JPS62184389A - 原子炉燃料集合体の燃料棒 - 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、一般に原子炉燃料集合体に関し、特に、階段
状の濃縮度ローディングもしくは配分を得るように異な
った大きさの環帯をもつ、同一の１１−２：１５濃縮度
の環状燃料ペレットを収納した燃料集合体の燃料棒に関
するものである。

先−色炎」へ１哩 原子炉内の核分裂によって、大量のエネルギーが放出さ
れ、このエネルギーは、原子炉の長い燃料要素、即ち燃
料棒中において、熱として放出される。この熱は、燃料
棒に対して熱交換関係に冷却材を導くことによって通常
除去され、有用な仕事を行なうなめに冷却材から抽出す
ることができる。

一般に、原子炉において、複数の燃料棒は、１つの燃料
集合体を形成するように一緒にまとめられている。通常
は、多数のそうした燃料集合体は、自己持続性の核分裂
反応を行い得る原子炉炉心を形成するように、マトリッ
クスとして配列される。

炉心は、軽水のような流動液体中に浸漬され、この軽水
は、燃料棒から熱を取り出すための冷却材及び中性子減
速材として用いられる。より特定的には、［ｌＷＲ（沸
騰水型原子炉）の燃料集合体は、４つのクラスターに通
常区画され、１本の制御棒が４体の燃料集音体に組み合
わされる。制御棒は、炉心の反応度を制御するために燃
料集合体中に挿入することができる。１本の制御棒を囲
む４体の燃料集合体から成る各クラスターは、原子炉炉
心の燃料セルと普通呼ばれている。

クラスター中の典型的な［ｌＷＲ燃料集合体は、通常、
ＮＸＮ配列の長い燃料棒によって形成される。

燃「［捧東は、横方向に隔てられた関係に支持されてお
り、−最に矩形の断面形状の外側管状フローチャンネル
によって囲まれている。この管状フローチャンネルは、
燃料集合体のほぼ全長に亘って延長し、下部ノズルを上
部ノズルに連結している。

中空のウォータ・クロスは、燃料集合体を通るサブクー
ルされた減速材流のための開放された内側フローチャン
ネルを形成すると共に、同様の構造の小燃料棒束を各々
収容する４個の別々の長い隔室に燃料集合体を区画する
ように、外側のフローチャンネルを通って軸方向に延長
している。下部ノズルは、炉心支持板に嵌合し、燃料集
合体の外側フローチャンネルへの冷却材の入口として用
いられる。冷却材は、下部ノズルに流入した後、ウォー
タ・クロスを経て、燃料棒に沿って流れ、その加熱され
た表面からエネルギーを除去する。

現用のＢＷＲ燃料棒束の設計は、単一の燃料棒束内に５
〜７のＵ−２３５濃縮度を有する中実ペレットの燃料棒
を使用する。この多重濃縮度は、燃料棒の出力ビーキン
グを容認可能な低い値に保つように各燃料棒束内の半径
方向出力を整形するために必要とされる。しかし、多重
濃縮度の要件のため、製造に多くのコスト及び時間が必
要となる。燃料集合体中の燃料棒の小数、即ち約月であ
るが、それ等は、４つの濃縮度で製作することを必要と
する。そのため、これ等の少数の棒を製作するために、
粉末化学転換ラインへのりＦ６ガスを４回フラッシング
することが必要となり、これは、時間及びコストの無駄
になる。市場の配慮から、各濃縮度に１つの転換ライン
を専用することは正当化されない。ただ１つの別の方策
、例えば、２つ又は３つの濃縮度を混合することにより
、必要な濃縮度を創出するに、多くの時間及びコストが
必要とされる。

従って、多重の燃料濃縮度の要求に関連した諸問題を克
服するための燃料棒束ｊｔｌ造の新しいアプローチの必
要性ある。

弁明の」黙 本発明は、前記の必要性を満たすように構成された燃料
集合体の燃料棒束構造を提供する。中実燃料ペレットの
多重濃縮度の要求によって生じた前記の諸問題に対する
本発明の解決策は、主濃縮度以下の全ての濃縮度等級を
環状燃料ペレットを納めた燃料棒に代えることに存する
。環状燃料ペレット自体は、米国特許第４４９３８１４
号、第３２１５６０７号、第４２７３６１６号、第３３
７６２０１号、第３３５６５８４号、第３８０８０９９
号及び第３９００３５８号各明細書によって、公知とな
っている。しかし、これ等の先行技術の燃料棒における
環状燃料ペレットのいずれも、燃料棒束の階段状の濃縮
度配分を得るように予め選定された異なった大きさの環
帯を有する同一濃縮度（即ち、燃料棒束の主燃料濃縮度
）を有するものではない。本発明による環状燃料ペレッ
トによるかかるＲ・７段状の濃縮度配分は、−最に、該
環状燃料ペレットと代えられる中実燃料ペレットの多重
濃縮度によって従来提供されたＵ−２３５配分にほぼ匹
敵するか、それに付随した問題は存在しない。このよう
に、同−濃縮度及び異なった大きさの環帯を有する環状
燃料ペレットの使用によって、多重濃縮度の必要性が除
かれる。その結果、ただ１つの濃縮度しか必要とされな
いので、粉末化学転換に必要な時間及び製造コストが減
少する。各濃縮度変更の後に粉末化学転換ラインをフラ
ッシングする必要性も除かれる。

更に、階段状の環帯の大きさを有する環状ペレットを用
いることによって、必要ならば、各電力会社及びサイク
ル用途毎に燃料集合体の設計を標準化することができる
。多重濃縮度を使用した場合にはコスＩ・が高くなるの
で、この標準１ヒは不可能である。更に、全部の燃料棒
について１つのＵ−２３５：ＩＡ縮度を使用しうるよう
にするための、異なった大きさ環帯の使用は、単一の燃
料棒において軸方１向に拡大することができる。例えば
、［３ＷＲの炉心の軸方向出力分布は、底部にピークが
あるため、炉心の上半分の燃料は、十分に利用されない
。

即ち、与えられたウランについて、炉心下半部に比べて
その上半部では、所望量よりも少ない量のエネルギーが
生産される。従って、本発明による階段状の環状のペレ
ットを各燃料棒の上部に配置することは有利となる。こ
の配置により、ウランのｋｕ＋／ｋｙが増大するため、
燃料のエネルギー利用が改善される。各燃料集合体の上
部に環状ペレツ１〜燃料を配置することによって得られ
る炉心の軸方向出力分布の平坦化は、軸方向出力ビーキ
ング及び最大ホットスポット出力ビーキンクを減少させ
ることによって、燃料の熱的限界まて運転余裕を改善す
る。軸方向に階段状とした大きさの環帯は、このような
制限を有するプラントにおいて、より大きな運転停止余
裕を与えるようにも利用することができる。ＢＷＲは、
冷態状態において運転停止余裕の見地から極めて制限さ
れている。この冷態状態において、炉心の軸方向中性子
束分布は、頂部に向かって大きく歪んだものとなる。運
転停止余裕を改善する１つの手段は、上部の月から半分
の高中性子束、従って炉心の重要性の高い領域における
濃縮燃料配分を減少させることである。

例えば、炉心全体の平均Ｕ−２３５配分を保つために、
Ｕ−２３５の乎均′ａ縮度を、炉心の上尾において、約
０．１ｕ＋１０　Ｕ−２３５減少させ、炉心の下％にお
いて０．０５ｗ１０　ＩＪ−２３５増大させることがで
きる。炉心の下％よりも大きな環帯サイズの環状ペレッ
トを使用することによって、炉心の上尾のＵ−２３５濃
縮度を減少させることができる。その結果、この構成に
よって、運転停止余裕について、０．５〜１．０％のデ
ルタ−にの改善が得られる。

階段状の環帯サイズを有する環状ペレットを使用するこ
との、別の利点は、燃料の近傍に制御板を挿入して該燃
料を運転することの悪影響に関係している。［ｌＷＨの
場合、燃料の減損に伴う燃料反応度の損失を相殺する役
割を果たす燃料の過剰反応度を抑制するために、成る数
の制御棒を炉心中に挿入しなければならない。ＩＩＷＲ
燃料集合体に近接して制御板を挿入すると、燃料棒束内
のピン状の出力分布は制御板から離れるように急激に傾
斜する。そのため、制御板に最も近接した燃料部分は、
燃料棒束中の残りの燃料はど急速に減損しない。その結
果、制御板が引き出されると、十分に減損していない燃
料は、高反応性であり、過大な出力を発生する。これは
、ピーキング係数及び出力密度に関する燃料運転限界に
対する利用可能な余裕の実質的な損失を表わしている。

この問題は、制御板の挿入が中性子束のエネルギースペ
クトルをより高エネルギー側に向かって大きくシフトさ
せることによって一層深刻になる。その結果、より多く
の核分裂性プルトニウムが発生する。また、制御板が引
き抜かれると、燃料中におけるより多い核分裂性プルト
ニウムインベントリ−によって、所望以上の大きな出力
が発生し、燃料運転限界に対する運転余裕の損失になる
。燃料の出力ビーキングに対する制御板挿入のこれ等の
悪影ｇ（制御棒の履歴効果と普通呼ばれる）を最小とす
るためには、制御板は、全サイクルを通じて、新しい位
置に向かって規則的に回転させねばならない、現在は、
この制御板のローテーションもしくは回転（制御棒の交
換として普通知られる）は、原子炉の出力を実質的に低
下させて行い、その後にプラントを除々に全出力に戻さ
ねばならない。これは、プラントにとって実質的な運転
容量因子の損失となる。

階段状の環帯の大きさを有する環状ペレットの使用によ
って、前述した制御板条件の大きな改善が得られる。こ
こに提案された構成において、環帯サイズが最大のペレ
ットは、燃ゼ（集合体の最も外側の列に配置されている
。制御板の挿入によって特に影響されるのはこれ等の燃
料棒である。中実ペレットと対比される環状のペレット
を使用し、制御板に最も近い燃料集合体の領域に最大環
帯サイズを配することによって、ウラン装荷量が最小の
燃料棒を制御板の最も近くに配置することが可能となる
。これ等の燃料棒は、ウラン量が少ないため、プルトニ
ウムへの可能な変換は減少し、それにより、プルトニウ
ム生成による出力ビーキングは減少する。制御板の近傍
においてこれ等の燃料棒のウラン装荷量が減少すると、
制御板の存在により、これ等の燃料棒のより少ない出力
発生が補宿される。その結果、環状ペレットを使用した
場合、′５Ａ荷ウラン１は位量当りの出力単位として測
定した燃料の減損速度は、制御板に近接した燃料棒の場
合に比べてそれほど大きく低下しない。

このことら、制御板を引き抜いた時の燃料棒に対する出
力ビーキングの増大を最小とする助けとなる。このよう
に、階段状の環帯サイズを有する環状ペレットの使用は
、燃料の熱的限界に対する運転余裕を大きくし、制御板
の所要回転頻度を少なくし、それによりプラン１〜の運
転容量因子を改善することの助けとなる。

従って、本発明は、（ａ）被覆管と、（ｂ）該被覆管中
に収容され、単一濃縮度をもった核分裂性物質からなる
、複数の燃料ペレットとを３む、原子炉燃↑゛１集合体
の燃料棒に向けられている。燃料ペレットのうちの少な
くとも或るものは、環状構造を０１ムえており、該環状
の燃料ペレットの幾つかのものの各々は、第１の大きさ
の環帯を備えており、該環状の燃料ペレットの他のもの
の各々は、該第１の大きさと異なった第２の大きさの環
帯を備えている。環状の燃料ペレットの環帯サイズのこ
の差異によって、燃料棒の軸方向濃縮度配分の階段化が
得られる。核分裂性物質は、単一のＵ−２３５濃縮度を
有する二酸化ウランである。

また、本発明は、多数の燃料棒を有する核燃料集合体で
あって、（、）燃料棒の各々に収容され、単一の濃縮度
をもった核分裂性物質からなる、複数の燃料ペレットを
有し、（ｂ）大多数の燃料棒中の各燃料ペレットは、中
実構造であり、（ｃ）少数の燃料棒中の各燃料ペレット
は環状構造である核燃料集合体にも関係している。また
、幾っがの燃料棒の環状燃料ペレットの各々は、第１の
大きさの環帯を、他の燃料棒の環状燃料ベレッｌ〜の各
々は、第２の大きさの環帯を、それぞれ備えている。

異なった環帯サイズと組み合わせてｌ１ｉ−濃縮度を用
いることによって、大多数の燃料棒の中実燃料ペレット
と少数の燃料棒の環状燃料ペレットとの間に濃縮度配分
の階段化が実現される。核分裂性物質は、単一の１１−
２３５濃縮度を有する二酸化ウランであり、単−ｔ４縮
度の値は、燃料集合体の最大濃縮度配分のレベルにある
。

本発明のこれ等の利点及びその池の利点は、添付図面に
示した実施例の以下の詳細な説明によって一層明らかと
なるであろう。

以下の説明において、同一の部分又は対応した部分は、
各図を通じて同一の符号によって表わされている。また
、以下の説明において、「前方」、「後方」、「左側」
、「右側」、「上部」、又は「下部」等の用語は、単に
説明の都合上使用されており、本発明を限定するように
解釈されるべきではない。

二股■隼な一説］Ｌ 図面、特に第１図には、本発明による改良点が組み込ま
れた沸騰水型原子炉（ｏｗｎ）のための燃「［集か体が
、全体として符号１０により表わされている。燃料集合
体１０は、外側の長い管状フローチャンネル１２を含み
、このフローチャンネルは、燃料’ｐｋ　’＞体１０の
ほぼ全長に沿って延長し、上部支持取付具、即ち上部ノ
ズル１４を下部ベース即ち下部ノズル１６に連結してい
る。燃料集合体ｌＯの外側の管状フローチャンネル１２
に冷却材流を導くための入口として役立つ下部ノズル１
６は、原子炉の炉心支持板（図示せず）又は例えば使用
済み燃料プールの燃料貯蔵ラック内に下部ノズル１６及
び燃料集合体１０を案内するための複数の脚部１８をｆ
Ｉｉｉえている。

ほぼ矩形断面の外側管状フローチャンネル１２は、順に
約９０°角度をずらせて配置された４個の互いに連結さ
れた直立壁部２０から成っている。複数の椙遣リブ２２
は、フローチャンネル１２の各々の壁部２０の内面に、
互いに隔てられた関係で形成され、中心位置において垂
直な列として該内面に沿って延長している。フローチャ
ンネル１２、従って、このチャンネル中に形成されたリ
ブ２２は、好ましくは、普通にジルカロイとして知られ
ているジルコニウム合金のような金属材料からできてい
る。外側のフローチャンネル１２の壁部２０に固着され
た複数の上向きに延長する取付ボルト２４は、構造リブ
２２の上端部の上方にあり、上部ノズル１４をフローチ
ャンネル１２に連結するために用いられる。

中空のウォータ・クロス２６は、中性子減速及び中性子
経済を改善するために、燃料集合体１０を通るサブクー
ルされた減速材流のため十字形の開放内側チャンネルを
形成するように、また、燃料集合本分４つの別々の長い
隔室２８に区画するように、外側の管状フローチャンネ
ル１２を通って軸方向に延びている。中空のウォータ・
クロス２６は、管状フローチャンネル１２の角度的に相
互にずらされた壁部２０に取り付けられている。好まし
くは、ウォータ・クロス２６の外側の長い側部端は、燃
料集合体１０の内部の所望の中心位置にウォータ・クロ
ス２６を強く保持するように、例えば溶接によってｊｌ
、ｊ逍すブ２２にその全長に沿って連結されている。ま
た、ウォータ・クロス２６は、下方の流入端３０と、反
対側の上方の流出端３２とを有し、これ等の流入端及び
流出端は、それを通るサブクールされた流れを形成する
ように内側チャンネルと各々連通している。

フローチャンネル１２の内部には、燃料棒３４の東があ
り、この束は、図示した実施例では、８×８配列の、合
計６４本の燃料棒３４から成っている。燃料棒束はウォ
ータ・クロス２６によって４個の小束に区分されている
。４×４配列の合計１６本の燃料棒：３４から成る各々
の小束において、燃料棒３４は、上部タイプレート３６
と下部タイプレート３８との間に、側方に互いに隔てら
れた関係で延びている６各小束の燃料棒３４は、タイプ
レート３６．３８に連結されており、これ等と共に、フ
ローチャンネル１２の各々の隔室２８の内部に、燃料棒
３４の別個のサブアセンブリ４０（小組立体）を形成し
ている。各サブアセンブリ４０の燃料棒３４に沿って軸
方向に隔てられた複数のスペーサ、即ち格子４２は、燃
料棒３４を、横方向に互いに隔てられた関係に保持する
。燃料棒３４のそれぞれのサブアセンブリ４０のタイブ
レート３６．３８には、別々のサブアセンブリ４０への
冷却材の流入、流出を許容するように流孔が形成されて
いる。また、冷却材の流路は、各々の構造リブの間にそ
の長さに沿って形成された複数の開口４４を経て、燃料
集合体１０の別々の隔室２８中の燃料棒３４のサブアセ
ンブリ４０の間に流体連通を許容している。開口４４を
通る冷却材流は、４個の別々の隔室２８の間の液圧を均
等化するように作用することにより、燃料棒３４の別個
のサブアセンブリ４０間の熱流体力学的不安定性の可能
性を最小にする。

−曵二二名り縮」Ｌ及−びづ！Ａこ２１≧メこと塁ノケ
蔦←飛え劣　る環、゛１　、ペレットを　むＰ−七　′
第２図〜第４図には、本発明に従った構成を有する第１
図の［ｌＷＲ燃料集合体において有用な燃料棒３４のう
ちの１本が図示されている。燃料棒３４は、上部端栓４
８及び下部端栓５０によって両端がシールされた中空の
被覆管４６と、この管の内部に収納された複数の燃料ペ
レット５２とを含み、これ等の燃料ペレットは、上部端
栓４８との間に配設されたブレナムばね５４によって積
重体の形態で、管４６の内部に収納されている。

燃料ペレット５２は、Ｕ−２３５の単一濃縮度をもった
二酸化ウラン等の核分裂性物質から成り、各々環状構造
を備えている。第３図に最もよく示したように、どの環
状の燃料ペレット５２の中央部のボイド、又は環帯５６
も、ペレット毎に濃縮度ローディングもしくは配分を変
えるために、他のペレッ１〜５２の環帯５６と異なる直
径方向の大きさをもつことかできる。例えば、第３図に
おいて各ペレット５２ａ〜５２ｃの環帯５６ａ〜５６ｃ
は、異なった大きさをもっている。これにより、燃料棒
：）４に沿った軸方向において、積み重ねられた環状ペ
レット５２の間に、濃縮度配分の階段化を導入すること
ができる。このような燃料棒構造は、ＢＷＲ燃料集計体
の場合には特に大切である。ＢＷＲ炉心の軸方向出力分
布は、下部にピークを有するので、炉心の上半部の燃料
は十分に利用されない。そのため、各燃料棒３４の上部
に環状ペレットを配置することが有利であろう。これに
より、ウランのｋｕ＋／ｋｇが増大するので、燃料のエ
ネルギー利用が高められる。各燃料集合１本１０の上部
に環状の燃料ペレットを置くことにより得られた炉心の
軸方向出力分布の平坦化は、軸方向出力ビーキング及び
最大ホットスポット出力ビーキングを減少させることに
よって、燃料の熱限界に対する運転余裕を改善する。

第５図〜第７図を参照し、従来の技術による沸騰水型原
子炉の燃「（集合体１０ａの燃料棒束（第５図に略示す
る）と、本発明に従った構成の沸騰水型原子炉の燃料集
合体１０ｂの燃料棒束（第６図に部分的に略示する）と
を比校する。従来の技術による燃料集合体１０ａの燃料
束は、全て中実構造の燃料ペレットを各々収納した燃料
棒３４ａを備えている。従来の燃料棒３４ａの中実燃料
ペレットには、燃１″［集＆体１０ａを横切る方向につ
いて所望の濃縮度配分を得るために、５つの異なった濃
縮度が用いられている。これ等の異なった濃縮度を有す
る燃ｔ１棒３４ａは、○印で囲んだ符号Ａ−Ｅによって
表わされ、それぞれの；農縮度の値は、第７図に示され
ている。

第５図に示した従来の燃料集合体１０ａとは対照的に、
第６図に示した本発明による沸騰水型原子炉の燃料集合
体１０ｂの燃料束は、単一のＵ−２３５’ｔｆＡ縮度を
有する核分裂性ウランの燃で１ペレツトを各々含む燃料
棒束から成っている。第６図の燃料棒３４１）について
選択された単一の濃縮度は、第５図の燃料棒３４ａの優
性もしくは主の濃縮度、即ち、３．２：（６ｗ１０　Ｕ
−２３５である。第５図の燃料棒３４ａの主濃縮度の配
分に整合するように意図したウラン配分を有する第６図
の全燃料棒３４ｂは、第６図及び第７ｔ２１において白
抜きの○印によって表わした中実燃料ペレットを収納し
ている。他の全ての燃料棒３４ｂは、１つを除いて、環
状の燃料ペレットを収容している。ボイドの大きさの異
なった３種類の燃料ペレットがあり、これ等は、第６図
及び第７図において、ドツト（・）、小円（○）及び■
をそれぞれ囲んだ大円によって表わされている。１つの
例外は、符号Ａを入れた大円によって表わされた燃料棒
である。この燃料棒は、環状ペレットを収容したものに
よって代えられていないが、それは、ボイドの百分率又
は分数の値が約４５％で過大となるためである。その代
わりに、加圧水型原子炉の濃縮度、例えば標準的な２．
６ｗ１０　Ｕ−２３５を用いてもよく、その結果、実用
的な環帯の値であるボイドの百分比として約３１％が得
られる。

従って、主ｆｉ縮度よりも低い濃縮度を有する燃料集合
体１０ａの中実燃料ペレットを納めた全燃料棒３４ａは
、１つを除いて、単一の′ａ縮度及びソ４なった環帯又
はボイドの百分比の値を有する環状ペレット収容燃料棒
３４ｂによって代えられる。このように、ペレットの環
帯の大きさを適正に定めることによって、環状ペレット
収容燃料棒の所望のウラン配分が得られる。

第７図について説明したように、この実施例において、
主濃縮度は、３．２３’６ｗ１０　ＩＪ−２３５である
。第５図に示した従来の技術による沸騰水型原子炉の完
全な燃料集合体１０ａには、４５本のそうした燃「Ｉ棒
がある。第６１Ｚの新しい燃料集合体１０ｂにおいて、
これ等の燃料棒は、中実ペレットを納めた燃７１棒とし
て残留する。そのため、燃料集合体１０ｂに６４木の燃
料棒３４ｂがあることから、これ等の燃料棒３４ｂの大
多数は、中実構造の燃料ペレットを収納している。その
ため、燃料棒３４ｂのうちの残り、即ち燃料棒の全数の
うちの少数は、環状構造を有する。第７図に示すように
、３つの異なった大きさのボイド又は環帯があり、これ
は、燃料棒の大多数及び少数の中実燃料ペレットと環状
燃料ペレットどの間に、：ａ縮度配分の所望のに：（＋
ｊ’Ａ化をりえる。Ｌｌ　−２：（５の単一濃縮度の値
は、第５図の従来の燃料集合体１０ａの最大ちｌ、　（
は主濃縮度配分のレベルにある。

ニュー１−ロニクス挙動の見地から、中実ペレット燃料
（第５図）と環状ペレット燃料（第６図）との構造を比
重交するため、コンシステントフエニ・ソクス（ＰＩＩ
ＯＥ旧Ｘ）２’−Ｄ格子計算を行った。燃料束内の半径
方向ピン状出力分布、燃イ′７）束反応度、反応度係数
及び欠陥について比較を行った。これ等の計算の結果と
して、（ａ）非常に匹敵する半径方向のピン状出力分布
、（ｂ）環状ペレツＩ−構造のためのボイド１系数の利
得、（Ｃ）環状ペレット設計の運転停止Ｆ余裕の利得、
及び（ｄ）基本的に同一のドツプラー係数及び欠点、が
示された。要約すると、環状ペレット構造のニュートロ
ニクス挙動は、全領域において是認されうるちのと期待
される。また、この挙動は、中実ペレツｌ−構造に匹敵
する燃料サイクルコストをもっている。

沸騰水型燃料集合体の燃料棒に関連して以上に本発明を
説明したが、本発明は、それ以外の形式の原子炉にも同
様に適用される。

本発明をその特定の実施例について以上に説明したが、
本発明は、１１り述した実施例以外にも種々変更して実
施できるので、前述した特定の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、本発明による燃料棒束の構成を用いた１（圓
１くの燃４′［集音体を示す一部すノ欠き側面断面図、
第２１Ｊは、第１図の燃料集合体のうち１本の燃料棒を
示す一部切欠き側面断面図、第３図は、第２図の燃料棒
の部分的な縦断面図であって、所望のＵ−２４１５配分
を与えるように単一のＵ−２３５１３縮度及び異なった
環帯の大きさをもつように本発明に従って製作された燃
料棒中に収容される幾つかのＪｑ状燃料ペレットを示す
図、第４図は、第３図の４−４線断面図、第５図は、５
つの５゛４なったＩｔ−２：Ｊ５凛縮度をもった中実燃
料ペレットを収容した燃料棒から成る従来の技術による
！ＩＩＬ型的な燃料棒束を示す平面図、第６図は、燃料
棒束を形成する燃［ｌ棒の間の所望の階段形のＵ−２３
５配分を９．えるように異なったボイド又は環帯の大き
さをもった幾つかの環状ペレッｌ〜と共に、単一のＵ−
２３５濃縮度をもつように、本発明に従って製作された
、中実ペレット及び環状燃料ペレットを収納する燃料棒
から成るＢΔＲｍｆｉ棒束を示す平面図、第７図は、第
５図及び第６図のそれぞれの燃料棒束の比較結果を示す
説明図であり、異なったボイド又は環帯の大きさの環状
ペレットと共に本発明に従って製作された第６図のＨｌ
（燃料棒束の燃料棒の中実燃料ペレット及び環状燃料ペ
レットの単一のＵ−２３５濃縮度と第５図の従来のＨ１
ｌ燃料棒束の燃料棒中の中実燃料ペレットの５つの異な
ったＵ−２３５２３縮度との″ｔｆ２１縮度配分の対応
性を示す図である。 １０・・・燃Ｖ）集合体　　　３４・・・燃料棒４６・
・・被覆管　　　　　５２・・・燃料ペレット５６・・
・環帯 出願人　ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポ
レーション 代理人　　　　　で・ｔ　　我　　道　　照ＦＩＧ、２ 二士二−二１呂江止 ■−１．７８８　＝■ ■−２，１５３８’：■−３２．４ ■−２５８８：：■−２０，０ ■−２，８８８”　（Ｅ）−１０８ ＦＩＧ、　７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）原子炉燃料集合体の燃料棒であって、 （ａ）被覆管と、 （ｂ）該被覆管中に収容され、単一の濃縮度をもった核
   分裂性物質からなる、複数の燃料ペレットと、を有し、 （ｃ）該燃料ペレットのうち少なくとも或るものは、環
   状構造を備えており、 （ｄ）前記環状の燃料ペレットのうち幾つかのものの各
   々は、第１の大きさの環帯を有し、 （ｅ）前記環状の燃料ペレットのうち他のものの各々は
   、該第１の大きさと異なった第２の大きさの環帯を有し
   、それにより、前記燃料棒の前記環状の燃料ペレット間
   における軸方向濃縮度配分を階段化した、 原子炉燃料集合体の燃料棒。 ２）多数の燃料棒を含む核燃料集合体において、（ａ）
   前記燃料棒の各々に収容され、単一の濃縮度をもった核
   分裂性物質からなる、複数の燃料ペレットを有し、 （ｂ）前記燃料棒のうち大多数のものの該燃料ペレット
   の各々は中実構造であり、 （ｃ）前記燃料棒のうち少数のものの該燃料ペレットの
   各々は環状構造である、 核燃料集合体。