JPH0980180A

JPH0980180A - 原子炉の初装荷炉心および原子炉の運転方法

Info

Publication number: JPH0980180A
Application number: JP7235264A
Authority: JP
Inventors: Yoko Yuji; 洋子湯地; Tadao Aoyama; 肇男青山; Hidemitsu Shimada; 秀充嶋田; Katsumasa Haikawa; 勝正配川; Akihiro Yamanaka; 章広山中; Junichi Yamashita; 淳一山下
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】制御棒本数や可燃性毒物添加量を増加させるこ
となくかつボロンを用いることなく余剰反応度を適切に
制御可能とし、平均濃縮度の十分な増大を実現すること
により、経済性を向上することができる原子炉の初装荷
炉心を提供する。【構成】炉心１００内には、軽水やジルコニウム合金よ
り中性子吸収断面積が大きく中性子吸収効果が大きいス
テンレス製の板である２８４枚のカーテン４が着脱可能
に設けられている。これらカーテン４は、上部炉心格子
板２１から懸下され、８７２体の燃料集合体１の間に位
置する減速材領域のうち制御棒３が挿入されない側に、
燃料集合体１のすべてに隣接して配置されている。ガド
リニア・制御棒３に加えカーテン４で炉心反応度を抑制
できるので、熱的余裕等の炉心特性を悪化させることな
く、余剰反応度を適切に制御することができる。よっ
て、従来と同じ濃度のガドリニアでも燃料濃縮度を向上
させることができ、燃料経済性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新燃料から構成される
原子炉の初装荷炉心に係わり、特に、軽水冷却原子炉に
用いるのに好適な原子炉の初装荷炉心及びその原子炉の
運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子炉の炉心においては、所定
の期間（＝１サイクル）運転を実施した後原子炉が停止
され、装荷された燃料の一部が取り出されて新しい燃料
と交換される。通常、交換される燃料は炉心全体の４分
の１から３分の１程度であり、すなわち一度装荷された
燃料は炉心から取り出されるまでに３から４サイクル程
度の期間炉内に滞在する。このとき、各運転サイクルで
交換される燃料の数が一定である炉心を平衡炉心とい
い、滞在期間に応じて燃焼度の異なる燃料が炉内に混在
する配置となっている。

【０００３】ここで、燃焼履歴を持たない新燃料だけか
ら構成される初装荷炉心においては、始めの１サイクル
（第１サイクル）の間運転を実施した後、燃料の一部が
取り出されて新燃料と交換されることとなる。そして、
初装荷炉心からこのようにして何サイクルか燃料交換を
行った後に、平衡炉心へと移行するようになる。初装荷
炉心から取り出される燃料は、１サイクルしか炉心に滞
在していないので、通常の炉心において３サイクルから
４サイクル滞在して取り出される燃料に比べて、燃焼度
が低く、発生エネルギーが少ない。したがって、一般
に、初装荷炉心においては、炉内滞在期間に応じてウラ
ン濃縮度を変えた複数の濃縮度の燃料からなる平衡炉心
模擬の構成が採用されており、核分裂性物質を有効に利
用することで経済性の向上が図られている。

【０００４】このような平衡炉心模擬の初装荷炉心に関
する公知技術として、例えば、特開平５−２４９２７０
号公報がある。この公知技術は、炉心を、燃料集合体の
平均濃縮度が３．４重量％の高濃縮度燃料集合体、２．
３重量％の中濃縮度燃料集合体、及び１．１重量％の低
濃縮度燃料集合体の３種類で構成するとともに、濃縮度
の低い燃料集合体から順に炉心から取り出し、濃縮度の
高い燃料集合体ほど長い間炉内に滞在するようにしたも
のである。

【０００５】ここにおいて、近年、経済性向上のための
一手段として、初装荷炉心燃料の高燃焼度化が求められ
ている。高燃焼度化のためには初装荷炉心平均濃縮度を
高めて燃料集合体の炉内滞在期間を長くするのが有効で
あるが、初装荷炉心平均濃縮度を高める方法としては、
（１）燃料集合体平均濃縮度を増大する、（２）炉心内
の濃縮度の異なる燃料集合体のうち濃縮度の高い燃料集
合体の割合を増やす、の２つの方法が考えられる。しか
しながら、平衡炉心模擬の初装荷炉心では、燃料集合体
の滞在期間に応じ濃縮度の異なる燃料を混在させてお
り、最高濃縮度の燃料集合体は平衡炉心における新燃料
と同程度の濃縮度として平衡炉心への移行が円滑に行わ
れるように配慮されていること、また濃縮設備上ウラン
最高濃縮度には一定の限界があること等を考えると、初
装荷炉心の平均濃縮度増大には（２）の方法が用いられ
ることが多い。

【０００６】ところで、上記のようにして初装荷炉心の
平均濃縮度を増大させると、炉心の反応度も増加する。
ここで、原子炉では一定の運転期間反応度を適切に制御
して運転をする必要があることから、通常、炉心へ制御
棒を挿入したり、ガドリニアなどの可燃性毒物を燃料に
混入したりすることにより、反応度の制御を行ってい
る。したがって、炉心平均濃縮度を増大させた場合に
は、これに応じて、炉心への制御棒の挿入数を増やし
たり、あるいは、特開平５−１１１０８９号公報の［発
明が解決しようとする課題］に示されているように可
燃性毒物混入量を増やしたりすることとなる。また、平
均濃縮度が比較的低い初装荷炉心においては、可燃性
毒物であるボロンを金属板に混入したボロンカーテンを
使用することも行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
〜の方法においては、以下のような課題が存在する。
すなわち、運転中反応度調整のために操作する制御棒
は、コントロールセルと呼ばれる濃縮度の低い燃料集合
体の集まった位置に配置されるが、のように炉心へ挿
入する制御棒本数を増やすと、コントロールセルを構成
する濃縮度の低い燃料集合体数を増やすことが必要とな
り、かえって炉心平均濃縮度を下げることになる。ま
た、径方向ピーキングが増大して熱的余裕が減少する。
さらに、運転期間中の炉心反応度調整のために操作する
制御棒数が増えることから、劣化制御棒の増大による原
子炉稼働率の低下を招き、経済性の観点からも好ましく
ない。

【０００８】また、の燃料への可燃性毒物混入量（濃
度）を増やす方法は、混入量の増大にともなって燃料ペ
レットの熱伝導度が低下し燃料温度が上昇するので、燃
料健全性の観点から限界がある。さらに、のボロンカ
ーテンを用いる方法は、ボロンの燃焼が早く、反応度抑
制効果がすぐに低下してしまうことから、濃縮度を高め
た初装荷炉心に適用するのは不向きである。

【０００９】本発明の第１の目的は、経済性を向上する
ことができる原子炉の初装荷炉心及びその原子炉の運転
方法を提供することである。

【００１０】本発明の第２の目的は、制御棒の本数や可
燃性毒物の添加量を増加させることなくかつボロンを用
いることなく余剰反応度を適切に制御可能とし、平均濃
縮度の十分な増大を実現することにより、経済性を向上
することができる原子炉の初装荷炉心及びその原子炉の
運転方法を提供することである。

【００１１】本発明の第３の目的は、可燃性毒物の添加
量を減少させても余剰反応度を適切に制御可能とするこ
とにより、経済性を向上することができる原子炉の初装
荷炉心及びその原子炉の運転方法を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１〜第３の目的を
達成するために、本発明によれば、核分裂性物質が充填
された複数の燃料棒をそれぞれ備えた複数の燃料集合体
と、これら複数の燃料集合体の間に挿入される少なくと
も１つの制御棒と、計測手段を備えた炉内計装管とを有
し、前記複数の燃料集合体のうち少なくとも１つは、可
燃性毒物を含有する少なくとも１本の燃料棒を備えてい
る原子炉の初装荷炉心において、軽水より中性子吸収断
面積が大きな材料を備えた少なくとも１つの中性子吸収
部材を、前記制御棒及び炉内計装管と別個独立して着脱
可能に設けたことを特徴とする原子炉の初装荷炉心が提
供される。

【００１３】好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心にお
いて、前記核分裂性物質の炉心平均の濃縮度をａ、前記
可燃性毒物の最高濃度をｂとしたとき、ａ＞０．１３ｂ
＋１．６５の関係を満たすように構成されていることを
特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供される。

【００１４】また好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心
において、炉心上部に配置された上部炉心格子板をさら
に有し、前記中性子吸収部材は前記上部格子板から懸下
されていることを特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供
される。

【００１５】また好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心
において、前記中性子吸収部材は、板状の部材であるこ
とを特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供される。

【００１６】また好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心
において、前記中性子吸収部材は、円柱状の部材である
ことを特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供される。

【００１７】また好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心
において、前記中性子吸収部材は、前記複数の燃料集合
体の間に位置する減速材領域のうち前記制御棒が挿入さ
れない側に配置されていることを特徴とする原子炉の初
装荷炉心が提供される。

【００１８】さらに好ましくは、前記原子炉の初装荷炉
心において、前記中性子吸収部材は、前記複数の燃料集
合体のすべてに隣接して配置されていることを特徴とす
る原子炉の初装荷炉心が提供される。

【００１９】また好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心
において、前記複数の燃料集合体は、平均濃縮度が互い
に異なる少なくとも２種類の燃料集合体を含んでおり、
前記中性子吸収部材は、前記少なくとも２種類の燃料集
合体のうち最も濃縮度の低い燃料集合体に隣接して配置
されていることを特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供
される。

【００２０】また好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心
において、前記中性子吸収部材は、ジルコニウム合金よ
り中性子吸収断面積が大きな金属材で構成されているこ
とを特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供される。

【００２１】さらに好ましくは、前記原子炉の初装荷炉
心において、前記金属材は、ステンレス材及びハフニウ
ム材のいずれか一方であることを特徴とする原子炉の初
装荷炉心が提供される。

【００２２】また好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心
において、前記金属材は、ジルコニウム合金より中性子
吸収断面積が大きな物質を母材に添加して構成されてい
ることを特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供される。

【００２３】また好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心
において、前記中性子吸収部材は、ジルコニウム合金よ
り中性子吸収断面積が大きな物質が金属体内に封入され
て構成されていることを特徴とする原子炉の初装荷炉心
が提供される。

【００２４】また上記第１及び第２の目的を達成するた
めに、好ましくは、前記原子炉の初装荷炉心において、
炉心平均のウラン濃縮度が２．６重量％より大きいこと
を特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供される。

【００２５】また上記第１〜第３の目的を達成するため
に、本発明によれば、核分裂性物質が充填された複数の
燃料棒をそれぞれ備えた複数の燃料集合体と、これら複
数の燃料集合体の間に挿入される少なくとも１つの制御
棒と、計測手段を備えた炉内計装管とを有し、前記複数
の燃料集合体のうち少なくとも１つは、可燃性毒物を含
有する少なくとも１本の燃料棒を備えている原子炉の初
装荷炉心において、前記核分裂性物質の炉心平均の濃縮
度をａ、前記可燃性毒物の最高濃度をｂとしたとき、ａ
＞０．１３ｂ＋１．６５の関係を満たすように構成され
ていることを特徴とする原子炉の初装荷炉心が提供され
る。

【００２６】また上記第１〜第３の目的を達成するため
に、本発明によれば、核分裂性物質が充填された複数の
燃料棒をそれぞれ備えた複数の燃料集合体と、これら複
数の燃料集合体の間に挿入される少なくとも１つの制御
棒と、計測手段を備えた炉内計装管と、軽水より中性子
吸収断面積が大きな材料を備え前記制御棒及び炉内計装
管と別個独立して着脱可能に設けられた少なくとも１つ
の中性子吸収部材とを有し、前記複数の燃料集合体のう
ち少なくとも１つが可燃性毒物を含有する少なくとも１
本の燃料棒を備えている炉心を装荷した原子炉の運転方
法において、運転開始から所定期間経過後に運転を停止
し、前記少なくとも１つの中性子吸収部材のうち少なく
とも半数を取り外して炉心から取り出すことを特徴とす
る原子炉の運転方法が提供される。

【００２７】好ましくは、前記原子炉の運転方法におい
て、前記少なくとも半数の中性子吸収部材を炉心から取
り出すときに、前記複数の燃料集合体のうち少なくとも
１つを同数の新しい燃料集合体に取り替えることを特徴
とする原子炉の運転方法が提供される。

【００２８】また好ましくは、前記原子炉の運転方法に
おいて、運転開始から所定期間経過後に、全ての前記中
性子吸収部材を炉心から取り出すことを特徴とする原子
炉の運転方法が提供される。

【００２９】

【作用】一般に原子炉の運転においては、炉心平均濃縮
度に応じて、可燃性毒物の燃料への混入や制御棒の挿入
を行って反応度を抑制し、炉心の余剰反応度が所定の範
囲内となるように適切に制御する。制御棒は、中性子吸
収断面積が比較的大きな材料で構成され、通常、運転中
に使用することが計画されている制御棒は、濃縮度の低
い燃料集合体の配置されたコントロールセルに配置され
る。そして、運転中に制御棒駆動機構によって駆動され
て炉心内への挿入・引き抜きが行われ、その挿入量に応
じて反応度を抑制する。可燃性毒物は、例えば中性子の
効果的な吸収物質であるガドリニアを燃料棒に添加し、
これによって燃焼初期における燃料集合体の無限増倍率
を有効に制御する。すなわち、混入するガドリニアの濃
度を増加させれば、ガドリニアの燃え尽きる時期が遅れ
ることから無限増倍率の最大値を抑えることができる。
したがって、燃料の濃縮度が高くなるほど反応度が高く
なってガドリニアを高濃度とする必要があることから、
従来これらの間には一定の関係がある。すなわち、制御
棒及び可燃性毒物で反応度制御を行う場合は、炉心平均
濃縮度をａ［重量％］、可燃性毒物の最高濃度をｂ［重
量％］としたとき、ａ≦０．１３ｂ＋１．６５となって
いる。

【００３０】ここで、本発明の初装荷炉心においては、
中性子吸収断面積が軽水より大きな材料を備えた中性子
吸収部材を制御棒・炉内計装管と別個に設ける。すなわ
ち例えば、上部格子板から懸下した板状あるいは円柱状
の部材を、制御棒が挿入されない側の減速材領域に、複
数の燃料集合体のすべてに隣接するように配置する。こ
れにより、上記可燃性毒物及び制御棒とともに反応度を
抑制するので、可燃性毒物及び制御棒のみで反応度抑制
を行う場合に比し、炉心の反応度抑制機能が増大する。
すなわち、（１）従来と同じ濃度の可燃性毒物でも燃料
濃縮度を向上させることができるか、若しくは、（２）
従来と同じ燃料濃縮度なら、可燃性毒物の添加量を少な
くすることができ、いずれの場合も経済性を向上させる
ことができる。また、いずれの場合も、結果としてａ＞
０．１３ｂ＋１．６５となるように構成することができ
る。

【００３１】（１）燃料濃縮度の向上により経済性を向
上させる場合従来、可燃性毒物で抑制していた分の反応度をｋ_G、制
御棒で抑制していた分の反応度をｋ_Cとすると、従来の
炉心の余剰反応度ｋ₀＝ｋ_G＋ｋ_Cとなる。ここで、もし
燃料集合体に備えられている燃料、すなわち核分裂性物
質の濃縮度を高くすると、その分余剰反応度がΔｋだけ
増大し、炉心の余剰反応度ｋ₀＋Δｋとなるので、従来
と同じガドリニア及び制御棒では反応度を抑制しきれな
い。しかし本発明においては、この増えた分のΔｋを中
性子吸収部材で抑制することで、制御棒の本数や可燃性
毒物の添加量を増加させることなくかつボロンを用いる
ことなく、余剰反応度を適切に制御することができる。
よって、従来と同じ濃度の可燃性毒物でも燃料濃縮度を
向上させることができ、例えば可燃性毒物濃度が７．５
重量％のままでも、炉心平均核分裂性物質濃縮度を２．
６重量％より大きくすることができる。

【００３２】すなわち、初装荷炉心を装荷して原子炉の
運転を開始し、可燃性毒物・制御棒・中性子吸収部材で
反応度抑制を開始する。そして燃料集合体の燃料棒に含
まれた可燃性毒物が燃焼していき炉心全体で抑制可能な
反応度ｋ_Gも小さくなるが、炉心の余剰反応度も燃焼の
進行に伴ってｋ_G＋ｋ_C＋Δｋから次第に小さくなってい
く。また、炉心余剰反応度の減少に応じ制御棒が炉心か
ら徐々に引き抜かれて制御棒で抑制可能な反応度ｋ_Cが
低減される。このようにして、この間の炉心の反応度は
適正な値に保たれるように制御されており、炉心の余剰
反応度が減少してΔｋにほぼ等しくなるときに制御棒は
全引き抜きとなる。

【００３３】このような、炉心に残存した余剰反応度Δ
ｋを中性子吸収部材で抑制している状態で原子炉を停止
し、第１サイクルを終了する。ここで着脱可能に設けら
れている中性子吸収部材を取り外して炉外へ回収する。
このとき中性子吸収部材の取り外しによって炉心に余剰
反応度Δｋがそのまま残存することになるから、これを
次の第２サイクルのために用いることができる。つま
り、一般に、平衡炉心模擬の初装荷炉心では第１サイク
ル後に例えば炉心全体の４分の１から３分の１程度の燃
料集合体が新燃料集合体と交換されるが、この残存反応
度の分、取り替える燃料集合体数を少なくすることがで
きるか、若しくは全く交換せずに第２サイクルまで運転
を続行することができる。したがって、経済性を向上さ
せることができる。なお、このとき取り外す中性子吸収
部材は全数とは限らず、例えば半数以上としてもよく、
この場合、取り外し数に応じた経済性向上効果が得られ
る。

【００３４】（２）可燃性毒物添加量の低減により経済
性を向上させる場合従来、可燃性毒物で抑制していた分の反応度をｋ_G、制
御棒で抑制していた分の反応度をｋ_Cとすると、従来の
炉心の余剰反応度ｋ₀＝ｋ_G＋ｋ_Cとなる。ここで本発明
においては、可燃性毒物で抑制したいたｋ_Gのうちの一
部を中性子吸収部材で分担することにより、可燃性毒物
の添加量を減少させても余剰反応度を適切に制御可能と
することができる。よって可燃性毒物の添加量を低減し
て可燃性毒物の燃え残りによる中性子の無駄吸収を縮小
できるので、経済性を向上させることができる。

【００３５】また、中性子吸収部材が、板状の部材であ
ることにより、幅・厚さ・長さ等を調整することで、反
応度抑制効果を適宜調整することができる。また、中性
子吸収部材が円柱状の部材であることにより、本数を調
整することで、反応度抑制効果を適宜調整することがで
きる。また同一構成の中性子部材を多数用意すれば足り
るので、製造工程を単純化することができる。また、中
性子吸収部材が複数の燃料集合体の間に位置する減速材
領域のうち制御棒が挿入されない側に配置されているこ
とにより、燃料集合体間の減速材間が排除されて中性子
スペクトルが硬いまま燃焼が進むので、ウラン２３８の
プルトニウムへの転換が増え、中性子吸収部材を取り除
いた時に、中性子吸収部材を設置しない場合より中性子
無限増倍率が高くなり、反応度利得が得られる。また、
複数の燃料集合体が、平均濃縮度が互いに異なる少なく
とも２種類の燃料集合体を含んでおり、中性子吸収部材
は、少なくとも２種類の燃料集合体のうち最も濃縮度の
低い燃料集合体に隣接して配置されていることにより、
制御棒が配置されるコントロールセルに隣接して中性子
吸収部材が配置されることとなるので、制御棒に隣接す
る側面の燃料棒の燃焼が遅れても、制御棒引き抜き時に
出力ピークが出ないようになる。よって、燃料の熱的健
全性を確保できることから、原子炉のさらなる長期連続
運転を実現することができる。また、金属材としてハフ
ニウム材を用いる場合には、ステンレスの約１／２０の
量で同様の反応度抑制効果が得られるので、中性子吸収
部材の体積を小さくし薄い構成とすることができる。

【００３６】また、運転開始から所定期間経過後に、全
ての前記中性子吸収部材を炉心から取り出すことによ
り、例えば、ガドリニア濃度を７．５重量％、核分裂性
物質平均濃縮度３．０重量％の炉心を構成し、１サイク
ルの長さを１２ヶ月とすれば、第１サイクル終了後にも
新燃料を装荷することなく第２サイクルまで反応度を確
保して運転できる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。本発明の第１の実施例を図１〜図７により説明
する。本実施例による初装荷炉心を備えた原子炉圧力容
器内の構造を表す一部破断斜視図を図２に示す。なお、
構造明確化及び煩雑を避けるために、一部の燃料集合体
・制御棒・制御棒駆動機構・カーテン（後述）の図示を
省略している。

【００３８】図２において、原子炉圧力容器２０内に
は、上部炉心格子２１と下部炉心格子２１との間に炉心
１００が設けられており、炉心１００の上部には、炉心
１００で発生した蒸気を減速材から分離するための気水
分離器２２及び蒸気乾燥器２３が設けられている。

【００３９】炉心１００の１／４の領域における水平横
断面模式図を図３に示す。図２及び図３において、炉心
１００内には、８７２体（図３では１／４の２１８体を
図示）の燃料集合体１が配置されている。このとき、
コントロールセル・炉心最外周に配置するため必要な
数、次の運転サイクルでコントロールセルを構成する
ために必要な数、の合計２６４体（図３では６６体を図
示）の低濃縮度燃料集合体１Ｌを装荷している以外は、
最高濃縮度である６０８体（図３では１５２体を図示）
の高濃縮度燃料集合体１Ｈを装荷している。すなわち、
このように濃縮度の高い燃料集合体を増やすことで炉心
平均濃縮度を高めた構成となっており、この点で、濃縮
度の異なる３種類から４種類の燃料集合体から構成され
ていた従来の平衡炉心模擬の初装荷炉心と異なってい
る。

【００４０】また炉心１００内には、軽水やジルコニウ
ム合金より中性子吸収断面積が大きく中性子吸収効果が
大きいステンレス製の板である２８４枚（図３では１／
４の９６枚相当を図示）のカーテン４が着脱可能に設け
られている。これらカーテン４は、上部炉心格子板２１
から懸下され（図２参照）、８７２体の燃料集合体１の
間に位置する減速材領域のうち制御棒３（後述）が挿入
されない側に配置されており、結果として燃料集合体１
のすべてに隣接して配置されている。カーテン４の幅は
１０．４ｃｍであり、また厚さは０．３ｃｍで、燃料有
効長だけの長さを備えている。さらに炉心１００内に
は、炉心１００の反応度を制御するための制御棒３が制
御棒駆動機構２５によって挿入されるようになってい
る。これら制御棒３は横断面が略十字形であり、カーテ
ン４に囲まれた領域を１単位（セル）として１セルに１
体づつ挿入されるようになっている。通常運転中におい
ては、低濃縮度燃料集合体１Ｌのみから成るコントロー
ルセル２に配置されている制御棒３のみが操作され、こ
れによって炉心１００の反応度が調整されている。

【００４１】炉心１００の１セルの構造例を表す水平横
断面模式図を図１に示す。図１において、このセルに配
置されている燃料集合体は全て高濃縮度燃料集合体１Ｈ
である。１つの高濃縮度燃料集合体１Ｈは、ウランが充
填された６６本の燃料棒５と、ウランに可燃性毒物（ガ
ドリニア）が混入された８本の燃料棒６と、２本の水ロ
ッド７とが格子状に配置され、その周囲をチャンネルボ
ックス８で囲って構成されている。またこのセルの２つ
の高濃縮度燃料集合体１Ｈの間には、通常時は制御棒３
は挿入されないが、スクラム時には図示するように制御
棒３が挿入可能になっている。さらにこのセルの四隅に
は、計測手段が備えられた炉内計装管２６（配置位置の
みを破線で示す）が設けられている。このセルの１辺の
長さＬ₁は約３０ｃｍであり、チャンネルボックス８の
幅Ｌ₂は約１４ｃｍである。また燃料棒５のガドリニア
の濃度は７.５重量％であり、従来使用されているもの
と同一となっている。また、以上説明したような構成に
より、炉心１００におけるウランの平均濃縮度は２.８
重量％となっている。

【００４２】次に、本実施例の炉心１００を備えた原子
炉の運転方法及びその作用を説明する。一般に原子炉の
運転においては、炉心平均濃縮度に応じて、可燃性毒物
のウラン燃料への混入や制御棒の挿入を行って反応度を
適切に制御する。制御棒は、中性子吸収断面積が比較的
大きな材料で構成され、通常、濃縮度の低い燃料集合体
の配置されたコントロールセルに配置される。そして、
運転中に制御棒駆動機構によって駆動されて炉心内への
挿入・引き抜きが行われ、その挿入量に応じて反応度を
抑制する。可燃性毒物は、中性子の効果的な吸収物質、
例えばガドリニアを燃料棒に添加し、これによって燃焼
初期における燃料集合体の無限増倍率を有効に制御する
ことができる。このことを図４に示す。図４は、可燃性
毒物の一種であるガドリニアを混入した燃料集合体の無
限増倍率の燃焼変化の一例を示しており、比較のベース
となる無限増倍率を実線で、これに対してガドリニア入
り燃料棒の本数を減らしたものを破線で、ガドリニアの
濃度を濃くしたものを一点鎖線で示している。破線と実
線とを比較すれば分かるように、ガドリニアが混入して
いる燃料棒の本数が増加すれば、燃焼初期での無限増倍
率が低下する。また実線と一点鎖線を比較すれば分かる
ように、混入するガドリニアの濃度を増加させれば、ガ
ドリニアの燃え尽きる時期が遅れることから無限増倍率
の最大値を抑えることができる。またこのことは、運転
中に炉心に挿入する制御棒の最大数を減らしコントロー
ルセルを減らせることにもなる。このように、ガドリニ
ア入り燃料棒の設計によって燃料集合体の無限増倍率の
平坦化を図ることができ、またこれによって制御棒操作
を簡素化し原子炉運転性を向上できる。

【００４３】ここで、経済性向上の観点からウラン燃料
を高濃縮度化することを考えると、燃料の濃縮度が高く
なるほど反応度が高くなってガドリニアを高濃度とする
必要があることから、これらの間には一定の関係があ
る。これを図５に示す。図５において、従来の、例えば
燃料集合体を構成する燃料ペレットの最高濃縮度が現在
の設備で製造可能な５重量％未満で、コントロールセル
に濃縮度の最も高い燃料集合体の２分の１程度の濃縮度
の燃料集合体が使用された炉心に対し、制御棒とガドリ
ニアのみで反応度制御を行う場合は、炉心平均濃縮度を
ａ［重量％］、可燃性毒物の最高濃度をｂ［重量％］と
したとき、ａ≦０．１３ｂ＋１．６５の範囲に限られて
いた。すなわち例えば、７.５重量％のガドリニアを使
用した場合、構成できる初装荷炉心平均濃縮度は高々
２.６重量％であった。

【００４４】ここで、本実施例の初装荷炉心１００にお
いては、中性子吸収断面積が軽水より大きなステンレス
で構成されたカーテン４を制御棒３や炉内計装管２６と
別個に設ける。これにより、燃料棒６内のガドリニア及
び制御棒３とともに反応度を抑制するので、ガドリニア
及び制御棒のみで反応度抑制を行う場合に比し、炉心の
反応度抑制機能が増大する。このことを図６により説明
する。図６は、同一構造の燃料集合体において、ステン
レスのカーテン４の有無による無限増倍率の燃焼変化の
一例を比較して示したものである。また、同じ燃料集合
体でガドリニアの濃度を高めた場合の中性子無限増倍率
の燃焼変化も併せて示している。図６において、破線が
従来技術にほぼ相当するものであり、ガドリニア濃度が
７．５重量％でかつカーテン４を設けないものである。
そして実線がガドリニア濃度を７．５重量％のままカー
テン４を設けたものであり、一点鎖線がカーテン４を設
けることなくガドリニア濃度を１０．０重量％に高めた
ものである。図６の破線と一点鎖線とを比較すればわか
るように、カーテン４を使用することで、７．５重量％
のガドリニアでも１０．０重量％のガドリニアと同程度
の反応度抑制機能をもたせることができ、同程度の中性
子無限増倍率とすることができる。

【００４５】ここで、本実施例の炉心１００の平均濃縮
度は２．６重量％より大きい２．８重量％であり、従来
と同じ方法でこの炉心を構成するとすれば約９重量％の
ガドリニアが必要となる（図５参照）。しかしながら、
炉心１００では、上記したようにカーテン４を使用する
ことで、従来と同じ７．５重量％の濃度のガドリニアで
も反応度抑制機能を向上できるので、９重量％のガドリ
ニアを用いた場合と同程度に余剰反応度を抑制すること
が可能となる。すなわち本実施例の炉心１００を図５中
に図示すると点Ｉの位置となる。このようにして、炉心
１００では、従来のガドリニア濃度のままでウラン燃料
の平均濃縮度を増加できることから、経済性を向上させ
ることができる。

【００４６】この燃料濃縮度の増加による経済性向上作
用を、図７を用いて以下さらに詳しく説明する。図７
は、炉心１００における反応度の燃焼度（時間）による
変化を模式的に表したものである。図７において、従
来、ガドリニアで抑制していた分の反応度をｋ_G、制御
棒で抑制していた分の反応度をｋ_Cとすると、従来の炉
心の余剰反応度ｋ₀＝ｋ_G＋ｋ_Cとなる。ここで、もし燃
料集合体に備えられているウランの濃縮度を高くする
と、その分余剰反応度がΔｋだけ増大し、炉心の余剰反
応度ｋ₀＋Δｋとなるので、従来と同じガドリニア及び
制御棒では反応度を抑制しきれない。しかし本実施例の
炉心１００においては、この増えた分のΔｋをカーテン
４で抑制することで、制御棒３の本数やガドリニアの添
加量を増加させることなく余剰反応度を適切に制御する
ことができる。またこのカーテン４の中性子吸収による
反応度抑制作用は、ボロンのような可燃性毒物と異なり
燃焼によって大きく効果が低減することがない。すなわ
ち、初装荷炉心１００を装荷して原子炉の運転を開始
し、燃料棒６のガドリニア・制御棒３・カーテン４で反
応度抑制を開始する。そして燃料集合体１の燃料棒６に
含まれたガドリニアが燃焼していき抑制可能な反応度ｋ
_Gも小さくなるが、炉心１００の余剰反応度も燃焼の進
行に伴ってｋ_G＋ｋ_C＋Δｋから次第に小さくなってい
く。また、ガドリニアが燃え尽きてくる燃焼中期以降
は、炉心余剰反応度の減少に応じ制御棒３が炉心から徐
々に引き抜かれて制御棒３で抑制可能な反応度ｋ_Cが低
減される。このようにして、この間の炉心１００の反応
度は１に保たれるように制御されており、運転開始から
時間Ｔ_Cが経過して炉心１００の余剰反応度が減少して
Δｋにほぼ等しくなるときに制御棒３は全引き抜きとな
る。このような、炉心１００に残存した余剰反応度Δｋ
をカーテン４で抑制している状態で原子炉を停止し、第
１サイクルを終了する。そして着脱可能に設けられたカ
ーテン４を取り外して炉外へ回収する。このときの炉心
構成を表す１／４炉心の水平横断面模式図を図８に示
す。このときカーテン４の取り外しによって炉心１００
に余剰反応度Δｋがそのまま残存することになるから、
これを次の第２サイクルのために用いることができる。
つまり、一般に、濃縮度の異なる燃料集合体は無限増倍
率の燃焼変化が異なっており、また同じ濃縮度でもガド
リニア設計によって無限増倍率の燃焼変化が異なること
から、濃縮度の異なる燃料集合体が混在する平衡炉心模
擬の初装荷炉心は、各濃縮度各ガドリニア設計の燃料集
合体の体数割合で余剰反応度の燃焼変化を調整する。そ
してこのような初装荷炉心においては、第１サイクル終
了後に例えば炉心全体の４分の１から３分の１程度の燃
料集合体が新燃料集合体と交換される。ここで本実施例
の炉心１００では、上記残存反応度の分、余剰反応度の
調整のために取り替える燃料集合体１の数を少なくする
ことができるので、経済性を向上させることができる。

【００４７】以上説明したように、本実施例の炉心１０
０によれば、燃料棒６内のガドリニア・制御棒３に加え
てカーテン４で炉心反応度を抑制できるので、制御棒６
の本数やガドリニアの添加量を増加させることなくかつ
ボロンを用いることなく、熱的余裕等の炉心特性を悪化
させることなく、余剰反応度を適切に制御することがで
きる。よって、従来と同じ濃度のガドリニアでも燃料濃
縮度を向上させることができ、燃料経済性を向上でき
る。また、カーテン４により燃料集合体１間の減速材が
排除され、中性子スペクトルが硬いまま燃焼が進むこと
から、ウラン−２３８のプルトニウムへの転換が増え
る。よって、第１サイクルが終了してカーテン４を取り
除いた時に、カーテン４を設置しない場合よりも中性子
無限増倍率が高くなるので、反応度利得が得られるとい
う効果もある。

【００４８】なお、上記第１の実施例においては、すべ
てのカーテン４を取り外したが、これに限られず、例え
ば半数以上としてもよい。この場合、取り外し数に応じ
た経済性向上効果が得られる。また、上記第１の実施例
においては、カーテン４をステンレスで構成したが、こ
れに限られず、例えばジルコニウム合金より中性子吸収
断面積が大きなその他の金属材を用いても良く、さら
に、ハフニウム等中性子吸収効果がより高い材質にする
ことでさらに反応度を低減することもできる。ハフニウ
ムを用いる場合には、ステンレスの約１／２０の量で同
様の反応度抑制効果が得られるので、カーテン４の体積
を小さくし薄い構成とすることができる。よって上部炉
心格子板２１から懸下する際に十分大きな強度を確保で
きる。さらに、上記第１の実施例においてはステンレス
でカーテン４を構成したが、これにボロンなどの中性子
吸収効果の大きな物質を混入・添加すれば、さらに反応
度抑制効果を増大させることができる。また、ステンレ
スに代わって、通常の金属母材にボロン等を混入・添加
してカーテン４を構成しても良い。これらの場合も同様
の効果を得る。また、上記第１の実施例においては、カ
ーテン４の幅は１０．４ｃｍ、厚さ０．３ｃｍ、長さは
燃料有効長に等しい長さであったが、これに限られず、
厚さ・幅・長さを調整することで、反応度低減効果を適
宜調整することができる。

【００４９】また、上記実施例においては、従来と同様
のガドリニア濃度（＝７．５重量％）であったが、これ
よりもガドリニア濃度を増加できる場合には、以下のよ
うな変形例もある。これを図９により説明する。第１の
実施例と同等の部材には同一の符号を付す。本変形例に
よる炉心１５０の１／４の領域における水平横断面模式
図を図９に示す。図９は第１の実施例における図３にほ
ぼ相当する図である。図９において、本変形例の炉心１
５０が第１の実施例の炉心１００と異なる主要な点は、
８７２体（図９では２１８体を図示）の燃料集合体１の
うち、炉心最外層とコントロールセル２のみを低濃縮度
燃料集合体１Ｌ（１９２体）とし、その他の燃料集合体
がすべて最高濃縮度の高濃縮度燃料集合体１Ｈ（６８０
体）となっていること、この結果平均濃縮度が約３．０
重量％となり反応度制御のために燃料棒６に従来より高
濃度の１０．０重量％のガドリニアが添加されているこ
と（図５内に点Ｉ₂として示す）、及びコントロールセ
ル２のみに計１００枚（図９では１／４の２５枚相当を
図示）のカーテン４が設けられていることである。その
他の構成や運転方法は、第１の実施例の炉心１００とほ
ぼ同様である。

【００５０】本変形例の炉心１５０は、第１の実施例１
００の炉心に比べてカーテン４の枚数が少ないことから
ガドリニア濃度を若干増加させる（７．５重量％→１
０．０重量％）必要が生じるものの、濃縮度を３．０重
量％に増大できるので、第１の実施例と同様、取替燃料
体数の減少による燃料経済性向上効果を得ることができ
る。また、コントロールセル２のみに金属板を設置する
ことで、制御棒３に隣接する側面の燃料棒の燃焼が遅れ
ても、制御棒３引き抜き時に出力ピークが出ないような
る。よって、燃料の熱的健全性を確保できることから、
原子炉のさらなる長期連続運転を実現することができる
という効果もある。

【００５１】本発明の第２の実施例を図１０により説明
する。本実施例は、従来の３種類の濃縮度からなる初装
荷炉心にカーテンを使用した場合の実施例である。第１
の実施例と同等の部材には同一の符号を付す。本実施例
による初装荷炉心における１つのセルの構造例を表す水
平横断面模式図を図１０に示す。図１０は、第１の実施
例における図１にほぼ相当する図である。本実施例によ
る炉心が第１の実施例の炉心１００と異なる主要な点
は、以下の通りである。すなわち、従来と同様に高濃縮
度燃料集合体１Ｈ・中濃縮度燃料集合体１Ｍ・低濃縮度
燃料集合体１Ｌの３種類の濃縮度の燃料集合体から構成
され、平均濃縮度が従来構造と同様の２.６重量％とな
っている。また、これに対応する形で図１０に示される
ように１つのセルに濃縮度及びガドリニア設計の異なる
燃料集合体が混在しており、ガドリニア濃度は従来より
小さい６．５重量％となっている。さらに、カーテン２
０４の幅・厚さ・長さも対応して変わっていることは言
うまでもない。その他の構成や運転方法は第１の実施例
の炉心１００とほぼ同様である。

【００５２】本実施例の初装荷炉心によっても、カーテ
ン２０４が、燃料棒３のガドリニア及び制御棒３ととも
に反応度を抑制することで、ガドリニア及び制御棒３の
みで反応度抑制を行う場合に比し、炉心の反応度抑制機
能が増大する。よって、従来と同じ燃料の平均濃縮度
２．６重量％で、ガドリニアの添加量を６．５重量％ま
で少なくしても、７．５重量％のガドリニアを用いた場
合と同程度に余剰反応度を抑制することが可能となり、
本実施例の炉心を図５中に図示すると点IIの位置とな
る。すなわち、従来、ガドリニアで抑制していた分の反
応度をｋ_G、制御棒３で抑制していた分の反応度をｋ_Cと
すると、従来の炉心の余剰反応度ｋ₀＝ｋ_G＋ｋ_Cとなる
が、本実施例の炉心においては、ガドリニアで抑制した
いたｋ_Gのうちの一部をカーテン２０４で分担すること
により、燃料棒６へのガドリニアの添加量を減少させて
も余剰反応度を適切に制御可能とするものである。よっ
てガドリニアの添加量が低減した分ガドリニアの燃え残
りによる無駄を縮小できるので、経済性を向上させるこ
とができる。

【００５３】本発明の第３の実施例を図１１により説明
する。本実施例は、ステンレスのカーテンの大きさを、
燃料集合体間隙に構成できる最大限の大きさにしたもの
である。第１及び第２の実施例と同等の部材には同一の
符号を付す。本実施例による初装荷炉心における１つの
セルの構造例を表す水平横断面模式図を図１１に示す。
図１１は、第１の実施例における図１、第２の実施例に
おける図１０にほぼ相当する図である。本実施例による
炉心が第１の実施例の炉心１００と異なる主要な点は、
以下の通りである。まず、カーテン３０４の大きさが、
燃料集合体１間隙に構成できる最大限の大きさになって
いる、すなわち長さが中性子計装管２６の影響を受けな
い上限の長さである１４ｃｍかつ厚さが１ｃｍとなって
おり、反応度を約５％Δｋ低減することが可能となって
いる。また、この結果、従来使用実績のある７．５重量
％のガドリニアで、炉心平均燃料濃縮度を約３重量％に
向上させており、すなわち図９で説明した第１の実施例
の変形例同様、８７２体の燃料集合体１のうち、炉心最
外層とコントロールセル２のみが低濃縮度燃料集合体１
Ｌ（１９２体）とし、その他の燃料集合体がすべて最高
濃縮度の高濃縮度燃料集合体１Ｈ（６８０体）としてい
る。これは図５中の点ＩＩＩで示される。そしてこの結
果、図１１に示されるように、１つのセルにガドリニア
設計の異なる燃料集合体１Ｈ，１Ｌが混在するようにな
っている。またさらに、炉心の連続運転期間である１サ
イクルの長さを１２か月前後とすえば、上記構成によ
り、本実施例の炉心では、第１サイクル終了時に全ての
カーテン３０４を引き抜くことで、新燃料を装荷するこ
となく次の第２サイクルまで反応度を確保しつつ運転す
ることができるようになっている。

【００５４】その他の構成や運転方法は第１の実施例の
炉心１００とほぼ同様である。本実施例によっても、第
１の実施例と同様の経済性向上効果を得ることができ
る。

【００５５】本発明の第４の実施例を図１２により説明
する。本実施例は、カーテンの代りに金属棒を用いた場
合の実施例である。第１〜第３の実施例と同等の部材に
は同一の符号を付す。本実施例による初装荷炉心におけ
る１つのセルの構造例を表す水平横断面模式図を図１２
に示す。図１２は、第１の実施例における図１、第２の
実施例における図１０、第３の実施例における図１１に
ほぼ相当する図である。本実施例による炉心が第１の実
施例の炉心１００と異なる主要な点は、カーテン４に代
わり、多数のステンレス製の円柱状の中性子吸収棒４０
９を上部格子板２１から懸下して設け、反応度抑制を行
っていることである。本実施例の炉心の構成を図５に表
すと第１の実施例の炉心１００の点Ｉと同一位置の点IV
となる。

【００５６】その他の構成や運転方法は、第１の実施例
の炉心１００とほぼ同様である。

【００５７】本実施例によっても、第１の実施例と同様
の効果を得る。またこれに加え、中性子吸収棒４０９の
本数を調整することで反応度抑制効果を適宜調整できる
ので、同じ構成の中性子吸収棒４０９を多数用意すれば
足り、製造工程を単純化できるという効果もある。

【００５８】なお、上記第４の実施例の場合、中空の丸
棒に、ボロンやカドミウムのような中性子吸収材を充填
することで中性子吸収棒４０９を構成することもでき
る。また、第１の実施例の板状のカーテン４にあって
も、同様に金属母材で中空の板材を構成しておき、ボロ
ンやカドミウムのような中性子吸収材を充填することで
カーテン４を構成しても良い。これらの場合も、同様の
効果を得るなお、上記第１〜第４の実施例においては、核燃料物質
（核分裂性物質）としてウランを使用した初装荷炉心に
ついて説明したが、これに限られず、核燃料物質として
プルトニウムを使用した炉心の反応度制御にも有効であ
る。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可燃性毒物・制御棒に加えて中性子吸収部材で炉心反応
度を抑制できるので、制御棒の本数や可燃性毒物の添加
量を増加させることなくかつボロンを用いることなく、
熱的余裕等の炉心特性を悪化させることなく、余剰反応
度を適切に制御することができる。よって、従来と同じ
濃度の可燃性毒物でも燃料濃縮度を向上させることがで
き、燃料経済性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による炉心における１セ
ルの構造例を表す水平横断面模式図である。

【図２】図１に部分的に示された炉心を備えた原子炉圧
力容器内の構造を表す一部破断斜視図である。

【図３】図１に部分的に示された炉心の１／４の領域に
おける水平横断面模式図である。

【図４】可燃性毒物の一種であるガドリニアを混入した
燃料集合体の無限増倍率の燃焼変化の一例を示した図で
ある。

【図５】炉心における、炉心平均濃縮度と可燃性毒物最
高濃度との関係を表した図である。

【図６】同一構造の燃料集合体において、ステンレスの
カーテンの有無による無限増倍率の燃焼変化の一例を比
較して示した図である。

【図７】図１に部分的に示した炉心における反応度の燃
焼度（時間）による変化を模式的に表した図である。

【図８】第１サイクル終了時の炉心構成を表す１／４炉
心の水平横断面模式図である。

【図９】第１の実施例の変形例による炉心１５０の１／
４の領域における水平横断面模式図である。

【図１０】本発明の第２の実施例による初装荷炉心にお
ける１つのセルの構造例を表す水平横断面模式図であ
る。

【図１１】本発明の第３の実施例による初装荷炉心にお
ける１つのセルの構造例を表す水平横断面模式図であ
る。

【図１２】本発明の第４の実施例による初装荷炉心にお
ける１つのセルの構造例を表す水平横断面模式図であ
る。

【符号の説明】

１燃料集合体１Ｈ高濃縮度燃料集合体１Ｌ低濃縮度燃料集合体２コントロールセル３制御棒４カーテン（中性子吸収部材）５燃料棒６ガドリニア入り燃料棒７水ロッド８チャンネルボックス２６炉内計装管１００炉心２０４カーテン３０４カーテン４０９中性子吸収棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者配川勝正茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者山中章広茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者山下淳一茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】核分裂性物質が充填された複数の燃料棒
をそれぞれ備えた複数の燃料集合体と、これら複数の燃
料集合体の間に挿入される少なくとも１つの制御棒と、
計測手段を備えた炉内計装管とを有し、前記複数の燃料
集合体のうち少なくとも１つは、可燃性毒物を含有する
少なくとも１本の燃料棒を備えている原子炉の初装荷炉
心において、軽水より中性子吸収断面積が大きな材料を備えた少なく
とも１つの中性子吸収部材を、前記制御棒及び炉内計装
管と別個独立して着脱可能に設けたことを特徴とする原
子炉の初装荷炉心。
【請求項２】請求項１記載の原子炉の初装荷炉心にお
いて、前記核分裂性物質の炉心平均の濃縮度をａ、前記
可燃性毒物の最高濃度をｂとしたとき、ａ＞０．１３ｂ
＋１．６５の関係を満たすように構成されていることを
特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項３】請求項１記載の原子炉の初装荷炉心にお
いて、炉心上部に配置された上部炉心格子板をさらに有
し、前記中性子吸収部材は前記上部格子板から懸下され
ていることを特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項４】請求項１記載の原子炉の初装荷炉心にお
いて、前記中性子吸収部材は、板状の部材であることを
特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項５】請求項１記載の原子炉の初装荷炉心にお
いて、前記中性子吸収部材は、円柱状の部材であること
を特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項６】請求項１記載の原子炉の初装荷炉心にお
いて、前記中性子吸収部材は、前記複数の燃料集合体の
間に位置する減速材領域のうち前記制御棒が挿入されな
い側に配置されていることを特徴とする原子炉の初装荷
炉心。
【請求項７】請求項６記載の原子炉の初装荷炉心にお
いて、前記中性子吸収部材は、前記複数の燃料集合体の
すべてに隣接して配置されていることを特徴とする原子
炉の初装荷炉心。
【請求項８】請求項６記載の原子炉の初装荷炉心にお
いて、前記複数の燃料集合体は、平均濃縮度が互いに異
なる少なくとも２種類の燃料集合体を含んでおり、前記
中性子吸収部材は、前記少なくとも２種類の燃料集合体
のうち最も濃縮度の低い燃料集合体に隣接して配置され
ていることを特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項９】請求項１記載の原子炉の初装荷炉心にお
いて、前記中性子吸収部材は、ジルコニウム合金より中
性子吸収断面積が大きな金属材で構成されていることを
特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項１０】請求項９記載の原子炉の初装荷炉心に
おいて、前記金属材は、ステンレス材及びハフニウム材
のいずれか一方であることを特徴とする原子炉の初装荷
炉心。
【請求項１１】請求項９記載の原子炉の初装荷炉心に
おいて、前記金属材は、ジルコニウム合金より中性子吸
収断面積が大きな物質を母材に添加して構成されている
ことを特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項１２】請求項１記載の原子炉の初装荷炉心に
おいて、前記中性子吸収部材は、ジルコニウム合金より
中性子吸収断面積が大きな物質が金属体内に封入されて
構成されていることを特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項１３】請求項１記載の原子炉の初装荷炉心に
おいて、炉心平均のウラン濃縮度が２.６２５重量％よ
り大きいことを特徴とする原子炉の初装荷炉心。
【請求項１４】核分裂性物質が充填された複数の燃料
棒をそれぞれ備えた複数の燃料集合体と、これら複数の
燃料集合体の間に挿入される少なくとも１つの制御棒
と、計測手段を備えた炉内計装管とを有し、前記複数の
燃料集合体のうち少なくとも１つは、可燃性毒物を含有
する少なくとも１本の燃料棒を備えている原子炉の初装
荷炉心において、前記核分裂性物質の炉心平均の濃縮度をａ、前記可燃性
毒物の最高濃度をｂとしたとき、ａ＞０．１３ｂ＋１．
６５の関係を満たすように構成されていることを特徴と
する原子炉の初装荷炉心。
【請求項１５】核分裂性物質が充填された複数の燃料
棒をそれぞれ備えた複数の燃料集合体と、これら複数の
燃料集合体の間に挿入される少なくとも１つの制御棒
と、計測手段を備えた炉内計装管と、軽水より中性子吸
収断面積が大きな材料を備え前記制御棒及び炉内計装管
と別個独立して着脱可能に設けられた少なくとも１つの
中性子吸収部材とを有し、前記複数の燃料集合体のうち
少なくとも１つが可燃性毒物を含有する少なくとも１本
の燃料棒を備えている炉心を装荷した原子炉の運転方法
において、運転開始から所定期間経過後に運転を停止し、前記少な
くとも１つの中性子吸収部材のうち少なくとも半数を取
り外して炉心から取り出すことを特徴とする原子炉の運
転方法。
【請求項１６】請求項１５記載の原子炉の運転方法に
おいて、前記少なくとも半数の中性子吸収部材を炉心か
ら取り出すときに、前記複数の燃料集合体のうち少なく
とも１つを同数の新しい燃料集合体に取り替えることを
特徴とする原子炉の運転方法。
【請求項１７】請求項１５記載の原子炉の運転方法に
おいて、運転開始から所定期間経過後に、全ての前記中
性子吸収部材を炉心から取り出すことを特徴とする原子
炉の運転方法。