JPH09211165A

JPH09211165A - 原子炉の炉心

Info

Publication number: JPH09211165A
Application number: JP8021491A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima; 毅中嶋; Noriyuki Yoshida; 紀之吉田; Hisao Nogiwa; 久生野際
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1997-08-15
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: JP3614965B2

Abstract

(57)【要約】【課題】初装荷炉心の出力ピーキングや炉停止余裕が
設計条件を満たしつつ、炉心平均濃縮度を高くして取出
平均燃焼度を向上させる。【解決手段】濃縮度の異なる３種類の燃料集合体より
構成される初装荷炉心において、制御棒廻りの燃料集合
体４体で構成されるセルを基本単位とし、運転サイクル
中長期間に渡って制御棒が挿入されるコントロールセル
１５ａを低濃縮燃料１３ａ４体で構成して炉心中心部を
中心として１つ置きに格子状態に配置し、このコントロ
ールセル１５ａに面隣接するセル１５ｂは中濃縮燃料１
３ｂ２体と高濃縮燃料１３ｃ２体で構成し、コントロー
ルセル１５ａに面隣接しないセル１５ｃは低濃縮燃料１
３ａ２体と中濃縮燃料１３ｂ１体と高濃縮燃料１３ｃ１
体で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉の熱的制限
値や炉停止余裕等の炉心特性を悪化させることなく初装
荷炉心の取出燃焼度を高くすることができる原子炉炉心
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に原子炉は、図１１に示す如く断面
十字型の制御棒１１の周囲に４体の燃料集合体１３を装
荷して単位格子（以下、セルという。）１５を構成し、
これらセル１５を複数個格子状態に配列して炉心を構成
している。

【０００３】ところで、このような原子炉は約１年強、
すなわち１サイクル運転毎に燃料集合体の交換が行われ
るが、この燃料集合体は１〜５サイクルの間燃焼される
ように設計されており、燃料交換の際には全燃料集合体
のうち 1/4〜1/5 ずつが交換される。したがって、燃料
集合体を 1/4ずつ交換して運転した場合、第４サイクル
以後は燃焼が最も進んだ燃料集合体、燃焼が中程度進ん
だ燃料集合体、燃焼が進んでいない燃料集合体、すなわ
ち残留濃縮度が最低、中程度、最高の燃料集合体が装荷
された炉心となり、以後は燃料交換毎に残留濃縮度最低
の燃料集合体から取り出し、代わりに新燃料集合体を装
荷すれば、同じ状態の炉心が維持される。このような炉
心を平衡炉心と称している。

【０００４】しかしながら、原子炉を建設して初めて燃
料集合体を装荷した炉心すなわち初装荷炉心において
は、全燃料集合体が同じ濃縮度の新燃料集合体であるの
で、はじめの２〜３サイクルの間は、完全に燃焼してい
ない、つまり残留濃縮度の比較的高い燃料集合体が燃料
交換の際に炉心から取り出されることになり、不経済で
あった。

【０００５】このような課題を解決すべく、原子炉の炉
心装荷方法はこれまで様々な改良が加えられてきた。た
とえば初装荷炉心に装荷する燃料集合体を濃縮度の異な
る３種類のもの、すなわち高濃縮燃料、中濃縮燃料、低
濃縮燃料とし、それらを新燃料、２サイクル目燃料、３
サイクル目以上燃料にみたてて平衡炉心を模擬した初装
荷炉心を構成する。これは多種類濃縮度炉心と呼ばれて
いる炉心装荷方法である。平衡炉心においては、中性子
の漏れが大きく熱中性子束の低い炉心最外周部に残留濃
縮度の低い燃料から装荷するが、多種類濃縮度炉心にお
いても、これと同様の考えで炉心最外周部に低濃縮燃料
を装荷し、それ以外は高、中、低濃縮燃料を適切に組み
合わせた複数のセルで炉心を構成する。このような多種
類濃縮度炉心により、第１サイクル終了時に取り出す低
濃縮燃料の残留濃縮度は低減され、燃料経済性は向上し
た。

【０００６】多種類濃縮度炉心を改良し、第１サイクル
終了時に取り出す燃料の残留濃縮度をさらに低減するこ
とにより燃料経済性をさらに向上したのが、改良型多種
類濃縮度炉心である。これは、特公平５−２７０７５号
公報に記載があるように、多種類濃縮度炉心と同様に、
濃縮度の異なる３種類の燃料、すなわち高濃縮燃料、中
濃縮燃料、低濃縮燃料から構成される炉心構成である
が、炉心最外周には高濃縮燃料を装荷し、原子炉出力調
整用の制御棒廻りに配置する４体の燃料集合体で構成す
るセル（以下、コントロールセルという。）には低濃縮
燃料を装荷し、そのほかのセルには高濃縮、中濃縮、低
濃縮燃料を適当に装荷して構成することが特徴である。

【０００７】多種類濃縮度炉心では、熱中性子束が低く
燃焼があまり進まない炉心最外周に低濃縮燃料を装荷し
ていたが、改良型多種類濃縮度炉心では、第１サイクル
終了後に取り出される運命となっている低濃縮燃料を、
炉心最外周ではなくむしろ熱中性子束が高く燃焼が良く
進む炉心中心付近に装荷してより燃焼させた方が、取出
時における残留濃縮度はますます低くなり燃料経済性は
さらに向上する、という原理を利用したものである。同
様に、炉心最外周のみならず、最外周から２層目にも高
濃縮燃料を装荷すれば、低濃縮燃料は必然的にさらに炉
心中心付近に装荷することになり、第１サイクル終了後
に取り出す低濃縮燃料の残留濃縮度はますます低くな
り、燃料経済性はさらに向上する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】初装荷炉心において、
取出平均燃焼度を上げて燃料経済性を向上させるには、
炉心平均濃縮度を上げる必要があるが、これには以下に
示すような問題点がある。

【０００９】すなわち、炉心平均濃縮度を上げるために
は、３種類の濃縮度の異なる燃料のうち、高濃縮燃料の
割合を多くするか、低濃縮燃料や中濃縮燃料の濃縮度を
増加することが考えられる。ここで、高濃縮燃料は、燃
料機械設計上の燃焼度の制限より、取替燃料よりも高い
濃縮度とすることは困難であるため、上記方法が有効で
ある。このような方法で炉心平均濃縮度を上げると、初
装荷炉心の反応度は大きくなるので、制御棒の挿入本数
が増加し、出力分布がさらに非均質になり、炉心断面に
おける径方向の出力ピーキングが増加するという問題を
生じる。

【００１０】また、制御棒の本数の増加に対応して制御
棒を挿入するコントロールセルを低濃縮燃料で用意する
と、逆に平均濃縮度が低下してしまい、これを補償する
ために炉心最外周付近に多くの高濃縮燃料を装荷する
と、これもまた径方向の出力ピーキングが増加するとい
う問題を生じる。さらに、反応度が高い高濃縮燃料の比
率が増えると、炉停止余裕も厳しくなるという問題点が
ある。

【００１１】炉心断面における径方向の出力ピーキング
が増加すると、燃料集合体の最大線出力密度や最小限界
出力比といった原子炉の運転に関する熱的パラメータが
悪化し、運転裕度の減少につながる。したがって、炉心
断面における径方向の出力分布は平坦であるのが望まし
い。

【００１２】このように、濃縮度の異なる３種類の燃
料、すなわち高濃縮、中濃縮、および低濃縮燃料から構
成され、コントロールセルには低濃縮燃料を装荷し、か
つ炉心外周領域の燃料装荷パターンに関しては、高い燃
料経済性を実現するために炉心最外周のみならず最外周
から２層目にも高濃縮燃料を装荷した炉心においては、
前述したような炉心断面における径方向の出力ピーキン
グの増加をもたらすために炉心の運転裕度が少なくなる
という問題が生じる。

【００１３】本発明は、かかる事情に対処してなされた
もので、炉心の出力ピーキングや炉停止余裕が設計条件
を満たしつつ、炉心平均濃縮度を高くして取出平均燃焼
度を向上させることができるより経済的な原子炉炉心を
提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１の発
明は、濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中濃縮燃料
および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる３種類の
燃料集合体が初装荷される炉心において、十字型の制御
棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基本単位と
し、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入されるコン
トロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉心中央領
域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、前記コン
トロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含まない第
１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成し、前
記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外周部を含
まない第２セルを低濃縮燃料２体と中濃縮燃料１体と高
濃縮燃料１体で構成することを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明は、濃縮度の低い方から順
に低濃縮燃料、中濃縮燃料および高濃縮燃料に分類され
る濃縮度の異なる３種類の燃料集合体が初装荷される炉
心において、十字型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構
成されるセルを基本単位とし、運転サイクル中出力調整
用制御棒が挿入されるコントロールセルを低濃縮燃料４
体で構成して、炉心中央領域に１つ置きに格子状態に配
列するとともに、前記コントロールセルに面隣接しかつ
炉心最外周部を含まない第１セルを中濃縮燃料２体と高
濃縮燃料２体で構成し、前記コントロールセルに面隣接
せずかつ炉心最外周部を含まない第２セルを低濃縮燃料
２体と高濃縮燃料２体で構成することを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明は、濃縮度の低い方から順
に低濃縮燃料、中濃縮燃料および高濃縮燃料に分類され
る濃縮度の異なる３種類の燃料集合体が初装荷される炉
心において、十字型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構
成されるセルを基本単位とし、運転サイクル中出力調整
用制御棒が挿入されるコントロールセルを低濃縮燃料４
体で構成して、炉心中央領域に１つ置きに格子状態に配
列するとともに、前記コントロールセルに面隣接しかつ
炉心最外周部を含まない第１セルを中濃縮燃料２体と高
濃縮燃料２体で構成し、前記コントロールセルに面隣接
せずかつ炉心最外周部を含まない第２セルを低濃縮燃料
１体と中濃縮燃料２体と高濃縮燃料１体で構成すること
を特徴とする。

【００１７】請求項４の発明は、上記炉心において、第
１セルおよび第２セルに装荷される高濃縮燃料は、お互
い面隣接しないように配置することを特徴とする。

【００１８】請求項５の発明は、上記炉心において、炉
心最外周部、コントロールセル、第１セルおよび第２セ
ルを除いた炉心周辺部に高濃縮燃料を配置することを特
徴とする。

【００１９】請求項６の発明は、上記炉心において、炉
心最外周部に高濃縮燃料を配置することを特徴とする。

【００２０】請求項７の発明は、上記炉心において、炉
心最外周部に中濃縮燃料を配置することを特徴とする。

【００２１】請求項８の発明は、上記炉心において、高
濃縮燃料を可燃性毒物の含有量が少ないタイプと可燃性
毒物の含有量が多いタイプの２種類のタイプに分け、出
力調整用制御棒が第１サイクル初期において挿入されな
いコントロールセルに面隣接する高濃縮燃料は可燃性毒
物の含有量が多いタイプとし、その他の高濃縮燃料は可
燃性毒物の含有量が少ないタイプとすることを特徴とす
る。

【００２２】本発明においては、原子炉炉心の出力分布
を平坦化するために、まず、初装荷（第１サイクル）炉
心の長期に渡って余剰反応度を補償するために出力調整
用制御棒が挿入されるコントロールセルを、制御棒廻り
に４体の低濃縮燃料で構成し、炉心最外周のセルを除く
炉心中央領域に、炉心中心部を中心基点として一つ置き
に配置する。一方、炉心中央領域の他のセルは、コント
ロールセルに面隣接する第１セルと、コントロールセル
に面隣接せずコントロールセルの対角線上に配列される
第２セルに分類される。

【００２３】ここで、出力分布および炉停止余裕の観点
より、制御棒廻りの燃料集合体４体を１単位としたセル
を中心として組合わせを考えていくと解りやすい。コン
トロールセルには、通常定格出力運転中は制御棒が挿入
されているため、コントロールセルに挟まれた第１セル
は比較的出力は低く、−方、コントロールセルの斜めに
位置する第２セルは比較的出力は高い傾向にある。この
特性を利用すると、第１セルは第２セルと比べて比較的
反応度が高い燃料を装荷しても出力が高すぎることはな
く、また、第２セルには第１セルと比べて比較的反応度
が低い燃料を装荷して出力が高すぎないように燃料の配
置を行うことができる。

【００２４】本発明は、かかる特性を利用したもので、
第１セルには、炉心の濃縮度をできるだけ高めることが
できるよう、高濃縮燃料２体と中濃縮燃料２体を装荷
し、第２セルには、低濃縮燃料２体と中濃縮燃料１体と
高濃縮燃料１体の組合わせ、または低濃縮燃料２体と高
濃縮燃料２体の組合わせ、あるいは低濃縮燃料１体と中
濃縮燃料２体と高濃縮燃料１体の組合わせを装荷する。

【００２５】これを、コントロールセルと合わせて炉心
中央領域に規則的に配置することにより、炉心全体でバ
ランスよい出力分布を得ることができるものである。炉
停止余裕も、高濃縮燃料４体を１つのセルに集めなけれ
ば満たすことができる。

【００２６】ところで、初装荷炉心の取出平均燃焼度を
高くするには、高濃縮燃料の体数を増加することが最も
容易な方法である。本燃料装荷パターンでは、炉心の特
性を損なうことなく規則配置的に炉心の平均濃縮度を高
くすることができる。

【００２７】また、この配置の他の長所として、炉心最
外周部を除いて比較的均一に燃料を配置しているため、
不測の事態として予定より挿入している制御棒の本数が
多くなったり少なくなったりした場合でも、炉心配置を
変更することなく、制御棒パターンで容易に調整するこ
とが可能である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。なお、全ての実施の形態におい
て、共通する部分には同一符号を付して説明する。

【００２９】図１は、本発明の第１の実施の形態の炉心
の燃料装荷パターンを示すもので、１、２、３の数字が
それぞれ記されたマスは、濃縮度が異なる３種類の燃料
集合体１３を表し、１のマスは低濃縮燃料１３ａ、２の
マスは中濃縮燃料１３ｂ、３のマスは高濃縮燃料１３ｃ
である。なお、全ての実施の形態において、低濃縮燃料
１３ａの濃縮度は1.3 wt％、中濃縮燃料１３ｂの濃縮度
は2.5 wt％、高濃縮燃料１３ｃの濃縮度は3.7 wt％とし
た。

【００３０】図１に示す炉心は、 764体の燃料集合体１
３で構成され、出力調整用制御棒廻りに４体の低濃縮燃
料１３ａが装荷されるコントロールセル１５ａを炉心中
心部に配し、これを中心として炉心最外周のセルを除く
炉心中央領域に１つおきに格子状態に37個配置してい
る。そしてコントロールセル１５ａの上下左右に隣接し
かつ炉心最外周にかからないセルを第１セル１５ｂとし
て76個配置し、コントロールセル１５ａに斜めに隣接し
かつ炉心最外周にかからないセルを第２セル１５ｃとし
て32個配置している。

【００３１】第１セル１５ｂは、制御棒が挿入されるコ
ントロールセル１５ａに面隣接しており、これにより比
較的出力は抑えられるので、炉心の濃縮度をできるだけ
高めることができるよう、第１セル１５ｂには２体の高
濃縮燃料１３ｃと２体の中濃縮燃料１３ｂを装荷する。

【００３２】第２セル１５ｃは、第１セル１５ｂと比べ
て出力が高くなりやすいので、２体の低濃縮燃料１３ａ
と１体の中濃縮燃料１３ｂと１体の高濃縮燃料１３ｃを
装荷する。

【００３３】なお、第１セル１５ｂ、第２セル１５ｃと
もに高濃縮燃料１３ｃが互いに隣接して出力ピーキング
が高くならないように配置している。この場合、第１セ
ル１５ｂの２体の中濃縮燃料１３ｂと２体の高濃縮燃料
１３ｃは第２セル１５ｃのものよりも反応度は低いの
で、反応度が低いセルに挟まれていなくても、出力ピー
クが発生することはない。

【００３４】また、上記３種類のセル１５ａ、１５ｂ、
１５ｃを除く炉心周辺領域で、最外周は低濃縮燃料１３
ａを配置し、その他は高濃縮燃料１３ｃを配置して，で
きるだけ炉心平均濃縮度を高くしたものとしている。

【００３５】図１に示すように、コントロールセル１５
ａが配置され比較的出力が高い炉心中央領域では、セル
を中心に３種類の濃縮度の燃料を分散して配置すること
により、出力分布を平坦にすることができる。

【００３６】上記３種類の燃料の濃縮度・可燃性毒物の
分布は、最終的な詳細３次元評価で運転制限値を満足す
るように決めればよい。この実施の形態では、特に細か
な濃縮度・可燃性毒物の分布については述べない。

【００３７】なお、この実施の形態の炉心において、 7
64体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは 304
体、中濃縮燃料１３ｂは 184体、高濃縮燃料１３ｃは 2
76体であり、平均濃縮度は2.46wt％となる。

【００３８】図２は、本発明の第１の実施の形態の変形
例を示すもので、第１の実施の形態と比較して、1/4 炉
心対称性として鏡面対称の燃料装荷パターンを形成して
いる。したがって、1/4 対称軸上の第１セル１５ｂにお
いて、高濃縮燃料１３ｃが２体隣接することになるが、
制御棒が挿入されるコントロールセル１５ａに隣接して
いるのでピーキング上厳しくなることはない。

【００３９】図３は、第１の実施の形態の他の変形例を
示すもので、 872体の燃料集合体１３が装荷される炉心
に対する適用例を示している。この場合もコントロール
セル１５ａは37個であり、２体の高濃縮燃料１３ｃと２
体の中濃縮燃料１３ｂを装荷した第１セル１５ｂがコン
トロールセル１５ａと面隣接する位置に、２体の低濃縮
燃料１３ａと１体の中濃縮燃料１３ｂと１体の高濃縮燃
料１３ｃを装荷した第２セル１５ｃがコントロールセル
１５ａと面隣接しない位置にそれぞれ配置されている。

【００４０】このように、コントロールセル１５ａを炉
心中央領域に１つおきに格子状態に配置し、それに対し
て第１セル１５ｂと第２セル１５ｃを規則的に配置する
燃料装荷パターンは、炉心の大きさにより制約を受ける
ものではなく、大型炉心においても適用可能である。

【００４１】なお、この炉心において、 872体の燃料集
合体１３のうちの低濃縮燃料１３ａは 344体、中濃縮燃
料１３ｂは 228体、高濃縮燃料１３ｃは 300体であり、
平均濃縮度は2.44wt％である。

【００４２】図４は、本発明の第２の実施の形態の炉心
の燃料装荷パターンを示すもので、第１の実施の形態の
炉心の燃料装荷パターンと比較して、さらに炉心平均濃
縮度を高めるため、第２セル１５ｃに低濃縮燃料１３ａ
２体と高濃縮燃料１３ｃ２体を装荷している。この場合
でも、第１セル１５ｂの中濃縮燃料１３ｂ２体と高濃縮
燃料１３ｃ２体よりも反応度は低いので、反応度が低い
セルに挟まれていなくても、出力ピークが発生すること
はない。

【００４３】これによって、第１の実施の形態と同様に
出力分布を平坦にし炉停止余裕に余裕を持った炉心を得
ることができる。

【００４４】また、この実施の形態の炉心において、 7
64体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは 304
体、中濃縮燃料１３ｂは 152体、高濃縮燃料１３ｃは 3
08体であり、炉心平均濃縮度は第１の実施の形態のもの
より高く2.51wt％となり、さらなる取出燃焼度の増加が
期待できる。

【００４５】図５は、本発明の第３の実施の形態の炉心
の燃料装荷パターンを示すもので、第１の実施の形態の
炉心の燃料装荷パターンと比較して、第２セル１５ｃに
低濃縮燃料１３ａ１体と中濃縮燃料１３ｂ２体と高濃縮
燃料１３ｃ１体を装荷している。

【００４６】この場合でも、第２セル１５ｃは第１のセ
ル１５ｂの中濃縮燃料１３ｂ２体と高濃縮燃料１３ｃ２
体よりも反応度は低いので、反応度が低いセルに挟まれ
ていなくても、出力ピークが発生することはない。ま
た、炉心平均濃縮度は第１の実施の形態より高く2.51wt
％となり、さらなる取出燃焼度の増加が期待できる。

【００４７】なお、この実施の形態の炉心において、 7
64体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは 272
体、中濃縮燃料１３ｂは 216体、高濃縮燃料１３ｃは 2
76体であ図６は、本発明の第４の実施の形態の炉心の燃
料装荷パターンを示すもので、第１の実施の形態と比較
して、炉心中央部の炉心構成は同じであるが、炉心最外
周部に中濃縮燃料１３ｂを装荷している。

【００４８】これにより、さらに出力分布を均一化し、
熱的制限値や炉停止余裕を満足する炉心を提供すること
もできる。これは、最外周に低濃縮燃料より反応度が高
い中濃縮燃料を配置することにより、最外周の出力を高
くすることができるので、相対的に炉心中央部のピーキ
ングを低くすることができることによる。炉心平均濃縮
度は、第１の実施の形態のものより高く2.60wt％とな
り、さらなる取出燃焼度の増加が期待できる。

【００４９】なお、この実施の形態の炉心において、 7
64体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは 212
体、中濃縮燃料１３ｂは 276体、高濃縮燃料１３ｃは 2
76体である。

【００５０】図７は、本発明の第４の実施の形態の変形
例として、 872体の燃料集合体１３が装荷される炉心の
例を示している。この場合も図６に示す 764体の装荷炉
心と作用、効果は同じである。

【００５１】なお、この炉心において、 872体の燃料集
合体１３のうちの低濃縮燃料１３ａは 252体、中濃縮燃
料１３ｂは 320体、高濃縮燃料１３ｃは 300体であり、
平均濃縮度は2.57wt％となり、図３に示す燃料装荷パタ
ーンの炉心の平均濃縮度2.44wt％よりも高くなる。

【００５２】図８は、本発明の第５の実施の形態の炉心
の燃料装荷パターンを示すもので、第１の実施の形態お
よび第４の実施の形態と比較して、炉心中央部の炉心構
成は同じであるが、炉心最外周部に高濃縮燃料１３ｃを
装荷している。

【００５３】これにより、さらに、出力分布を均一化
し、熱的制限値や炉停止余裕を満足する炉心を提供する
こともできる。これは、最外周に低濃縮燃料や中濃縮燃
料より反応度が高い高濃縮燃料を配置することにより、
最外周の出力を高くすることができるので、相対的に炉
心中央部のピーキングを低くすることができることによ
る。

【００５４】また、この実施の形態において、 764体の
燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは 212体、中濃
縮燃料１３ｂは 184体、高濃縮燃料１３ｃは 368体であ
り、炉心平均濃縮度は、第４の実施の形態のものよりさ
らに高く2.75wt％となり、さらなる取出燃焼度の増加が
期待できる。

【００５５】図９は、本発明の第５の実施の形態の変形
例として、 872体の燃料集合体１３が装荷される炉心の
例を示すが、この場合も第５の実施の形態の 764体の装
荷炉心と作用、効果は同じである。

【００５６】なお、この炉心において、 872体の燃料集
合体１３のうちの低濃縮燃料１３ａは 252体、中濃縮燃
料１３ｂは 228体、高濃縮燃料１３ｃは 392体であり、
平均濃縮度は2.69wt％である。

【００５７】図１０は、第６の発明の実施の形態の炉心
の燃料装荷パターンを示すもので、マスの中に４の数字
が記された燃料集合体１３は、高濃縮燃料１３ｃと濃縮
度は同じであるが可燃性毒物の含有量が多いタイプの第
２の高濃縮燃料１３ｄを示している。

【００５８】図１０に示すように、この実施の形態で
は、第１の実施の形態と比較して、コントロールセル１
５ａ、第１セル１５ｂ、第２セル１５ｃの配置構成は同
じであるが、高濃縮燃料に可燃性毒物の含有量の異なる
２種類のタイプを用意して、炉心中央部において第１サ
イクル初期に出力調整用制御棒１７が挿入されないコン
トロールセル１５ａと面隣接する位置に、可燃性毒物の
含有量が少ない高濃縮燃料１３ｃの替りに可燃性毒物の
含有量が多い第２の高濃縮燃料１３ｄを装荷する。

【００５９】これにより、制御棒が挿入されていないセ
ル周辺の出力分布を可燃性毒物の含有量が多いタイプで
抑えることができるので、制御棒パターンと組み合わせ
て出力分布を均一化し、熱的制限値や炉停止余裕を満足
する炉心を提供することができる。なお、この実施の形
態の炉心の平均濃縮度は、第１の実施の形態と低濃縮燃
料、中濃縮燃料、高濃縮燃料の各装荷数は同じため、2.
46wt％である。

【００６０】また、このような燃料装荷方法は、上記い
ずれの実施の形態とも組み合わせて用いることができ
る。

【００６１】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、濃縮
度の異なる３種類の燃料集合体から構成される原子炉炉
心において、炉心内の出力分布を均一化し、熱的制限値
や炉停止余裕を満足し、平均濃縮度を増加することがで
き、ひいては取出平均燃焼度を増加して燃料経済性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の炉心を示す燃料装
荷パターン図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す燃料
装荷パターン図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の他の変形例を示す
燃料装荷パターン図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の炉心を示す燃料装
荷パターン図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の炉心を示す燃料装
荷パターン図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態の炉心を示す燃料装
荷パターン図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態の変形例を示す燃料
装荷パターン図である。

【図８】本発明の第５の実施の形態の炉心を示す燃料装
荷パターン図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態の変形例を示す燃料
装荷パターン図である。

【図１０】本発明の第６の実施の形態の炉心を示す燃料
装荷パターン図である。

【図１１】セルを模式的に示す平面図である。

【符号の説明】

１１………制御棒１３………燃料集合体１３ａ………低濃縮燃料１３ｂ………中濃縮燃料１３ｃ………高濃縮燃料１３ｄ………第２の高濃縮燃料１５………セル１５ａ………コントロールセル１５ｂ………第１セル１５ｃ………第２セル１７………サイクル初期に挿入される出力調整用制御棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野際久生神奈川県川崎市幸区堀川町66番２東芝エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中
濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる
３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字
型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基
本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入さ
れるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉
心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、
前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含
まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構
成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外
周部を含まない第２セルを低濃縮燃料２体と中濃縮燃料
１体と高濃縮燃料１体で構成することを特徴とする原子
炉の炉心。
【請求項２】濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中
濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる
３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字
型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基
本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入さ
れるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉
心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、
前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含
まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構
成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外
周部を含まない第２セルを低濃縮燃料２体と高濃縮燃料
２体で構成することを特徴とする原子炉の炉心。
【請求項３】濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中
濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる
３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字
型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基
本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入さ
れるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉
心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、
前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含
まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構
成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外
周部を含まない第２セルを低濃縮燃料１体と中濃縮燃料
２体と高濃縮燃料１体で構成することを特徴とする原子
炉の炉心。
【請求項４】第１セルおよび第２セルに装荷される高
濃縮燃料は、お互い面隣接しないように配置することを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の原
子炉の炉心。
【請求項５】炉心最外周部、コントロールセル、第１
セルおよび第２セルを除いた炉心周辺部に高濃縮燃料を
配置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
１項に記載の原子炉の炉心。
【請求項６】炉心最外周部に高濃縮燃料を配置するこ
とを特徴とする請求項５記載の原子炉の炉心。
【請求項７】炉心最外周部に中濃縮燃料を配置するこ
とを特徴とする請求項５記載の原子炉の炉心。
【請求項８】高濃縮燃料を可燃性毒物の含有量が少な
いタイプと可燃性毒物の含有量が多いタイプの２種類の
タイプに分け、出力調整用制御棒が第１サイクル初期に
おいて挿入されないコントロールセルに面隣接する高濃
縮燃料は可燃性毒物の含有量が多いタイプとし、その他
の高濃縮燃料は可燃性毒物の含有量が少ないタイプとす
ることを特徴とする請求項１ないし第７項記載の原子炉
の炉心。