TW208751B - - Google Patents

Description

A6 _B6_ 五、發明説明（1 ) 本發明傜有關於燃料集合體以及原子爐之爐心，特別 是有關於使用在沸水型原子爐之燃料集合體以及其爐心。 以往被安裝在沸水型原子爐之燃料集合體，傜由四角 形筒狀的通道盒（channel box)以及被收容在該通道盒 之内部的燃料束。該燃料束乃具備有：嵌入在通道盒之上 下部的上部擊板（tie plate)以及下部擊板、在通道盒 内部，沿箸軸方向依一定間隔被設置之多個間隔件（spacer)、 貫通該 間隔件 ， 而兩端 固定在擊板而被配置成正方 形格子狀的多個燃料棒以及至少1個水棒。 近年來由於從連續JS轉期間的延長、鈾資源的有效利 用更者從減低已使用完畢燃料産生量的觀點來看，因此乃 期待燃料集合體的高燃燒度化。然為了要達到高燃燒度化 ,乃必須要提高燃料集合體的濃縮度，但是由於隨著濃縮 度的增加，中子之平均能量會上昇，因此伴隨著空孔（ void)變化所導致之反應度變化亦會變大，故會産生阻礙 核分裂性物質之有效利用（燃料經濟性）的問題。反應度 變化隨著空孔變化而增大，除了會增大空孔偽數之絶對值 ,而減低爐心安定性外，在蓮轉時，由]^冷溫時之反應度 差會增加，因此會減低爐停止操作時之余"'裕程度。而用於 解決該問題之對策，即是增加燃料集合體内之減速材（元 件）比例（減速材相對於燃料的比），而減低中子之平均 能量（令中子光譜（spectrum)能更具軟性）。 於沸水型原子鱗中，在通道盒之外部乃配置有控制棒 以及中子檢測器計襄管。因此在燃料集合體間乃設有僅可 (請先聞4^面之注意事项再塡寫本頁) -裝‘ 訂· 丨身1. 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 本紙張尺度適用中回國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） _ 3 一

經濟部中央標準局"K工消費合作杜印製 五、發明説明（2 ) 供該些裝置插入之間隙。由於該間隙充滿了飽和水，因此 位於燃料集合體周邊部（接近於間隔的領域）之燃料棒以 及位於燃料集合體中央部之燃料棒，受到間隙之飽和水的 影氆各不相同。亦即位於接近間隙之燃料集合體周邊部的 位置，則成為減速材對燃料比大的領域，而減速效果變大 ，使得位於該位置之燃料棒的核分裂變得活潑。相對於此 ，位於燃料集合體中心部之位置的燃料棒，則一點也未受 到由間隙之飽和水對減速效果所産生的影饗。如此般成為 用於決定燃料集合體之待性之要因的減速材對燃料比，即 會因位置而有所不同。 η 又用於增大減速材對燃料比之方法，乃有減少燃料安 裝量之方法與增大減速材領域或是減速材密度的方法。具 體的說是①增大沸水領域（減少燃料棒個數亦或是使燃料 棒的直徑變細），以及②增大非沸水領域（水棒領域或是 間隙水領域）。 但是在採用該種解決方法之燃料集合體，由於兩者均 減少燃料安裝量，由增大減速材對燃料比之觀點來看雖可 提高燃料經濟性，但是由燃料安裝量之觀點來看，卻會損 及燃料經濟性，結果無法達到提升燃料經濟性之目的。又 在①中，由於減少燃料棒之整體長度，因而線輸出密度增 加，而減少熱方面的余裕度。而在②中，由於冷卻材之流 路面積減少，因此會産生壓力損失增大的新問題。 在以往之燃料集合體中，燃料棒雖被配列成8行X8 列（8 X 8 )的格子狀，但是若是將燃料棒之格子配列數 (請先閱面之注意事項再塡寫本頁) i裝· 訂. •-線--ν! 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐〉 -4 - A6 B6 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明（3) 朝9X9,10X10而增大時，則可減少平均線輸出密 度，且增大傳熱面積，而提升熱方面的余裕度。又如特開 昭5 2 _ 5 0 4 9 8號公報之第3圔以及第4圖所記載般 ,乃使用燃料棒有效長度較短之部份長燃料棒來構成燃料 集合體，藉增加摩檫壓損較大之二層流路（爐心上部）的 流路面積，可在不減少燃料安裝量之狀態下減低壓力損失 。因此若將該2種解決方法加以併用之情況下，若採用上 述①及②，即可成為適合高燃燒度化之燃料集合體。 由以上之觀點來看，乃提出一燃料集合體，其主要將 燃料棒之外徑變細，而設成增加個數之9X9, 10X 10格子之燃料棒配列狀態，且將水棒之横斷面積設成較 單位燃料格子之横斷面積為大，而配置多個的部分長燃料 棒。又其實施例乃記載在特開昭62 — 276493號公 報、特開昭64 — 31089號公報以及U. S. P. 5 , 0 6 8, 0 8 2 〇 在特開昭62—276493號公報中，乃在增加燃 料棒配列格子數之燃料集合體中，除了配置多數的水棒或 是粗徑的水棒外，亦在包括燃料棒格子狀配列之角部之對 角線上呈一列地配置多個的部分長燃料棒。而該部分長燃 料棒，在第1圖及第5圖中，乃以符號14來表示。 在特開昭64—31089號公報之第1圖、第7圖 及第8圖中，在增加燃料棒配列格子數之燃料集合體中， 除了配置粗徑的水棒外，在燃料棒格子狀配列之角部亦配 置有1個或是多個的部分長燃料棒。 (請先閲ifSe面之注意事項再填寫本頁) _裝- 訂 丨·^ 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -5 一 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 a6 _B6_ 五、發明説明（4) 在1；.3.卩.5,068,082之圖41一56 中，乃記載在增加燃料棒配列格子數之燃料集合體中，令 多値之部分燃料棒P鄰接著粗徑的水棒加以固定配置。更 者在U. S. P. 5, 068, 082,在增加燃料棒配 列格子數之燃料集合體中，除了配置粗徑的水棒外，亦在 將燃料棒格子狀配列之最外層之各邊2等分之線上（例如 圖2B、6及10等）或是包括燃料棒格子狀配列之角部 的對角線上（圖5及圖12),呈列地配置有多個的部分 長燃料棒P。又U. S. P. 5, 068, 082則記載 部分長燃料棒P之其他的配置實施例，如圖4所示般，在 π 燃料棒配列之最外層中，將部分長燃料棒P配置在各角部 以及邊的中央部。 而本發明之第1目的在於提供一可逹成高燃燒度化之 目的，而在不降低反應度的情況下，可減小空孔像數的燃 料集合體以及安裝有該燃料集合體之原子爐之爐心。 又本發明之第2目的，在於提供一可達成高燃燒度化 之目的，而在不降低反應度的情況下，可減小空孔係數， 且能夠使局部之尖峰（Peaking)能夠平坦化之燃料集合 jsm 痕〇 本發明之第3目的在於提供一可達成高燃燒度化，而 在不降低反應度的情況下，可減小空孔像數，能夠使中 子減速棒之減速元件横斷面積最適化之燃料集合體。 為了要達成上述第1目的，本發明之燃料集合體的特 徴為：（a )上述燃料棒包括：多個第1燃料棒及燃料有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐〉 -6 ~ (請先閲Ϊ面之注意事項再塡寫本頁) —裝· 訂· —織！ ‘二 0 b 二 A6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（5) 效長度轉上述第1燃料棒為短的第2燃料棒； (b) 上述第2燃料棒，像位於上述正方形格子狀之 燃料棒配列的最外層，而被配置在該最外層内之燃料棒配 置位置中，除了角部以外的位置； (c) 位於較上述正方形格子狀之燃料棒配列之最夕卜 層為内側的位置，其中在被配置在與該最外層鄰接之一層 内之上述燃料棒中，與上述最外層之上述第2燃料棒鄰接 之燃料棒乃為上述第1燃料棒。 又為了要達成上述第1目的，本發明之原子爐之紱心 的特徵為： n (a) 包括多個第1燃料集合體與多個第2燃料集合 體； (b) 上述第1燃料集合體備有被配列成正方形格子 狀之多値燃料棒以及減速材之橫斷面積較單位燃料格子之 横斷面面積為大之至少1値中子減速棒，而上述燃料棒包 括多個第1燃料棒以及燃燒有效長度較上述第1燃料棒為 短的第2燃料棒，上述第2燃料棒，於上述正方形格子狀 之燃料棒配列之最外層中，僳被配置在該最外層内之燃料 棒配置位置中除了角部以外的位置上，此外在較上述正方 形格子狀之燃料棒配列之最外層為内側之位置，其中在與 該最外層鄰接之一層内所配置之上述燃料棒中，與上述最 外層之上述第2燃料棒鄰接之燃料棒俗上述第1燃料棒。 (c) 上述第1燃料集合體以及第2燃料集合體，僳 分別被安裝在爐心中央部與爐心外周部，而位於爐心中央 (請先閲尊面之注意ί項再場寫本頁) i裝· 訂·

A 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -7 - 經濟部中央標準扃S工消费合作社印製 20挪二 A6 __ B6_ 五、發明説明（6) 部之上述第1燃料集合體的安裝比例較位於爐心外周部之 安裝比例為小。 而為了要達成本發明之第2目的，被配置在上述最外 層之上述第2燃料棒，被配置在當上述中子減速棒投影在 上述正方形格子狀之燃料棒配列中之呈直角相交之2値方 向上時，包括該投影範圍之最外側，而較此為内側之位置 上。 又本發明之第3目的，可藉將上述中子減速棒之減速 元件横斷面積設為7〜1 4 cm2來達成。 本發明傜基於以下之檢討而得來。以下則說明該撿討 結果。 在開發高燃燒度燃料集合體時，乃考慮在燫心中進行 回饋，而必須將壓力損失、熱方面的余裕度（線輸出密度 、邊界輸出）等因素設成與目前之燃料集合體相同。 又如上述般，令燃料棒之外徑變細，而增加燃料棒之 格子配列數對於高燃燒度燃料集合體是有利的。但是僅增 加燃料格子配列數，雖然相對於燃料配列之自由度會增大 ,然相反地被弄溼邊緣的長度會增加而使得壓力損失增加 ，此外由於減少燃料棒外徑，而增加燃料棒之時間常數， 因此會産生安定性（通道安定性、爐心安定性）變得嚴苛 的新問題。而為了要解決該問題，則必須將空孔像數之絶 對值設得較目前之燃料集合體為小。亦即至目前為止，由 燃料之增加濃縮度的觀點來看，雖然可以減低空孔係數的 絶對值，但是當要增加燃料格子配列數時，則必須將空孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） _ 8 — (請先閲讀背面之注意Ϋ項再塡寫本頁) .1裝. 訂. A ! 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 A6 B6 五、發明説明（7 ) 俗數之絶對值設得更小。 如上述①，②所述，空孔像數等之反應度傷數，必須 要增加減速元件相對於燃料的比，亦即除了增加水棒的領 ·.-.·*· --· .. - 域外，亦必須要減少燃料安裝量。但是由於減少燃料安裝 量會損及燃料的經濟性，因此要加以避免才好。 因此在開發高燃燒度燃料集合體時，址俾開孽出一丕 复迴^盤料安裝量之新的反應度控制（減少.空孔係數之總 對值以及減少蓮轉時與冷溫時之反應度差）的方法則變得 非常重要。 又不減少燃料安裝量之反應度控制方法，則如在上述 特開昭6 2 — 2 7 6 4 9 3號公報、特開昭 64 — 3 1 089號公報以及以及U. S. P. 5, 068, 082中所述般，乃選擇部分長燃料棒的配 置位置。亦即在U. S. P. 5, 068， 082之一部 分以及特開昭6 4 — 3 1 0 8 9號公報中，則記載有將多 値的部分長燃料棒固定配置在與粗徑水棒鄰接的位置或是 燃料棒格子狀配列的角部上。又在U . S . P . 5 , 0 6 8 , 0 8 2之一部分以及特開昭 62—276493號公報中，則記載有將多個的部分長 燃料棒成一列地配置在包括燃料棒格子狀配列之角部的對 角線上亦或是將燃料棒格子狀配列之最外層之各邊予以2 等分之線上。而該些方法均是藉令非沸水領域（水棒或是 間隙水領域）與部分長燃料棒被此鄰接，而能夠促進中子 減速效果，且能夠減低空孔係數以及減低蓮轉時與冷溫時 ------------.——— 1^------裝------tr------篇 (請先閲讀背面之注意事項再埸寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -9 - A6 B6 經濟部中央標準局S工消费合作社印製 五、發明説明（8) 之反應度差。 然而在該些習知技術的方法中，雖然可減低空孔僳數 等之反應度係數，而提升反應度控制性，然而對於因部分 長燃料棒之配置位置所導致之反應度本身的變化或是局部 輸出尖峰（peaking),則未能有充分的考慮。 亦即在習知技術中，由於僳將多個之部分長燃料棒， 至少令其中一部分與水棒或是位於角部之間隙水領域呈鄰 接之形態而加以配置，因此會産生増加吸收共鳴中子，而 反應度損失變大，且損及燃料經濟性的問題。 又在位於部分長燃P棒為上方之斷面，由於與部分長 #燃燒鄰接之燃料棒的局部輸出尖峰會增加，因此會有熱 J 方面余裕度會減少的問題。 更者在上述之習知技術中，在以高燃燒度化為目標之 燃料集合體中，由於與部分長燃料棒之配置上的閼僳，因 此對於如何將水棒之横斷面積予以最適化則未曾有考慮。 更者根據本案發明者的撿討可得到以下的結論。 在以將燃料棒之格子配列數增設成9 X 9以上之燃料 集合體，而對非沸水領域之減速元件予以局部地加以配置 時，在提升反應度控制性（亦即減少空孔率的變化或是隨 著自蓮轉狀態成為冷溫狀態之變化所導致之反應度的變化 )時，可知令其局部地配置在面向通道盒之燃料集合體的 外側領域，則較配置在面向水棒之燃料集合體的内側領域 時的效果為佳（感度高）。（參照圖1) 又當配置其燃料有效長度較通常之燃料棒為短之燃料 (請先閲讀背面之注意事項再埸寫本頁) •丨裝- 訂·

M 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -10 -

經濟部中央標準局R工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 棒，亦即部分長燃料棒時，則與在部分長燃料棒之上部的 斷面中，將上述非沸水領域局部化同樣地，在提升反應度 控制性方面（減低空孔係數）極為有效。又依部分長燃燒 棒之配置位置對減低空孔傺數的感度，則依以下之順序排 列。（參照圖2 ) (1) 面向通道盒之燃料集合體之位於外側第1層的 角部的燃料。 (2) 除了（1)之外而面向通道盒之燃料集合體之 位於外側第1層的燃料。 (3 )與水棒鄰接之燃料集合體之位於内側領域的燃 »1 料。 (4)不與通道盒鄰接，亦不與水棒鄰接之燃料。 更者在將部分長燃料棒配置在燃料棒配列之最外層時 ，其配置位置對於控制棒價值的影響，可知將部分長燃料 棒配置在面向通道盒之最外層，則較配置成與水棒鄰接之 情況，其控制棒價值均較大。（參照圖3) 因此藉將作為部分長燃料棒之第2燃料棒配置在正方 形格子狀之燃料棒配列的最外層，可得到減低空孔俗數的 結果，而提升反應度控制性。又亦能夠期待提升控制棒價 值的效果，對於提升安全性乃有所貢獻。 又根據本案發明者等之研究，在將燃料棒之格子配列 數增設成9X9以上之燃料集合體中，當將部分長燃料棒 配置在燃料棒配列之最外層時，其配置位置對於反應度以 及局部輸出尖峰的影響，可了解以下的事情（參照圖4) ------------.---ΓΙ「-----裝------訂------与丨 (請先閲面之注意Ϋ項再填窝本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉甲4规格（210 X 297公釐> -11 - A6 B6 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明（1G) 〇 當將部分長燃料棒配置在最外層之角部之位置時，反 應度損失以及部分長鄰接燃料棒之局部輸出尖峰均會變大 。又當將部分長燃料棒配置在與最外層之角部之位置鄰接 之格子位置時，雖然可大幅地改善反應度損失，然而部分 長鄰接燃料棒以及角部燃料棒（位於角部的燃料棒）之局 部輸出尖峰依然會比較大。又當將部分長燃料棒配置在最 外層之更進一步相鄰之格子位置時，雖然更可改善反應度 損^;但是部分長鄰接燃料棒以及角部燃料棒之局部輸出 尖峰仍然很大。又當將部分燃料棒配置在更進一步相鄰之 格子位置時，亦即當包括水棒之投影範圍之最外側之兩格 子位置，而配置在較此為内側之位置時，則反應度損失幾 乎變得沒有，且部分長鄰接燃料棒以及角部燃料棒之局部 輸出尖峰亦可大幅地降低。 因此藉將作為部分長燃料棒之第2燃料棒，配置在於 正方形格子狀之燃料棒配列之最外層中，除了其角部位置 以外之位置，可減低反應度的損失。 又藉將第2燃料棒配置在正方形格子狀之燃料棒配列 之最外層中，將了其角部位置以及與角部位置鄰接之位置 以外的位置，更能夠減低反應度的損失。 又更好是將第2燃料棒配置在正方形格子狀之燃料棒 配列的最外層中，當將中子減速棒投影在正方形格子狀之 燃料棒配列中之呈直角相交之2方向時，包括該投影範圍 之最外側，而較此為内側的位置，可同時改善反應度損失 (請先閲1SSP面之注意事項再f本頁) 丨裝. 訂·

A 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)肀4规格（210 X 297公釐） -12 - 經濟部中央標準局®:工消費合作社印製 2⑽扣工 A6 _B6_ 五、發明説明（n) 與局部輸出尖峰等兩者，而能夠提高燃料經濟性以及熱方 面的余裕度。 又根據本案發明者之檢討，可得知以下的事賁。亦即 為了要將減速元件領域之局部化效果發揮至最大極限，乃 要將一般之燃料棒局部化。又藉將燃料棒局部化，可減少 共鳴中子被吸收的機率，對提升燃料經濟性更有貢獻。 在位於正方形格子狀之燃料棒配列之最外層的内側中 ，在與該最外層鄰接之一層上所配置之燃料棒中，與該最 外層之第2燃料棒鄰接之燃料棒乃設為第1燃料棒，藉此 該第1燃料棒之領域可g減速元件領域所包圍，其結果， 在減速元件領域中被有效地減速的熱中子，由於會有效率 地流入第1燃料棒的領域中，因此可減少共鳴吸收效果， 除了反應度控制性外，亦可同時改善燃料經濟性。其結果 ,可使配置有第1燃料棒之領域，藉設成與最外層鄰接的 一層而會成為更大，更者藉將該層設成2層，更可將其設 得更大。 另一方面，最好在自正方形格子狀之燃料棒配列之最 外層為内側的位置，藉在與該最外層鄰接之一層的角部上 配置作為部分長燃料棒的第3燃料棒，則具有可使通道盒 内之冷卻材流量分佈以及蒸氣體積率分佈成為均匀之效果 ，亦卽在面向通道盒的領域，持別是在角部附近，則有摩 擦阻力變大，而冷卻材流量減少之傾向。而藉將部分長燃 料棒配置在與最外層鄰接之一層的角部上，可解決該項問 題。 ------------:---Ί-Υ------裝-------玎------為 (請先閲面之注意事項再f本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -13 - 經濟部中央標準局8工消费合作社印製 A6 _B6 五 '發明説明（12) 此外在此有關燃料棒之配置，所謂「鄰接」，除了包 括行方向、列方向之鄰接情況外，當然亦包括在斜方向的 鄰接情形。 在將燃料棒之格子配列數靥設為9 X 9以上之燃料集 合體中，當將燃料安裝量設為一定，而增大燃料集合體内 側之水棒領域時以及增大燃料集合體外側之間隙水領域時 ，則在提升中子無限倍增率（提升燃料經濟性）方面，則 增大水棒領域較增大間隙水領域更具效果（感度較高）。 又為了要提高燃料經濟性，則必須要增加水棒内横斷面積 (參照圖5)。此時水棒内横斷面積之最佳範圍為7〜 η 1 4 c in2 〇 又在將水棒内横斷面積最佳化時，則有所謂安定性的 觀點。而安定性具有通道安定性與爐心安定性等2種模式 。此外增加鈾安裝量以及增加水棒内横斷面積，會減低通 道安定性的余裕度，而增加鈾安裝量以及減少水棒内横斷 面積，會使爐心安定性産生惡化，因此由通道安定性之限 制線與爐心安定性之限制線所包圍之水棒内橫斷面積，乃 位於9〜1 1 era2的範圍内（參照圖6)。 更者在增加水棒之横斷面積時，若採用大型水棒，則 就減少燃料棒値數乙點，更者就可減少燃料棒冷卻效果小 之冷卻材流路面積（增加極限輸出）乙點極為有利。又當 將水棒與鄰接於水棒之燃料棒之間隔設為一定時，則在採 用圓形水棒時，就上述空間之有效利用觀點來看，最好將 2 X 2個燃料格子設成水棒。 (請先M面之注意事項再墦寫本頁) ·_裝. 訂·

M 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -14 -

A6 ____B6____ 五、發明説明（13) 因此最好將、_史王JM棒之减速材樓斷面稹設成7〜 1 4 C 1Π2 ,藉歧可堤高反鏖度,且更提升燃料經濟性。又 藉將中子減速棒之減速材横斷面積設成9〜1 1 cm2,可 •-------- . .堤蔓塘道安定性、JI心安定性以及燃料經濟性。更者藉提 高安定性，則不需要為提升安定性另外設置其他的機器。 又藉將中子減速棒配置在可配置7〜12値燃料棒的 領域，使水棒領域如位於鄰接之4個燃料格子中之至少2 値以上之格子位置般地加以配置，在1〇x10燃料棒配 列之燃料集合體中，可配置3個或4個大小相當於2 X 2 之大型圓形水棒，而在9X9燃料棒配列之燃料集合體中 ，則可配置2個。因此可減少燃料棒冷卻效果小的冷卻材 流路面積，而增加極限輸出。 又綜合以上之檢討結果。可明白以下之情事。由於將 部分長燃料棒鄰接於水棒而配置，其效果與增加燃料集合 體中央部之水棒領域相當，因此具有可增加燃料集合體之 中子無限倍增率的效果。又藉將與通道盒鄰接之部分長燃 料棒的値數設得較與水棒鄰接之部分長燃料棒的個數為多 ，由反應度控制性的觀點來看，除了可減少所必要之部分 長燃料棒的個數外，亦可得到增大控制棒價值的效果。 因此最好將作為部分長燃料棒之第3燃料棒鄰接著中 子減速棒而配置，更可增加中子無限倍增率，而提高反應 度以及燃料經濟性。又最好將被配置在正方形格子狀之燃 料棒配列之最外層的第2燃料棒的個數，設得較鄰接於中 子減速棒而被配置之作為部分長燃料棒的第3燃料棒的個 (請先MtKic面之注意事项再$本頁) •I裝. 訂·

A 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -15 - 經濟部中央標準局8工消費合作社印製 ,G。姐 Α6 _ Β6_ 五、發明説明（14) 數為多，藉此可減少部分長燃料棒的値數，而確保必要的 反應度且增大控制棒價值。 更者根據本案發明者的檢討，令部分長燃料棒彼此鄰 接，可使反應度控制性以及控制棒價值，較僅配置1個時 獲得更佳的效果。 因此最好俗作為部分長燃料棒之第2燃料棒，在正方 形格子狀之燃料棒配列之最外層之至少一邊分別配置2個 ,藉此除了可將上述反應度控制性以及控制棒價值之增加 效果成為2倍外，藉將該2個第2燃料棒彼此鄰接配置， 就提升反應度以及控制g價值方面來看，與未鄰接配置之 情況相比，可獲得2倍以上的效果。 又根據本案發明者等的檢討，為了要提高通道安定性 以及爐心安定性，在部分長燃料棒之上端位置，最好為相 當於第4段間隔件（spacer) —第6段間隔件。而該些間 隔件之位置，若以相對於整個燃料棒之燃燒有效長度的比 率來加以表示時，則相當於1 / 2〜3 /4。 因此最好將作為部分長燃料棒之第2燃料棒的燃料有 效長度設在一般燃料棒2之燃燒有效長度的1/2至 3/4的範圍内，藉此可獲得提升通道安全性以及爐心安 定性的效果。 又原子爐之爐心則有：在插入有+字型控制棒側之間 隙水領域的間隙寬度與在未插入側之間隙水領域的間隙寬 度均相同之C格子爐心以及在插入有十字型控制棒側之間 隙水領域的間隙寬度較在未插入側之間隙水領域的間隙寬 本紙張尺度適用中圉國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） ~ 16 ~ (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) i裝. 訂·

M A6 B6 五、發明説明（15) 度為大的D格子爐心等形式。 (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 最好將第2燃料棒，在正方形格子狀之燃料棒配列之 最外層鄰接的2邊至少各配置1個，則可得到適合安裝到 D格子爐心的燃料集合體。

T 又光譜移位棒，可根據爐心流量來改變光譜移位棒内 的水位來調整中子減速效果，其結果可活用反應度控制或 是輸出控制。但是在BWR燃料集合體時，一般是以氧化 釓來控制燃燒反應度，為了使根據光譜移位棒内之水位更 能有效地來進行反應度控制以及輸出控制動作，則必須要 減少氧化釓量。由於藉配置部分長燃料棒可提高反應度控 制效果，而能夠改善爐停止操作之余裕度，因此可減少氧 化釓量。其結果除了可提高燃料經濟性外，亦可將光譜移 位棒之效果發揮到最大極限。 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 當將燃料棒之格子配列數自以往8 X 8增加到9 X 9 以上時，由於構成燃料集合體之燃料棒的層數增加，因此 可將燃料集合體内之燃料或是減速材局部化地配置，藉此 可更容易實現上述之構成，此外在此所謂的局部化，係指 在由燃料與減速材之邊界線所包圍之燃料或是減速材領域 中，令其每單位體積之邊界線的長度縮短的意義。 最後就本發明之燃料集合體的安裝方法加以說明。本 發明之燃料集合體（第1燃料集合體）的恃徽，傜在大量 使用部分長燃料棒時，在軸方向之燃料安裝量乃有明顯的 差異。因此在考慮以往安裝有燃料集合體（第2燃料集合 體）之爐心的移動爐心的情況時，則必須要考慮因在軸方 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 一 17 一 A6 B6 五、發明説明（16) (請先聞讀背面之注意事項再場寫本頁) 向之燃料安裝量的差所導致之軸方向的中子束分佈效果。 當將笫1燃料集合體安裝到未具有部分長燃料棒或是部分 長燃料棒的値數較第1燃料集合體為少之第2燃料集合體 之中時，則第2燃料集合體，在爐心下部之輸出會增大， 而第1燃料集合體，相反地，在爐心上部之輸出會增加。 又本發明之燃料集合體的安裝方法，乃將第1燃燒集 合體以及第2燃料集合髏分別安裝到爐心中央部與爐心夕卜 周部，並且使位於爐心中央部之第1燃料集合體的安裝密 度設得較位於爐心外周部之安裝密度為小，藉此可將線輸 出密度設在設定值以下$ 以下請參閲圖面來詳細地說明本發明之實施例。

T 第1實施例 請參閲圖7〜圖11來説明本發明之第1實施例。 經濟部中央標準局S工消费合作社印製 圖7所示之本實施例的燃料集合體1偽一被使用在沸 水型原子爐者，而被安裝在沸水型原子爐之爐心内。本實 施例1乃備有3個水棒（參照圔8)、燃料棒2以及部分 長燃料棒3。該些水棒4以及燃料棒2之上端部被支撑在 上部擊板7 (tie plate)，而水棒4、燃料棒2以及部 分長燃料棒3之下端部則被支撑在下部擊板8。水棒4以 及燃料棒2 ,其中中間部之7個位置俗藉1〜7段的料間 隔件9加以保持。又部分長燃料棒3,其上端部為第5段 之燃料間隔件9所支撑，而中間部之4個位置則藉1〜4 段之燃料間隔件9加以保持。又通道盒5,則如上所述， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 一 18 _ A6 B6 經濟部中央樣準局员工消费合作社印製 五、發明説明（17) 乃包圍由燃料棒2、部分長燃料棒3、水棒4、上部擊板 7、下部擊板8以及燃料間隔件9所構成之燃料束整體， 而通道盒5被安裝在上部擊板7。 而包含燃料棒2以及部分長燃料棒3之多數的燃料棒 ,則如圖8所示被配列成1 OX 1 0的正方形格子狀。而 在該些燃料棒中之作為部分長燃料棒3的4個，則被配置 在該燃料棒配列之最外層。又3個粗徑的水棒4,其横斷 面為圓形，且呈對角線狀地被配置在該燃料棒配列之中央 部的4X4的格子領域内。而該些燃料棒2、部分長燃料 棒3以及水棒4的束，其周圍則被横斷面為矩形的通道盒 5所包圍。而燃料棒2以及部分長燃料棒3的個數總計有 9 0値〇 具有1〇x10之燃料棒配列，而在中央部配置有3 個粗徑的水棒的燃料集合體，則公開於待開昭 63 — 3 1 1 1 95號公報之第14圖。然而該特開昭 63—311195號公報之第14圖則完全未提及部分 長燃料棒的配置。 部分長燃料棒3,其燃料有效長度較燃料棒2之有效 長度為短。亦即該部分長燃料棒3之燃料有效長度，乃為 燃料棒2之燃料有效長度的1 5/24。而此如上所述， 傜一部分長燃料棒3之上端部為由下方數來第5段之燃燒 間隔件9所支撑的長度。又借用數學上之行列概念，乃將 正方形格子狀之燃料棒配列之横方向稱為行，而縱方向稱 為列，而位在由圖示之上方開始第i個行，圖示之左方開 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再本頁) .裝. 訂· Ά 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公货） _ jg - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 COS犯丄 A6 _B6_ 五、發明説明（W) 始第j値列之位置的格子位置則以（i , j )加以表示， 因此此時部分長燃料棒3傜披配置在（1,5)、 （5, 1)、 （6,10)、 （10, 6)等之各格子位置。亦 即部分長燃料棒3,在正方形格子狀之燃料棒配列之最外 層的一邊各配置1個，而相對於燃料集合體1之2個對角 線各呈對稱地被配置。在自正方形格子狀之燃料棒配列之 最外層為内側的位置，在與最外層鄰接的一層以及鄰接於 該層之另一層合計2層上，則只配置一般之燃料棒2。 3個粗徑的水棒4，則於對角線上呈分離狀地被配置 在燃料棒配列之中央部之4X4的格子領域，而可配置 η 1◦個燃料棒之領域内。而在燃料棒配列之中央部之4X 4的格子領域内的殘餘領域則配置有6値燃料棒2。而水 棒4之外徑為20. 7 mm,又當考慮到水棒4之厚度時， 則水棒内横斷面積合計約9 cnf。而配置有水棒4之格子 位置，即成為彼此鄰接之4個燃料格子中的2個以上有水 棒4的格子位置。又3個粗徑的水棒4所占之最外側的格 子位置，則為4X4的格子領域之對角線上的（4, 7) 以及（7, 4),而在行方向（橫方向）為4〜7行，在 列方向（縱方向）.為4〜7列。又部分長燃料棒3則位於 該些行或列之範圍内。亦即部分長燃料棒3,在正方形格 子狀之燃料棒配列之最外層中，當將水棒4投影在行方向 、列方向時，則包括該投影範圍之最外側的兩格子位置， 被配置在較該些格子位置為内側的位置。 燃料集合體1則如圖9所示般地被配置在饈心内。亦 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 裝· 訂. --線「 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -20 - 經濟部中央標準曷貝工消費合作社印製 A6 _____B6_ 1 q 五、發明説明（） 即將4個燃料集合體配置成可包圍1個横斷面呈十字型的 控制棒1 0。如此般藉包圍1個控制棒1 0之4個燃料集 合體1而構成1個燃料單元。沸水型原子爐之爐心具有多 數的燃料單元。而中子檢測器計測管1 1則被配置成鄰接 於燃料單元之1値角部。又控制棒1 0，則被插入到在燃 料集合體1間所形成的間隙水領域内。 其次說明本實施例的作用。 藉將燃料棒之格子配列由以往之8 X 8格子增加為 1〇x1◦格子，而使燃料棒分佈在燃料集合髏内之自由 度孿高。因此可將燃料,集合體内之燃料棒或是減速材呈局 部化加以配置。在此所諝的局部化，像藉在由燃料與減速 材之邊界線所包圍之燃料或是減速材領域中，其每單位體 積之邊界線的長度變短。 又在此則對減速材領域（非沸水領域）局部化的位置 ，對於反應度控制（包括隨著空孔率的變化以及自原子爐 之蓮轉狀態到冷溫狀態的變化所導致之反應度變化的減少 程度）之影饗效果加以說明。在圖1中，當將燃料安裝量 設成一定時，則將增大水棒領域（内側領域之減速材）時 以及增大間隙水領域（外側領域之減速材）時之空孔係數 的變化情形加以比較。而該圖可知，在呈高反窿寧_霞麗篮 面向通道盒之燃料集合體之外側領域則較面向水棒之 ^***-·· 一- * 一. *.· · *. ' * * ...... _ 燃料集合體的内側領域，其更具效果（感度高）。 又圖2係表因部分長燃料棒之配置位置，在位於部分 長燃料棒之上部斷面中之空孔俗數的變化情形。由該圖可 (請先wHRi=面之注意事項再堉寫本頁) -丨裝· 訂 Λ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -21 - 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 A6 B6 五、發明説明（2()) 知道空孔僳數減低的感度乃依以下之順序。 (1) 面向通道盒之燃料集合體之外側第1層之位在 角部的燃料。 (2) 除了 （1)以外之面向通道盒之燃料集合體之 外側第1層的燃料。 (3 )與水棒鄰接之燃料集合體之内側領域的燃料。 (4)和通道盒與水棒皆不鄰接的燃料。 而此與在上述之圖1中所說明之沸水領域之局部化同 樣地，可知將減速領域加以局部化（令部分長燃料棒鄰接 於非沸水領域），對於反應度控制極具效果。而該效果對 氫相對於重金屬原子數比（H/U)小，而中子減速效果 之感度高之爐心上部領域（高空孔率領域）而言更加顯著 Ο 以下則就將部分長燃料棒配置在燃料棒配列之最外層 時，其配置位置對於反應度以及局部輸出尖峰所帶來的影 響加以説明。圖7條表如上述實施例般，在將4個部分長 燃料棒呈對稱狀地配置在面向通道盒之最外層的情況下， 當由圖示上邊來看，將部分燃料棒之配置位置於（1 , 1 )〜（1, 10).範圍内變更時，在位於各位置2部分長 燃料棒之上部斷面中之部分長燃料棒位置與中子無限倍增 率（A)以及局部尖峰（B及C)的關僳圖。又燃料棒配 列與上述實施例同樣地為1〇x10格子，而3個水棒則 被配置在燃料棒配列之中央部之4X4的格子領域中，而 可配置10個燃料棒的領域内。此外A像表以部分長燃料 (請先閲f面之注意事項再f本頁) -丨裝. 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -22 - A6 B6 五、發明説明（21) 棒位於由上邊來看為（1, 5)之位置時為基準，而與此 基準的反應度差，而B係表當部分長燃料棒位於角部之燃 料棒配置位置時，與此位置鄰接之一般的燃料棒以及除此 外與部分長燃料棒鄰接之一般燃料棒的局部輸出尖峰係數 ，又C像表位於角部之燃料棒配置位置上之一般燃料棒的 局部輸出尖峰偽數。 由圖4可知，當部分長燃料棒位於最外層之角部之燃 料棒配置位置時，其反應度損失會變大，且部分長鄰接燃 料棒之局部輸出尖峰亦大。而部分長燃料棒位置位於與最 外層之角部之燃料棒配置位置鄰接之格子位置，亦卽位於 η 由上邊來看之（1, 2)之位置時，其反應度損失可被大 幅地改善。但是部分長鄰接燃料棒以及位於角部之燃料棒 之局部輸出尖峰，則相反地會變大。此外當部分長燃料棒 位於由最外層之角部之燃料棒配置位置數來包括該位置之 第3個燃料棒配置位置時，例如由圖示上邊來看為（1, 3)之位置時，雖然反應度損失更可被改善，但是部分長 鄰接燃料棒以及位在角部之燃料棒之局部輸出尖峰依然很 大。此外當部分長燃料棒位於自位在最外層之角部之燃料 棒配置位置數來，包括該位置之第4個或是更内側之燃料 棒配置位置，例如由圖示上邊看來（1 , 4 )或是更内側 之位置時，則反應度損失幾乎變無，且部分長鄰接燃料棒 以及位在角部之燃料棒之局部輸出尖峰亦可被大幅地減低 Ο 根據以上的理由，在本實施例中，將部分長燃料棒3 (請先閲面之注意事項再場窝本頁) i τ 經濟部中央標準局MC工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國0家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） ~ 23 ~ 〔〇ό二 A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（22) ，於燃料棒配列之最外層中，配置在水棒之投影範圍内， 包括最外側之兩燃料棒配置位置，而較該些燃料棒配置位 置為内側之位置，&此配置可同時改善反應度損失與局部 ” 一—. ----— . — .......... . --------------- — · 輸出尖峰等兩者，而可提高燃料經濟性以及熱方面的余裕 此外對於局部輸出尖峰若是採用其他之方法，則亦可 僅考慮減低反應度損失。此時可將部分長燃料棒配置在與 位在最外層之角部之燃料棒配置位置鄰接的燃料棒配置位 置，或是自位於最外層之角部之燃料棒配置位置數來，包 括該位置為第3個的燃料棒配置位置。 以下則就將部分長燃料棒配置在燃料棒配列之最外層 η 時，其配置位置對於控制棒價值所帶來的影鎏。圖3傜表 如上述實施例般，在將4個部分長燃料棒呈對稱狀地配置 在面向通道盒之最外層的倩況下，將部分長燃料棒之配置 位置於（1, 1)〜（1，10)之範圍内變更時，部分 長燃料棒位置與位在部分長燃料棒之上部斷面之控制棒價 值的關係圔。該控制棒價值，係表以令相同個數之部分長 燃料棒鄰接於水棒時為基準，而與該基準的差。由該圖可 知，將部分長燃料棒配置在面向通道盒之最外層時，則較 鄰接於水棒而配置時，其控制棒價值均較大，而此則成為 位在控制棒（特別是吸收棒）附近之熱中子束增大的主要 原因。 因此在本實施例中，藉將部分長燃料棒3配置在燃料 棒配列的最外層，可期待提升控制棒價值的效果以及提升 安全性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂· •A ! 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 XJ97公釐） -24 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印黎 Α6 _Β6__ 五、發明説明（23) 為了要將減速材領域之局部化效果發揮到最大極限， 乃必須將一般之燃料棒（燃料棒2 )予以局部化，而將一 般之燃料棒局部化，可減低共鳴中子被吸收的機率，而更 能提升燃料經濟性。在本實施例中，部分長燃料棒3乃配 置在正方形格子狀之燃料棒配列的最外層，而在較最外層 為内側的位置中，於與最外層鄰接之一層中，在與部分長 燃料棒3鄰接的格子位置（燃料棒配置位置）乃僅配置一 般的燃料棒2,而在中央則集中配置有水棒4,且燃料棒 2之領域則被減速材領域所包圍。其結果，由於在減速材 領域中被有效率地減速的熱中子，可有效率地流入燃料棒 2之領域内，因此可減少共鳴吸收現象，不僅可改善反應 度控制性，亦可改善燃料經濟性。其結果藉將僅配置有燃 料棒2之領域設成與最外層鄰接之一層，可更加增強其效 果，更者可藉將該層如本實施例般設成2層，能夠使效果 更加顯著。 以下就減速材領域（非沸水領域）的局部化對於燃料 經濟性的影遒以及水棒之横斷面積、形狀的最佳化加以說 明。 圖5係表在燃料棒之格子配列數為1 ΟΧ 1 0之燃料 集合體中，當將燃料安裝量設為一定，將增大水棒領域時 (内側領域之減速材）與增大通道盒外側之間隙水領域（ 外側領域之減速材）時之反應度的變化加以比較的情形。 橫軸係表水棒領域或是間隙水領域之增加成分（非沸水領 域之增加成分）與相對於水棒領域之增加成分，水棒内橫 本紙張尺度適用中國@家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） _ 25 ~ (請先閲讀背面之注意事項再場寫本頁) _裝- 訂- Ά 經濟部中央標準局Η工消费合作社印製 __B6_ 五、發明説明（24) 斷面積相對於通道盒内横斷面積之比例的2個指標，又縱 軸僳表以目前之水棒内横斷面積為Sera2 (1. 7%)為 基準時之中子無限倍增率的差。由該圖可知，在提高中子 無限倍增率，亦即提高反應度或是燃料經濟性方面，面向 通道盒之燃料集合體的外側領域乃較燃料集合體之内側領 域更具效果。而此是因為藉使中子束分布情況平坦化，可 減少減速材對中子的吸收效果使然。又熱中子束分布的平 坦化，由於對燃料經濟性或是局部輸出分佈皆有影饗，因 此對確保熱方面之余裕度方面亦極為重要。 如此般在1 ox 1 0格子之燃料集合體中，增加水棒 *1 内橫斷面積對於提高燃料經濟性方面極具效果。因此必須 將水棒内横斷面積自目前之3cm2 (1. 7%)予以增大 〇 另一方面，增大水棒領域之燃料格子數，會減少燃料 棒的値數，因此會違反高燃燒度化的目標。故當考慮燃燒 集合體之對稱性時，該10X10格子燃料集合體，其中 水棒.領域之燃料格子位置數，最好是由目前之2個變更成 位於8個〜16個的範圍内。此外當考慮1〇x10格子 燃料集合體之燃料單位格子的面積要成為目前之8 X 8格 子的6 0%左右或是水棒領域之燃料格子位置數要成為4 倍〜8倍時，則水棒内横斷面積最好是在7 (4%)〜 14 (8%)的範圍内。 在本實施例中，根據以上的理由，3個水棒4之橫斷 面積總計約為9 era2,藉此可提高反應度以及燃料經濟性 (請先閱讀背面之注意事項再項寫本頁) -裝- 訂. i·^ 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -26 - 08 A6 B6 五、發明説明（25) 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又在將水棒内横斷面積加以最佳化時，則要有安定性 的觀點。而在安定性方面有通道安定性與爐心安定性等2 種模式。首先通道安定性，傜用於防止冷卻水之流量配分 産生變動者，而對爐心内之輸出最高之燃料集合體進行評 價。又爐心安定性像用於防止爐心内之中子束與熱水力振 動耦合所産生之不安定現象者，而各限制值僳以減幅地加 以表示，亦即通道安定性及爐心安定性，減幅比均要被限 制在1 . ◦以下。 τ 經濟部中央標準局S工消费合作社印製 在此本案發明者則辦10X10燃料集合體的安定性 加以檢討。圖6傺表在鈾安裝量與水棒内橫斷面積之圖上 表示安定性之邊界線者。所謂鈾安裝量僳表每單位燃料集 合體1中所能安裝之鈾安裝量，而鈾安裝量變大則意味著 增加燃料棒的外徑。另一方面，所謂水棒内横斷面積僳表 位於燃料集合體之水棒内之水流路的橫斷面積，因而水棒 内横斷面積的增加則意味著增加水棒的外徑。因此增加鈾 安裝量以及水棒内横斷面積，由於增大燃料棒，水棒的外 徑，會減少燃料集合體内的流路面積，因此會增加流路阻 力，而減低通道安定性的余裕度，此外如圖6所示，在水 棒内橫斷面積大，且鈾安裝量為大的領域中，其通道安定 性會變得嚴格，而通道安定性之限制線會朝右下方降低。 另一方面對於爐心安定性方面，由於增加鈾安裝量，減少 水棒内面積，會使爐心安定性惡化，因此限制線會朝右上 方上升。因此相對於安定性的容許領域，則存在於圔6之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 一 27 — 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 .ObVbi A6 ____B6_ 五、發明説明（26) 中央部，而會成為由通道安定性之限制線與爐心安定性之 限制線所包圍之呈山形的領域。 而增加鈾安裝量，由於可減少燃料循環費，因此可提 高燃料經濟性。在圖6之安定性的容許領域中，可知道在 通道安定性限制線與爐心安定性限制線之交差點附近（山 之山頂部分），則成為燃料循環費最低之最適當的部分。 亦即在接近於該山頂部分（水棒内横斷面積為10 cm2附 近）的範圍，則為通道¥安定性及爐心安定性與燃料經濟 性皆能改善之最佳點，而該範圍，以水棒内横斷面積而言 ................ igil 且二„1 1 c „^〇 ^ 在習知技術中，為了要增加安定性，乃在燃料集合體 之正下方設置孔板，而增加在該孔板中的阻力或是採用低 壓損型的間隔件。因此若採用增加孔阻力或是採用低壓損 型間隔件時，則為了要提高安定性，乃令安定性之限制線 移動而擴大容許領域。但是此時由於兩限制線均朝上方移 動，因此相對於最佳點（山之山頂部分）的水棒内横斷面 積幾乎沒有變化。因而將燃料集合體之水棒内横斷面積設 成9〜1 1 cm2,可望提升燃料經濟性。 根據以上的理由，在本實施例中，水棒4之横斷面積 總計約為9 c m2 ,而可了解位於接近最佳點的位置。因此 在本實施例中，乱握升通道安定性、爐心窆定性以及燃料 更者藉提升安定性，因此不必要為了提高安定性 而設置另外的機器。 又在增加水棒之横斷面積時，採用粗徑的水棒，就減 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） ~ 28 ~ ------------Γ---------裝------訂------气 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Α6 66 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（27) 少燃料棒個數乙點或是減少燃料棒冷卻效果小之冷卻材流 路面積乙點（增加極限輸出）而言極為有利。又當將水棒 與鄰接於水棒之燃料棒之間隔設成一定時，則在圓形水棒 之情況下，就上述空間之有效利用來看，最好將2X2的 燃料格子設成水棒。 因此在本實施例中，乃將中子減速效果小之位於燃料 集合髏中央領域的1〇値單元設成水棒領域，而藉將水棒 領域之燃料格子位置，令鄰接之4個燃料格子中至少2個 以上鄰接於水棒領域，而可配置3個大小相當於2 X 2個 格子之粗徑圓形棒，而p少燃料棒冷卻效果小的冷卻材流 路面積，藉此可增加極限輸出。 最後則就部分長燃料棒3的長度對通道安全性以及爐 心安全性的影鎏加以說明。圖10及圖11像表在鈾安裝 量為一定的條件下，改變部分長燃料棒3的長度，而評價 通道安全性以及爐心安定性的結果。圔1 0及圖1 1之横 軸係表部分長燃料棒3之上端位置，而圔10及圔11之 縱軸傜表減幅比。若將部分長燃料棒3之上端位置自從下 方數來第7段之燃料間隔件位置（圖之右端）予以縮短時 ，則由於在燃料集合體上部之燃料集合體内的冷卻水流路 面積會增加。因此可減少燃料集合體的壓力損失，而同時 提升通道安定性以及爐心安定性。但是當將部分長燃料棒 的長度，設成為從下方數來第3段之燃料間隔件以下時， 則由於係在鈾安裝量為一定之條件下進行解析，因此可明 白燃料棒之外徑會增加，而燃料集合體下部之壓力損失會 (請先閲面之注意事項再場寫本頁) 丨装. 訂. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -29 - Α6 Β6 經濟部中央標準局S工消費合作社印製 五、發明説明（28) 增加，而成為不安定。又當增大燃料棒外徑時，則燃料棒 彼此之間隙會消失，而在熱方面之余裕度會變得嚴格。因 此部分長燃料棒之上端位置，位於第4段之燃料間隔件、 第5段之燃料間隔件最為適當，又亦可在第6段之燃料間 隔件。若將該些燃料間隔件之段數，以相對於整個燃料棒 之燃料有效長度的比率加以表現時，則下部擊板位於第1 段之燃料間隔件的下方，而上部擊板位於第7段之燃料間 隔件的上方。又第4段之燃料間隔件為燃料棒2之燃料有 效長度的4/8,亦即被設置在1/2的位置，而第6段 之燃料間隔件被設置在释料棒2之燃料有效長度之6/8 的位置。因此若部分長燃料棒3之燃料有效長度位於燃料 棒2之燃料有效長度的1/2至3/4的範圍内時，則可 得到提高通道安定性以及爐心安定性的效果。 根據以上之理由，在本實施例中，將部分長燃料棒3 之長度設成燃料棒2之燃料有效長度的15/24,亦即 設成部分長燃料棒3之上端部可為第5段之燃料間隔件所 支撑的長度。藉此可提高通道安定性以及燧心安定性。此 外若將部分長燃料棒3之上端部設成可藉第4段燃料間隔 件加以支撑的長度時，更可增加安定性的余裕度。 根據本實施例，藉將燃料棒格子配列以及水棒與部分 長燃料棒之配置加以最佳化，可得到減低空孔像數的結果 ,除了可提高反應度控制性外，亦可同時改善反應度損失 與局部輸出尖峰等兩者，此外亦同時提高燃料經濟性以及 熱方面的余裕度。根據試算，將採用本實施例中所示之燃 (請先閲$面之注意事项再f本頁) -裝- 訂· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） _ 30 _ A6 B6 經濟部中央標苹扃員工消费合作社印製 五、發明説明（29) 料集合體構成，與習知燃料集合體（具有4値持開昭 6 0 - 2 24 0 9 2號公報之第2圖所示之部分長燃料棒 17進行比較），而該燃料集合體備有被配置成8X8之 正方形格子狀之多數的燃料棒以及在該些燃料棒配列之中 央部所配置之横斷面呈圓形的2値水棒（外徑較燃料棒配 列間距為小），經比較結果，表示反應度控制性之空孔僳 數的絶對值大約10%,又原子爐蓮轉時與冷溫時之反應 度差可減少1. 左右，更者局部輸出尖峰不會增 大，而具有將燃料集合體之中子集限倍增率增加0. 5 △ k左右的效果。 η 更者根據本實施例，可提高控制棒價值，又除了可提 升安全性外，亦具有能提升爐心安全性的效果。 第2實施例 請參閲圖12及圖13來說明本發明之第2實施例的 燃料集合體。本實施例，係在上述第1實施例中，將部分 長燃料棒的總數設成8個。亦卽在圖12中，本實施例之 燃料集合體1 Α具有8個部分長燃料棒3，而該些部分長 燃料棒3,在面向通道盒5之燃料棒配列之最外層之4邊 分別各呈鄰接般地配置有2値。而部分長燃料棒3之配置 位置，若以與第1實施例同樣的行列方法來表現燃料棒配 列之各格子位置時，則位於（1 , 5 )、 （1,6)；( 5,1)、 （6,1); (5, 10)、 ( 6 , 10); (10,5)、 （10, 6)之各格子位置。在本實施例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -31 - ----------------Ί — ^------裝------.玎------良- (請先閲面之注項再f本頁) Γ.Α 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A6 _B6__ 五、發明説明（30) 中，部分長燃料棒3，在正方形格子狀之燃料棒配列之最 外層中，若將水棒4投影在行方向、列方向時，則包括該 投影範圍之位在最外側的兩格子位置，被配置在較該些格 子位置為内側的位置。 以下藉圖1 3來說明令2値部分長燃料棒3鄰接時之 效果。圖13係表令部分長燃料棒鄰接時之反應度控制性 以及控制棒價值。由該圖可知，令部分長燃料棒3鄰接， 則較單純1値更可提升反應度控制性以及控制棒價值。又 將2値以上鄰接配置（即使將減速材局部化），則如圖4 所示，若配置在對於使-部輸出尖峰有平坦化效果之位置 ,亦即若被配置在水棒4之投影面積的範圍内時，則在確 保熱余裕度方面並不成為問題。 因此若根據本實施例，在提升反應度控制性以及控制 棒價值方面，可得到為第1實施例2倍以上的效果。又第 2實施例可産生與第1實施例相同的效果。 第3實施例 以下請參照圔1 4來說明本發明之第3實施例之燃料 集合體。本實施例，乃在上述笫2實施例中，將部分長燃 料棒之總數更增加4個，而使與通道盒及水棒等兩者鄰接 之部分長燃料棒共同存在。亦即在圖14中，本實施例之 燃料集合體1B具有被配置在燃料棒配列之最外層的8個 部分長燃料棒3以及與粗徑之水棒4呈鄰接被配置之4個 部分長燃料棒3 a。又該些部分長燃料棒3、3 a之燃料 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂· 本纸張尺度適用中國圃家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） -32 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 013 ( *·* Α6 _Β6 五、發明説明（31) 有效長度，與第1實施例同樣地，像為燃料棒2之燃料有 效長度的15/24。 在本實施例中，藉將部分長燃料棒3 a鄰接於水棒4 而配置，由於與增大燃料集合體中央部之水棒領域具有幾 乎相同的效果，因此對於燃料集合體1C内外之熱中子束 分布的平坦化極具效果。如圖5所示般可增加燃料集合體 之中子無限倍增率。此時空孔僳數之減低效果以及控制棒 價值的增大效果，如圔1及圖3所示，由於位於外側領域 者較位於水棒者為大，因此如本實施例般地，藉將與通道 盒5鄰接之部分長燃料棒3的個數，設得較與水棒4鄰接 的部分長燃料棒的個數為多，除了可減少所必要之部分長 燃料棒之個數外，亦可得到增大控制棒價值的效果。又藉 令與通道盒及水棒鄰接之部分長燃料棒3及3 a能夠共同 存在，因此對於燃料集合體1B内外之熱中子束分佈的平 坦化極具效果。 在本實施例中，藉令4個部分長燃料棒3 a鄰接於粗 徑之水棒4而配置，則位於燃料集合體中央部之非沸水領 域約增加3 cm2,而中子無限倍增率約增加1%。又表示 反應度控制性之空孔僳數的絶對值，與在上述特開昭 6 0 — 2 2 4 ◦ 9 2號公報之第2圔所示之習知燃料集合 體相比，大約可減少約40%左右，可在不犧牲爐心安定 性的情況下，能夠確保燃料安裝量。又本實施例之燃料集 合體1B可得到與第1實施例之燃料集合體相同的效果。 以下根據圔15〜圔17來說明使用本實施例之燃料 ------------.---14------装------訂------線(丨 ί請先閲讀背面之注意事項再埃寫本頁) 本紙張尺度適用中圃國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐> -33 - 經濟部中央標準曷g工消费合作社印製 A6 _B6_ 五、發明説明（32) 集合體1 B之沸水型原子爐的爐心。該爐心之構成，則如 圖15及圔16所示，具有中央領域0A、外周領域AB 以及最外周領域BC。而在中央領域0A以及外周領域 AB中，則配置有燃料集合體1B以及如圖18所示之未 具有部分長燃料棒之習知的燃料集合體53 (U. S. P .4, 926, 450之圖10中所示的燃料集合體）。 但是如圔17將爐心之一部分加以擴大表示般，有關燃料 集合體1B之安裝比例，則中央領域OA較外周領域AB 為小。 又燃料集合體1B之特徽，係在部分長燃料棒之軸方 π 向，其燃料安裝量乃顯著有差異。因此在考慮離開僅配置 有燃料集合髏5 3之爐心的移動爐心時，則必須要考慮在 軸方向會因燃料安裝量的差而導致在軸方向之中子束分布 的效果。亦即當將燃料集合體1B安裝在未具有部分長燃 料棒之燃料集合體53之間時，則燃料集合體53,其爐 心下部的輸出會增大，而燃料集合體1 B ,則相反地在爐 心上部之輸出會增加。如此般將爐心分成多個領域，藉將 位於中央領域OA之燃料集合體1B (新燃料）的安裝比 例設得較位於外周領域A B之安裝比例為小，而能將線輸 出密度設在設定值以下。 又亦可取代燃料集合體53,而使用部分長燃料棒 55之比例較燃料集合體1B為小之圖19所示的燃料集 合髏54 (將特開昭60 — 224092號公報之第3圖 所示之部分長燃料棒1 7之配置應用到U . S . P . (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 丨裝- 訂·

A 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS>甲4规格（210 X 297公釐〉 一 34 一 A6 B6 五、發明説明（33) (請先《讀背面之注意事項再埸寫本頁) 4, 926, 450之圖10所示之燃料集合體所得到的 燃料集合體），而亦可將燃料集合體54安裝到圖17所 示之燃料集合髏53的安裝位置。 從上之簸jL、撞造,對於部分長燃料棒之比例不同之· 料_合體混合存在時極為有效，.又亦可取代燃料集合體 JL玲」而使用第1實施例以及第2賁施例之燃料集合體。 更者亦可取代燃料集合體1B,而使用後述之燃料集合體 IN、以及 1R。 第4實施例 。 以下根據圖20來說明本發明之第4賁施例的燃料集 合體1N。第4實施例之燃料集合體，僳將燃料棒配置成 9行9列的正方形格子狀。 經濟部中央標準局®:工消费合作社印製 該燃料集合體1 N備有：被配置成9 X 9之正方形格 子狀之多數的燃料棒2 2及部分長燃料棒2 2b、與呈對 角線狀地被配置在該些燃料棒配列之中央部之3 X 3格子 領域内的橫斷面呈圓形的2個粗徑水棒24。而該些燃料 棒以及水棒，其周圍係由横斷面為矩形的通道盒5所包圍 。而燃料棒22以及部分長燃料棒23, 23b之個數總 計為74個。又4値部分長燃料棒23各被配置在（1, 5)、 （5,1)、 （9,5)、 （5, 9)之最外層之 各邊的中心位置。又部分長燃料棒2 3 b則分別被配置在 自外側數來第2層之燃料棒配列之各角部，而部分長燃料 棒23b有4個，且部分長燃料棒23以及23b之燃料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>甲4規格（210 X 297公釐〉 -35 - 經濟部中央標準局W工消費合作社印製 A6 B6 五、發明説明（34) 有效長度，與第1實施例同樣地，為燃料棒22之燃料有 效長度的1 5/24。又2個粗徑水棒24之内横斷面積 之合計，則與笫1實施例相同，約為9 cm2。而2個粗徑 水棒24,在上述3X3之格子領域中，占據可配置7個 燃料棒的大小。 本實施例可得到與第1實施例相同的效果。但是根據 本實施例，反應度控制效果，藉減少部分長燃料棒個數的 比率，乃較第3實施例減少。但是藉將燃料棒配列自1〇 X 10格子變更為9X9格子，由於可減少壓力損失以及 改善安定性，因此具有g增加燃料安裝量的效果。 更者在本賁施例中，藉將部分長燃料棒23b配置在 與最外層鄰接之一層的角部，可得到令通道盒5内之冷卻 材流量分布以及蒸氣體積率分布成為均勻的效果。一般而 言，面向通道盒5之領域，特別是在角部附近，其摩擦阻 力大，而有冷卻材流量減少的傾向。然藉將部分長燃料棒 23b配置在與最外層鄰接之一層的角部，可以解決此一 問題。更者藉將部分長燃料棒23b,設成不與被配置在 最外層之部分長燃料棒23鄰接，可以將與部分長燃料棒 鄰接之燃料棒2 2之局部輸出尖峰的增大現象加以抑制。 結果與第3實施例相比，可將作為熱方面余裕度之指標的 極限輸出加以增大。 第5實施例 以下根據圖21來説明本發明之第5實施例之燃料集 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐〉 _ _ ---------------·ι丨 f ------裝------tr------線(. (請先閲f面之注意事項再@本頁) 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 4 ·.、'，，.*‘ ' 上 Α6 Β6 五、發明説明（35) 合體1 Q。本實施例傜將第4實施例所示之部分長燃料棒 之配置應用到U . S . Ρ . 4 , 7 8 1 , 8 8 5之圖2所 示之燃料集合體的情形。亦卽本實施例之燃料集合體1 Q ，其中位於中央部之大型水棒傜採用1個大型正方形的水 棒2 4 Ρ。根據本實施例可得到與第4實施例相同的效果 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 第6實施例 以下請根據圖2 2〜圖2 5來説明本發明之第6實施 例之燃料集合體。本實施例之燃料集合體1R,則如圖 22所示般，係將第4實施例中之中子減速棒換成可藉爐 心流量來改變軸方向水位之所謂的光譜移位棒24R。亦 即燃料集合體1R,僳將部分長燃料棒23以及23b, 在W088/02176 (PCT/JP87/ 00676)之圖4所示之燃料集合體中，配置在與燃料 集合體1N中之相同位置上而構成者。 又光譜移位棒24R之詳細構造則表示在圔2 3及圔 24中。該光譜移位棒24R,如在W088/ 02 1 76之圖7. A中所記載般，係由内管30、外管 31以及間隔件32所構成。其中外管31與内管32僳 呈同心圓狀地被配置，而外管3 1則包圍内管3 0之外周 。又外管31之上端係藉蓋部33被密封，而該蓋部33 之上部側被插入到上部擊板1 2内加以保持。該蓋部3 3 ，如與内管30之上端之間形成間隙般地縮減内管3〇之 _裝_ 訂. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -37 - ,08^^ A6 B6 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明（36) 上端部，而該内管30之上端部，則經由自光譜移位棒 2 4 R之軸心呈放射狀地被配置之板狀的間隔件3 2而被 固定在外管31的内面。又外管31之下端則由封鎖部 34加以封鎖。而内管3 0之下端部，則貫通該封鎖部 34而突出到下方。又内管30之下端部則貫通下部擊板 1 3之燃料棒支持部14。而被形成在内管30之下端的 冷卻水流入口 3 8則開口於下部擊板1 3之空間1 5。在 内管3 0之内部則形成冷卻水上昇流路3 5,而在内管 30與外管31之間所形成之環狀通路則構成冷卻水下降 流路36。此外在外管3 1之下端部之管壁，於圓周方向 η 形成有多數的冷卻水吐出口 3 9。而該些冷卻水吐出口 3 9則呈等間隔地設在圓周方向。又冷卻水吐出口 3 9則 開口於位在燃料棒支持部1 4之上方的領域。在本實施例 中，燃料棒支持部1 4具備阻體的機能。而冷卻水上昇流 路35與冷卻水下降流路36,則藉被形成在光譜移位棒 2 4 R之上端部的反轉部3 7加以連結。如此般光譜移位 棒24R,在其内部備有由冷卻水上昇流路35、冷卻水 下降流路3 6以及反轉部3 7所構成的倒U字狀之冷卻水 流路。而被設在燃料棒支持部14之所有貫通口18之横 斷面積的合計，則較在燃料集合體1R之通道盒（未圖示 )内，被形成在光譜移位棒2 4 R之外側之冷卻水通路 41的横斷面積為小。又該冷卻材通路41被形成在燃料 棒之間。 在將本實施例之燃料集合體1R安裝到沸水型原子爐 (請先面之注$項再填寫本頁) 丨裝. 訂- 良！ 本紙張尺度迺用中國國家標準（CNS〉甲4规格（210 X 297公釐） 一38 _ 上 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（37) 之爐心内（所有燃料集合體均為燃料集合體1R)，而令 沸水型原子爐蓮轉時，則冷卻水的大部分，則經由下部擊 板1 3之空間1 5以及被設在燃料棒支持部1 4之貫通口 1 8 ,而直接被導入到燃料集合體1 R内之冷卻材通路 4 1。而流入下部擊板1 3之空間内之冷卻水的殘餘部分 ，則自冷卻水流入口38流入光譜移位棒24R之冷卻水 上舁流路35内，更者則經由反轉部37以及冷卻水下降 流路36,自冷卻水吐出口39被吐到較燃料棒14為上 方之領域。而從冷卻水吐出口 39被吐出之冷卻水，則對 應於由冷卻水流出口 3 8而流入光譜移位棒24 R内之冷 卻水的流量的多少，而成為液體或是氣體（蒸氣）。又光 譜移位棒24R内之冷卻水的流動狀態，則會因應爐心流 童，而如W088/02176之圖3A、 3B及3C般 地變化。亦即當爐心流量為100%以下時，則在光譜移 位棒24 R内會産生於冷卻水上昇流路3 5内會有液面的 狀態（上述圖3A之狀態），而當爐心流量為1 1 0%時 ，則在光譜移位棒24R内會産生於冷卻水上昇流路35 以及冷卻水下降流路3 6内幾乎成為單相流的狀態（上述 圔3C之狀態）。.如此般地對被設在燃料棒14之所有貫 通口18的合計横斷面積加以設定，可使得不會自光譜移 位棒24R形成有液面的狀態産生上述的狀態。又該貫通 口 1 8之合計横斷面積愈小，則相對於經由燃料棒支持部 14而流入冷卻材通路41的冷卻水的阻力即會變得愈大 。因此可將其設得較在燃料集合體1R之通道盒（未圖示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） ~ 39 ~ ----------------0—^ -----裝-------^------線(丨 (請先閲尊面之注意事項再本頁) A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（％) )内，被形成在光譜移位棒24R之外側之冷卻材通路 4 1之横斷面積為小。 光譜移位棒24R,如此般地藉爐心流量來改變在光 譜移位棒内所形成之液面的高度，而能調整中小減速效果 。結果可發揮反應度控制或是輸出控制之效果。而該作用 之詳細内容則被記載在WO88/02 1 76中。 但是在B W R燃料集合體中，一般係以氣化釓來控制 燃燒反應度。因此在蓮轉周期的初期，乃必須要考慮在新 燃料中所含之釓與光譜移位棒之間的相互作用。圖39俗 表將爐心流量自燃燒初期慢慢地增加，而將光譜移位棒 24R内之蒸氣體積率，由100%變化至0%時之中子 無限倍增率的變化情形。而在氣化釓存在之壽命初期，藉 降低光譜移位棒内之水位，中子無限倍增率會相反地上昇 。而此即是因為藉減少中子減速效果，可減少氣化釓對熱 中子吸收的現象的結果。亦即為了要有效地藉光譜移位棒 内之水位來進行反應度控制或是輸出控制，可了解必須要 減少氣化釓量。 在本實施例中，由於藉配置部分長燃料棒可提升反應 度控制效果，而改善在爐停止狀態下的余裕度，因此可減 少釓量。結果除了如其他實施例般，可提升燃料經濟性外 ，亦可將光譜移位棒之效果發揮到最大限度。 圖面之簡單說明： 圖1係表因增大減速材領域所得到之空孔俗數減少效 (請先閲面之注意事項再f本頁) 丨裝- 訂· .嫁( 未紙張尺度通用中0®家標準（CNS>甲4规格（210 X 297公釐） -40 ~ 二 Α6 Β6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（39) 果（絶對值）的關俗圖。 圖2傑表部分長燃料棒位置與空孔傺數減少效果（絶 對值）的特性圖。 圖3傜表部分長燃料棒位置、反應度之變化以及控制 棒價值之間的關像待性圖。 圖4僳表部分長燃料棒位置與控制棒價值的闊係特性 圖。 圖5像表因增大減速材領域所得到之提升反應度效果 的特性圖。 圖6偽表具有10Χ1〇之燃料棒配列狀態之燃料集 η 合體的安定性特性圖。 圖7像表本發明之第1實施例之燃料集合體的横斷面 圔。 圔8像表圖7之VI — VI斷面圔。 圖9俗表在圖7所示之燃料集合體之爐心中的配置狀 況圖。 圖10偽表部分長燃料棒長度與通道安定性之關僳待 性圔。 圖11俗表部分長燃料棒長度與爐心安定性之關俗待 性圖。 圖12係表本發明之第2實施例之燃料集合髏的横斷 面圖。 圖1 3傜表與部分長燃料棒鄰接時之效果的關傺圖。 圖14僳表本發明之第3實施例之燃料集合體的横斷 本紙張尺度適用中國因家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） _ Α1 _ (請先閲f面之注意事項再球寫本頁) i裝- 訂. -線( A6 B6 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（40) 面圖。 圔15像表安裝有圖14所示之燃料集合體之沸水型 原子爐之爐心的平面圖。 圔16偽表圖15之爐心的縱斷面圖。 圖17係表圖15所示之爐心的平面圔。 圖18傷表以往未具有部分長燃料棒之燃料集合體的 横斷面圖。 圖19係表以往具有部分長燃料棒之燃料集合體的橫 斷面圖。 圔2 0僳表本發明名第4實施例之燃料集合體的橫斷 面圖。 圖21像表本發明之第5實施例之燃料集合體的横斷 面圖。 圔2 2僳表本發明之第6實施例之燃料集合體的横斷 面圔。 圖2 3係表被使用在圖2 2所示之燃料集合體之光譜 移位棒之構造的部分斷面正面圖。 圔24偽表圖2 3之Z — Z斷面圖。 圔25俗表當光譜移位棒内之蒸氣體積率，自i〇〇 %變化至時之中子無限倍增率與燃燒度之關係恃性圖 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝. 訂·

A 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉甲4规格（210 X 297公货） -42 -

Claims (1)

1. 經濟部屮央標準局月工消费合作社印製 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範園 1. 一種燃料集合體，其主要包括：被配列成正方形 格子狀之多數的燃料棒以及減速材之横斷面面積較單位燃 料格子之.橫斷面積為大之至少1個中子減速棒，其特徵在 於： (a) 上述燃料棒包括：多個第1燃料棒及燃料有效 長度轉上述第1燃料棒為短的第2燃料棒； (b) 上述第2燃料棒，係位於上述正方形格子狀之 燃料棒配列的最外層，而被配置在該最外層内之燃料棒配 置位置中，除了角部以外的位置； (c )位於較上述正方形格子狀之燃料棒配列之最外 層為内側的位置，其中在被配置在與該最外層鄰接之一層 内之上述燃料棒中，與上述最外層之上述第2燃料棒鄰接 之燃料棒乃為上述第1燃料棒。 2. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述最外 層内之上述第2燃料棒，在該最外層内燃料棒配置位置中 ,俗被配置在角部以及與該角部鄰接之位置以外的位置。 3. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，被配置在 上述最外層之上述第2燃料棒，偽一當將上述中子減速棒 投影在上述正方形格子狀之燃料棒配列中之呈直角相交之 2方向時，包括該投影範圍之最外側，被配置在較其為内 側之燃料集合體。 4. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述中性 減速棒之減速材横斷面積為7〜1 4 cm2。 5·如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述中子 本纸張尺度適用中B囲家樣準（CNS)甲規格(210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事巧再填寫本頁) k. -43 - 經濟部十央樣準屈貝工消f合作社印製 Α7 Β7 C7 D7 六、申請專利範圍 減速棒被配置在可配置7〜12個上述燃料棒的領域。 6. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述燃料 棒更包括燃料有效長度較上述第1燃料棒短的第3燃料棒 ，而上述第3燃料棒被配置在鄰接著上述中子減速棒的位 置上。 7. 如申請專利範圍第2項之燃料集合體，被配置在 上述最外層内之上述第2燃料棒的個數，乃較鄰接著上述 中子減速棒而被配置之上述第3燃料棒的個數為多。 8. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述燃料 棒更包括燃燒有效長度較上述第1燃料棒為短的第3燃料 η 棒，而上述第3燃料棒，在其中與上述最外層鄰接，且位 於該最外層之内側的1値燃料棒層中，係被配置在該燃料 棒層内之燃料棒配置位置中之位於角部的燃料棒位置上。 9. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述第2 燃料棒，像被配置在上述最外層内，而使2個互相鄰接的 位置上。 10. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述第 2燃料棒具有大約為上述第1燃料棒之燃燒有效長度之 1/2至3/4範圍的燃燒有效長度。 11. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述中 子減速棒之横斷面為圓形，而將3翻呈對角.線狀配置在上 述燃料集合體中央部之4 X 4的格子領域内。 12. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述中 子減速棒之橫斷面為圓形，而將2値呈對角線狀地配置在 本纸張尺度適用中Β Β家«準（CNS)甲4規格(210x297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .劣. •線. -44 - 經濟部屮央標準局员工消贽合作社印製 …，…· A7 二 B7 C7 __ JD7_. 六、申請專利範固 上述燃料集合體中央部之3X3的格子領域内。 13..如申請專利範圍第1項之燃料集合體，上述中 子減速棒傺一可藉爐心流量來改變軸方向水位之光譜移位 棒。 14. 如申請專利範圍第1項之燃料集合體，位於較 上述正方形格子狀之燃料棒配列之最外側為内側之位置， 而在與該最外層鄰接之一層以及與此鄰接之一層内所配置 的上述燃料棒僳上述第1燃料棒。 15. —種燃料集合體，其主要包括：被配列成正方 形格子狀之多數的燃料棒以及減速材之橫斷面面積較單位 燃料格子之橫斷面積為大之至少1個中子減速棒，其特歡 在於： (a) 上述燃料棒包括：多個第1燃料棒及燃料有效 長度轉上述第1燃料棒為短的第2燃料棒； (b) 上述第2燃料棒，係位於上述正方形格子狀之 燃料棒配列的最外層，而被配置在該最外層内之燃料棒配 置位置中，除了角部以外的位置； (c) 位於較上述正方形格子狀之燃料棒配列之最外 層為内側的位置，其中在被配置在與該最外層鄰接之一層 内之上述燃料棒乃為上述第1燃料棒。 16. 如申請專利範圍第15項之燃料集合體，上述 最外層内之上述第2燃料棒，在該最外層内燃料棒配置位 置中，係被配置在角部以及與該角部鄰接之位置以外的位 置。 本纸張尺度逍用中國8家標準（CNS)甲4規格（210x297公ft) (請先W請背面之注意事項再填寫本百) •装· •線· -45 - Μ满部屮央標準局β工消«合作社印製 C7 __ D7_ 六、申請專列範圊 17.如申請專利範圍第15項之燃料集合髏，被配 置在上述最外層之上述第2燃料棒，僳一當將上述中子減 速棒投影在上述正方形格子狀之燃料棒配列中之呈直角相 交之2方向時，包括該投影範圍之最外側，被配置在較其 為内側之燃料集合體。 1 8.如申請專利範圍第1 5項之燃料集合髏，上述 中子減速棒被配置在可配置7〜12個上述燃料棒的領域 〇 19.如申請專利範圍第15項之燃料集合體，上述 燃料棒更包括燃料有效長度較上述第1燃料棒短的第3燃 料棒，而上述第3燃料棒被配置在鄰接著上述中子減速棒 的位置上。 2 0 .如申請專利範圍第1 5項之燃料集合體，被配 置在上述最外層内之上述第2燃料棒的個數，乃較鄰接箸 上述中子減速棒而被配置之上述第3燃料棒的個數為多， 最外層之内側的1個燃料棒層中，傜被配置在該燃料棒層 内之燃料棒配置位置中之位於角部的燃料棒位置上。 21. 如申請專利範圍第15項之燃料集合體，上述 第2燃料棒，傜被配置在上述最外層内，而使2個互相鄰 接之位置上。 22. 如申請專利範圍第15項之燃料集合體，上述 第2燃料棒具有大約為上述第1燃料棒之燃燒有效長度之 1/2至3/4範圍的燃燒有效長度。 23. 如申請專利範圍第15項之燃料集合髏，上述 本纸》尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐) (請先«1讀背面之注意事項再填苒本頁) .裝· -46 -

   *濟部中央SHU-场Λ工消费合作杜印W 六、申請專利範囲 / 中子減速棒之:横斷面爲圓形，而將3個呈對角線狀配爾在 上述燃料集合體中央部之4 X 4的格子領域內。 2 4 ·如申請専利範園第1 5項之燃料集合髏，上述 中子減速棒之横斷面爲園形，而將2個呈對角線狀地配置 在上述燃料集合體中央部之3 X 3的格子領域內。 2 5 ·如申請專利範圔第1 5項之燃料集合體*上述 中子減速棒係一可藉爐心流置來改瓣軸方向水位之光譜移 位棒。 2 6 .如申腈專利範園第1 5項之燃料集合《，位於 較上述正方形格子狀之燃料棒配列之最外側爲內側之位置 ，而在與賅最外層鄰接之一層以及與此鄰接之一屠內所配 置的上述燃料棒係上述第1燃料棒。 2 7 .如申請專利範園第1 5項之燃料集合髗，上述 燃料棒之格子配列數爲10行10列。 2 8 . —種原子爐之爐心，其主要係以輕水爲冷卻材 料，其特徴在於： (a )包括多個第1燃料集合體與多個第2燃料集合 髏： (b )上述第1燃料集合髏備有被配列成正方形格子 狀之多個燃料棒以及減速材之横斷面稹較單位燃料格子'之 横斷面面稹爲大之至少1個中子減速棒，而上述燃料棒包 括多個第1燃料棒以及燃燒有效長度較上述第1燃料棒爲 短的第2燃料棒，上述第2燃料棒，於上述正方形格子狀 之燃料棒配列之最外屠中，係被配置在該最外層內之燃料 棒配»位置中除了角部以外的位置上，此外在較上述正方 形格子狀之燃料棒配列之最外層爲內側之位置，其中在與 ------------------{-----裝------ίτ------Λ (請先閱讀背面之項再塡寫·4頁) 本紙ft尺度適用中囲國家样準（CNS>甲4峴格（210 X 297公釐） "47 " A7 B7 C7 D7 六、申請專利範面 該最外層鄰接之一層内所配置之上述燃料棒中，與上述最 外層之上述第2燃料棒鄰接之燃料棒像上述第1燃料棒。 (c)上述第1燃料集合體以及第2燃料集合體，僳 分別被安裝在爐心中央部與爐心外周部，而位於爐心中央 部之上述第1燃料集合體的安裝比例較位於爐心外周部之 安裝比例為小。 29.如申請專利範圍第28項之原子爐之爐心，上 述第1燃料集合體，其中上述最外層内之上述第2燃料棒 ，係被配置在該最外層内之燃料棒配置位置中，除了角部 以及與該角部鄰接之位置以外的位置。 3 0.如申請專利範圍第2 8項之原子爐之爐心，上 述第2燃料集合體，不包括燃料有效長度較上述第1燃料 棒為短的燃料棒。 3 1.如申請專利範圍第2 8項之原子爐之爐心，上 述第2燃料集合體包括燃料有效長度較上述第1燃料棒為 短的第3燃料棒，而上述第3燃料棒之個數較上述第2燃 料棒之個數為少。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 經濟部屮央標準局员工消费合作社印製 •線. 本纸》尺度適用中因Η家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐） -48 -