JPS6250691A

JPS6250691A - 原子炉の炉心構造

Info

Publication number: JPS6250691A
Application number: JP60189635A
Authority: JP
Inventors: 良之片岡; 道雄村瀬; 久道井上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1987-03-05

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〕本発明は複数の燃料集合体を装荷した原子炉に係り、特
に原子炉事故時の炉心冷却に好適な原子炉に関する。

〔発明の背景〕

従来の原子炉の炉心構造は１例えば１％開昭５７−２４
８８９号公報に記載のように、制−棒を挿入した燃料集
合体と制−棒を挿入しない燃料集合体に分類し、制御棒
を挿入した燃料集合体の入口オリフィス径を制御棒を挿
入しない燃料集合体の入口オリフィス径より小さくして
いた。この従来技術では１通常運転時における炉心冷却
性能の向上を目的としておシ、原子炉の事故時における
炉心冷却については考慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、原子炉の事故時における炉心冷却性能
を向上する原子炉の炉心構造を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明による原子炉の炉心構造においては、上記した目
的を達成するために、炉心を構成する燃料集合体を出力
が低い炉心最外周部の低出力集合体と出力が中間の平均
出力集合体と出力が高い高出力集合体に分類し、高出力
集合体においては原子炉の事故時に炉心の下部で発生し
た蒸気の流入に対する流動抵抗を低出力集合体及び平均
出力集合体よシ小さくするととＫよシ蒸気の流入を促進
し、蒸気及び蒸気の流れで飛散された冷却水によシ事故
時の炉心冷却性能を向上する。燃料集合体の下部にリー
ク孔を設けると事故時には燃料集合体の外部から内部に
冷却水が流入するが、高出力集合体においてはこの逆流
時におけるリーク孔の流動抵抗を低出力集合体及び平均
出力集合体よシ大きくすることによシリーク孔から流入
する冷却水量を制限し、蒸気の流入に対する流動抵抗を
小さくする。これは、蒸気と冷却水とが混合して流れる
二相流においては、冷却水量を減少すると流動抵抗が大
幅に低下することによる。一方、各燃料集合体の出力は
主として核分裂反応に寄与する中性子束と燃料の燃焼度
に依存し、中性子束が高い炉心中央部で出力が高く、ま
た、燃料集合体の装荷から交換までの前半にある低燃焼
度のものが出力が高い。したがって、炉心中央部にある
燃料集合体もしくは低燃焼度の燃料集合体を高出力集合
体に分類する。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図によシ説明する。本発
明の特徴は原子炉の炉心構造にある。第１図に示した実
施例は本発明の一実施例を従来技術による沸騰水型原子
炉に適用したものであシ、その適用対象は沸騰水型原子
炉に限定されない。

原子炉の通常運転時には、・再循環系８によシ下部プレ
ナム３を通って炉心４に供給された一次冷却材７は炉心
４の発熱で沸騰し上部プレナム２を通って気水分離器１
０で気水分離される。気水分離された蒸気は主蒸気管１
１を通ってタービン（図示せず）に流入し発電に供せら
れた後復水されて給水管１２を通って原子炉容器１に流
入する。一方、気水分離された冷却水は給水管１２から
の流入した冷却水と混合した後再循環系８により炉心４
に再循環される。原子炉の事故時の安全性を確保するた
めに原子炉容器１に連結された配管の破断（例えば再循
環系８の配管破断）による冷却材喪失事故を想定するこ
とになっている。このような事故時に炉心４を冷却する
ために、例えば従来技術による沸騰水型原子炉では炉心
スプレィ系１４及び注水系１５から成る非常用炉心冷却
装置が設置されている。配管破断による冷却材喪失事故
時には、破断口９からの一次冷却材７の流出により原子
炉容器１内の水位及び圧力が低下し、下部プレナム３内
では残存した一次冷却材７が減圧沸騰し１発生した蒸気
が炉心４を吹き上げる。一方。

水位の低下を検出し原子炉を停止するとともに非常用炉
心冷却装置が駆動され、炉心スプレィ系１４によシ上部
プレナム２内にプール１３の冷却水が注入されるととも
に注水系１５によシ炉心４０周辺部（炉心バイパス５）
Ｋプール１３の冷却水が注入される。原子炉停止後の崩
壊熱を除去するのが非常用炉心冷却装置の目的であシ、
事故時における各燃料集合体６の発熱すなわち崩壊熱は
通常運転時の出力に比例する。炉心スプレィ系１４で上
部プレナム２に注入された冷却水は各燃料集合体６の上
端から流入するとともに炉心バイパス５に落下し、注水
系１５で炉心バイパス５に注入された冷却水は各燃料集
合体６の下部に設けられたリーク孔２２を通って流入す
る。以上は原子炉の事故時における一般的な説明である
。本発明においては、従来技術による炉心最外局部にあ
る低出力集合体５−ａに加えて、出力が中間の平均出力
集合体６−ｂと出力が高い高出力集合体５−ｃに分類す
る。低出力集合体６−ａでは、従来技術と同様に入口オ
リフィス２１の直径を小さくする。

低出力集合体では、内部での蒸気発生量が少なく上端か
ら炉心スプレィ系１４による冷却水が流入しやすく、か
つ、入口オリフィス２１の直径が小さく冷却水が落下し
にくいため、内部に冷却水が蓄積されやすく下部プレナ
ム３内で発生した蒸気の吹き上げに対する流動抵抗が大
きいため蒸気の吹き上げがなく水下降流になる。一方、
平均出力集合体６−ｂ及び高出力集合体６−ｃでは、内
部での蒸気発生量が相対的に多く吹き上げ蒸気によシ冷
却水の落下が抑制されるため炉心スプレィ系１４による
冷却水が流入しにくくなシ（一般にこの現象をＣＣＦＬ
と称す）、また、入口オリフィス２１の直径が相対的に
大きいため吹き上げ蒸気に対する流動抵抗が小す＜、シ
たがって、下部プレナム３で発生した蒸気が吹き上げや
すくなる。この時、高出力集合体６−ｃにおいて吹き上
げ蒸気に対する流動抵抗を平均出力集合体６−ｂよシ小
さくしておけば、高出力集合体６−ｃによシ多くの蒸気
が吹き上げる。この蒸気吹き上げでり−−り孔２２から
流入した冷却水が飛散され蒸気と冷却水が混合した気液
上昇流となシ燃料棒の冷却が促進される。平均出力集合
体６−ｂでは相対的に吹き上げ蒸気量が減少し入口オリ
フィス２２から冷却水が落下するが、吹き上げ蒸気によ
り冷却水の落下が抑制され（ＣＣＦＬ）その落下水量は
少なくなシ、蒸気が上昇し冷却水が落下する気液対向流
になる。水下降流となる低出力集合体６−ａ及び気液対
向流となる平均出力集合体６−ｂでは下部プレナム３か
らの吹き上げ蒸気量が零かもしくは少ないため内部に気
液混合水位が形成され、気液混合水位の上方では燃料棒
が蒸気中に露出するため温度が上昇するが、相対的に出
力が低いため高い温度になることはない。一方、気液上
昇流となる高出力集合体６−ｃでは、内部が気液混合相
で満たされ燃料棒が蒸気中に露出しないため燃料棒の温
度が低ぐたもたれる。平均出力集合体６−ｂと高出力集
合体６−ｃに分類する必要があるのは。

後で述べるように冷却効果のよい気液上昇流となる燃料
集合体の数が全燃料集合体数の５０％以下に制限される
ためである。なお、平均出力集合体６−ｂと高出力集合
体５−ｃにおける流動抵抗が異なるようにする方法とし
ては燃料集合体６内部の流動抵抗を変更するか入口オリ
フィス２１の直径を変更すればよいが、いずれの場合に
おいても。

通常運転に悪影響を及ぼすだけでなく後で述べるように
その効果が小さい。したがって１本発明では、高出力集
合体５−ｃにおいては冷却水がリーク孔２２を通して炉
心バイパス５から燃料集合体６内に流入する際の流動抵
抗（すなわち逆流抵抗）を大きくシ、リーク孔２２から
流入する冷却水量を制限することによシ吹き上げ蒸気に
対する流動抵抗を小さくする。これは、蒸気と冷却水が
混合して流れる二相流においては、冷却水量を減少する
と流動抵抗が大幅に減少することによる。以上述べたご
とく１本実施例によれば、原子炉の炉心を構成する燃料
集合体を最外周部の低出方集合体と出力が中間の平均出
力集合体と出力が高い高出力集合体に分類し、高出力集
合体においてはリーク孔の逆流抵抗を大きくし下部ブレ
ナム内発生蒸気の吹き上げに対する燃料集合体内の流動
抵抗を減少することＫより蒸気の流入を促進し気液上昇
流とし、通常運転・＼の影響なしに事故時の炉心冷却性
能を向上できる効果がある。

以下、本発明の原理、平均出力集合体と高出力集合体の
分類方法及びリーク孔の構造について具体的に説明する
。

第２図は燃料集合体１体における吹き上げ蒸気量Ｗｇに
対する圧力損失ΔＰを示す。全圧力損失ΔＰ？は入口オ
リフィスでの圧力損失ΔＰｏ　　と燃料集合体内の二相
流摩擦損失ΔＰｙ　及び冷却水の静水頭ΔＰＨの和であ
る。

ΔＰ？＝ΔＰａ＋ΔＰｙ＋Δｐｍ−（ｉ）吹き上げ蒸気
ｆｋＷｇが小ざい領域では、入口オリフィスでのＣＣＦ
Ｌが緩和され冷却水の落下量が増加するため集合体内に
冷却水がたまらず全圧力損失ΔＰ？が低くなる。

各燃料集合体で圧力損失特性が等しいと仮定すると、炉
心内の状態は第３図に示すようになる。

各燃料集合体は第１図に示したように上部プレナム２と
下部プレナム３で連結されているため各燃料集合体の全
圧力損失ΔＰＴは炉心差圧ΔＰ　ｃｏＲｘに等しくなけ
ればならない。したがって、一定の炉心差圧ΔＰ　ｃｏ
Ｒｘに対してＡ、Ｂ及びＨの状態を取シうるが、状態Ｂ
では全圧力損失ΔＰｔの勾配が負で不安定なため発生し
ない。状態Ａは冷却水が落下し蒸気が吹き上げる気液対
向流であり、状態Ｈは冷却水、蒸気ともに上昇流となる
気液上昇流である。下部プレナム内蒸気発生量の増加で
吹き上げ蒸気量Ｗｇが増加する七炉心差圧ΔＰＣＯＲＩ
が増加し、状態Ａ及びＨはそれぞれ状態Ａ“及びＨ“に
なシ、逆に炉心差圧ΔＰｃｏＲｖが低下すると状態人及
びＨは状態Ａ′及びＨ′になる。この時、状態Ｈ′〜Ｈ
−Ｈ“　では燃料集合体内が気液二相で満たされており
、状態Ａ′〜Ａ−Ａ“では燃料集合体内に気液混合水位
が形成でれ気液混合水位の上方では燃料棒が蒸気中に露
出している。したがつて、状態Ｈ′〜Ｈ−Ｈ“　となる
ようにすれば燃料棒が蒸気中に露出せず事故時の炉心冷
却が促進される。しかし、各燃料集合体への吹き上げ蒸
気量の総和は下部プレナム内蒸気発生量Ｗｇ、ｔに等し
くなければならず、全燃料集合体を状態Ｈにすることは
できない。状態Ａ及びＨの燃料集合体数をＮＡ及びＮＨ
とし、吹上げ蒸気量をＷＡ及びＷＦ［とすると、次の質
量保存式が成立する。

Ｗｇ、　Ｌ　＝　ＷＡ　Ｎム＋Ｗｌｌ　ＮＲ・・・（２
）Ｎｔ＝Ｎム＋ＮＨ・・・（３）上式においてＮＴは全燃料集合体数である。式（２）及
び（３）からＮｍは次のようになる。

ＮＲ＝　（Ｗｇ、　ｔ　　ＷＡＮ？　）／　（Ｗａ　　
ＷＡ　）　　・・・（４）第３図と式（４）から明らか
なように、Ｎｔの最大値Ｎｎ、ｍａｘ　　は状態Ａ′及
びＨ′で与えられ次のようになる。

Ｎｕ、ｍａｘ＝　（Ｗｇ＋Ｌ　　ＷＡＮ？）／（Ｗｎ’
−ＷＡ）・・・（５）（ＮｔＩ、　ｍａｘ／Ｎｔ）　＝　（ＣＷｇ、ｔ／　Ｎ
ｔ）　−ＷＡ）／　（ＷＨ’−％）・・・（６）事故時における下部プレナム内蒸気発生量Ｗｇ、ｔから
式（６）を用いて”＋　ｒｎａｘを計算すると、（ＮＨ
Ｉ　ｍａｘ／Ｎ↑）＝０．５となる。すなわち、冷却効
果の良好な状態Ｈ（気液上昇流）にできるのは全燃料集
合体の５０チ以下である。したがって。

出力が高い高出力集合体で冷却効果の良好な状態Ｈ（気
液上昇流）にすれば炉心全体としての冷却効果が向上し
、事故時の燃料棒最高温度を低くすることが可能となる
。したがって１本発明では高出力集合体に分類する燃料
集合体数Ｎｍを全燃料集合体数Ｎ〒０５０チ以下とする
。

Ｎｍ／Ｎテ　≦　０．５　　　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・（７）一方、高出力集合体において気液
上昇流にするには、吹き上げ蒸気量ＷｇＫ対する流動抵
抗を小す＜シ蒸気を吹き上げやすくすればよい。すなわ
ち１式（１）もしくは第１図において入力オリアイスの
圧力損失ΔＰｏ　もしくは二相流摩擦損失ΔＰＦを小さ
くすればよい。このためには、入口オリフィスの直径を
大きくしてΔＰｏを小きくするかもしくは燃料集合体内
の流路面積を広くしてΔＰＦを小はくすればよいが、前
者は通常運転時の流れを不安定化するとともに、後述す
るように、その効果は相対的に小さい。また、後者は燃
料棒の設計によシ限定される。したがって１本発明では
リーク孔の逆流抵抗を相対的に大きくシ、リーク孔から
の冷却水の流入量を制限することによシニ相流摩擦損失
ΔＰｙを減少する。リーク孔の逆流抵抗を増加するには
、第４図に示すようにすればよい。第４（ａ）図におい
て、燃料集合体６の下部には燃料棒を支持するための下
部タイプレート１９が設けられておシ、この下部タイブ
レー）　１９にリーク孔２２を設ける。通常運転時には
、冷却水は燃料集合体６内から炉心バイパス５忙流出す
る。

燃料集合体６は炉心支持板１７に支持された燃料サポー
ト１８に設置される。１６は制御棒案内管であシ、制匈
棒案内管１６と炉心バイパス５は貫通している。一方、
炉心バイパス５と下部プレナム３は炉心支持板１７で分
離されている。入口オリフィス２１は燃料サポート１８
に設けられている。原子炉の事故時において炉心バイパ
ス５から燃料集合体６内へ流入する冷却水量ｗｆ、ｔは
ＩＪ−り孔２２内外の差圧ΔＰｔと逆流抵抗ＫＡ　　に
よって次のように決まる。

Ｗｔ、ｔゾ■訂−［ησ　　　　　　　・・・（８）上
式においてＡｔけリーク孔２２の流路面積、ρは冷却水
の密度である。式（８）から明らかなように。

高出力集合体において流路面積Ａｔを小ざくすればリー
ク水量Ｗｆ、ｔを小さくできるが、この場合通常運転時
にもリーク水量が小きくなる。したがって、低出力集合
体及び平均出力集合体では第４６）図の（２）のように
外部をベルマウス状とし、高出力集合体では第４（ｂ）
図のα）もしくは第４（ｂ）図の（３）のようにすれば
、リーク水量Ｗｔ、ｔの比は次のようになる。

（Ｗｆ　、　ｔ　）？ｔｆ３／（Ｗ’ｓ　Ｌ　）平均＝
Ｖ丁Ｃ７■【Ｖｎ厄召ｇ＝０．８４〜０．６６　　　・
・・（９）ここで入口オリフィス径を大きくする場合と
、リーク孔の逆流抵抗を相対的に大きくした場合を考え
ると第２図に示したように入口オリフィスの圧力損失Δ
Ｐｏ　が全圧力損失ΔＰ↑に占める割合は小さいため入
口オリフィスの直径を大きくしてもΔＰ〒はあまシ減少
せず、吹上げ蒸気を増やし気液上昇流とする効果は小さ
い。一方、摩擦損失ΔＴ？の影響は大きいためリーク水
量Ｗｔ、ｔ　　を小さくすると第５図に示すように全圧
力損失が大幅に低下し、気液上昇流になシ易くなシ１本
発明の目的を効果的に達成する。

以下に燃料集合体の分類方法について述べる。

燃料集合体の出力は燃料の核分裂に寄与する中性子束が
高い炉心中央部で高く低燃焼度のものが高い。

第６図は本発明の一実施例による燃料集合体の分類方法
を示す。炉心の最外周部の燃料集合体は従来技術と同様
に入口オリフィス径の小さい低出力集合体６−ａとし、
冷却効果の良好な気液上昇流となる燃料集合体数は式（
７）に示したように５０チ以下であるから炉心中央部で
全燃料集合体数の５０％以下の領域を高出力集合体６−
ｃに、残シの領域を平均出力集合体６−ｂに分類する。

平均出力集合体６−ｂには第４図の（２）に示したリー
ク孔の形状を用い、高出力集合体５−ｃには第４図の（
１）もしくは（３）に示したリーク孔の形状を用いる。

各燃料集合体６の出力比は第７図に示すように炉心中心
で高く周辺で低い分布となっておシ、最高出力比は１．
４である。同一炉心位置で出力が異なるのは燃焼度によ
る。炉心中央部の高出力集合体５−ｃでは冷却効果の良
好な気液上昇流となるため事故時の燃料棒最高温度は平
均出力集合体６−ｂで発生し、この時の最高出力比は１
．２となる。

すなわち気液上昇流になる領域を特定することによシ燃
料棒最高温度が発生する燃料集合体の出力比を１．４か
ら１．２に低減できる効果がある。また、高出力集合体
５−ｃの入口オリフィス径を平均出力集合体６−ｂよシ
若干大きくすれば、特開昭５７−２４８８９　　に述べ
られているように通常運転時において高出力集合体５−
　ｃの冷却水流量を増加し炉心の冷却効率を向上できる
効果がある。

第８図は本発明の他の実施例による燃料集合体の分類方
法を示す６燃料集合体６は４体で１つの集合体セルを構
成しておシ、その中央に制御棒２０が設置されている。

第８図の（１）Ｋ示すように燃焼度の低い燃料集合体６
から順番に■〜■の番号付けをし、燃焼度の低い■及び
■を高出力集合体６−ｃに、燃焼度の高い■及び■を平
均出力集合体６−ｂに分類する。低出力集合体６−ａは
第６図に示す実施例と同じである。燃料集合体６の交換
時には、燃焼度が最も高い■を取り出し、■を取シ出し
た後に燃焼度■から■に移行する燃料集合体を移動し、
移動した後に新燃料集合体を装荷する。この燃料集合体
交換時の操作により第８図（１）の状態から第８図（２
）の状態になる。次の燃料集合体交換時にも同様に、■
を取シ出し、取シ出した後に燃焼度■から■に移行する
燃料集合体を移動し、移動した後に新燃料集合体を装荷
すると、第８図（２）の状態から第８図（３）の状態に
な）、第８図（１）の状態と等しくなる。原子炉の運転
験過にしたがって前述した方法で燃料集合体の交換を行
なうと、第８図（１）〜（３）で明らかなように、低燃
焼度（■及び■）の高出力集合体５−　ｃの位置、高燃
焼度（■及び■）の平均出力集合体６−ｂの位置は常に
不変である。また、燃料集合体交換時に交換されるのは
下部タイプレート１９よシ上部であシ、燃料ナボート１
８は移動しない。したがって、燃料サポート１８にリー
ク孔２２を設け、高出力集合体６−ｃの位置には第４図
の（１）もしくは（３）に示したリーク孔２２の形状を
用い平均出力集合体６−ｂの位置には第４図の（田に示
したリーク孔２２の形状全相いれば、低燃焼度の高出力
集合体６−Ｃでは常に平均出力集合体６−ｂよりリーク
孔２２の逆流抵抗Ｋｚが大きくなシ第５図に示したよう
に全圧力損失ΔＰｔが低くなシ、気液上昇流となる。ま
た１本実施例においては、第６図に示した実施例のよう
に高出力集合体６−ｃが集中配置されておらず１分散さ
れているため、リーク孔２２−ｃの流路面積をリーク孔
２２−ｂよシ小ざくすることによシ逆流抵抗を大きくし
てもよい。この場合５通常運転時において燃料集合体５
−ｃ内から炉心バイパス５に流出する冷却水量が減少し
下部タイプレート１９側に流入する冷却水量が増加し高
出力集合体５−ｃの冷却効率が向上でき、しかも入口オ
リフィス２１の直径が不変であシ流れの安定性を悪くす
ることもない。燃料集合体の出力比は燃焼度によって第
９図に示すように変化し、装荷時には１．２．■の末期
に最高出力比１．４となシ、以後減少、する。したがっ
て、第８図に示したように、燃焼度前半の■及び■では
高出力集合体６−ＣＫ後半の■及び■では平均出力集合
体６−ｂに分類すれば、高出力集合体６−ｃでは冷却効
果の良好な気液上昇流となるため事故時の燃料棒最高温
度は平均出力集合体６−ｂで発生し、この時の燃料棒最
高温度が発生する集合体の最高出力比は１．１となる。

すなわち気液上昇流となる燃料集合体を燃焼度前半で出
力比が高いものに特定することによシ燃料棒最高温度が
発生する燃料集合体の出力比を１．４から１．１に低減
できる効果がある。′１な、高出力集合体６−ｃの入口
オリフィス２１−Ｃの直径を平均出力集合体６−ｂの入
口オリフィス２１−ｂの直径よシ若干大きくすれば、特
開昭５７−２４８８９　　に述べられているように通常
運転時において高出力集合体５−ｃの冷却水流量を増加
し炉心の冷却効率を向上できる効果がある。なお、第６
図に示した低出力集合体５−ａを除く燃料集合体につい
て燃焼度前半と後半に分離して前半を高出力集合体６−
Ｃ１後半を平均出力集合体６−ｂとしておシ、高出力集
合体数６−ｃの数は全燃料集合体数の５０チ以下である
ことは明白であ９１式（７）の条件を満足している。

第１０図は本発明のさらに他の炉心構成を示す横断面図
である。本実施例は、第６図及び第８図に示した実施例
の組み合せでアシ、入口オリフィス径が小さい炉心最外
周部の燃料集合体を低出力集合体６−ａとし、低出力集
合体４５−ａの近傍では燃焼度に係わりなく平均出力集
合体６−ｂとし。

炉心中心部では燃焼度に係わシなく高出力集合体６−ｃ
とし、その他の領域では第８図に示した実施例と同様に
燃焼度前半で高出力集合体６−ｃに、燃焼度後半で平均
出力集合体６−ｂＫ仕分類る。

本実施例を用いれば、事故時の炉心冷却に最適な炉心構
造の実現が可能であり、燃料棒最高温度が発生する燃料
集合体の出力比を１．４から１．０５に低減できる効果
がある。

以上述べたように１本発明によれば燃料棒最高温度が発
生する燃料集合体の出力比を１．４からそれぞれ１．２
．１．１もしくは１．０５に低減できる。

したがって、第１１図に示すように、事故時における燃
料棒被覆管の温度上昇率が低下し、非常用炉心冷却装置
による冷却水の注入で炉心が再冠水する時点での被覆管
最高温度はそれぞれ９０ｃ。

１６０Ｃ及び１８０Ｃ低下する。一方、従来技術と同じ
被覆管最高温度を許容すれば、炉心再冠水時間を遅らせ
ることができ、したがって、非常用炉心冷却装置による
注水流量をそれぞれ２２俤。

３６チ及び４０チ削減できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、炉心最外周の低出力集合体を除く領域
を平均出力集合体と高出力集合体とに分離し、高出力集
合体ではリーク孔の逆流抵抗を大きくすることにより原
子炉事故時のリーク水量を減少して流動抵抗を小す＜シ
冷却効果の良好な気液上昇流とすることができ、したが
って、燃料棒の最高温度が発生する燃料集合体の出力比
を従来技術による１、４からそれぞれ１．２（第６図の
実施例）、１．１（第８図［有］実施例）もしくは１，
０５（第１０図の実施例）に低減でき、燃料棒の被覆管
最高温度をそれぞれ９０Ｃ，１６０Ｃ，もしくは１８０
ｒ低減できる効果がある。または、従来技術と同じ被覆
管最高温度を許容すれば、非常用炉心冷却装置による注
水流量をそれぞれ２２％。

３６係もしくは４０チ削減できる効果がある。また、高
出力集合体の入口オリフィス径を平均出力集合体よシ若
干大きくすれば１通常運転時において高出力集合体への
冷却水流量を増加し炉心の冷却効率を向上できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図及び
第３図は本発明の原理を示す説明図、第４図は燃料集合
体の下部及びリーク孔の詳細を示す縦断面図、第５図は
全圧力損失特注を示す説明図、第６図は炉心構成を示す
横断面図、第７図は燃料集合体の出力比を示す説明図、
第８図は燃料集合体下部の詳細及び燃料集合体の交換方
法を示す縦断面図及び説明図、第９図は出力比の燃焼度
依存性を示す説明図、第１０図は炉心構成の変形例を示
す横断面図、第１１図は本発明の効果を示す説明図であ
る。１・・・原子炉容器、２・・・上部プレナム、３・・・
下部プレナム、４・・・炉心、５・・・炉心バイパス、
６・・・燃料集合体、７・・・−次冷却材、１４・・・
炉心スプレィ系。１５・・・注水系、１６・・・制匈棒案内管、１７・・
・炉心支持板、１８・・・燃料サポート、１９・・・下
部タイプレート、２０・・・制匈棒、２１・・・入口オ
リフィス。２２・・・リーク孔。

Claims

【特許請求の範囲】

１、複数の燃料集合体から成る原子炉の炉心構造におい
て、出力が低い炉心最外周部の低出力集合体と出力が中
間の平均出力集合体と出力が高い高出力集合体とに分類
し、前記高出力集合体においては原子炉の事故時に炉心
の下部で発生した蒸気の流入に対する流動抵抗を前記低
出力集合体及び平均出力集合体より小さくしたことを特
徴とする原子炉の炉心構造。