大となり、厚手のコーナ
ーを有するチャネルを設けることが容易になる。更に、
燃料棒表面・チャネル壁間隔を減少させることができ、
このため、燃料棒ピッチを、ひいては燃料棒直径を増大
させることができる。
できるだけ正３角形に近いものにし、燃料棒間隔がほと
んど均一となるようにして、最大詰込み密度が得られる
ようにする。図４の（ａ）場合、ＢＷＲ用燃料集合体１
０２は、８：９×１１の燃料棒配列を有しており、燃料
棒中心が２等辺三角形頂点に位置している。この場合の
底辺対高さ比（ｈ／ｂ）は０．８である。図示のよう
に、２等辺三角形の底角は約５８度、頂角は約６４度で
ある。この配列は、どの中心線に関しても対称的なの
で、４つのコーナーが、いずれもチャネル壁に対して等
しい幾何形状をなしており、燃料集合体は、反応度及び
出力配分の計算に便利なように等しい４半部に分割でき
る。図５の実施例の場合、この対称性のため、中央の７
個の燃料棒に代えて６角形の水流路２２を配置すること
が容易になる。この水流路により、燃料集合体中心で中
性子が減速され、熱中性子束が弱められる。更に、燃料
集合体１０３の各コーナーに燃料棒が不在であることに
より、コーナーでの燃料棒出力ピークが低減され、外側
チャネルのコーナー半径がより大となり、厚手のコーナ
ーを有するチャネルを設けることが容易になる。更に、
燃料棒表面・チャネル壁間隔を減少させることができ、
このため、燃料棒ピッチを、ひいては燃料棒直径を増大
させることができる。
【００２０】図６に示した別の実施例の場合は、ＢＷＲ
用燃料集合体１０４は９：８×１１の配列を有している
（すなわち、１１列の横列に燃料棒が交互に９，８，
９...の数で配列されている)。燃料棒中心は、図４の
（ａ）や図５の場合と似て２等辺三角形の頂点に位置し
ているが、集合体の４コーナーに燃料棒が配置されてい
る点が異なっている。燃料集合体１０４が燃料集合体１
０３と、更に異なる点は、燃料装荷量がコーナー燃料棒
出力ピークより優先される場合、１個の燃料棒により装
荷量が増大せしめられ、集合体のウラニウム量を増加さ
せることができる。図４〜図６に示した集合体の減速を
変化させるためには、水用ロッド、水流路、部分長さ燃
料棒のいずれか又はすべてを、対称的又は非対称的に燃
料棒に代えて配置することができる。
用燃料集合体１０４は９：８×１１の配列を有している
（すなわち、１１列の横列に燃料棒が交互に９，８，
９...の数で配列されている)。燃料棒中心は、図４の
（ａ）や図５の場合と似て２等辺三角形の頂点に位置し
ているが、集合体の４コーナーに燃料棒が配置されてい
る点が異なっている。燃料集合体１０４が燃料集合体１
０３と、更に異なる点は、燃料装荷量がコーナー燃料棒
出力ピークより優先される場合、１個の燃料棒により装
荷量が増大せしめられ、集合体のウラニウム量を増加さ
せることができる。図４〜図６に示した集合体の減速を
変化させるためには、水用ロッド、水流路、部分長さ燃
料棒のいずれか又はすべてを、対称的又は非対称的に燃
料棒に代えて配置することができる。
【００２１】図４〜図６及び図１３に示した集合体のそ
れぞれは、外側チャネル壁が直線的である。これに対
し、図７の実施例の場合、燃料棒１１の横列が１列おき
にくぼみを有することにより、集合体１０５の外側チャ
ネル壁１６のうち２つが波形にされ、地震に抗する剛度
が高められ、かつ冷却材流区域の分布が均一にされてい
る。
れぞれは、外側チャネル壁が直線的である。これに対
し、図７の実施例の場合、燃料棒１１の横列が１列おき
にくぼみを有することにより、集合体１０５の外側チャ
ネル壁１６のうち２つが波形にされ、地震に抗する剛度
が高められ、かつ冷却材流区域の分布が均一にされてい
る。
【００２２】前述のように、燃料棒は相互に間隔をおい
て配置され、冷却材の流れ区域が適宜に設けられ、各燃
料棒から熱が除去される。加えて、要求される最小燃料
棒間隔が設けられているかどうかを検証する方法を知る
ことも、きわめて望ましいことである。方形格子配列の
場合、燃料棒間隔は、燃料棒の横列と縦列との間の見通
し線に校正済みのシムを通過させることにより、簡単に
検証可能である。３角格子の場合の難しさは、縦列燃料
棒間の見通し線が、次の横列の燃料棒によりブロックさ
れてしまう点にある。この難点は、本発明によれば、２
等辺三角形格子の底辺対高さ比、又は問題の燃料棒ピッ
チ及び直径を適切に選定することによって、見通し線
を、燃料棒の中心を通る線と平行に維持するようにした
ことにより克服された。この結果、得られた３つの見通
し線方向を利用することにより、燃料棒間隔の妥当性を
検証することができる。
て配置され、冷却材の流れ区域が適宜に設けられ、各燃
料棒から熱が除去される。加えて、要求される最小燃料
棒間隔が設けられているかどうかを検証する方法を知る
ことも、きわめて望ましいことである。方形格子配列の
場合、燃料棒間隔は、燃料棒の横列と縦列との間の見通
し線に校正済みのシムを通過させることにより、簡単に
検証可能である。３角格子の場合の難しさは、縦列燃料
棒間の見通し線が、次の横列の燃料棒によりブロックさ
れてしまう点にある。この難点は、本発明によれば、２
等辺三角形格子の底辺対高さ比、又は問題の燃料棒ピッ
チ及び直径を適切に選定することによって、見通し線
を、燃料棒の中心を通る線と平行に維持するようにした
ことにより克服された。この結果、得られた３つの見通
し線方向を利用することにより、燃料棒間隔の妥当性を
検証することができる。
【００２３】ＢＷＲの炉心は、制御棒モジュールの反復
により構成されている。モジュールのそれぞれは、４個
の燃料集合体により取囲まれた制御棒ブレードを有して
いる。３角格子のＢＷＲ用燃料集合体の有利な装荷形式
（本発明の場合、たとえば４個の燃料集合体１１１）で
は、図１４に見られるように、一様の燃料棒対チャネル
壁間隔を有する集合体の面を、不一様の燃料棒対チャネ
ル壁間隔を有する集合体の面に隣接させることにより、
チャネル間の水用区域が事実上均一となる。この配置の
場合も、図１４に示されているように、制御棒ブレード
１１５の連結点のところに位置する集合体コーナーに
は、燃料棒が不在の形式となる。この構成は、集合体周
囲に事実上均一に減速材を分配するだけではなく、たと
えば図１５に示されているように、集合体１１２のチャ
ネル面を波形にすることにより、炉心が、どの方向から
の地震の力に対しても強化される。
により構成されている。モジュールのそれぞれは、４個
の燃料集合体により取囲まれた制御棒ブレードを有して
いる。３角格子のＢＷＲ用燃料集合体の有利な装荷形式
（本発明の場合、たとえば４個の燃料集合体１１１）で
は、図１４に見られるように、一様の燃料棒対チャネル
壁間隔を有する集合体の面を、不一様の燃料棒対チャネ
ル壁間隔を有する集合体の面に隣接させることにより、
チャネル間の水用区域が事実上均一となる。この配置の
場合も、図１４に示されているように、制御棒ブレード
１１５の連結点のところに位置する集合体コーナーに
は、燃料棒が不在の形式となる。この構成は、集合体周
囲に事実上均一に減速材を分配するだけではなく、たと
えば図１５に示されているように、集合体１１２のチャ
ネル面を波形にすることにより、炉心が、どの方向から
の地震の力に対しても強化される。
【００２４】ＢＷＲ用燃料集合体と比較すると、加圧水
型原子炉（ＰＷＲ）用燃料集合体は、より大きい横断面
を有し、かつより多くの燃料棒を有している。現在の典
型的なＰＷＲ用燃料集合体は、１５×１５及び１７×１
７の方形格子配列のものである。本発明の別の実施例に
よれば、底辺ｂ高さｈ比ｈ／ｂが約０．８７５、底角が
６０度を僅かだけ上回る値（たとえば約６０．２５５
度）の２等辺三角形燃料棒格子は、図８の（ａ）及び
（ｂ）に示されているように、ＰＷＲ用燃料集合体１０
６に燃料棒を分配するのに用いられ、１５×１７の配列
を形成する。別の実施例の場合、底辺ｂ対高さｈ比が約
０．８２４、底角が６０度を僅かに下回る値（たとえば
約５８．７５）の２等辺三角形燃料棒格子が、図１１の
（ａ）及び（ｂ）に見られるように、ＰＷＲ用燃料集合
体１０７に燃料棒を分配するのに用いられ、１５×１８
の配列を形成する。燃料集合体１０６、１０７は、それ
ぞれ、１５×１５方形格子配列を有する先行技術の燃料
集合体の全横断面積と等しい全横断面積を有している。
ＰＷＲ制御棒クラスター集合体は、いくぶん変更が必要
となろう。制御棒案内管が、通常は格子内で燃料棒の場
所を占めるからである。このため、制御棒案内管は、図
８の（ａ）及び（ｂ）に示した燃料棒配列内で選択的に
配置するか、又は後述するように、反応度制御上の諸要
求に応じて配置する。
型原子炉（ＰＷＲ）用燃料集合体は、より大きい横断面
を有し、かつより多くの燃料棒を有している。現在の典
型的なＰＷＲ用燃料集合体は、１５×１５及び１７×１
７の方形格子配列のものである。本発明の別の実施例に
よれば、底辺ｂ高さｈ比ｈ／ｂが約０．８７５、底角が
６０度を僅かだけ上回る値（たとえば約６０．２５５
度）の２等辺三角形燃料棒格子は、図８の（ａ）及び
（ｂ）に示されているように、ＰＷＲ用燃料集合体１０
６に燃料棒を分配するのに用いられ、１５×１７の配列
を形成する。別の実施例の場合、底辺ｂ対高さｈ比が約
０．８２４、底角が６０度を僅かに下回る値（たとえば
約５８．７５）の２等辺三角形燃料棒格子が、図１１の
（ａ）及び（ｂ）に見られるように、ＰＷＲ用燃料集合
体１０７に燃料棒を分配するのに用いられ、１５×１８
の配列を形成する。燃料集合体１０６、１０７は、それ
ぞれ、１５×１５方形格子配列を有する先行技術の燃料
集合体の全横断面積と等しい全横断面積を有している。
ＰＷＲ制御棒クラスター集合体は、いくぶん変更が必要
となろう。制御棒案内管が、通常は格子内で燃料棒の場
所を占めるからである。このため、制御棒案内管は、図
８の（ａ）及び（ｂ）に示した燃料棒配列内で選択的に
配置するか、又は後述するように、反応度制御上の諸要
求に応じて配置する。
【００２５】図９の（ａ）及び（ｂ）の実施例では、１
７×１９の燃料棒１２を有するＰＷＲ用燃料集合体１０
９は、底辺ｂ対高さｈ比約０．８８９、底角約６０．６
５度の３角格子配列であり、先行技術の１７×１７方形
格子配列の燃料集合体に代わるものとして用いられる。
図９の（ａ）には、燃料集合体１０９内の案内管２０の
典型的な位置が示されているが、配列内で別の位置を占
めることも可能である。計測管２１は、通常、配列のち
ょうど中心に配置される。１７×２０配列のＰＷＲ用燃
料集合体は、図１２の（ａ）及び（ｂ）示したように、
底辺ｂ対高さｈ比約０．８４２、底角約５９．３度の３
角格子燃料棒１２を有し、１７×１７方形格子の公知Ｐ
ＷＲ用燃料集合体に代わるものとして用いられる。燃料
集合体１０９、１１０は、それぞれ１７×１７方形格子
の公知燃料集合体の全横断面積と等しい全横断面積を有
している。
７×１９の燃料棒１２を有するＰＷＲ用燃料集合体１０
９は、底辺ｂ対高さｈ比約０．８８９、底角約６０．６
５度の３角格子配列であり、先行技術の１７×１７方形
格子配列の燃料集合体に代わるものとして用いられる。
図９の（ａ）には、燃料集合体１０９内の案内管２０の
典型的な位置が示されているが、配列内で別の位置を占
めることも可能である。計測管２１は、通常、配列のち
ょうど中心に配置される。１７×２０配列のＰＷＲ用燃
料集合体は、図１２の（ａ）及び（ｂ）示したように、
底辺ｂ対高さｈ比約０．８４２、底角約５９．３度の３
角格子燃料棒１２を有し、１７×１７方形格子の公知Ｐ
ＷＲ用燃料集合体に代わるものとして用いられる。燃料
集合体１０９、１１０は、それぞれ１７×１７方形格子
の公知燃料集合体の全横断面積と等しい全横断面積を有
している。
【００２６】ＰＷＲ用燃料集合体は、ＢＷＲ用燃料集合
体のような外側チャネルを有していないので、各燃料集
合体（たとえば図８又は図９）は、たとえば図１０に示
したように、境界部分で互いにかん合するようなかたち
にすることができる。４個の燃料集合体１０６は、（破
線で示したように）共通区域を有しており、不連続の区
域なしに規則的な燃料棒配分がなされている。
体のような外側チャネルを有していないので、各燃料集
合体（たとえば図８又は図９）は、たとえば図１０に示
したように、境界部分で互いにかん合するようなかたち
にすることができる。４個の燃料集合体１０６は、（破
線で示したように）共通区域を有しており、不連続の区
域なしに規則的な燃料棒配分がなされている。
【００２７】以上、本発明を有利な実施例につき、具体
的に図示し、かつ説明したが、本発明の精神及び範囲を
逸脱することなく種々の変更が可能であることは、当業
者には明らかであろう。
的に図示し、かつ説明したが、本発明の精神及び範囲を
逸脱することなく種々の変更が可能であることは、当業
者には明らかであろう。
【図１】本発明による１０×１２燃料棒配列の３角格子
を有するＢＷＲ用燃料集合体の水平横断面図である。
を有するＢＷＲ用燃料集合体の水平横断面図である。
【図２】図１に示した燃料集合体の燃料棒を選択的に水
用ロッド又は部分長さの燃料棒に代えた状態を示した水
平横断面図である。
用ロッド又は部分長さの燃料棒に代えた状態を示した水
平横断面図である。
【図３】図１同様の燃料集合体の場合に、中心部の７個
の燃料棒を１個の中心部の水流路に代えた状態を示した
図である。
の燃料棒を１個の中心部の水流路に代えた状態を示した
図である。
【図４】（Ａ）は、３角格子による８：９×１１の燃料
棒配列を有するＢＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
棒配列を有するＢＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
【図５】３角格子による８：９×１１の燃料棒配列を有
するＢＷＲ用燃料集合体の水平横断面図で、中央の７個
の燃料棒の位置に１つの中央の水流路を配置した場合を
示した図である。
するＢＷＲ用燃料集合体の水平横断面図で、中央の７個
の燃料棒の位置に１つの中央の水流路を配置した場合を
示した図である。
【図６】３角格子による９：８×１１の燃料棒配列を有
する別のＢＷＲ燃料集合体の水平横断面図である。
する別のＢＷＲ燃料集合体の水平横断面図である。
【図７】直線状の外側チャネル壁に代えて波形壁を設け
た図６のＢＷＲ用燃料集合体の水平横断面図である。
た図６のＢＷＲ用燃料集合体の水平横断面図である。
【図８】（Ａ）は３角格子による１５×１７の燃料棒配
列を有するＰＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
列を有するＰＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
【図９】（Ａ）は３角格子による１７×１９の燃料棒配
列を有するＰＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
列を有するＰＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
【図１０】３角格子を有する４個のＰＷＲ用燃料集合体
の境界の相互接触形式を示した水平横断面図である。
の境界の相互接触形式を示した水平横断面図である。
【図１１】（Ａ）は３角格子による１５×１８の燃料棒
配列を有するＰＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
配列を有するＰＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
【図１２】（Ａ）は３角格子による１７×２０の燃料棒
配列を有するＰＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
配列を有するＰＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
【図１３】（Ａ）は３角格子による９×１１の燃料棒配
列を有するＢＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
列を有するＢＷＲ用燃料集合体を示す水平断面図、
（Ｂ）は３個の隣接燃料棒の水平横断面図である。
【図１４】本発明による４個のＢＷＲ用燃料集合体によ
り取囲まれた制御ブレードの水平横断面図である。
り取囲まれた制御ブレードの水平横断面図である。
【図１５】それぞれ２つの波形壁を有する４個のＢＷＲ
用燃料集合体に取囲まれた制御ブレードの水平横断面図
である。
用燃料集合体に取囲まれた制御ブレードの水平横断面図
である。
１１ 燃料棒 １２ 燃料棒 １３ 部分長さの燃料棒 １５ 外側チャネル １６ 外側チャネル壁 １７ 水用ロッド １８ 管 １９ 管 ２２ ６角形の水流路 １００ 燃料集合体 １０１ 燃料集合体 １０２ 燃料集合体 １０３ 燃料集合体 １０４ 燃料集合体 １０５ 燃料集合体 １０５ 燃料集合体 １０６ 燃料集合体 １０７ 燃料集合体 １０９ 燃料集合体 １１０ 燃料集合体 １１１ 燃料集合体 １１２ 燃料集合体 １１５ 制御ブレード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 3/32 ＧＤＢ Ｅ
Claims (22)
- 【請求項１】 沸騰水型原子炉用核燃料集合体におい
て、集合体が、集合体底部側の下方タイプレートと、集
合体頂部側の上方タイプレートとの間に支持された複数
の細長い平行の燃料棒と、これら複数の燃料棒を取り囲
み、集合体底部から集合体頂部へ向けて燃料棒の周囲に
冷却材／減速材を導くための事実上方形の断面区域を有
する外側流路と、燃料棒を所定配列位置に位置決めし、
かつ保持する少なくとも１個のスペーサとを有してお
り、前記燃料棒が所定ピッチをもって配列されており、
この配列において、燃料棒の複数中心が2等辺３角形の
頂点に位置していることを特徴とする沸騰水型原子炉用
核燃料集合体。 - 【請求項２】 複数２等辺三角形のそれぞれが等しい底
辺と等しい高さを有しており、底辺対高さの比が、約
０．８５であることを特徴とする、請求項１記載の核燃
料集合体。 - 【請求項３】 複数２等辺三角形のそれぞれが、５９．
５３度に事実上等しい底角を有することを特徴とする、
請求項１記載の核燃料集合体。 - 【請求項４】 沸騰水型原子炉用核燃料集合体におい
て、集合体が、集合体底部側の下方タイプレートと集合
体頂部側の上方タイプレートとの間で支持された複数の
細長い平行の燃料棒と、複数の燃料棒を取り囲み、集合
体底部から集合体頂部へ向かって、燃料棒の周囲に冷却
材／減速材を案内する事実上方形の横断面を有する外側
流路と、燃料棒の位置決めと保持のための少なくとも１
個のスペーサと、所定ピッチをもって９×１１の配列で
配置された燃料棒とを有しており、この配列において、
これら燃料棒中心が２等辺三角形の頂点に位置すること
を特徴とする沸騰水型原子炉用核燃料集合体。 - 【請求項５】 複数２等辺三角形のそれぞれが等しい底
辺と等しい高さとを有しており、底辺対高さの比が約
０．８であることを特徴とする、請求項４記載の核燃料
集合体。 - 【請求項６】 複数２等辺三角形のそれぞれが、５８度
に事実上等しい底角を有することを特徴とする、請求項
４記載の核燃料集合体。 - 【請求項７】 集合体の横断面区域の中心に向かって配
置され、かつ集合体底部から集合体頂部へ向かって冷却
材／減速材を貫流案内する６角形横断面の区域を有する
中心水流路を備えていることを特徴とする、請求項５記
載の核燃料集合体。 - 【請求項８】 集合体の横断面区域の中心に向かって配
置され、かつ集合体底部から集合体頂部へ向かって冷却
材／減速材を貫流案内する６角形横断面の区域を有する
中心水流路を備えていることを特徴とする、請求項６記
載の核燃料集合体。 - 【請求項９】 外側流路が、波形にされた少なくとも２
つの壁部を有することを特徴とする、請求項５記載の核
燃料集合体。 - 【請求項１０】 加圧水型原子炉用核燃料集合体におい
て、集合体が、集合体底部側の下方タイプレートと、集
合体頂部側の上方タイプレートとの間で支持された複数
の細長い平行の燃料棒と、所定配列に燃料棒を位置決め
し、かつ保持する少なくとも１個のスペーサとを有して
おり、前記燃料棒が、所定ピッチにて配列され、この配
列において、燃料棒の複数中心が２等辺三角形の頂点に
位置することを特徴とする加圧水型原子炉用核燃料集合
体。 - 【請求項１１】 加圧水型原子炉用核燃料集合体におい
て、集合体が、集合体底部側の下方タイプレートと、集
合体頂部側の上方タイプレートとの間で支持された複数
の細長い平行の燃料棒と、所定配列に燃料棒を位置決め
し、かつ保持する少なくとも１個のスペーサとを有して
おり、前記燃料棒が、所定ピッチにて１５×１７の数で
配列されされ、この配列において、燃料棒の複数中心が
２等辺三角形の頂点に位置することを特徴とする加圧水
型原子炉用核燃料集合体。 - 【請求項１２】 複数２等辺三角形のそれぞれが、等し
い底辺と等しい高さとを有しており、底辺対高さの比が
約０．８７５であることを特徴とする、請求項１１記載
の核燃料集合体。 - 【請求項１３】 複数２等辺三角形のそれぞれが、６
０．２５度に事実上等しい底角を有することを特徴とす
る、請求項１１記載の核燃料集合体。 - 【請求項１４】 加圧水型原子炉用核燃料集合体におい
て、集合体が、集合体底部側の下方タイプレートと、集
合体頂部側の上方タイプレートとの間で支持された複数
の細長い平行の燃料棒と、所定配列に燃料棒を位置決め
し、かつ保持する少なくとも１個のスペーサとを有して
おり、前記燃料棒が、所定ピッチにて１５×１８の数で
配列されされ、この配列において、燃料棒の複数中心が
２等辺三角形の頂点に位置することを特徴とする加圧水
型原子炉用核燃料集合体。 - 【請求項１５】 複数２等辺三角形のそれぞれが、等し
い底辺と等しい高さとを有しており、底辺対高さの比が
約０．８２４であることを特徴とする、請求項１４記載
の核燃料集合体。 - 【請求項１６】 複数２等辺三角形のそれぞれが、５
８．７５度に事実上等しい底角を有することを特徴とす
る、請求項１４記載の核燃料集合体。 - 【請求項１７】 加圧水型原子炉用核燃料集合体におい
て、集合体が、集合体底部側の下方タイプレートと、集
合体頂部側の上方タイプレートとの間で支持された複数
の細長い平行の燃料棒と、所定配列に燃料棒を位置決め
し、かつ保持する少なくとも１個のスペーサとを有して
おり、前記燃料棒が、所定ピッチにて１７×１９の数で
配列されされ、この配列において、燃料棒の複数中心が
２等辺三角形の頂点に位置することを特徴とする加圧水
型原子炉用核燃料集合体。 - 【請求項１８】 複数２等辺三角形のそれぞれが、等し
い底辺と等しい高さとを有しており、底辺対高さの比が
約０．８８９であることを特徴とする請求項１７記載の
核燃料集合体。 - 【請求項１９】 複数２等辺三角形のそれぞれが、６
０．６５度に事実上等しい底角を有することを特徴とす
る、請求項１７記載の核燃料集合体。 - 【請求項２０】 加圧水型原子炉用核燃料集合体におい
て、集合体が、集合体底部側の下方タイプレートと、集
合体頂部側の上方タイプレートとの間で支持された複数
の細長い平行の燃料棒と、所定配列に燃料棒を位置決め
し、かつ保持する少なくとも１個のスペーサとを有して
おり、前記燃料棒が、所定ピッチにて１７×２０の数で
配列されされ、この配列において、燃料棒の複数中心が
２等辺三角形の頂点に位置することを特徴とする加圧水
型原子炉用核燃料集合体。 - 【請求項２１】 複数２等辺三角形のそれぞれが、等し
い底辺と等しい高さとを有しており、底辺対高さの比が
約０．８４２であることを特徴とする、請求項２０記載
の核燃料集合体。 - 【請求項２２】 複数２等辺三角形のそれぞれが、５
９．３度に事実上等しい底角を有することを特徴とす
る、請求項２０記載の核燃料集合体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/315,379 US5555281A (en) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Triangular lattice for LWR square fuel assemblies |
| US08/315379 | 1994-09-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08114689A true JPH08114689A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=23224137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7254012A Pending JPH08114689A (ja) | 1994-09-30 | 1995-09-29 | 軽水型原子炉用核燃料集合体 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5555281A (ja) |
| EP (1) | EP0704857B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08114689A (ja) |
| KR (1) | KR960012039A (ja) |
| DE (1) | DE69508171T2 (ja) |
| ES (1) | ES2133627T3 (ja) |
| TW (1) | TW314632B (ja) |
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- 1995-09-29 US US08/536,590 patent/US5627865A/en not_active Expired - Fee Related
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