JPS60239696A - 核燃料集合体及びその燃料棒組立体の配列方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に、加圧水型原子炉に関し、より詳細には
、この形式の原子炉（特に商業用原子炉）用の燃料集合
体に関するものである。

商業用の加圧水型原子炉は、周知のように、技術的にも
商業的にも成功を収めている。非常に簡単で一般化され
た表現をすると、加圧水型原子炉は、独立した１次及び
２次の流路系を備えている９１次系は、通常は、閉鎖系
であり、原子炉の冷却材及び減速材には軽水が使用され
る。沸騰を防止するために加圧される軽水は、圧力容器
内に収納された原子炉の炉心を通って流れる間に加熱さ
れる。加熱された原子炉の冷却材は、圧力容器を出て蒸
気発生器に導かれ、該蒸気発生器において、炉心から得
た熱を２次系内の別の流体に伝達する。その後、冷却し
た原子炉冷却材は圧力容器内に還流されて、再加熱され
、このサイクルが反復される７２次系内の流体も大抵の
場合軽水であり、この軽水が蒸気発生器内で蒸気に変換
される。この蒸気を利用し、大型の商業的な蒸気タービ
ン−発電機の組み合わせによって、電気を発生させる。

原子炉の炉心は、圧力容器内に収納され、該圧力容器に
よって構造的に支持されている。圧力容器は、それに固
着された入口ノズルから原子炉の炉心に１次冷却材を通
し、更に出口ノズルを経て圧力容器から排出させるため
の、構造を備えている。

本発明が適用される従来の技術による原子炉の炉心は、
不規則な形状ではあるが近似的には円筒形の形状となる
ように並べられた複数の長い燃料集合体を備えている。

各々の燃料集合体は、入口ノズルと、出口ノズルと、正
方形状に配列された長い核燃料棒とがら成り、これらの
核燃料棒は、長い核燃料棒の軸方向長さに沿って隔置さ
れた複数の格子によって、相互から隔だてられ且つ構造
的に支持されている。入口ノズル及び出口ノズルは、燃
料棒に連結されておらず、燃料棒の間に分布された長い
案内管のそれぞれの先端に連結されている。案内管は、
燃料棒の直径よりも通常大径の中空管である。燃料棒は
もちろん入口ノズルと出口ノズルとの間に位置されてい
る。１次冷却材は、入口ノズルを経て燃料集会体に入り
、燃料棒を通って流れ、出口ノズルから排出される。

燃料棒の間に分布された案内管は、燃料集合体中の成る
ものに制御棒を挿入するための案内手段を形成している
。制御棒は、持続的な核分裂反応が保たれるように炉心
の核分裂過程を制御するために用いられる。通常は燃料
棒には濃縮ウランが装填される。他の燃料集合体中に同
様に嵌合している中性子吸収棒は、濃縮ウランによって
生成した過剰な中性子を吸収するために用いられる。原
子炉の運転中に核燃料が燃焼することにより、濃縮度が
低下するにつれて、吸収棒を引き抜き、濃縮度の減少を
補なう。核燃料の濃縮は、炉心の燃料交換間隔を最大に
するために、炉心の使用寿命を延長させる手段としてコ
スト高にはなるが用いられている。燃料交換には、原子
炉の運転停止が必要であり、これは、時間の浪費になる
たけてなく、発電が全く行なわれない操業停止期間があ
ることも意味している。そのため、炉心の使用寿命を長
くすることは、非常に好ましく、実際に有利でもある。

従来の技術においては、利点である炉心の使用寿命の延
長は、炉心の使用期間中の軸方向及び径方向の燃料消費
が不完全なため、十分には達成されていない。燃料の不
完全燃焼は、炉心の上部及び底部において特に顕著にな
る。炉心の上部及び底部に天然ウラン又はシードブラン
ケットを用いることによって、核分裂物質インベントリ
−のこの低い利用度を改善する試みがなされてきた。理
論上は、濃縮ウランを除去し、天然ウランのシードブラ
ンケットに代えることができる。そのため、不完全燃焼
が起こる領域においては、濃縮ウランが節減され、天然
ウランは、後に燃焼可能なプルトニウムを生成させる。

しかし、この試みの利点は、天然ウランブランケット内
のプルトニウムの生成が炉心の上部及び底部において所
望のように利用できないなめ、予想されたほどには発揮
されない。そのうえ、炉心の上部及び底部にある比較的
核分裂し難い天然ウランのため、反応炉心が「外観上は
」短縮されるため、軸方向出力ビーキングの顕著で有害
な状態が発生する。

炉心の上部及び底部においての燃料の不完全燃焼を改善
するための従来の技術による別の試みは、炉心を２つの
軸方向部分、即ち下部アッセンブリ及び上部アッセンブ
リに分離することであった。原子炉運転の成る期間後に
、例えば、炉心の予定された使用寿命が所定の割合まで
減少し、又は各燃料が所定Ｍ減損した後に、上部アッセ
ンブリと下部アッセンブリとを交換し、炉心の両端を炉
心の中央部に向ける９このようにして、完全な消費が起
こりうる炉心領域に、炉心の未燃焼の両端が再配置され
るものと予想されていた。この試みは、燃料インベント
リ−のより十分な利用を増進させるが、他方では、軸方
向の出力ビーキングを過大にする。また炉心の上部アッ
センブリと下部アッセンブリとの間に生ずる燃料のギャ
ップによ−）て反応度の不所望な大きな損失が惹起され
る。

炉心の上部及び底部に生ずる燃料の不完全燃焼の問題を
改善するだめの従来の技術の試みに付随した不利益のた
め、商業的な原子力発電所において前記の構造は、現在
まで使用されていない。そのため、炉心の寿命末期に、
炉心の核分裂物質が実質的に十分に消費されるように、
炉心の上部及び底部において燃料をよりよく利用し、プ
ルトニウム生成及び燃焼のため軸方向ブランケットの使
用を可能とし、低濃縮燃料の使用を可能とし、且つ軸方
向出力を平たん化する構造が、従来から要望されていた
。

従って、本発明の主な目的は、炉心の全長に亘って燃料
を十分に消費させる高利用度の燃料集合体を提供するこ
とにある。

本発明の別の主要な目的は、軸方向ウランブランゲット
を利用し、炉心両端において核分裂物質を生成させるた
めの、高利用度の燃料集合体を提供することにある。

本発明の別の主要な目的は、炉心の使用寿命の延長を犠
牲にすることなく、低濃縮ウランの使用を可能とする、
高利用度の燃料集合体を提供することにある。

本発明の別の主要な目的は、逆向きにされる２部分の炉
心の軸方向出力を平たん化するようにした、高利用度の
燃料集合体を提供することにある。

以上に示した目的以外にも、当業者にとっては自明なそ
の他の目的も存在し、それ等の目的も本発明によって達
成される。

前述した目的及びその他の目′的は、上部アッセンブリ
下部アッセンブリに分離され軸方向にシフトされた燃料
棒を有する本発明による高利用度の燃料集合体によって
達成される。

最も簡単な実施例によれば、成る長さのウランと成る長
さの核分裂ガスのプレナムとを備えた、単に１種類の燃
料棒のみが用いられる。これらのうち２本の燃料棒は、
軸方向の小さなスペース又は間隙を介して、軸方向に整
列され、標準型の燃料集合体の格子の各々の格子スペー
ス中に位置されている。２本の燃料棒がら各々成る軸方
向の燃料棒セット（燃料棒組立体）は、燃料集合体内の
燃料棒の最も内側の端と交錯するように、２本の燃料棒
がら各々成る隣接した燃料棒組立体に対して相対的に軸
方向にオフセットされている。そのなめ、燃料棒組立体
の間の間隙も相互に交錯している。原子炉の成る所定期
間の運転後に、下方と上方の燃料棒を交換し、２木ずつ
の燃料棒から成る各々の燃料棒組立体は、それが以前に
占めていた軸方向位置と反対の位置に向かって軸方向に
シフトさせる。

別の実施例によれば、２種類の燃料棒が各々の格子位置
において、軸方向に整列されている。

前記実施例と同様に、２本の燃料棒から各々成る燃料棒
組立体は、２本の燃料棒から成る隣接した各々の燃料棒
組立体に対し相対的に軸方向にオフセット・されている
、この実施例によれば、一方の燃料棒は、成る長さの濃
縮燃料と、成る長さの核分裂ガスのプレナムとを備えて
おり、他の軸方向に整列された燃料棒は、成る長さの濃
縮燃料と、成る長さの低濃縮燃料と、成る長さの核分裂
ガスのプレナムとを備えている。最初は、低濃縮燃料と
核分裂ガスのプレナムとは、炉心の軸方向の中心位置に
ある。成る原子炉運転期間の後に、燃料棒を交換し、低
濃縮燃料と核分裂ガスのプレナムとを、炉心両端に位置
させ、燃料棒をその最初の軸方向オフセットに対して相
対的に再び軸方向にシフトさせる。

更に別の実施例によれば、前述した第２の実施例に、天
然ウランのシードブランケットが加えられ、プルトニウ
ムを発生させ後に核分裂させることによって、炉心の燃
料インベントリ−が更によく利用されるようにする７天
然ウランのシードブランゲットを、濃縮ウラン及び核分
裂ガスプレナムのみを含有した軸方向にオフセットされ
た燃料棒に組みきわせると、更に別の実施態様になる。

本発明の上述した目的及びその他の目的、特徴並びに利
点は、添付図面を参照とした以下の詳細な説明によ−）
て一層明らかにされる。

各図において、同一の部分は、同一の参照数字により表
わされているう第１図は、加圧水型原子炉に使用するた
めの、本発明による典型的な燃料集音体１０を示し、互
いに平行な燃料棒１１の配列は、複数の格子１２によっ
て相互から隔てられ構造的に支持されており、これらの
格子は、燃料集合体１０の長さに沿って相互から軸方向
に隔てられている。中空の案内管１３の配列は、（所定
の位置において）燃料棒１１の間に介在され、慣用され
る仕方で格子１２に構造的に固着されている。案内管１
３は、核分裂過程を制御する目的のために、燃料集音体
１０中の往復運動自在な制御棒（図示せず）を挿入し、
そして／又は、過剰反応度を吸収する目的のために、図
示しない可動の吸収棒を挿入するために用いられる。入
口ノズル１４と出口ノズル１５とは、案内管１３に、そ
れぞれ燃料集合体１０の冷却材流の入り口端と出口端と
において固着されている。燃料集合体１０は、図示しな
い上部炉心支持板と下部炉心支持板との間に典型的な仕
方で嵌合されている。出口ノズル１５に固着されたばね
組立体１６は、並設された複数の燃料集合体１０から成
る原子炉の炉心を収納している図示しない圧力容器内の
所定位置に上部炉心支持板（図示しない）を配設した時
に、圧縮されるようになっている。図示した燃料集合体
１０は、四角形の１７Ｘ１７配列の燃料棒組立体から成
っているが、燃料棒組立体１１のこれ１づ外の四角形の
配列を用いても差し支えない６しかし、各々の燃料棒組
立体１１は、それに隣接した燃料棒組立体１１から軸方
向にジフトされている。このシフトされた配列は、側面
から側面及び前面から後面において燃料集合体１０内に
存在し、第２図に示すように、隣接した燃料集合体１０
Ａ、ＩＯＢ、ｌ０Ｃ１１０Ｄの間に続いている。第１図
には、分かり易いように、燃料棒組立体１１の側面から
側面へのシフト配列のみが図示されている。

第３．４．５図に略示した各々の燃料棒組立体１１は、
燃料棒１１Ａと１１Ａ、燃料棒１１Ａと１１Ｂ及び燃料
棒１１Ａと１．ＩＣから成り、各々の燃料棒１１Ａ〜１
１Ｃは慣用されるように端栓２１を封止接続した中空の
金属管２０から成り、２本ずつの燃料棒１１Ａと１１Ａ
、１．１Ａと１１Ｂ、１１Ａと１１０は、各々の燃料集
会体１０全体に亘って、軸方向に整列され、格子１２の
内部において、１格子スペースを占めている。この実施
例による２本の軸方向に整列された燃料棒１．１Ａと１
１Ａ、１１Ａと１１Ｂ、１１．Ａと１１０の組み会わせ
は、従来の技術の燃料集合体においての単一の燃料棒に
代わるものである１、即ち、各々の燃料棒１１Ａ、１１
Ｂ、１１Ｃの長さは、従来の技術による燃料棒の長さの
約半分である。

第３．４．．５図には、燃料集合体１０中の、従って原
子炉炉心中の任意の２つの隣接した燃料棒１１Ａ〜１１
　Ｃの位置Ｘ、Ｙ　の軸方向にシフト又はオフセットさ
れた位置関係が示されている。図には説明′の目的で各
々の典型的な炉心位置において只２つの燃料棒組立体１
１が示されている。第３．４．５図には、原子炉の初期
運転段階（炉心の寿命初期）における燃料棒１１Ａ〜１
１　Ｃの位置Ｘ、Ｙ　での燃料棒組立体１１の構成及び
配列と、原子炉の所定運転期間後においての同じ燃料棒
組立体１１の同じ炉心位置での再配列が示されている。

冷却材の入口ノズル１４及び出口ノズル１５は配向を示
すために、第３〜５図には、ハツチング線により図示さ
れているうしかし、位置Ｘ、Ｙ　が、燃料集合体１０中
の終端位置又は外側位置を必ずしも示さず、むしろ前述
したように炉心内においての２つの隣接した燃料棒組立
体１１を表わしていることに注目すべきである７第１図
は、燃料棒１１Ａ、ＩＩＢ　がそれぞれの参照数字によ
り示されている点で、原子炉の初期運転段階においての
、第４図に示した実施例の配列を表わしている。従って
、炉心寿命の初期段階における第３．５　図の実施例を
表すためには、第１図の符号１．１．Ｂの代わりにそれ
ぞれ符号１１Ａ、１１　ｃを代替するたけでよい。

再び第３図を参照すると、燃料棒１］、Ａは、一様に濃
縮された核燃料例えばウラン２３５又はプルトニウム２
３９の第１部分と、プレナム空間２３から成る第２部分
とから構成されている７′ｆＡ縮燃料は、管２０内の、
せ通の形式の積み上げられたペレットの形状とすること
ができるうプレナム空間２３には、当該技術において周
知のように、図示しないばねを配設し、このばねの一端
を端栓２１に当接させ、他端を核燃料に当接させること
ができる。

第３図の実施例において、全部の燃料棒１１Ａは、燃料
集合体１０全体に亘って同一であるから、本発明の特徴
を具現しているのは、炉心の寿命初期においての燃料棒
１１Ａのシフトされた配向及び関係と、成る使用期間後
の燃料棒１．１Ａのシフトされた配向及び再配列とであ
るう前述したように、第３図に示した典型的な燃料棒の
位置Ｘ、Ｙは、任意の２つの隣接した燃料棒組立体１１
の、炉心の労合初期においての状態を表わし、位置　ｘ
′、Ｙ′は、原子炉を成る期間運転させた後においての
その状態を表わしているつ位置Ｘにある燃料棒１１゜１
１Δは、プレナム空間２３が軸方向に隣接しているが間
隙２４及び端栓２１により隔てられるように配設されて
いる。同様に、位置Ｙにある燃料棒１１Ａは、プレナム
空間２３が軸方向に隣接しているが間隙２４及び端栓２
１により隔てられるように配設されている。ここで、位
置Ｘ、Ｙにおいての、燃料棒１１Ａの間の間隙は、同一
の軸方向長さとすることができる。即ち、全部のプレナ
ム空間２３は、炉心−の寿命初期には、炉心の中心面２
５に近接した位置にある。位置Ｘにある燃料棒１１Ａは
、炉心の中心面２５に対して相対的に軸方向上方にシフ
トされ、位置Ｙにある燃料棒１１Ａは、中心面２５に対
して相対的に軸方向下方にシフトされ、位置χ、Ｙの間
において、プレナム空間２３の軸方向の重なり合いは生
していない、そのため、どの炉心面内においても、成る
量の濃縮燃料が常に存在している。従って、位置Ｘ、Ｙ
の間においての軸方向のシフト即ちオフセット２６の相
対量は、２−）のフ゛レナム空間２３の長さと２つの端
栓２１の長さと１つの間隙２４の長さとの和にほぼ等し
い。炉心の中心に（プレナム空間２３及び間隙２４によ
る）空間部分があることによって、水素対ウラン比（Ｈ
７Ｕ比〉が高くなり、その結果として、プレナム空間２
３及び間隙２４に近接してその側面に配設された濃縮燃
料部分２７の核分裂は、（従来の技術による燃料棒の同
一の炉心部分の核分裂に比べて）増大し、炉心中心の出
力ビーキングは実質的に増大しない。更に、位置Ｘ、Ｙ
　においての軸方向オフセット２６は、（オフセット２
６のところでウランの量が減少し、原子炉冷却材の量が
増大することによって）炉心両端のＨ／　、Ｕ比を高く
し、その結果として、同様に、オフセット２６の側面に
隣接した濃縮燃料部分２８の核分裂作用を増大させる。

原子炉が成る期間運転された後、燃料棒１１Ａは、第３
図に位置Ｘ′、Ｙ′によって示すようにシフトされ、再
配列される。位置Ｘにある上部燃料棒１１Ａは、下部燃
料棒１１Ａの位置Ｘ′に移され、位置Ｘにある下部燃料
棒１１Ａは、上部燃料棒１１Ａの位置Ｘ′に移される。

位ＷＹにある上部燃料棒１１Ａは、下部燃料棒１１Ａの
位置Ｙ′に移され、位置Ｙにある下部燃料棒１１Ａは、
上部燃料棒の位置Ｙ′に移される。このように、プレナ
ム空間２３は、炉心の両端に移され、位置Ｘにある燃料
棒１１Ａは、軸方向下方にジフトされ、位置Ｙにある燃
料棒は、軸方向上方にシフトされ、これらは第３図では
それぞれ位置Ｘ′、Ｙ′により示されている。軸方向オ
フセット２６をずらせることによって、部分的に減損し
た濃縮ウラン部分２９、特に、減損した濃縮ウラン部分
２７は炉心の両端側に移される。この軸方向シフトによ
って、第３図に位置Ｘ′、Ｙ′に示すように、炉心の上
部及び底部において、濃縮ウラン部分２７．２９　の長
さに亘って、Ｈ／　Ｕ比が高くなる。Ｔ−１、／　Ｕ比
が高くなることによって、前記と同様に、炉心両端にあ
るこれ等の長さ部分における核燃料の核分裂作用が増大
する。ここで、炉心中心にある間隙２４も、相対的にオ
フセットされているため、２つの部分から成る燃料棒組
立体１１によって形成された炉心の上部アッセンブリ及
び下部アッセンブリが互いに交錯することにより、従来
の技術の２部分から成る炉心の横断方向に起こる有害な
軸方向の間隙が除かれる。また、第３図の位置Ｘ′、Ｙ
′にある再配列された燃料棒１１Ａは、軸方向出力を平
なん化し、燃料棒１１Ａの長さに亘る燃料インベントリ
−の利用度を高くし、最後の燃料サイクルの間に比較的
低温の環境によって管２０の内圧が減少する場所である
炉心両端にプレナム部分２３を位置させる。

第４図に示した実施例は、燃料棒組立体１１を構成する
２つの燃料棒１１Ａ、ＩＩＢのうち一方のみに、低濃縮
燃料部分３１を付加しているが、その他の点では、第３
図に示した実施例と基本的に同一である。この実施例に
よれば、燃料棒組立体１］は、互いに軸方向に整列され
た燃料棒１１Ａ、１１Ｂを備えている。燃料棒１１Ｂは
、この部分３１のみについて、燃料棒１．１Ａと相違し
、部分３１は、２つのプレナム空間２３と２つの端栓２
１と１つの間隙２４とのそれぞれの長さの和に等しい長
さを有し、燃料棒１．１．　Ｂの残りの長さ部分よりも
燃料の濃縮度は低い。この実施例においても、第４図に
おいて位置Ｙにある燃料棒組立体１１は、位置Ｘにある
燃料棒組立体１１よりも軸方向下方にオフセットされて
いる。この実施例によれば、低濃縮燃料部分３１は、隣
接した燃料棒組立体１１のプレナム空間２３、端栓２１
及び間隙２４の側面に隣接している。なお、炉心の中心
面２５においての部分３１の先端は実質的に互いに合致
している。このように、炉心のガ命初期においては、炉
心中心には、低濃縮燃料部分３１と、横方向に合致する
（プレナム空間２３及び間隙２４による）空間部分とが
存在している。これらの空間部分は、Ｈ、／　Ｕ比を高
くし、それによって、低濃縮燃料部分３１の燃焼度を高
くし、炉心弁台の延長を犠牲にしたり、出力損失を生じ
たりすることがなく、しかも濃縮燃料の使用量を低減さ
せる。また、炉心両端にある燃料棒１．１．　Ａのオフ
セット端部は、炉心両端のＨ／　Ｕ比か高いため、より
高い燃焼度に到達する。

燃料棒］、　Ｉ　Ａ、１１．　Ｂは、原子炉の成る特定
の運転期間及び／又は燃料の減損の後に、前述した実施
例と同様に、再配列され、軸方向にシフトされる。この
再配列と軸方向のシフトとは、第４図に位置Ｘ’、’ｌ
ｌ′によって略示されている。今や炉心両端にシフ１〜
されている燃料棒１１Ａの部分２９は、以前に炉心の中
心域にあつた部分である。また燃料棒１　］、　Ｂの低
濃縮燃焼部分３１は、炉心°両端に、しかし燃料棒１１
Ａの部分２９の内側にある。以前に炉心両端にあった燃
料棒１１Ａ−１１Ｂの端部は、今や炉心中心位置にある
。

第４図の位置Ｘ′、Ｙ’を更に参照すると、軸方向オフ
セット２６のため炉心の両端側でＨ／　Ｕ比が高い値を
示すことにより、燃料棒１、ＬＡの部分２９の核分裂反
応が促進されると共に、同様に、炉心両端の燃料利用度
が高くなり、軸方向の出力分布が平たん化される。更に
、部分３１の低濃縮度と高燃焼度とによ−）て、部分３
１に沿ってｌ−１／　シ＋比の比較的高い別の領域も存
在する。しかし部分３１のＨ／　Ｕ比は、比較的高いと
しても、軸方向オフセット２６のＨ／　ｔＪ比はとには
高くない。それでも、部分３Ｊ及びこの部分３１の側面
に隣接した個所において、濃縮燃料の核分裂が促進され
るため、これらの個所において、燃料の利用が更に高く
なり、軸方向の出力が平たん化される。

なお、第４図の実施例において第３図の実施例と共通の
部分については、第４図を参照して特に示してなくても
、第３図の実施例について前述した利点が得られるもの
である。

次に、第５図を参照すると、炉心の寿命初期を表わす位
置Ｘ、）ｌにおいて、燃料棒１１Ａは、前述した実施例
と同様に位置され、燃料棒１　］　ｃは、第４図に示し
た燃料棒１１Ｂと同様に位置されている。また原子炉の
所定の運転期間後の燃料棒１１Ａ、１　］　（：の再配
列及びオフセットを表わす位ｉｘ′、ｙ′において、再
配列及びオフセットは、第４図に示した実施例の場合と
同様である。第４図の実施例と第５図の実施例との主な
相違点は、ブレナノ８空間２３を備えている端部から遠
隔の先端において燃料棒ＬＩＣが天然ウランの部分３２
を備えていることにあろう 炉心の寿命初期には、燃料棒１１Ｃは、燃料棒１１Ａに
比べてより内方に押し込まれる。炉心の上下端において
燃料棒１１Ｃに天然ウランの部分３２が配設されたので
、核分裂性ブルトニウムが生成する。これにより、従来
の技術によるシートブランケットに比べてプルトニウム
の生成量が増大する。即ち、第５図の構成において、炉
心の」二部及び底部の単に１つおきの燃料棒が燃料棒１
１Ｃであり、これらの燃料棒］　］　Ｃのみが天然ウラ
ンを含有した燃料棒であるため、炉心両端において中性
子束を普通のレヘルに保つことができる７更に、従来の
技術による天然ウランのシードブランケットに関連した
軸方向の出力ビーキングの問題は、燃料格子の間に天然
ウランの部分３２がよりよく分散されることと、天然ウ
ラン部分３２から外側の炉心の端側にある高Ｈ／Ｕ比域
の存在によって、成る程度まで改善される。

前記の実施例と同様に、原子炉の成る所定の運転期間後
に、燃料棒１１Ａ、１１Ｃは、第５図の位置Ｘ′、Ｙ′
に示すように、再配列され、軸方向にシフトされる。そ
のため、天然ウラン部分３２は、炉心の中心域に移され
、互いに交錯した位置状態になる。この構成により、第
１サイクルの間に生成したプルトニウｌ＼は、側面に隣
接した低燃焼燃料によって賦活され、核分裂反応する。

これは、従来の技術ては濃縮ウランにより行わせていた
ちのである。

なお、第５図の実施例において、第４図の実施例と同様
の部分については、第５図を参照して特に述べてなくて
も、第５図の実施例に述べた同一・の利点が得られるや
即ち、第５図の実施例は、軸方向出力、炉心の使用寿命
の延長を犠牲にすることなく、炉心の使用される濃縮ウ
ランの量を更に減少させること、プルトニウムの生成及
び燃焼度などの、全部の利点を備えている。しかし、第
４図の実施例による低濃縮燃料部分３１を加えることな
く、第５図の実施例の天然ウラン部分３２を第３図の実
施例に直接加えると、本発明の更に別の実施例になる。

また、プレナム空間２３、低濃縮燃料部分３１、天然ウ
ラン部分３２及び間隙２４のそれぞれの長さは、本発明
にとって臨界ではないが、前提条件として、いかなる軸
方向の炉心位置においても、炉心の上部領域をその下部
領域に連結する何らかの形式の核燃料を存在させること
が必要である。。

本発明をその特定の実施例について以上に説明したか、
本発明は、前述した実施例のほかにもいろいろ変更して
実施てきるのて、前述した構成は、単なる例示に過ぎず
、本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化した典型的な燃料集合体の側
面図、第２図は、隣接した燃料棒のシフトされた配列を
示すための、４つの隣接した燃料集合体の概略的な部分
平面図、第３図は、炉心の寿命初期ての、成る１つの形
式の燃料棒を用いた本発明の一実施例の構成及び配列と
、原子炉の成る運転期間の後に燃料棒を再配列する方法
とを示す説明図、第４図は、炉心の寿命初期での、２つ
の形式の燃料棒を用いた本発明の第２実施例の構成及び
配列と、原子炉の成る運転期間の後に燃料棒を再配列す
る方法とを示す説明図、第５図は、炉心の寿命初期での
、別の２つの形式の燃料棒を用いた本発明の第３実施例
の構成及び配列と、原子炉の成る運転期間の後に燃料棒
を再配列する方法とを示す説明図である。 １０・・燃料集合体、１１・・燃料棒組立体、１１Ａ、
１１Ｂ・・・燃料棒、１２・格子、１３・・案内管、１
４・・・入口、ノズル、１５・出口ノズル、２４　間隙
。 ％３図　死４図 ＸＹ　Ｘ’Ｙ’　ＸＹ　Ｘ’Ｙ １４−″７７７７７７１４１４ノアＵ７７７７７７２−
１４昂５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）平行に配設された案内管の列と、該案内管の一端に
   固着された入口ノズルと、該案内管の他端に固着された
   出口ノズルと、該案内管に固着され、該案内管の長さに
   沿って隔てられており、通し孔を備えている、複数の格
   子と、各々上端及び下端を備えている、互いに平行に配
   設された複数の燃料棒組立体とを有し、該燃料棒組立体
   は、前記格子の通し孔中に嵌合され、該燃料棒組立体は
   隣接した燃料棒組立体に対して相対的に軸方向にオフセ
   ットされ、中間に間隙を有する上部燃料棒及び下部燃料
   棒から成り、該上部、−下部燃料林間の間隙は、各々の
   隣接した間隙に対し相対的に軸方向にオフセットされて
   いる燃料集合体。 ２）平行に配設された燃料棒組立体の列を有し、該燃料
   棒組立体の各々は、間隙を中間に有して軸方向に整列し
   た下部燃料棒及び下部燃料棒を含み、該燃料棒の各々は
   成る長さの濃縮核燃料と、成る長さのブレナム空間とを
   含む、原子炉の炉心の燃料集合体において、 各々の燃料棒組立体の一方の燃料棒のプレナム空間を、
   他方の燃料棒のプレナム空間間に軸方向に近接して、そ
   の間に間隙を残すように位置決めし、 一つの燃料棒組立体のプレナム空間及び間隙が、各々の
   隣接した燃料棒組立体のブレナム空間及び間隙に対し軸
   方向にオフセットされるように、各々の燃料棒組立体を
   各々の隣接した燃料棒組立体に対し軸方向にオフセット
   し、 原子炉を運転させ、 原子炉運転の成る所定期間後に、上部燃料棒が以前に占
   めていた位置に下部燃料棒を移し、下部燃料棒が以前に
   占めていた位置に上部燃料棒を移すことによって、各々
   の燃料棒組立体を再配列し、 各々の燃料棒組立体を、以前のオフセット状態と逆のオ
   フセット状態とする、 各工程から成る燃料棒組立体の配列方法。