WO2012150699A1

WO2012150699A1 - 燃料集合体、炉心及び水冷却型原子炉

Info

Publication number: WO2012150699A1
Application number: PCT/JP2012/061424
Authority: WO
Inventors: 芳明岡
Original assignee: 学校法人早稲田大学
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-11-08

Abstract

水冷却高速炉で増殖を実現するためには冷却水の燃料に対する体積比を低減する必要がある。超臨界圧水を原子炉の冷却に用いる場合、燃料棒間の流路の冷却水の流入と流出（サブチャンネルのクロスフロー）を防止し、高温サブチャンネルのさらなる高温化を防止し、最高燃料被覆管温度を低減する必要がある。隣接する燃料棒同士が接触するように束ねて燃料集合体とすることで冷却水の燃料に対する体積比を大幅に低減することができる。隣接する燃料棒同士が接触するように束ねることによりサブチャンネルのクロスフローを無くすことができる。燃料集合体の縦方向に冷却水混合部を設けることにより超臨界圧水冷却原子炉の最高燃料被覆管温度の低減を図ることができる。

Description

燃料集合体、炉心及び水冷却型原子炉

　本発明は燃料集合体、炉心及び水冷却型原子炉に関する。

　一般に水冷却型原子炉の炉心は、核分裂性物質（単に、燃料とも呼ぶ）を装填した多数の燃料ロッドを結束した燃料集合体を多数体配置して構成され、核分裂性物質で発生する熱除去のための冷却材として水が使用されている。

　水は中に含まれる水素原子の中性子減速能力が大きいため、水の割合が大きい従来の水冷却型原子炉では核分裂により発生する高エネルギ中性子を大きく減速し、エネルギの低い熱中性子が大部分をしめている。

　エネルギの低い中性子を核分裂性物質（例えばウラン２３５）が吸収した場合には、中性子を約３個発生させる核分裂反応ではなく、核分裂を起こさず原子核の中に取り込んでしまう捕獲反応の割合が大きくなる。即ち、中性子吸収当たりの発生中性子数が低エネルギ中性子による核分裂では少なくなる。

　一方、高エネルギ中性子では、捕獲反応の割合が小さいため、捕獲による効果を含めても吸収当たりの平均中性子発生数は２個以上とすることが可能であり、１個が連鎖反応の維持に使われ、残りの１個はウラン２３８等の親物質に吸収させて核分裂性物質を効率的に生成することが可能である。この核分裂性物質の生成と消滅の比率が１以上であれば燃料の増殖ができるので資源エネルギの確保の点から各国で増殖炉が開発されている。

　しかし、従来の水冷却型原子炉では水の燃料に対する割合が大きく中性子は低エネルギであるために、増殖はできず、核分裂性物質の生成と消滅の比率（増殖比と称する。なお、この比が１以下であれば、転換比と称しているが、ここでは簡単にすべて増殖比と称する。）が１以下（０．５程度）の値となっていた。このため増殖炉であれば原理的には１００％熱エネルギに変換できるウラン資源の１％程度が利用できるに過ぎなかった。

　これを改善するため水冷却型原子炉において燃料棒間隙を狭くした稠密燃料集合体を用いる水冷却高速炉が考案されている。しかし、従来の燃料集合体では、隣接する燃料棒同士が所定距離を設けて離れた状態で配置されており、これら燃料棒間に冷却水が通る間隙があるため、冷却水の燃料に対する体積比が大きく、増殖を達成することは困難であった。

　冷却水の燃料に対する体積比を低減するためには冷却水を円管内に流し、その外側に燃料を装てんするチューブインシェル型（ブリケット型）燃料ブロックを燃料集合体の代わりに用いることが考えられている。

　従来の水冷却型原子炉は亜臨界圧の水を冷却に用いているが、超臨界圧水を冷却水とすると気水分離が不要で沸点の制約もなくなるため原子炉系統が単純かつコンパクト化し、原子炉出口冷却水温度も高温化し発電効率も向上する可能性がある。さらに高速炉として用いる場合は平均冷却水密度が軽水炉より低く増殖に有利である。しかし、高温化のためには燃料被覆管最高温度を低くし燃料被覆管の腐食を防止する必要がある。

　超臨界圧では冷却水の密度が燃料集合体の入口と出口で大きく変化する。燃料棒の出力は燃料棒毎に異なるため、燃料棒間に間隙のある従来の燃料集合体では、燃料棒間にあり互いに連通した複数の冷却水流路（サブチャンネル）について、水平方向から冷却水の密度を比べると、サブチャンネル毎に冷却水の密度に差が生じてしまっている。すなわち、高温のサブチャンネルでは燃料棒からの加熱によって冷却水密度が下がり、圧力損失が増加するため、この高温サブチャンネルと連通した周囲の低温のサブチャンネルに冷却水が流出する。これによって高温サブチャンネルの冷却水密度が燃料棒からの加熱によってさらに低下し、圧力損失がさらに上昇し周囲への流出量がさらに増加して燃料被覆管の温度がさらに上昇するとの課題がある。

特開２００１－２１５２９０号公報

"軸方向非均質炉心概念を用いた高転換ＢＷＲ炉心の基本特性評価"ＪＡＥＲＩ－Ｍ－９２－０６７　日本原子力研究所（１９９２年５月） Y. Ishiwatari, Y. Oka and S. Koshizuka, "Breeding ratio analysis of a fast reactor cooled by supercritical light water" Journal of NuclearScience and Technology, vol.38, No.9, p.703-710 (September 2001) "超臨界圧軽水冷却炉"原子力ハンドブック、p.525-530　オーム社（2007）佐藤雅一、他"スーパー高速炉の流量低下事象の非定常サブチャンネル解析"日本原子力学会　２０１０年春の年会、Ｈ４１、茨城、２０１０年３月２８日

　水冷却型原子炉で増殖を達成するには燃料集合体において冷却水の燃料に対する体積比をさらに低減する必要があるとの課題がある。

　また、冷却水の燃料に対する体積比を低減するために燃料集合体のかわりにブリケット型(チューブインシェル型)燃料ブロックを用いる場合は、燃料装填部の上端と下端のシェルに多数の冷却水流路のための円管を溶接する必要があり、運転中に印加される様々な熱応力、内部や外部からの圧力により溶接部の健全性を燃料集合体の供用期間にわたって確保するのが困難であるとの課題がある。

　さらに、水冷却型原子炉として超臨界圧水を冷却に用いる原子炉では燃料被覆管最高温度の低減のため、燃料集合体においてサブチャンネル間で冷却水の流入流出（クロスフロー）を防止し、冷却水の密度を均一化させる必要があるとの課題がある。

　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、水冷却型原子炉において、原子炉冷却材の燃料に対する体積比を低減させつつ、構造の健全性を維持し、かつ原子炉冷却材の密度を均一化し得る燃料集合体を提供することにある。

　請求項１に関する発明は、核燃料物質を装填した複数本の燃料棒を備え、隣接する燃料棒同士が接触するように束ねられ、隣接する燃料棒間には空隙部が形成されていることを特徴とする燃料集合体である。隣接する燃料棒同士を接触するように束ねることにより、原子炉冷却材の燃料に対する体積比を、燃料棒間に間隙を設ける従来の燃料集合体より大幅に低減し、かつ、空隙部が燃料棒にて区切られていることから、空隙部に原子炉冷却材が流れることで、隣り合う空隙部間にて原子炉冷却材の流入流出（クロスフロー）を防止することができ、かくして冷却水の密度を均一化できる。

　また、核燃料をとじこめるための溶接は燃料棒の上端と下端に従来の燃料集合体の燃料棒のように施工することができるので、ブリケット型（チューブインシェル型）燃料集合体のように溶接部の供用期間中の健全性の心配がなく、その分、ブリケット型（チューブインシェル型）燃料集合体に比べて構造の健全性を維持し得る。

　請求項２は、燃料棒が核燃料物質を燃料被覆管内に装填した構成を有し、隣接する燃料棒が、互いの燃料被覆管同士を軸方向に線接触又は面接触するように配置されており、空隙部が隣接する前記燃料被覆管に囲まれた領域に形成されていることを特徴とする燃料集合体である。このように、請求項２では、互いの燃料被覆管同士が軸方向に線接触又は面接触するように配置されていることから、原子炉冷却材の燃料に対する体積比を低減させつつ、空隙部を燃料棒に沿って確実に隔離することもでき、隣り合う空隙部間にて原子炉冷却材の流入流出を防止できる。
　請求項３は、空隙部自体が前記燃料棒の軸方向に沿って原子炉冷却材の流れる流路となり、隣接する空隙部間で原子炉冷却材を隔離しているものである。

　請求項４は、中空流路を空隙部に設け、中空流路と燃料棒との間に形成された狭隘部を熱伝導性材料で埋めることにより、原子炉冷却材の燃料に対する体積比をさらに低減できるとともに、熱伝導性材料にて燃料棒の過熱を防止できることを特徴とするものである。

　請求項５は、請求項１又は２の燃料集合体において、空隙部には、前記燃料棒の直径よりも小さい直径の小径燃料棒が配置されており、隣接する前記燃料棒及び前記小径燃料棒間には、該燃料棒の軸方向に沿って原子炉冷却材が流れる狭隘中空流路が形成され、各狭隘中空流路は、隣接する燃料棒及び前記小径燃料棒によって互いに隔離されていることを特徴とするものである。これにより、燃料集合体では、燃料棒間の空隙部内にも小径燃料棒を設けた分だけ、これら燃料棒及び小径燃料棒を密に束ね、原子炉冷却材の燃料に対する体積比を一段と低減させることができる。

　請求項６は超臨界圧水冷却で増殖を目的とせず熱中性子炉に請求項１～５のうちいずれか１項記載の燃料集合体を用いる場合に一部の燃料棒にかえて水減速棒を用い、燃料棒と水減速棒とが接触するように束ね、隣接する空隙部間の原子炉冷却材の流入流出（クロスフロー）を防止することを特徴とするものである。

　請求項７は請求項１～６のうちいずれか１項記載の燃料集合体において、燃料棒の発熱分布や燃料集合体内部での位置の相違のために、空隙部（サブチャンネル）を流れる原子炉冷却材の温度がクロスフローのない分、不均一になる場合において、燃料集合体の軸方向の１ヵ所あるいは複数箇所に燃料棒が一部あるいは全部がない空間（混合部）を設けることにより空隙部からこの混合部に流入する原子炉冷却材をこの部分で混合し、原子炉冷却材温度を均一化したのち、その上部にある複数の燃料棒を束ねた燃料集合部に流出させる。これにより燃料集合体の出口冷却水温度の均一化と燃料被覆管最高温度の低下を図ることができる。

　請求項８は、請求項１～７のうちいずれか１項記載の燃料集合体において、隣接する前記燃料棒同士が接触するように束ねられ、隣接する前記燃料棒間に前記空隙部が形成された内部燃料集合部と、前記内部燃料集合部の側面を取り囲むように形成されており、隣接する前記燃料棒同士が接触するように束ねられ、隣接する前記燃料棒間に前記空隙部が形成された外部燃料集合部と、前記内部燃料集合部と前記外部燃料集合部との間に形成された減速層とを備え、前記減速層には流体又は固体の減速材が設けられていることを特徴とするものであり、冷却水喪失時、減速層によって、反応度係数（冷却材ボイド反応度係数）を負とし得、負の出力フィードバックにできる。

　請求項９は、複数の燃料集合体が装荷された水冷却型原子炉の炉心において、前記複数の燃料集合体の少なくとも１つが、請求項１～８のうちいずれか１項記載の燃料集合体であることを特徴とする炉心である。

　請求項１０は、複数の燃料集合体が装荷された炉心を備える水冷却型原子炉において、前記数の燃料集合体の少なくとも１つが、請求項１～８のうちいずれか１項記載の燃料集合体であることを特徴とする水冷却型原子炉である。

　本発明によれば供用期間中の燃料棒の溶接部の健全性を損なうことなく原子炉冷却材の燃料に対する体積比を低減させることができる。これにより水冷却型原子炉で高い増殖比を達成することができる。

　超臨界圧水を水冷却型原子炉の冷却に用いる場合は、隣接する燃料棒同士が接触するように束ねた燃料集合体を用いることにより高温化したサブチャンネルから隣接サブチャンネルに原子炉冷却材が流出することを防止でき、原子炉冷却材の密度を均一化できる。さらに定常状態のみならず原子炉冷却材流量低下などの異常な過渡変化時にも流出を防止できるので燃料棒被覆管最高温度を低下させることができ、燃料棒の健全性の保持と安全性の向上に効果がある。

　燃料集合体の軸方向の一部に混合部となる空間を設けることにより冷却水の混合を図り、上部の燃料棒集合体部分へ一様な温度の原子炉冷却材を供給できるので、再流入後の空隙サブチャンネルの原子炉冷却材温度を平坦化し、燃料集合体平均出口温度の向上と燃料被覆管最高温度の低下を図ることができる。

本発明に係る燃料集合体の横断面図本発明に係る燃料集合体の縦断面図本発明に係る縦方向の１箇所に冷却水混合部を設ける燃料集合体の縦断面図本発明に係る縦方向の複数箇所に冷却水混合部を設ける燃料集合体の縦断面図本発明に係る燃料集合体の狭隘部を熱伝導性材料で埋めた燃料集合体の横断面図空隙部の詳細構成を示す横断面図本発明に係る燃料集合体の狭隘部を熱伝導性材料で埋め、直径の異なる中空流路を設けた燃料集合体の横断面図本発明に係る直径の異なる燃料棒を用いる燃料集合体の横断面図本発明に係る燃料棒と減速棒を用いる燃料集合体の横断面図本発明に係る直径の異なる燃料棒と減速棒を用いる燃料集合体の横断面図中性子減速層を備えた燃料集合体の横断面図

１,９,１５,２１,２５,３１,４１,５１,６１．燃料集合体
２．チャンネルボックス
３,３３,３４．燃料棒
５,５ａ,５ｂ．空隙部
１１,１７ａ,１７ｂ．冷却水混合部（混合部）
２２,２７,２８．中空流路
２３．狭隘部
３５．燃料棒（小径燃料棒）
３７．狭隘中空流路（中空流路）
４３．減速棒

　本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　（実施形態１）

　図１、図２、図３、図４、により本発明に係る第一の実施形態を説明する。図１は横断面図、図２、図３、図４は縦断面図である。なお、本発明による燃料集合体が装荷される炉心と、この炉心を備えた水冷却型原子炉との全体図については省略し、燃料集合体の部分についてのみ説明する。

　本実施の形態は図１に示したように燃料棒３を六角形に間隙なく束ねた燃料集合体１である。実際上、この燃料集合体１は、例えば六角形角筒状でなるチャンネルボックス２を備え、円柱状でなる複数本の燃料棒３が互いに側面が接触するようにしてチャンネルボックス２内に配置された構成を有する。この実施の形態の場合、燃料棒３には、例えばジルカロイでなる密閉管たる燃料被覆管３ａ内に、核燃料物質を円柱状にした複数の燃料ペレット３ｂが装填されている。

　チャンネルボックス２内には、隣接する燃料棒３同士が互いに燃料被覆管３ａを接触させるようにして配置されているとともに、最外周に配置された燃料棒３が燃料被覆管３ａをチャンネルボックス２の内壁に接触させるように配置されている。この実施の形態の場合、チャンネルボックス２は、このように間隙なく配置されている燃料棒３の外郭形状が円柱状でなり、燃料棒３同士が軸方向に沿って互いに線接触されていることから、隣接する燃料棒３間にほぼ三角柱状の空隙部５が燃料棒３の軸方向に沿って形成され得るようになされている。また、チャンネルボックス２には、円柱状の燃料棒３が燃料被覆管３ａを当該チャンネルボックス２の内壁にも線接触されていることから、内壁と燃料棒３とで囲まれた領域にも燃料棒３の軸方向に沿って空隙部５が形成され得るようになされている。

　この場合、チャンネルボックス２の内壁から離れた中心側領域にある空隙部５は、互いに側面が線接触した隣接する３本の燃料棒３に取り囲まれていることから、燃料棒３によって隣接する他の空隙部５と隔離されている。また、チャンネルボックス２の内壁に沿って形成された空隙部５も、同様に隣接する２本の燃料棒３とチャンネルボックス２の内壁に取り囲まれていることから、燃料棒３によって隣接する他の空隙部５と隔離されている。ここで、この実施の形態の場合、これら空隙部５は、一端開口から内部に原子炉冷却材としての冷却水が流入し、燃料棒３の軸方向に沿って流れ、最終的に他端開口から外部へ流出し得る。

　これにより各空隙部５は、それぞれ冷却水流路（サブチャンネル）として機能し得るようになされている。このようにして、燃料集合体１では、各空隙部５毎に燃料棒３の軸方向に沿って冷却水がそれぞれ隔離された状態で流れ、空隙部５間で冷却水の流入流出（クロスフロー）を防止し得るようになされている。

　以上の構成において、この燃料集合体１では、隣接する燃料棒３同士が側面を接触させるように密に束ねられていることから、冷却水の燃料に対する体積比を、燃料棒３間に間隙を設けて配置させた従来の燃料集合体より大幅に低減できる。また、この燃料集合体１では、隣接する燃料棒３同士が接触するように配置され、これら隣接する燃料棒３に囲まれた空隙部が燃料棒３にて区切られていることから、この空隙部５に冷却水が流れることで、隣り合う空隙部５間にて冷却水の流入流出（クロスフロー）を防止し得、冷却水の密度を均一化できる。

　さらに、この燃料集合体１では、従来の燃料集合体における燃料棒と同じように、燃料棒３の上端と下端に、核燃料をとじこめるための溶接を施工できるので、ブリケット型（チューブインシェル型）燃料集合体のように溶接部の供用期間中の健全性の心配がなく、その分、ブリケット型（チューブインシェル型）燃料集合体に比して、健全性を維持し得る。

　なお、ここでは燃料集合体１として六角型燃料集合体の実施例を示しているが、特に燃料集合体の形にはこだわらず、例えば正方形型燃料集合体でもかまわない。また図１の燃料集合体１は外側にチャンネルボックス２を設けているが、チャンネルボックス２を設けず、支持部材によって例えば燃料棒３の一端や他端を保持してこれら複数本の燃料棒３を密に束ねた燃料集合体でもかまわない。さらに、必要に応じて一部の燃料棒３を制御棒案内管、炉内計装案内管、あるいはタイロッドで置き換えたものでもかまわない。燃料棒３は外形が円形（すなわち外郭円柱状）のものを示しているが、隣接する燃料棒と接触する部分（側面）に突起を持つものでもかまわない。

　図２は図１の燃料集合体１の縦断面図を示している。図２は軸方向に冷却水混合部（図３及び図４にて後述する）がない燃料集合体１で、各燃料棒３の発熱分布が一様で、燃料棒３間の空隙部５を流れる冷却水の出口温度に大きい差異が生じない時に用いる。実際上、図２に示すチャンネルボックス２内には、当該チャンネルボックス２の高さ寸法とほぼ同じ高さ寸法を有した燃料棒３（図２中、図示せず）が収納されており、図１のように燃料棒３が配置される燃料棒密集領域７が、チャンネルボックス２の内部全域に亘って形成されている。この場合、冷却水は、チャンネルボックス２の一端（例えば下側）に露出した各空隙部５の一端開口からチャンネルボックス２内に流入し、各空隙部５毎に隔離された状態のまま軸方向に沿ってそれぞれ流れ、最終的にチャンネルボックス２の他端（上側）に露出した各空隙部５の他端開口から流出し得るようになされている。

　ところで、このようにチャンネルボックス２の内部全域に亘って、空隙部（サブチャンネル）５間で冷却水のクロスフローがない燃料集合体１を用いる場合は、その一方で、燃料棒出力の相違により、各空隙部５の出口で冷却水の温度分布が不均一になる虞も考えられる。そこで、このような点を考慮し、図３に示す燃料集合体９では、チャンネルボックス２の所定位置に冷却水が混合可能な冷却水混合部１１を設け、チャンネルボックス２から出力される冷却水の出口温度を均一化し得るようにした。

　ここで、図３は、冷却水混合部１１を設けた燃料集合体９の縦断面図を示しており、軸方向の１箇所に冷却水混合部１１を設けたもので、各燃料棒３の発熱分布に偏りがあり燃料棒３間の空隙部５をそれぞれ流れる冷却水の温度に差異がある時に用いる。実際上、このチャンネルボックス２内には、図１のように燃料棒３が配置される上部側燃料棒密集領域１０ａと、同じく図１のように燃料棒３が配置される下部側燃料棒密集領域１０ｂと、これら上部側燃料棒密集領域１０ａ及び下部側燃料棒密集領域１０ｂ間に設けられた冷却水混合部１１とが形成されている。

　ここで、冷却水混合部１１は燃料棒３の全部あるいは一部がない中空状の空間である。冷却水混合部１１では、下部側燃料棒密集領域１０ｂにおいて燃料棒３で囲まれた各空隙部５からそれぞれ流入した冷却水が混合することで、冷却水温度が均一化し、その後、その上部にある燃料棒３が間隙なく束ねられた上部側燃料棒密集領域１０ａに再流入させる。なお、この冷却水混合部１１には混合を促進する機能を持つ板あるいはノズルを設置してもかまわない。

　実際上、この上部側燃料棒密集領域１０ａには、チャンネルボックス２の高さ寸法よりも小さい高さ寸法でなる燃料棒３が図１のように密集しており、各空隙部５が隣接する燃料棒３によって隔離されている。また、下部側燃料棒密集領域１０ｂも、チャンネルボックス２の高さ寸法よりも小さい高さ寸法でなる燃料棒３が図１のように密集しており、各空隙部５が隣接する燃料棒３によって隔離されている。

　これにより、冷却水は、下部側燃料棒密集領域１０ｂの一端（例えば下側）に露出した各空隙部５の一端開口から下部側燃料棒密集領域１０ｂ内に流入し、各空隙部５毎に隔離された状態のまま軸方向に沿ってそれぞれ流れて空洞の冷却水混合部１１まで導かれ、この冷却水混合部１１にて混合された後、上部側燃料棒密集領域１０ａの各空隙部５内に再流入し得る。このように、この燃料集合体９では、チャンネルボックス２を通過する際、当該チャンネルボックス２の途中で冷却水を一旦混合し、冷却水温度を均一化していることから、その分、当該チャンネルボックス２の出口で、冷却水の温度分布の不均一を防止し得るようになされている。

　また、上述した燃料集合体９とは別の構成としては、図４に示すように、軸方向の複数箇所に冷却水を混合させる冷却水混合部１７ａ,１７ｂを設けた燃料集合体１５でもよく、各燃料棒３の発熱分布に大きい偏りがあり、燃料棒３間の空隙部５をそれぞれ流れる冷却水の温度に大きい差異がある時に用いる。なお、図４では冷却水混合部が２か所の実施例を示しているが冷却水混合部は３か所以上でも構わない。

　実際上、この燃料集合体１５は、図１のように燃料棒３が配置される上部側燃料棒密集領域１６ａと、同じく図１のように燃料棒３が配置される中間燃料棒密集領域１６ｂと、同じく図１のように燃料棒３が配置される下部側燃料棒密集領域１６ｃとがチャンネルボックス２内に形成されており、これら上部側燃料棒密集領域１６ａ及び中間燃料棒密集領域１６ｂ間に中空の冷却水混合部１７ａが形成され、かつ中間燃料棒密集領域１６ｂ及び下部側燃料棒密集領域１６ｃ間とに中空の混合部１７ｂが形成されている。

　このようにこの燃料集合体１５では、チャンネルボックス２を通過する際、当該チャンネルボックス２の途中２か所で冷却水を混合して、冷却水温度を均一化していることから、冷却水を混合する回数を増やした分だけ、当該チャンネルボックス２の出口で、冷却水の温度分布の不均一を一段と防止し得るようになされている。

　因みに、図１と図２、図３、図４のいずれかを組み合わせる燃料集合体１,９,１５において、燃料棒３を支持する方法は上部と下部のタイプレート（ノズル）を用いて行うことができる。タイプレートは燃料棒３間の空隙部５に冷却水の流入と流出を可能とする穴がある。水平方向の拘束力が弱い場合には燃料棒３の拘束を外側からバネ状の押さえ板で行うことができる。

　図３、図４に示すように、混合部としての冷却水混合部１１,１７ａ,１７ｂを持つ燃料集合体９,１５では、タイロッドあるいはその機能を持つ燃料棒３あるいは制御棒案内管、炉内計装案内管あるいはチャンネルボックス２を用いて、冷却水混合部１１,１７ａ,１７ｂの上下の燃料集合体部分（図３の場合、上部側燃料棒密集領域１０ａ及び下部側燃料棒密集領域１０ｂ、図４の場合、上部側燃料棒密集領域１６ａ、中間燃料棒密集領域１６ｂ及び下部側燃料棒密集領域１６ｃ）を接続し燃料集合体として一体化することができる。
　（実施形態２）

　図５は、冷却材流路となる中空流路２２を空隙部５に設け、当該空隙部５において中空流路２２及び燃料棒３間に形成された狭隘部２３を、例えば金属等の熱伝導材料で埋めた燃料集合体２１を示している。この燃料集合体２１では、空隙部５内に設けた管状の中空流路２２に冷却水が流れることで、冷却水の燃料に対する体積比をさらに低減し得るとともに、狭隘部２３によって燃料被覆管の過熱を防止することができる。実際上、この燃料集合体２１は、チャンネルボックス２内に円柱状でなる複数本の燃料棒３が互いに側面同士を線接触させるようにして配置されており、これら隣接する燃料棒３に囲まれた空隙部５に円筒状でなる中空流路２２が配置されている。この中空流路２２は、軸方向が燃料棒３の軸方向を並走するよう配置され、内部に流れる冷却水が燃料棒３と並走して流れるように形成されている。

　実際上、チャンネルボックス２内に配置された中空流路２２は、図６に示すように、隣接する３本の燃料棒３により囲まれた空隙部５の中心部に配置されており、その側面２２ａが燃料棒３の燃料被覆管３ａと線接触するように配置されている。これにより空隙部５には、中空流路２２の側面２２ａと燃料被覆管３ａとにより囲まれた狭隘部２３が形成され得るようになされている。ここで、中空流路２２は、内部の中空領域２２ｂに冷却水が流れ、燃料被覆管３ａの熱を冷却水により奪い、燃料棒３を冷却し得るようになされている。これに加えて、この狭隘部２３は、金属等の熱伝導性材料により中実状に形成されており、当該熱伝導性材料によって燃料棒３から熱を奪い、燃料棒３の温度が低下し得るようになされている。

　この実施の形態の場合、空隙部５では、隣接する燃料棒３が湾曲状の側面同士を接触させており、隣接する燃料棒３間の距離が次第に狭まってゆくことから、燃料棒３同士が接触する極めて狭隘な箇所にて熱が放熱し難くなる。しかしながら、この空隙部５では、狭隘部２３全域が熱伝導性材料にて埋まっていることから、当該狭隘部２３にて燃料棒３間の極めて狭隘な接触箇所でも熱が放熱され易くなっており、燃料棒３の温度が低下し得るようになされている。

　因みに、図５に示したように、このチャンネルボックス２には、３本の燃料棒３により囲まれた中心側の空隙部５だけでなく、内壁に沿って形成された空隙部５にも中空流路２２が形成されており、チャンネルボックス２内の全域に亘って冷却水が均等に流れるように形成されている。また、チャンネルボックス２では、内壁、中空流路２２及び燃料棒３により囲まれた狭隘部２３も金属等の熱伝導性材料により中実状に形成されている。これによりチャンネルボックス２の内壁でも、熱伝導性材料により中実状に形成された狭隘部２３により、燃料棒３から熱を奪うように構成され、燃料棒３の温度を低下させ得るようになされている。

　なお、上述した実施の形態においては、例えばジルカロイ等で形成された管状部材である中空流路２２を空隙部５に設置した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、空隙部５内に管状部材を設置することなく、空隙部５内を埋める熱伝導性材料自体を穿設して中空流路を形成するようにしてもよい。

　また、上述した実施形態２においては、中空流路２２を全て同一の直径にて形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、空隙部５の大きさに応じて適宜直径が異なる複数種類の中空流路を各空隙部５に設けるようにしてもよい。ここで、図７は、直径が異なる複数種類の中空流路２７,２８を設けた燃料集合体２５を示す。この燃料集合体２５は、チャンネルボックス２の内壁に沿って形成された最外周の空隙部５ａが、チャンネルボックス２の内壁が遠ざかった中心側の空隙部５ｂよりも広く形成されている。

　この場合、最外周の空隙部５ａに形成された中空流路２８は、その直径が中心側の空隙部５ｂに形成された中空流路２７の直径に比して大きく形成されており、その側面が隣接する燃料棒３の側面だけでなく、チャンネルボックス２の内壁にも確実に線接触し得るように選定されている。

　これにより、最外周の空隙部５ａに形成された中空流路２８は、チャンネルボックス２の内壁に沿って形成された空隙部５aの領域が大きいものの、隣接する燃料棒３の燃料被覆管３ａにその側面２２ａが接触し得、燃料棒３の温度を低減し得るようになされている。また、この場合、空隙部５ａ,５ｂに形成された狭隘部２３も、金属等の熱伝導性材料により中実状に形成されており、当該熱伝導性材料によって燃料棒３から熱を奪い、燃料棒の温度を低下させ得るようになされている。

　因みに、ここでは燃料棒３と中空流路２２で形つくられる狭隘部２３の領域をすべて金属等の熱伝導性部材で埋めた実施例を示しているが、特に狭隘な部分のみを金属で埋めて、中空流路の形状が必ずしも円形にならなくてもかまわない。さらに、ここでは、燃料集合体２１,２５として、六角型燃料集合体の実施例を示しているが、特に燃料集合体の形状にはこだわらず、例えば正方形型燃料集合体でもかまわない。また図５及び図７の燃料集合体２１,２５は外側にチャンネルボックス２を設けているが、チャンネルボックス２を設けず、燃料棒３を束ねた燃料集合体でもかまわない。さらに複数本ある燃料棒３のうち、その一部の燃料棒３を制御棒案内管、炉内計装案内管、あるいはタイロッドで置き換えたもの、あるいは組み込んだものでもかまわない。燃料棒３は外形が円形のものを示しているが、隣接する燃料棒３と接触する部分に突起を持つものでもかまわない。

　また、図５の燃料集合体２１や、図６の燃料集合体２５の縦断面は、図２、図３、図４に示すいずれとの組み合わせとしてもよい。燃料棒３を支持し、束ねる方法や図３、図４の冷却水混合部１１,１７ａ,１７ｂを構成する方法は実施形態１に記載と同様の方法で行うことができる。
　（実施形態３）

　図８は、例えば直径の異なる３種類の燃料棒３３,３４,３５を組合せた燃料集合体３１を示し、実施形態１に比べて、燃料棒３３,３４,３５を密に配置させることにより冷却水の燃料に対する体積比を低下させることができる。なお、これら３種類の燃料棒３３,３４,３５は、直径以外全て同一の構成を有しており、燃料被覆管３３ａ,３４ａ,３５ａ内に燃料ペレット３３ｂ,３４ｂ,３５ｂがそれぞれ装填された構成を有している。

　実際上、この燃料集合体３１は、隣接する燃料棒３３により形成される空隙部５ａ,５ｂの大きさに応じて、各空隙部５ａ,５ｂに形成可能な最大直径でなる燃料棒３４,３５を、隣接する燃料棒３３間の空隙部５ａ,５ｂに形成している。これにより、燃料集合体３１には、各空隙部５ａ,５ｂ毎に配置可能な最大直径の燃料棒３４,３５にて、各空隙部５ａ,５ｂが埋められていることで、冷却水の燃料に対する体積比を、さらに一段と大幅に低減し得るようになされている。

　この実施の形態の場合、チャンネルボックス２の内壁に沿って形成された空隙部５ａは、チャンネルボックス２の中心部側にて３本の燃料棒３３にて囲まれた空隙部５ｂよりも、水平断面積が大きく形成されている。これにより空隙部５ａに配置される燃料棒３４は、これら２本の燃料棒３３と、チャンネルボックス２の内壁とに、その側面が線接触又は面接触するように直径が選定されている。その結果、最外周に配置された燃料棒３４は、中心側にて３本の燃料棒３３間に配置された燃料棒３５（小径燃料棒とも呼ぶ）の直径よりも大きく形成されている。また、隣接するこれら燃料棒３３,３４,３５で囲まれた狭隘中空流路３７は、それぞれ中空流路として機能し、冷却水が流れるように構成されている。

　因みに、この実施の形態の場合、直径が異なる３種類の燃料棒３３,３４,３５を密に束ねるようにした場合について述べるが、本発明はこれに限らず、２種類や４種類等その他種々の直径が異なる複数種類の燃料棒を密に束ねるようしてもよい。また、ここでは、燃料集合体３１として、六角型燃料集合体の実施例を示しているが、特に燃料集合体の形状にはこだわらず、例えば正方形型燃料集合体でもかまわない。また図８の燃料集合体３１は外側にチャンネルボックス２を設けているが、チャンネルボックス２を設けず、燃料棒３３,３４,３５を束ねた燃料集合体でもかまわない。さらに、複数本の燃料棒３３,３４,３５のうち一部の燃料棒３３,３４,３５を制御棒案内管、炉内計装案内管、あるいはタイロッドで置き換えたもの、あるいは組み込んだものでもかまわない。燃料棒３３,３４,３５は外形が円形のものを示しているが、隣接する燃料棒３３,３４,３５と接触する部分に突起を持つものでもかまわない。

　図８の燃料集合体３１の縦断面は図２、図３、図４に示すいずれとの組み合わせも実施形態３に含まれる。燃料棒３３,３４,３５を支持し、束ねる方法や図３、図４の冷却水混合部１１,１７ａ,１７ｂを構成する方法は実施形態１に記載と同様の方法で行うことができる。
　（実施形態４）

　図９は、水冷却型原子炉として超臨界圧水を冷却に用いる熱中性子炉に用いる燃料集合体４１を示し、複数本ある燃料棒３のうち一部の燃料棒３を、水減速棒あるいは中性子減速物質を含む棒（固体減速材棒）等その他種々の減速棒４３に置き換えたものである。これによりこの燃料集合体４１では、核分裂で発生する中性子を減速棒４３にて減速し、熱中性子核分裂連鎖反応を生じさせることができる。

　超臨界圧水は冷却水入口と出口で大きくその密度が変化するので、クロスフローがある燃料集合体では高温の冷却水流路（サブチャンネル）の流量がより低下し、燃料被覆管温度が上昇する恐れがあるが、実施形態４では、それを防止できる利点がある。なお、この実施の形態の場合、減速棒４３は、チャンネルボックス２内に所定間隔を空けて規則的に配置され、かつ、その側面が隣接する燃料棒３の側面と線接触するように配置され、燃料棒３とともに密に束ねられている。

　因みに、ここでは、燃料集合体４１として、六角型燃料集合体の実施例を示しているが、特に燃料集合体の形状にはこだわらず、例えば正方形型燃料集合体でもかまわない。また、図９の燃料集合体４１は外側にチャンネルボックス２を設けているが、チャンネルボックス２を設けずに、隣接する燃料棒３及び減速棒４３が互いに側面が接触するように束ねた燃料集合体でもかまわない。さらに、複数本の燃料棒３のうちその一部の燃料棒３を制御棒案内管、炉内案内計装管、あるいはタイロッドとしたものでもかまわない。燃料棒３などは外形が円形のものを示しているが、隣接する燃料棒と接触する部分に突起を持つものでもかまわない。

　また、図９の燃料集合体４１の縦断面は図２、図３、図４に示すいずれとの組合せも実施形態４に含まれる。燃料棒３や減速棒４３を支持し、これらを束ねる方法や図３、図４の冷却水混合部１１,１７ａ,１７ｂを構成する方法は実施形態１に記載と同様の方法で行うことができる。水減速棒（減速棒４３）をタイロッドの機能を持つものとして用いることもできる。水減速棒の上部と下部は中性子を減速する役割を持つ冷却水の流入と流出が可能となっている。
　（実施形態５）

　図１０は、水冷却型原子炉として超臨界圧水を冷却に用いる熱中性子炉に用いる燃料集合体５１において、直径の異なる燃料棒３３,３４,３５と、水減速棒あるいは中性子減速物質を含む棒等その他の減速棒５３を用いるものである。実施形態４に比べて減速材対燃料体積比の設定や減速棒５３の断熱材の施工の空間などに利点がある。

　実際上、この実施の形態の場合、燃料集合体５１は、中心部に減速棒５３が配置され、当該中心部の減速棒５３を取り巻くようにして、例えば６本の減速棒５３が等間隔にチャンネルボックス２内に配置されている。また、ここで、減速棒５３は、燃料棒３３と同径であり、隣接する燃料棒３３,３４,３５の側面と線接触するように配置されている。これにより、チャンネルボックス２内には、中心側領域にて１本の減速棒５３と２本の燃料棒３３とにより囲まれた領域に空隙部５ｂが形成され、この空隙部５ｂ内に小径の燃料棒３５が配置されている。

　実際上、空隙部５ｂには、小径の燃料棒３５の燃料被覆管３５ａに、減速棒５３の側面５３ａ及び燃料棒３３の燃料被覆管３３ａが線接触するように配置されており、燃料棒３３,３５及び減速棒５３によってそれぞれ隔離された３つの狭隘中空流路３７が形成されている。各狭隘中空流路３７は、中空流路として機能し、クロスフローすることなく冷却水が隔離された状態で流れるように構成されている。また、この実施の形態の場合、チャンネルボックス２内には、内壁に、燃料棒３３及び減速棒５３の各側面が接するように配置されており、内壁と燃料棒３３と減速棒５３とにより囲まれた空隙部５ａが形成されている。

　チャンネルボックス２の内壁、燃料棒３３及び減速棒５３により形成された空隙部５ａには、燃料棒３３の直径よりも小さく、かつ燃料棒３５の直径よりも大きい直径でなる中間の燃料棒３４が配置されている。これにより、空隙部５ａには、チャンネルボックス２の内壁及び燃料棒３３,３４によってそれぞれ隔離された３つの狭隘中空流路３７が形成されている。また、この狭隘中空流路３７にも、それぞれ冷却水がクロスフローすることなく隔離された状態で流れるようになされている。

　以上の構成において、この燃料集合体５１も、上述した実施形態１と同様に、燃料棒３３,３４,３５及び減速棒５３が側面を接触させるように密に束ねられていることから、その分、冷却水の燃料に対する体積比を、燃料棒間に間隙を設ける従来の燃料集合体より大幅に低減し得る。また、この燃料集合体５１でも、中空流路として機能する各狭隘中空流路３７が燃料棒３３,３４,３５及び減速棒５３にて隔離されていることから、狭隘中空流路３７に冷却水が流れることで、隣り合う狭隘中空流路３７間にて冷却水の流入流出（クロスフロー）を防止することができる。

　因みに、ここでは、燃料集合体５１として、六角型燃料集合体の実施例を示しているが、特に燃料集合体の形状にはこだわらず、例えば正方形型燃料集合体でもかまわない。また、図１０の燃料集合体５１は外側にチャンネルボックス２を設けているが、チャンネルボックス２を設けず、燃料棒３３,３４,３５及び減速棒５３を束ねた燃料集合体でもかまわない。さらに、一部の燃料棒３３,３４,３５及び減速棒５３を、制御棒案内管、炉内計装案内管、あるいはタイロッドで置き換えたもの、あるいは組み込んだものでもかまわない。燃料棒３３,３４,３５及び減速棒５３などは外形が円形のものを示しているが、隣接する燃料棒３３,３４,３５及び減速棒５３と接触する部分に突起を持つものでもかまわない。

　図１０の燃料集合体５１の縦断面は図２、図３、図４に示すいずれとの組合せも実施形態４に含まれる。燃料棒３３,３４,３５及び減速棒５３を支持し、これら燃料棒３３,３４,３５及び減速棒５３を束ねる方法や、図３、図４の冷却水混合部１１,１７ａ,１７ｂを構成する方法は実施形態１に記載と同様の方法で行うことができる。水減速棒（減速棒５３）をタイロッドの機能を持つものとして用いることもできる。水減速棒の上部と下部は中性子を減速する役割を持つ冷却水の流入と流出が可能となっている。
　（実施形態６）

　図１１は、六角形角筒状の減速層６４が、チャンネルボックス２の一端から他端に亘って当該チャンネルボックス２内に設けられた燃料集合体６１を示す。実際上、この燃料集合体６１は、六角形角筒状でなる外部燃料集合部６３と、この外部燃料集合部６３の内周面に沿って形成された六角形角筒状でなる減速層６４と、この減速層６４に取り囲まれるように中央領域に配置された六角形角柱状の内部燃料集合部６５とがチャンネルボックス２内に設けられている。

　このような燃料集合体６１は、冷却水の喪失時に発生する高速中性子を減速層６４にて減速し、内部燃料集合部６５の燃料棒３中にあるウラン２３８にて中性子を吸収して、これにより、冷却水喪失時、水冷却型原子炉全体での中性子の発生率よりも、中性子の吸収率を上回らせ、反応度係数（冷却材ボイド反応度係数）を負とし得るようになされている。

　実際上、外側に配置された外部燃料集合部６３は、チャンネルボックス２と内壁部２ａとで断面六角の管状領域を形成している。また、この外部燃料集合部６３において、このチャンネルボックス２と内壁部２ａとで囲まれた断面六角形の管状領域には、図５に示したように、隣接する燃料棒３同士が互いに側面を線接触するように密に配置されており、これら隣接する燃料棒３により囲まれた空隙部５に中空流路２２が形成されている。外部燃料集合部６３の空隙部５には、中空流路２２の側面２２ａ（図６）と、燃料被覆管３ａとにより囲まれた狭隘部２３が形成され、各狭隘部２３が金属等の熱伝導性材料により中実状に形成されている。

　一方、減速層６４は、外部燃料集合部６３の外郭形状と同じ六角形の外郭形状を有しており、外部燃料集合部６３の内壁部２ａと、内部燃料集合部６５の外壁部２ｂとの間が水素化ジルコニウム等でなる固体の減速材（固体減速材）で中実状に形成されている。

　減速層６４の内側に配置された内部燃料集合部６５は、外郭形状が六角形状でなる外壁部２ｂを備えており、外壁部２ｂで囲まれた領域には、図５に示したように、隣接する燃料棒３同士が互いに側面を線接触するように配置され、これら隣接する燃料棒３により囲まれた空隙部５に中空流路２２が形成されている。また、内部燃料集合部６５の空隙部５にも、中空流路２２の側面２２ａと燃料被覆管３ａとにより囲まれた狭隘部２３が形成されており、各狭隘部２３が金属等の熱伝導性材料により中実状に形成されている。

　以上の構成において、この燃料集合体６１でも、上述した実施形態１や、実施形態２と同様の効果が得られる他、冷却水の喪失時には、高速中性子を減速層６４にて減速できるとともに、内部燃料集合部６５の燃料棒３中にあるウラン２３８にて中性子を吸収することもでき、かくして、水冷却型原子炉全体の中性子の発生率よりも、中性子の吸収率を上回らせ、反応度係数（冷却材ボイド反応度係数）を負とし得、冷却水喪失時に負の出力フィードバックにできる。

　なお、上述した実施形態６では、外部燃料集合部６３の内壁部２ａと、内部燃料集合部６５の外壁部２ｂとにより囲まれた減速層６４を、水素化ジルコニウム等でなる固体減速材で中実状にした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、外部燃料集合部６３の内壁部２ａと、内部燃料集合部６５の外壁部２ｂとにより囲まれた減速層６４を空洞とし、この減速層６４に一端から他端に向けて減速材として流体の水を流すようにしてもよい。このように、この実施形態６の燃料集合体６１では、減速層６４に水を流して水減速層を形成しても、冷却水喪失時、水減速層によって、反応度係数（冷却材ボイド反応度係数）を負とし得、冷却水喪失時に負の出力フィードバックにできる。
　（燃料被覆管について）

　ここで、上述した実施形態１～実施形態６において、燃料被覆管３ａ,３３ａ,３４ａ,３５ａを例えばジルカロイで形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の金属材料により燃料被覆管３ａ,３３ａ,３４ａ,３５ａを形成してよく、また、燃料被覆管３ａ,３３ａ,３４ａ,３５ａの管本体の表面に、例えばジルコニウム等の比較的軟質な金属材料でなる被覆層を形成してもよい。

　これにより、例えば燃料集合体１では、隣接する燃料棒３の燃料被覆管３ａ同士を接触させて束ねる際、燃料被覆管３ａ同士が押し付けられることで、燃料被覆管３ａの表面にある被覆層が潰れ、燃料被覆管３ａ同士を確実に密着させて面接触させることができ、かくして、隣接する燃料棒３同士を密に束ねることができる。

　また、実施形態２における燃料集合体２１においても、同様にして管状部材でなる中空流路２２の管本体の表面に、ジルコニウム等の軟質な金属材料にて被覆層を形成してもよい。この場合には、中空流路２２と、燃料棒３の燃料被覆管３ａとを接触させて束ねる際、燃料被覆管３ａに中空流路２２が押し付けられることで、中空流路２２の表面にある被覆層が潰れ、中空流路２２と燃料被覆管３ａとを確実に密着させて面接触させることができ、かくして、隣接する燃料棒３同士や中空流路２２を密に束ねることができる。

　このように、本発明では、隣接する燃料棒３同士を軸方向に線接触するように配置するだけでなく、隣接する燃料棒３同士を軸方向に面接触するように配置してもよい。また、その他の実施形態２～６でも同様に、例えば実施形態２において燃料棒３及び中空流路２２を軸方向に面接触するように配置したり、或いは、実施形態４において減速棒４３及び燃料棒３を軸方向に面接触するように配置するようにしてもよい。

　既存の軽水炉発電技術とウランプルトニウム燃料サイクル技術を用いて水冷却で高速増殖炉を実現できる。成熟した軽水炉発電技術を用いて燃料集合体以外の設計をほとんど変えることなく増殖炉が実現できるので日本をはじめ資源小国にとって魅力的である。

　超臨界圧水冷却は火力発電で永年用いられており、それを原子力発電に用いる超臨界圧水冷却炉が第四世代原子炉の１つとして世界各国で研究開発が進められている。火力発電では冷却水は円管流路内を流れて外側から加熱され、加熱部各に設けられた「管寄せ」で混合された後、再び円管流路に流入し、加熱される。本発明はそれを原子炉の燃料集合体で実現するものであり、燃料被覆管最高温度を低減し、平均冷却水出口温度の最適化を図れるので、超臨界水圧冷却原子炉の実用化をすすめると期待できる。さらに超臨界圧水冷却炉の利点に増殖の利点を加えることも可能であり産業上の利用可能性は大きいと考えられる。

Claims

　核燃料物質を装填した複数本の燃料棒を用いて構成する燃料集合体において、
　隣接する前記燃料棒同士が接触するように束ねられ、隣接する前記燃料棒間には、該燃料棒の軸方向に沿って延びる空隙部が形成されている
　ことを特徴とする燃料集合体。
　請求項１の燃料集合体において、
　前記燃料棒は、前記核燃料物質が燃料被覆管内に装填された構成を有し、
　隣接する前記燃料棒は、互いの前記燃料被覆管同士が、軸方向に線接触又は面接触するように配置され、前記空隙部は隣接する前記燃料被覆管に囲まれた領域に形成されている
　ことを特徴とする燃料集合体。
　請求項１又は２の燃料集合体において、
　前記空隙部は、前記燃料棒の軸方向に沿って原子炉冷却材が流れる冷却材流路として機能し、隣接する前記空隙部間で前記原子炉冷却材が隔離されている
　ことを特徴とする燃料集合体。
　請求項１又は２の燃料集合体において、
　前記空隙部には、前記燃料棒の軸方向に沿って原子炉冷却材が流れる中空流路が配置されており、
　前記燃料棒と前記中空流路との間に形成された狭隘部が、該燃料棒から熱を奪う熱伝導性材料により中実状に形成されている
　ことを特徴とする燃料集合体。
　請求項１又は２の燃料集合体において、
　前記空隙部には、前記燃料棒の直径よりも小さい直径の小径燃料棒が配置されており、
　隣接する前記燃料棒及び前記小径燃料棒間には、該燃料棒の軸方向に沿って原子炉冷却材が流れる狭隘中空流路が形成され、
　各前記狭隘中空流路は、隣接する前記燃料棒及び前記小径燃料棒によって互いに隔離されている
　ことを特徴とする燃料集合体。
　請求項１～５のうちいずれか１項記載の燃料集合体において、
　前記複数本の燃料棒のうち一部の前記燃料棒を水減速棒あるいは固体減速材棒に置換した
　ことを特徴とする燃料集合体。
　請求項１～６のうちいずれか１項記載の燃料集合体において、
　軸方向の１カ所あるいは複数カ所に原子炉冷却材の混合部を設けた
　ことを特徴とする燃料集合体。
　請求項１～７のうちいずれか１項記載の燃料集合体において、
　隣接する前記燃料棒同士が接触するように束ねられ、隣接する前記燃料棒間に前記空隙部が形成された内部燃料集合部と、
　前記内部燃料集合部の側面を取り囲むように形成されており、隣接する前記燃料棒同士が接触するように束ねられ、隣接する前記燃料棒間に前記空隙部が形成された外部燃料集合部と、
　前記内部燃料集合部と前記外部燃料集合部との間に形成された減速層とを備え、
　前記減速層には流体又は固体の減速材が設けられている
　ことを特徴とする燃料集合体。
　複数の燃料集合体が装荷された水冷却型原子炉の炉心において、
　前記複数の燃料集合体の少なくとも１つが、請求項１～８のうちいずれか１項記載の燃料集合体である
　ことを特徴とする炉心。
　複数の燃料集合体が装荷された炉心を備える水冷却型原子炉において、
　前記数の燃料集合体の少なくとも１つが、請求項１～８のうちいずれか１項記載の燃料集合体である
　ことを特徴とする水冷却型原子炉。