JPS61180185A

JPS61180185A - 軽水炉

Info

Publication number: JPS61180185A
Application number: JP60019972A
Authority: JP
Inventors: 堤　潔; 平沼　博志
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-02-06
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1986-08-12
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPH067195B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は、軽水炉（沸騰水型軽水炉及び加圧水型軽水ｆ
）に係り、特に、核分裂性物質の燃焼によシ消滅する核
分裂性物質の燃焼により消滅する核分裂性物質（ｃＪ２
３１１）にほぼ等しい核分裂性物質（ｐｕ２３９）を生
成するのに好適な軽水炉に関するものである。

〔発明の１ｊｔ景〕従来の発電用の軽水炉（沸騰水ｍ軽水炉及び加圧水型軽
水炉）の構造及び傳成要素の機能を以下に記す。これら
の軽水炉は、濃縮ウラン（核分裂性の（Ｊ−２３５を２
〜３チに濃縮したウラン）ｆｅ匣用し、この濃縮ウラン
を燃焼させ（核分裂させ）て発′シすることを目的とし
た原子炉で、転換比を向上させウラン費源を節約するこ
とを目的としたものではない。

軽水炉（沸騰水型軽水炉及び／Ｊｌｌ王水型原子炉）は
、原子Ｐ圧力容器を有しておシ、その原子炉圧力容器内
に収納されている。原子炉圧力容器内で熱発生源である
燃料集合体が配置された部分を、適寸「炉心」と呼んで
いる。軽水炉の燃料集合体は、＋４橿水型原子炉（ｄＶ
ＶＦＬ）及び卯王水型原子炉（ＰＸＶＲ）とも、２〜３
チの低濃縮ウランで形ｇ−ｇれた二酸化ウラン（ＵＣ）
ｓＪ・焼結ベレットを更用している。燃料ペレットの大
きさは、直径。

高さともＩＣｒｎ内外の円柱型である。この燃料ペンッ
トを約４ｍのジルコニウム合金でできた被覆管内に充填
して、被覆・Ｕの両端に端栓をと夛つけ溶接したものを
然、掛棒という。４．覆管は核分裂の際生成する放射性
物質を封じ込める役割をする。

ＢｖＶＲでは燃料俸乞８×８の正方格子状に配列した燃
料集合体を単位として更用する。燃料集合体は、チャン
ネルボックスと呼ばれる正方形の筒を取付けた犬襟で原
子炉の炉心に装荷される。

ＰＶＶａの燃料集合体は、燃料棒を１４Ｘ１４゜１５Ｘ
１５もしくは１７Ｘ１７に配置した正方格子であり、Ｂ
ｖＶＲの燃料集合体より犬さくまた外側にチャンネルボ
ックスが設けられていない。

ＢｖＶＲでは、燃料集合体内の出力分布の平均化のため
数種類の濃縮度の燃料憚乞便用する。Ｐνｒ、ＩＲでは
燃料集合体内の燃料棒の濃縮度は均一であるが後述する
ように３種類の濃縮＋Ｚ（初装荷燃料）の燃料集合体を
便用する。

燃料集合体を制御ｆｌｉａ棒とともに配列したのが炉心
である。１（ｖＶＲのｐ心断面の一例を第１２図に示す
。制御１１２は十字形をして２り燃料集合体１の間に挿
入される。炉心は、制御棒２を囲む４体の棒を冷却する
ため冷却水の流量を確保するとともに、制御棒２のガイ
ドの役割を果たしている。制ｅ！Ｊ暉２が挿入されない
燃料集合体１間には、中性子束検出器３が配置されてい
る。中性子支出器３は、出力レベルの！定、監視並びに
出力分布の測定に用いられる。

ＰＶＶＲの炉心も、第１３図に示すように燃料巣曾体４
Ａ、４Ｂ及び４Ｃ４−外形が円に近づくように格子状に
配列することにより構成される。、燃料渠せ体４ＡのＡ
縮度は約１１重量％、燃料集合体４Ｂ及び４Ｃの濃縮度
は約２．６重ｉチ及び約３．１重ｉ％でろる。ＰＷＲで
は、炉心内で４気が発生しないこと及び制−一が燃料集
合体内に挿入されること等のため、ＢｖＶＲの様にチャ
ンネルボックスを必要としない。電気出力１１０万ｋＩ
クラスのＰｖＶＲ，ごは燃料集合体の故は約１９０体で
あるが、そのうち制御棒が挿入されるのはｆｌｓｏ体で
ある。

ＰｖＶＲでは、出力レベルおよび出力分布の監滉は炉外
核計装により行ない、炉内計装は温度測定用の熱電対の
みで中性子検出器を設置しない。

制−棒の挿入はＰＶＶＲでは上から、ＢＷＲ，では下か
ら行なう。ＢＶＶＲで制御棒を下から挿入する」里由は
、上部で蒸気が発生していることによシ、上部での中性
子の減速効果が相対的に少なくなシ、下部の出力が高く
なるのを補償するためである。

原子炉の燃料物質として有効なのは核分裂性ｖｌＪ質で
あるＵ−２３５（ＢｖＶｆＬ及びＰＷＲ，ともげ−２３
５のき・回置が２〜３チの低濃縮ウラン全使恩する。残
りの９７〜９８％は核分裂をしないＵ−２３８である。

）である。炉心内に配置された燃料集合体中の（Ｊ−２
３５は、燃焼が進むに従って核分裂により減少する。し
たがって、一定の出力レベルを維持するためには、必要
に応じ新たな燃料物質ｔ−浦給する、すなわち］然燃料
廿体を取り替える必要がある。ＢＶＶＲ及びＰＷＲとも
、はぼ１年に１回原子炉を停止して燃料集合体を取り替
えるが、新燃料集合体はＨＶＬＲ，では炉心の１／４を
炉心全体一様に（原則として１本の制御棒の周シに１体
ずつ）装荷し、ＰＳＮＲ，では炉心の１／３ｔ−１炉心
の外周部に装荷する方法を採用している。

原子炉における熱エネルギーは、熱中性子によるＬＪ−
２３５の核分裂によるが、この核分裂が起こる度合金鍼
わす指標企反応式という。反応度が高ければ核分裂が盛
んになる。原子炉を所定の出力に維持するためには、核
分裂の度曾すなわち反応度を’ｆｔ切に制御する必要が
ある。このため使用されるのが劃−棒で、制御棒は中性
千金よく吸収する材料（硼素、Ａｇ・ｆｎ−ｃａ金合金
ｆｉ？使用している。

核分裂を起こすＵ−２３５は燃・暁とともに減少するが
、”熱料集合体を取り替えた直後ｂ′炉心はＵ−２３５
が豊富である。従って、給料集合体命取シ替えた直後の
炉心は、それだけ反応度が高く、以後燃焼が進むに従っ
て反応度は低下する。このため、燃焼に伴い制＃棒の挿
入度を徐々に、戎らしていって反応度の低下を補償して
いる。従来の軽水炉において、炉心は、燃焼初期（ｅ料
交換後運転を開始した時点）には約８チの余剰反応度（
臨界を超過した度合）を持っており、こｉを硼素等の中
性子吸収分質よりなる制御棒を挿入する事により補償し
ている。これを燃焼反応度と呼ぶ。燃焼に伴い余剰反応
度は小さくなシ、それに伴い制御棒を引き抜いてゆく。

燃焼末期（原子炉を停止し、新しい燃料を装荷する時期
）には、余剰反応度はゼロになりＩｂ１ｊ御棒はすべて
引き抜かれた状、嘘になり１原子炉は停止する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、将来のウラン資源の不足に対処するこ
とと設備利用率を向上するために、高転換比（ｐｕ生産
性の高い）軽水炉を提供するところにあり、装荷した燃
料中にきまれる核分裂性物質？燃焼させるとともに、運
転中に炉内で積極的に核分裂性物質（Ｐｕ−２３９等）
を生成させ、それをも燃・尭させ熱を発生する事により
、有効て核燃料物質ｔ−活用するところにある。

〔発明の概要〕

次世代軽水炉として高速増殖炉導入時期までの間、ウラ
ン資源の節約のため高転換型軽水炉による燃焼により消
滅するＵ−２３５及びＰｕ−２３９等の核分裂性物質の
量にできるだけ近い量の核分裂性物質と同時に炉内で生
成する原子炉の開発が要求される。燃・暁によシ消滅す
る核分裂性物質と同時に炉内で生成する核分裂性物質の
量？示す指標として転換比を次に示す。

分母は炉内でＵ−２３５，Ｐｕ−２３９及びＰｕ−２４
１が核分裂（核分裂反応が生じる確率金通濱Σｆで表わ
す）及び中性子捕獲（中性子捕獲反応が生じる確率を通
常Σ、で表わす）の両反応すなわち中性子吸収反応（Σ
、＝Σｆ＋Σ、）により、炉内で消滅する盪を示す。分
子は核分裂性物質ノ生成ｔｉ示’ｔ。（Σｔ、３　ａ−
Σ２ｔ”　）　ｄＵ−２３８の中性子捕獲反応を示しΣ
ミ３６−ΣＳ３ａ　＝　ｚ　ｉｌｌこの反応は次によ、
９Ｐｕ−２３８を生成する（Ｕ−２３８は炉内でエネル
ギーの高い中性子に対し有Σミ４０　はｐｕ−２４０の
中性子吸収反応を示し、この反応により以ドに示すよう
に核分裂性のｐｕ−２４１ｔ−生成する。

Ｐｕ−２４０＋ｎ（中性子ンー＋Ｐｕ−２４１軽水炉等
の熱中性子炉においては核分裂により平均２．５　ａの
中性子を発成するが、前述の転換比を向上させるために
は有効に中性子を利用する（中性子経済を向上させる）
必要がある。

核分裂によシ発成する中・曲子量は消ｔ２量と次に示す
関係にある。

転換比を向上させるために上式右辺の第３項及び５ｇ４
項による消減量を小さくするとともに、上式右辺の４２
項のＵ〜２３８等の中性子捕獲反応？大きくさせる通水
炉の溝道を発明し、転換比向上全可能とした。

従来の通水炉においては前記転換比向上を目的としたも
のではないが、本定義に基づく転換比は約０．５５であ
る。

減速材そのものの燃料に比べた面積比？小さくする。従
来型帳水炉の燃料集合体の例では断面が約１５ｃｒｎＸ
１５ｃＴｎの単位セルの中に６４本の椹科棒を正方格子
に配列し、その燃料の面積比は約２２優で減速材でおる
軽水のｒｆＪ積比は、約６２チである。燃料の面積比を
増すためには、燃料棒配＋ｉｎ３角形格子配置とし、燃
料集合体形状と六角形とする。これによ、ｂｇｔｏ図に
示す様に・燃料面積比を５０％以上にまた町イ水の面積
比を３０チ以下にする事が可能である。このため軽水に
ひだに吸収される中性子の量が小さくなる。軽水の面積
比を小さくする事は（４）に記す核分裂性物質を生成す
る親物質であるじ−２３８の中性子捕獲反応を増加させ
る事にも寄与する。＠１０図は、燃料集合体あたりの燃
料暉奴が９１、燃料棒間の間隔が１．５　ｍ　、被覆管
厚みが０．５ｍ及びチャンネルボックス厚みが３．８ｍ
の場合の特性である。ただし、口、×。

−及び・印は、従来屋の軽水炉の燃料の例を示して分り
、上記条件とは異っている。

（２）制御材として核分４＃！１５！ｉを生成する燃料
残物′Ｊｔを使用する従来の軽水炉に２いては制御材として硼素及びＡｇ−Ｉ
ｒ１−Ｃａ甘せを１吏用しているが、中性子を吸収して
核分裂物質を生成するＵ２３８を使用する。このため天
然ウラン又はウラ／ＩＩｋ縮に使用済の劣化ウラン１−
２用する。これによシ制舞材として機能すると同時にσ
−２３８の吸収反応によ、ｊ）Ｐｕ−２３９を生成し、
転換比の向上に寄与する。

（３）原子炉外への中性子のもれは最小にする燃料集合
体の集合により構成される炉心の外形は円筒形に最も近
くなる様に配列し、かつその内鍋の直径と高さを等しく
する。六角柱燃料全便用している事により四角柱燃料使
用の場合より外形を円に近づける事がよシ容易である。

運転する。４１１図にＵ−２３８の中性子エネルギーに
対する中性子捕獲反応の確率を示す。

ｔＪ−２３８は５〜２０ｅＶの間に大きな中性子吸収の
確率金・可する特性ｔｌ−待っている。従来の軽水炉に
２いては軽水は減速材として中性子を５ｅＶ以ドに十分
減速する（熱中性子にする）役割を待ち、その為軽水の
燃料実合体単位セルにおける犬さな専Ｍ面漬（大きな面
７漬比）を待っていた。本発明に２いては軽水の面積比
を小さくし、中性子を熱中性子まで十分減速させず、５
〜２０ｅＶ近傍の中性子が多く存在する（中性子エイ、
ルギースベクトルのかたｖ−ｈ）原子炉炉心とすること
によう、Ｕ−２３８に多くの中性子吸収棒させ転換比を
向上させる。これは（１）に記したように減速材による
中−子のむだ吸収を小石くする事にもなる。

〔発明の実施列〕

本発明の好適な一実施例である軽水炉に用いる燃料渠曾
体のメを形を第２図に、その断面を第３図に示す。本失
地列に分いては１体の燃料集合体１６ｔ′ｉ、チャンネ
ルボックス６内に９１本の燃料棒５をゼし、それらの燃
料棒５を三角洛子状に配置したものである。冷却水（＠
水）は、燃料集合体１６のＦ４部の冷却水人口９よシ燃
料集合体１６内に入り、上昇するに羊い燃料＃５よう熱
を吸収して蒸気と鍋温の水の混合物＜ｒＪＶＶ几の場合
）又は高温の水（Ｐ　Ａ／　Ｈの場合）として冷却水出
口１０より出る。燃料ｌＩ６は、燃料ペレットと、それ
を収納する被覆管とによりｍ成されている。燃料ベレッ
トは、天然ウランとプルトニウムの混合物または劣化フ
ランとプルトニウムの混合物または薦縮ウランよりなる
。プルトニウムは、従来屋の軽水炉で製造されたもので
ｐｕ−２３９，Ｐｕ−２４０，Ｐｕ−２４１，Ｐｕ−２
４２の同位体からなシその重量比は概略５８：２４：１
４：４である。また劣化ウランは従来型の軽水炉で１吏
用する（ａウラン製造時に残る廃物ウランである。

制御＋Ｊ東合体の断面を第４図に示す。本実施例に用い
られる制却棒集合体１７は、６１本の中性子吸収棒７、
それらを束ねる制御ＸＩ棒保護管１１、制御棒案内管１
２及びチャンネルボックス６よシなる。制御棒１８は、
中性子吸収棒７及び制御棒保護管１１からなる。制御棒
１８が制ｇｌ＃案内管１２内を上下に駆動されて炉心の
反応度を制御する。制御棒案内・ｇ１２は、制御棒１８
ｔ−案内する役割をする。中性子吸収棒７は、被覆管内
に中性子吸収ベレットを収納して構成される。中性子吸
収ぺＶノドは、天然ウラン（Ｕ−２３５とじ−２３８の
重着比は０．７：９９．３）または劣化ウラン（Ｕ−２
３５とＵ−２３８の重量比は０．３：９９．７）金属ま
７？＋は酸化物よりなる。ウランの大部分を占めるＵ−
２３８Ｈ中性子を吸収し、その伸人割合により炉心全臨
界に医つべく反応度制御をすると同時に、以下の反応に
より核分裂性物質これらの燃料集合体１６及び制−棒集
合体１７で構成された炉心（ｒｊｉｖｆｒ面）８を第１
図に示す。第１図は２体の燃料集合体１６の間隔をおい
て制御棒集合体１７を規則的に配置した本発明の実施例
である。本ｆ心の水対燃料比は、０．５〜１．２の範囲
である。

従来の１３ｖＶ凡燃料の水対燃料比（燃料集合体断面に
おける軽水の面積比の比）は約３である。従来型ＢｖＶ
ａの、ｅ科棒（直径約１．２（７））において、３角格
子配列とし、燃料棒間隔（燃料棒と燃料棒の間のギャッ
プ）ｔ−できるだけ小さくすることによｐ（１，５１０
Ｉとする）、水対燃料比ヲ０．７とすることができる。

燃料棒を３角格子配列とし、燃料棒間Ｗｈをできるだけ
小さくして（１，５１１１１）、燃料棒直径を変えた場
合の水対燃料比の変化を第５図に示す。燃料棒径を大き
くすることによム水対燃料比は小さくなり０．５に近づ
く。これは水対燃料比の下限と考えられる。、熱料棒径
を小さくした場合、水対燃料比は増加する。現在の高速
増殖炉（Ｆ　ＨＲ，）の燃４＋４径（６，５ｃｍ　）に
２いて水対燃料比は１．２に近づく。転換比は禮科棒径
の増ｌＪ口に伴い同上するが、炉心径心径および燃料装
荷量の増大となる。燃料棒径を小さくした場合、転換比
は入径欅に比較して劣るが、炉心径の減少および燃料装
荷量の減少となる。現在のＦ１３Ｒ，の燃料棒Ｖｉ製造
上、細径の点で限界設計であることから、水対燃料比の
現実的な範囲は０．５〜１，２となる。

本実施例による軽水炉は装荷した燃料中に含まれる核分
裂性物質（本発明による軽水炉では従来型軽水炉に２い
て生成したプルトニウム（！″便用る）を燃焼させると
ともに、運転中に炉内で積極的に核分裂性物質（Ｐｕ−
２３９等）全生成させ、それをも＄４させ熱を発生する
ことにより、有効に核燃料物質を活用し設備利用率を向
上することができる。

本発明の効果をＭ６図によシ、よシ明確に説明する。従
来型軽水炉の例においては、燃焼初期にもつ燃焼灰応変
８チは約１年運転することにより、ゼロとなり全体の１
／４の燃料集合体１を新しい燃料集合体１と交換し再び
運転を再開する。転換比が高くなるに伴い、単立燃・焼
時間あたりの余剰反応度の減少な小さくなる。これは核
分裂性物質の燃焼による消減量に近い量の核分裂性物質
が生成することによる。増殖性を目的とした原子炉に高
速増殖炉があり現在開発中である。高速増殖炉において
は炉心の転換比が高いこと（０，８５）及び炉心より外
へもれる高速中性子（エネルギーの高い高速中性子は炉
心外へもれる量が多い）ｔ−炉心を囲む形で配置した燃
料親物質（天然ウラン）に捕獲させ核分裂性物ｌｉを生
成させる。高速増殖炉のブランケットを含めた増殖比（
高速増殖炉でＶｉ＝換比とは言わず増殖比と言うが、定
義は同じ）は約１．２である。高速増殖炉においては半
年で余剰反応度′２−５％が失われる。高速増殖炉の余
剰反応度の減少割合に関係する炉心部の転換比０．８５
に着目すると、当初余剰反応度を軽水炉と同じ８Ｓ持た
せると約１，６年間、・工転できる。本実施例の軽水炉
は高速増殖炉の運転期間に近づくと考えら“＊る。本実
施例の軽水炉において運転期間１．４年程度は町目巨と
考、ｔられる。これは軽水炉の設備利用率（原子炉の運
転している時間の割合）の向上となり、燃料交換、定明
点検に要する時間ｔ−２カ月とするならば３４％の設−
利用率の向上となる。

ゲルトニウムを唐化せずに濃縮クランを充填した燃料集
合体１６で炉心を構成した軽水炉は、燃料の再処４を行
わないワンスル一方式で取出し燃＠度を高くすることが
できる。ワンスル一方式とは、濃縮ウランを用いて原子
炉から取出された使用済燃料棒に含まれている燃料物質
のどの成分も、軽水炉で再利用しない燃料物質の利用方
法である。

第７図は、炉心８を有するＢＶＶＲを示している。

炉心８を有するＢＷＲ，は、上部が密閉蓋２２にて密封
された原子炉圧力容ａ２１を有している。炉心シュラウ
ド２３が、原子炉圧力容器２１内に設置されている。気
水分離器２４が炉心シュラクト２３の上端に取付けられ
、ドライヤ２５が気水分離器２４よシ上方に位置してい
る。ｆ部炉心支持及び上部炉心支持板２７は、炉心８内
に装荷された燃料集合体１６の上ド喘部がそれぞれ保持
される。

制−棒駆動機構（：図示せず）が、原子炉圧力容器２１
の底部の境部に取付けられる。制御棒案内・α３３は、
制御棒駆動機構より上方の原子炉圧力容器２１内で制御
ＫＩ棒ぶ動機溝の延長線上に設置される。制μｓ俸１８
の下端部が、制−棒駆動機構に着脱可能に連結される。

制御棒１８は、制御案内１３３及び制御＃集合体１７の
チャンネルボックス６内を上Ｆ動する。

冷却水は、ジェットポンプ３５を通つ七炉心８内に達す
る。この冷却水け、燃料棒５にて加熱され、蒸気となる
。蒸気は、気水分離器２４及びドライヤ２５を通って原
子炉圧力容器２１外に吐出され、タービン（図示せず）
に送られる。

炉心の他の実施例を第８図に示す。本炉心１３の水対燃
料比は、０．５〜１．２の範囲にある。第１図の様に制
−棒集合体１７を規則的に配置した場合、配置上単純で
、燃料集合体１６の交換計画を規則的に作成することが
できるが、炉心８中央部の出力密度（線出力密度）が周
辺部より大きくなる。第８図の炉心１３は、制−棒集合
体１７を炉心周辺部に粗に配置することにより、制御棒
１８の局部的な出力抑制効果により出力の平坦化が可能
となる。これによシ燃的余裕が生じ、またその余裕′ｆ
：ｆ心性能の向上に活用することが可能となる。さらに
本実施例に２いても、前述した実施例と同じ効果を得る
ことができる。本実施例では、炉心１３を、第７図の沸
騰水型原子炉の炉心８の代りに用いるものである。

第９図は炉心８ｔ−有するＰｖＶＲ，を示している。

ＰｖＶＲは、炉心８？内蔵する原子炉圧力容器４２を有
している。原子炉圧力容器４２１”ｔ、その壁面に人口
ノズル４３及び出口ノズル４４′ｔ−有し、頂部に密閉
蓋４５を設置している。実質的に円筒形の炉心シュラウ
ド４６は、密閉蓋４５近くにある原子炉圧力容器４２の
たなに吊ドげられている。

バ’）７に４７が、炉心シュラウド４６のド部で炉心シ
ェラウド４６内に取付けられている。燃料集せ体１６の
ド瑞部を収容するための穴を有する下部炉心支持板４８
が、炉心シュラウド４６のド端に成性ｌすらｎる。燃料
集合体１６の下端部を収容するための穴と有する上部炉
心支持板４９が、複数の支柱５０によ°りて太い梁のあ
る上部支持板５１に支持される。仮数の案内面２６が、
上部支持板５１と上部炉心支持板４９との間て配置され
ている。案内筒６６には開ロア３が設けられている。

炉心８１２は、炉心７ユラウド４６内の下部に構成され
、多数の燃料集合体１６及び制両棒集合体１７からなっ
ている。

ＰＶＶ凡は、流体圧力で作動される制御棒駆動機構５９
を１えている。制−俸、駆動機構５９は、アダプタ管７
１の上部７ランジ７２に取付けられる。

アダプタ管７１は、密閉蓋５を貫通するとともに密閉蓋
４５に溶接にて取付けられている。制御棒駆動機構５９
の下端に、＄４図に示す制御棒１８が着脱可能に取付け
られる。制御棒１８は、案内筒２６内を上下動する。制
御棒、＠動機構５９は、制４４１１８のｄ４１＋集合体
１６内へ挿入操作、それからの引抜き操作を行う。

原子炉の運転中、蒸気発生器（図示せず）から送られて
きた減速材でもある冷却水（＠水）は、人口ノズル４３
よシ原子炉容器４２内に入り、原子炉容器４２と炉心シ
ェラウド４６との間に形成された環状通路７９を下方へ
流れ、下部炉心支持板４８よシ下方に形成された下部ブ
レナム８０に流入する。この冷却水は、さらに下部炉心
支持板４８に支持されている燃料集合体１６内に流入す
る。

冷却水は、各々の燃料集合体１６内を上昇する過程で刀
口熱されて高温の水になる。制御棒集合体１７から吐出
された高温の冷却水は、真上にある案内筒６６内に流入
して上部炉心支持板４９より上方に位置している上部プ
レナム８２内に開ロア３より流出する。燃料集合体１６
から吐出され次高温の冷却水は、上部炉心支持板４９′
ｔ−通して上部ブレナム８２内に達する。そして、高温
の冷却水は、上部プレナム８２より出口ノズル４４を通
して原子炉容器４２外へ流出し、蒸気発生器に送られる
。

ＰＷ几に２いても、炉心８の代りに第８図の炉心１３を
用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、将来のウラン資源の不足に対処するこ
とと設備利用率を向上するために、高転換比軽水炉を得
ることができ、装荷した燃料中に含まれる核分裂性物質
を燃焼させるとともに、運転中に炉内で積極的に核分裂
性物質（ｐｕ−２３９等）ｔ−生成させ、そｎをも燃・
尭させ熱を発生することによシ、有効に核燃料物質全活
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例である軽水炉の炉心の
横断面図、第２図は第１図の炉心に装荷される燃料集合
体の外観図、第３図は第２図の燃料集会体の横断面図、
第４図は第１図の炉心に配置された制御棒集合体の横断
面図、第５図は燃料棒の直径と面積比及び水対燃料比と
の関係を示す特性図、第６図は燃料燃焼時間と燃焼反応
度との関係を示す特性図、第７図は第１図の炉心を有す
る沸騰水型原子炉の縦断面図、第８図は本発明の他の実
施例である軽水炉の横断面図、第９図は第１図の炉心を
有する加圧水型原子炉の縦断面図、第１０図は燃料棒直
径と面積比を燃料、軽水、被覆管およびチャンネルボッ
クス、ギャップのそれぞれについて示した特性図、第１
１図は中性子エネルギーとＵ−２３８の中性子捕獲確率
との関係を示す特性図、第１２図は従来の沸騰水を原子
炉の炉心の横断面図、第１３図は従来の加圧水型原子炉
の炉心の横断面図である。５・・・燃料棒、６・・・チャンネルボックス、７・・
・中性子吸収棒、８・・・炉心、１１・・・制御棒保護
管、１２・・・制御棒案内管、１６・・・燃料集合体、
１７・・・制御棒集合体、１８・・・制御棒。

Claims

【特許請求の範囲】１、冷却材としての軽水が内部に存在する原子炉容器と
、前記原子炉容器内の炉心に装荷された横断面が六角形
状で複数の燃料棒が三角格子状に配列された燃料集合体
と、前記炉心内に挿入可能な制御棒とからなり、前記燃
料集合体内の水と燃料棒との面積比が０．５〜１．２の
範囲にしたことを特徴とする軽水炉。２、前記燃料棒が、燃料物質として天然ウランとプルト
ニウムの混合物、または劣化ウランとプルトニウムの混
合物、または濃縮ウランを有している特許請求の範囲第
１項記載の軽水炉。３、前記炉心の外周は実質的に円であり、しかも前記炉
心の等価直径と前記炉心の高さが等しい特許請求の範囲
第１項または第２項記載の軽水炉。４、前記制御棒を、炉心中心部では密に、炉心周辺部で
は粗に配置した特許請求の範囲第１項または第２項記載
の軽水炉。