JP2003262691A - 高速増殖炉用燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】仮に万が一、燃料ペレットが溶融するような事
象が発生した場合であっても、燃料ペレットが溶融した
領域が連結することを阻止し、再臨界を阻止すること。 【解決手段】本発明の高速増殖炉用燃料集合体によれ
ば、天然ウランおよび劣化ウランのうちの少なくとも何
れかを含むブランケット燃料が装填された長尺状の複数
のブランケット燃料棒３と、少なくともプルトニウムを
含む核燃料物質が装填された長尺状の複数の炉心燃料棒
４とを三角格子状に束ねて配置することにより構成した
高速増殖炉用燃料集合体１において、ブランケット燃料
棒３を、最外周側から優先的に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速増殖炉の炉心
に装荷される高速増殖炉用燃料集合体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、高速増殖炉の炉心に装荷される高
速増殖炉用燃料集合体２０では、図７に示すように、燃
料ペレット２２を封入した数百本の燃料棒２３を三角格
子状に束ねて配置したものが、六角形状のステンレス鋼
の外筒であるラッパー管２４で覆われている。

【０００３】ステンレスは中性子を吸収する物質であ
る。したがって、中性子利用率を高め、炉心の性能を向
上させるために、図８に示すように、ラッパー管２４を
削除した高速増殖炉用燃料集合体２６の概念も考えられ
ている。

【０００４】このようなラッパー管２４を削除した高速
増殖炉用燃料集合体２６では、三角格子状に束ねられた
燃料棒２３が、グリッドスペーサ２７で保持されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなラッパー管を削除した高速増殖炉用燃料集合体２６
では、以下のような問題がある。

【０００６】すなわち、図８に示すようなラッパー管を
削除した高速増殖炉用燃料集合体２６が高速増殖炉の炉
心に装荷された場合には、隣接する高速増殖炉用燃料集
合体２６との間の障壁が無くなる。

【０００７】このため、仮に万が一、燃料ペレット２２
が溶融するような事象が発生した場合、隣接する高速増
殖炉用燃料集合体２６同士で、燃料ペレット２２が溶融
した領域が連結し、広い溶融燃料領域を形成し、核燃料
物質が再臨界に至る可能性が懸念されている。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、仮に万が一、燃料ペレットが溶融するよう
な事象が発生した場合であっても、燃料ペレットが溶融
した領域が連結することを阻止し、もって、溶融した核
燃料物質による再臨界が生じない高速増殖炉用燃料集合
体を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。

【００１０】すなわち、請求項１の発明の高速増殖炉用
燃料集合体では、天然ウランおよび劣化ウランのうちの
少なくとも何れかを含むブランケット燃料が装填された
長尺状の複数の第１の燃料棒と、少なくともプルトニウ
ムを含む核燃料物質が装填された長尺状の複数の第２の
燃料棒とを三角格子状に束ねて配置することにより構成
した高速増殖炉用燃料集合体において、第１の燃料棒
を、最外周側から優先的に配置する。

【００１１】請求項２の発明の高速増殖炉用燃料集合体
では、天然ウランおよび劣化ウランのうちの少なくとも
何れかを含むブランケット燃料が装填された長尺状の複
数の第１の燃料棒と、少なくともプルトニウムを含む核
燃料物質が装填された長尺状の複数の第２の燃料棒とを
三角格子状に束ねて配置することにより構成した高速増
殖炉用燃料集合体において、最外周層には全て第１の燃
料棒を配置する。

【００１２】請求項３の発明では、請求項１または請求
項２の発明の高速増殖炉用燃料集合体において、第１の
燃料棒の外径を、第２の燃料棒の外径と同径か、もしく
はそれよりも太径とする。

【００１３】請求項４の発明では、請求項１乃至３のう
ちいずれか１項の発明の高速増殖炉用燃料集合体におい
て、第１の燃料棒には、片方の端部側に更に中性子吸収
材を装填し、各燃料棒の長尺方向がほぼ鉛直方向とな
り、かつ中性子吸収材が装填された端部側が下部側にな
るように炉心に装荷する。

【００１４】請求項５の発明では、請求項１乃至４のう
ちいずれか１項の発明の高速増殖炉用燃料集合体におい
て、複数の第２の燃料棒のそれぞれは、核燃料物質が装
填された燃料領域の両側に、ブランケット燃料が装填さ
れたブランケット領域を、両ブランケット領域の端部側
に、核燃料物質の核***により発生するＦＰガスを蓄積
するプレナム領域を備えた第３の燃料棒と、第３の燃料
棒のブランケット領域をプレナム領域とし、片方の端部
側に更に中性子吸収材を装填した第４の燃料棒とのうち
のいずれか一方に属し、各燃料棒の長尺方向がほぼ鉛直
方向となり、かつ第４の燃料棒の中性子吸収材が装填さ
れた端部側が下部側になるように炉心に装荷する。

【００１５】請求項６の発明では、請求項５の発明の高
速増殖炉用燃料集合体において、第３の燃料棒のプレナ
ム領域と、第４の燃料棒のプレナム領域との体積をほぼ
同じとする。

【００１６】請求項７の発明では、請求項５乃至７のう
ちいずれか１項の発明の高速増殖炉用燃料集合体におい
て、第４の燃料棒の燃料領域に装填された核燃料物質が
溶融した場合には、この溶融した核燃料物質が燃料領域
から下部側へと落下するようにする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の各実施の形態に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００１８】なお、以下の各実施の形態の説明に用いる
図中の符号は、図７および図８と同一部分については同
一符号を付して示すことにする。

【００１９】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態を図１から図４を用いて説明する。

【００２０】図１は、第１の実施の形態に係る高速増殖
炉用燃料集合体の燃料棒配置例を示す１／２斜視断面図
である。

【００２１】また、図２は、第１の実施の形態に係る高
速増殖炉用燃料集合体の各燃料棒の長尺方向における構
成例を示す概念図である。

【００２２】すなわち、本実施の形態に係る高速増殖炉
用燃料集合体１は、図８に示すように、三角格子状に束
ねられた燃料棒２３が、グリッドスペーサ２７で保持さ
れた、断面正六角形状構成としている。

【００２３】そして、図１に示すように、正六角形状の
断面の各頂点位置に相当する場所には燃料棒２３の代わ
りに、グリッドスペーサ２７に溶接等によって固定され
たタイロッド２を配置している。

【００２４】燃料棒２３は、ブランケット燃料棒３と、
タイプ１炉心燃料棒４（＃１）と、タイプ２炉心燃料棒
４（＃２）との３種類の燃料棒からなる。これら燃料棒
はいずれも、図２に示すように、その上端部を上部端栓
ＴＳで、またその下端部を下部端栓ＢＳでそれぞれ栓し
ている。また、各燃料棒の外径は、タイプ１炉心燃料棒
４（＃１）とタイプ２炉心燃料棒４（＃２）については
同径であるが、ブランケット燃料棒３については、タイ
プ１炉心燃料棒４（＃１）およびタイプ２炉心燃料棒４
（＃２）と同径か、もしくはそれよりも太径としてい
る。

【００２５】ブランケット燃料棒３とは、天然ウランか
らなるブランケット燃料を装填した燃料棒であって、図
２（ａ）にその一例を示すような軸方向の構成をしてい
る。

【００２６】すなわち、ブランケット燃料棒３は、その
軸方向の中央部に、ブランケット燃料からなる燃料ペレ
ット２２が装填された領域であるブランケット燃料領域
Ｎを備えている。このブランケット燃料領域Ｎの下端部
は、かしめＤまたは中央に貫通孔を有する中間端栓によ
って位置決めするとともに、このかしめＤまたは中央に
貫通孔を有する中間端栓によって燃料ペレット２２が落
下しないようにしている一方、万が一、燃料ペレット２
２が溶融した場合には、燃料ペレット２２がブランケッ
ト燃料領域Ｎから下部プレナム領域ＬＰおよび中性子吸
収材領域Ａ側へと落下しやすくなるようにしている。

【００２７】ブランケット燃料領域Ｎの上下側にはそれ
ぞれ、ブランケット燃料の核***によって発生するＸｅ
やＫｒなどのＦＰガスを吸収し、ブランケット燃料棒３
の内圧上昇を緩和するプレナム領域である上部プレナム
領域ＵＰと、下部プレナム領域ＬＰとを備えている。

【００２８】上部プレナム領域ＵＰには、ブランケット
燃料領域Ｎに装填された燃料ペレット２２を上部側から
下部側へと押さえつけるプレナムスプリングＳＰを配置
している。更に、下部プレナム領域ＬＰの下部には、炭
化硼素（Ｂ４Ｃ）など中性子を良く吸収する物質である
中性子吸収材が装填された領域である中性子吸収材領域
Ａを配置している。なお、ブランケット燃料領域Ｎに装
荷するブランケット燃料には、天然ウランのみならず、
劣化ウランからなる燃料ペレット２２を装填しても良
い。

【００２９】タイプ１炉心燃料棒４（＃１）とは、少な
くともプルトニウムを含む核燃料物質を装填した燃料棒
であって、図２（ｂ）にその一例を示すような軸方向の
構成をしている。

【００３０】すなわち、タイプ１炉心燃料棒４（＃１）
は、その軸方向の中央部に、少なくともプルトニウムを
含む核燃料物質からなる燃料ペレット２２が装填された
領域である炉心燃料領域Ｆを備えている。この核燃料物
質には、例えば核***性のウランおよびプルトニウムが
約２０重量％程度含まれた混合酸化物を用いる。この炉
心燃料領域Ｆの下端部もまた、かしめＤまたは中央に貫
通孔を有する中間端栓によって位置決めするとともに、
このかしめＤまたは中央に貫通孔を有する中間端栓によ
って燃料ペレット２２が落下しないようにしている。

【００３１】炉心燃料領域Ｆの上下側には、それぞれ前
述したようなブランケット燃料領域Ｎを配置している。
このように炉心燃料領域Ｆの上部側に配置されたブラン
ケット燃料領域Ｎの上端部高さは、図２（ａ）に示すよ
うにブランケット燃料棒３のブランケット燃料領域Ｎの
上端部高さと等しくしている。また、炉心燃料領域Ｆの
下部側に配置されたブランケット燃料領域Ｎの下端部高
さは、図２（ａ）に示すようにブランケット燃料棒３の
ブランケット燃料領域Ｎの下端部高さと等しくしてい
る。

【００３２】更に、両ブランケット燃料領域Ｎの上部側
および下部側には、炉心燃料領域Ｆに装填された核燃
料、および両ブランケット燃料領域Ｎに装填されたブラ
ンケット燃料の核***によって発生するＸｅやＫｒなど
のＦＰガスを吸収し、タイプ１炉心燃料棒４（＃１）の
内圧上昇を緩和するプレナム領域である上部プレナム領
域ＵＰおよび下部プレナム領域ＬＰを備えている。

【００３３】またブランケット燃料棒３の場合と同様
に、上部プレナム領域ＵＰには、燃料ペレット２２を上
部側から下部側へと押さえつけるプレナムスプリングＳ
Ｐを配置している。

【００３４】タイプ１炉心燃料棒４（＃１）には、ブラ
ンケット燃料棒３よりも、多くの核***性物質が含まれ
ており、多くのＦＰガスが発生することから、その下部
プレナム領域ＬＰの体積を、ブランケット燃料棒３の下
部プレナム領域ＬＰの体積よりも大きくしている。

【００３５】タイプ２炉心燃料棒４（＃２）は、図２
（ｃ）にその軸方向の構成例を示すように、タイプ１炉
心燃料棒４（＃１）から両ブランケット燃料領域Ｎを省
略した構成としている。そして、炉心燃料領域Ｆの下端
部をかしめＤまたは中央に貫通孔を有する中間端栓によ
って位置決めするとともに、このかしめＤまたは中央に
貫通孔を有する中間端栓によって燃料ペレット２２が落
下しないようにしている。

【００３６】そして、万が一、燃料ペレット２２が溶融
した場合には、燃料ペレット２２が炉心燃料領域Ｆから
下部プレナム領域ＬＰ側へと落下しやすくなるようにし
ている。

【００３７】本実施の形態に係る高速増殖炉用燃料集合
体１では、少なくとも最外周層には全てブランケット燃
料棒３を配置する。更に、最外周層の燃料棒配置位置の
数よりもブランケット燃料棒３の本数が多く、最外周層
に配置されきれなかったブランケット燃料棒３について
は、最外周側から優先的に配置するようにする。図１に
示す図は、最外周側２層に、ブランケット燃料棒３を配
置した例である。

【００３８】ブランケット燃料棒３を配置しない場所に
は、タイプ１炉心燃料棒４（＃１）およびタイプ２炉心
燃料棒４（＃２）のうちの何れかのタイプの炉心燃料棒
４を配置するが、集合体の中心側にタイプ２炉心燃料棒
４（＃２）を配置する。

【００３９】次に、以上のように構成した本実施の形態
に係る高速増殖炉用燃料集合体の作用について説明す
る。

【００４０】図３は、上述したような本実施の形態に係
る高速増殖炉用燃料集合体を装荷して構成される炉心の
一例を示す断面図である。

【００４１】すなわち、炉心６は、断面が正六角形状を
している複数の高速増殖炉用燃料集合体１を、稠密に二
次元的に装荷して構成される。

【００４２】本実施の形態に係る高速増殖炉用燃料集合
体１は、少なくとも最外周層は全てブランケット燃料棒
３が配置されているので、このような高速増殖炉用燃料
集合体１が稠密に装荷されてなる炉心６では、図３に示
すように、隣接する高速増殖炉用燃料集合体１同士でブ
ランケット燃料棒３が配置された領域が結合された広い
ブランケット燃料領域７が形成される。

【００４３】このようにブランケット燃料領域７が形成
されたことによって、各高速増殖炉用燃料集合体１にお
いてタイプ１炉心燃料棒４（＃１）およびタイプ２炉心
燃料棒４（＃２）が配置された領域である炉心燃料領域
８は、結合することはない。すなわち、隣接する高速増
殖炉用燃料集合体１同士であっても、おのおのの炉心燃
料領域８は、空間的に隔離されて配置される。

【００４４】このように構成された炉心６において、仮
に万が一、燃料ペレット２２が溶融するような事象が発
生した場合について説明する。

【００４５】炉心６において生じている核***は、その
ほとんどが核***性物質が多く含まれているタイプ１炉
心燃料棒４（＃１）およびタイプ２炉心燃料棒４（＃
２）の炉心燃料領域８において生じている。一方、核分
裂性物質がほとんど含まれていないブランケット燃料棒
３からなるブランケット燃料領域７では核***の発生が
少ない。

【００４６】したがって、タイプ１炉心燃料棒４（＃
１）およびタイプ２炉心燃料棒４（＃２）の温度は、ブ
ランケット燃料棒３の温度よりも高くなる。すなわち、
燃料ペレット２２が溶融する事象が発生した場合には、
先ずタイプ１炉心燃料棒４（＃１）およびタイプ２炉心
燃料棒４（＃２）の炉心燃料領域Ｆに装填されている燃
料ペレット２２の溶融が生じる。

【００４７】炉心燃料領域Ｆに装填されている燃料ペレ
ット２２が溶融すると、タイプ２炉心燃料棒４（＃２）
の場合には、図４に示すように、溶融した燃料ペレット
２２が下部プレナム領域ＬＰ側へ落下する。一方、タイ
プ１炉心燃料棒４（＃１）の場合には、炉心燃料領域Ｆ
の下部にブランケット燃料領域Ｎが設けられている。ブ
ランケット燃料領域Ｎでは核***が少なく、温度も低い
ので溶融する可能性は低い。したがって、タイプ１炉心
燃料棒４（＃１）の場合、炉心燃料領域Ｆに装荷された
燃料ペレット２２が溶融した場合、この溶融した燃料ペ
レット２２は、そのまま炉心燃料領域Ｆあるいは下部ブ
ランケット燃料領域Ｎの領域内に保持される可能性が高
い。

【００４８】このように、燃料ペレット２２の溶融が生
じた場合には、タイプ１炉心燃料棒４（＃１）の場合、
溶融した燃料ペレット２２が炉心燃料領域Ｆあるいは下
部ブランケット燃料領域Ｎの領域内に保持される一方、
タイプ２炉心燃料棒４（＃２）の場合、溶融した燃料ペ
レット２２が下部プレナム領域ＬＰ側に落下する。これ
によって、炉心６内で、核***性物質が軸方向に分散さ
れ、炉心６の実効増倍率の低下が図られる。

【００４９】更に、タイプ２炉心燃料棒４（＃２）にお
いて、溶融した燃料ペレット２２が下部プレナム領域Ｌ
Ｐ側に落下すると、ブランケット燃料棒３の下部側に設
けられた中性子吸収材領域Ａに装填された中性子吸収材
によって、下部プレナム領域ＬＰに落下した燃料ペレッ
ト２２から放出される中性子が効率よく吸収されるよう
になるために、炉心６の実効増倍率の更なる低下が図ら
れる。

【００５０】一方、炉心６の径方向に関しては、各高速
増殖炉用燃料集合体１においてタイプ１炉心燃料棒４
（＃１）およびタイプ２炉心燃料棒４（＃２）が配置さ
れた領域である炉心燃料領域８は、図３に示すように、
ブランケット燃料領域７によって空間的に隔離されてい
る。ブランケット燃料領域７に装填されているブランケ
ット燃料では、核***が少なく、温度が低いために燃料
ペレット２２が溶融する可能性は低い。

【００５１】したがって、仮に万が一、炉心燃料領域８
の核***性物質が多く含まれた燃料ペレット２２が溶融
した場合であっても、ブランケット燃料領域７がバウン
ダリとなることによって、隣接する高速増殖炉用燃料集
合体１の炉心燃料領域８と結合することはない。すなわ
ち、隣接する高速増殖炉用燃料集合体１同士で、燃料ペ
レット２２が溶融した領域が連結し、広い溶融燃料領域
を形成するようなことはない。この効果は、ブランケッ
ト燃料棒３の外径を、タイプ１炉心燃料棒４（＃１）お
よびタイプ２炉心燃料棒４（＃２）の外径よりも太径と
することによって更に高められる。

【００５２】上述したように、本実施の形態に係る高速
増殖炉用燃料集合体においては、上記のような作用によ
り、仮に万が一、燃料ペレット２２が溶融するような事
象が発生した場合であっても、先ずタイプ２炉心燃料棒
４（＃２）の炉心燃料領域Ｆにおける溶融ペレットが下
部プレナム領域ＬＰ側に落下することにより、核***性
物質が軸方向で分散され、炉心６の実効増倍率を低下さ
せることができる。

【００５３】更に、下部プレナム領域ＬＰに落下した燃
料ペレット２２から放出される中性子が効率よく中性子
吸収材領域Ａに装填された中性子吸収材によって吸収さ
れることによって、炉心６の実効増倍率を更に低下させ
ることができる。

【００５４】また、本実施の形態に係る高速増殖炉用燃
料集合体１では、少なくとも最外周にはブランケット燃
料棒３が配置されているので、このような高速増殖炉用
燃料集合体１が稠密装荷されてなる炉心６では、隣接す
る高速増殖炉用燃料集合体１同士でブランケット燃料棒
３が配置された領域が結合された広いブランケット燃料
領域７を形成することができる。このブランケット燃料
領域７がバウンダリとなることによって、炉心燃料領域
８を高速増殖炉用燃料集合体１毎に隔離することができ
るので、仮に万が一、炉心燃料領域８の燃料ペレット２
２が溶融した場合であっても、隣接する炉心燃料領域８
で溶融した燃料ペレット２２と物理的に結合するような
ことはない。

【００５５】したがって、本実施の形態に係る高速増殖
炉用燃料集合体１は、仮に万が一、燃料ペレット２２が
溶融するような事象が発生した場合であっても、燃料ペ
レット２２が溶融した領域が連結することを阻止し、溶
融した核燃料物質による再臨界を阻止することが可能と
なる。

【００５６】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を図５および図６を用いて説明する。

【００５７】図５は、第２の実施の形態に係る高速増殖
炉用燃料集合体の各燃料棒の長尺方向における構成例を
示す概念図であり、図２と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。

【００５８】すなわち、本実施の形態に係る高速増殖炉
用燃料集合体は、図５に示すように、タイプ２炉心燃料
棒４（＃２）の下部プレナム領域ＬＰの下部側の一部
を、中性子吸収材領域Ａとした点のみが第１の実施の形
態と異なる。この中性子吸収材領域Ａの長さは、タイプ
１炉心燃料棒４（＃１）の炉心燃料領域Ｆの上下側にそ
れぞれ備えられているブランケット燃料領域Ｎの長さ未
満とする。

【００５９】そもそも図２に示すような第１の実施の形
態の場合、タイプ２炉心燃料棒４（＃２）はブランケッ
ト燃料領域Ｎを備えていない分、タイプ１炉心燃料棒４
（＃１）よりもプレナム体積には余裕がある。この余裕
分を、中性子吸収材領域Ａに振り分けたのが本実施の形
態に係る高速増殖炉用燃料集合体のタイプ２炉心燃料棒
４（＃２）である。

【００６０】すなわち、タイプ１炉心燃料棒４（＃１）
の炉心燃料領域Ｆの上下側にそれぞれ備えられている両
ブランケット燃料領域Ｎの長さの合計を、中性子吸収材
領域Ａの長さとした場合には、タイプ１炉心燃料棒４
（＃１）とタイプ２炉心燃料棒４（＃２）とのプレナム
体積は等しくなる。したがって、中性子吸収材領域Ａの
長さは、ＦＰガスによる内圧上昇分を吸収する能力を、
タイプ１炉心燃料棒４（＃１）よりも低下させないとの
観点から、タイプ１炉心燃料棒４（＃１）の炉心燃料領
域Ｆの上下側にそれぞれ備えられているブランケット燃
料領域Ｎの合計長さ以下とする。

【００６１】以上のように構成した本実施の形態に係る
高速増殖炉用燃料集合体では、タイプ２炉心燃料棒４
（＃２）の下部に中性子吸収材領域Ａが設けられている
ために、仮に万が一、燃料ペレット２２が溶融する事象
が発生すると、図６に示すように、溶融した燃料ペレッ
ト２２が中性子吸収材領域Ａ側へと落下する。

【００６２】これによって、炉心６内で、核***性物質
が軸方向に分散されることに加えて、落下した燃料ペレ
ット２２から放出される中性子が、ブランケット燃料棒
３の中性子吸収材領域Ａに装填された中性子吸収材のみ
ならず、タイプ２炉心燃料棒４（＃２）の中性子吸収材
領域Ａに装填された中性子吸収材によっても吸収される
という新たな効果が奏される。

【００６３】したがって、本実施の形態に係る高速増殖
炉用燃料集合体が装荷されてなる炉心は、上記のような
作用により、第１の実施の形態に係る高速増殖炉用燃料
集合体が装荷されてなる炉心よりも、燃料ペレット２２
の溶融時における実効増倍率の更なる低下を図ることが
できるために、より未臨界度を高め、安全性を高めるこ
とが可能となる。

【００６４】以上、本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技
術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
仮に万が一、燃料ペレットが溶融するような事象が発生
した場合であっても、燃料ペレットが溶融した領域が連
結することを阻止することができる。

【００６６】以上により、仮に万が一、燃料ペレットが
溶融するような事象が発生した場合であっても、溶融し
た核燃料物質による再臨界が生じない高速増殖炉用燃料
集合体を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る高速増殖炉用燃料集合
体の燃料棒配置例を示す１／２斜視断面図

【図２】第１の実施の形態に係る高速増殖炉用燃料集合
体の各燃料棒の長尺方向における構成例を示す概念図

【図３】第１の実施の形態に係る高速増殖炉用燃料集合
体を装荷して構成される炉心の一例を示す断面図

【図４】第１の実施の形態に係る高速増殖炉用燃料集合
体の各燃料棒の長尺方向における構成例を示す概念図
（溶融ペレット落下時）

【図５】第２の実施の形態に係る高速増殖炉用燃料集合
体の各燃料棒の長尺方向における構成例を示す概念図

【図６】第２の実施の形態に係る高速増殖炉用燃料集合
体の各燃料棒の長尺方向における構成例を示す概念図
（溶融ペレット落下時）

【図７】六角形状のラッパー管で覆われた高速増殖炉用
燃料集合体の斜視図

【図８】ラッパー管を削除した高速増殖炉用燃料集合体
の斜視図

【符号の説明】

Ａ…中性子吸収材領域 Ｄ…かしめ Ｆ…炉心燃料領域 Ｎ…ブランケット燃料領域 ＴＳ…上部端栓 ＢＳ…下部端栓 ＵＰ…上部プレナム領域 ＬＰ…下部プレナム領域 ＳＰ…プレナムスプリング １，２０，２６…高速増殖炉用燃料集合体 ３…ブランケット燃料棒 ４…炉心燃料棒 ４（＃１）…タイプ１炉心燃料棒 ４（＃２）…タイプ２炉心燃料棒 ６…炉心 ７…ブランケット燃料領域 ８…炉心燃料領域 ２２…燃料ペレット ２３…燃料棒 ２４…ラッパー管 ２７…グリッドスペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 良幸 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然ウランおよび劣化ウランのうちの少
   なくとも何れかを含むブランケット燃料が装填された長
   尺状の複数の第１の燃料棒と、少なくともプルトニウム
   を含む核燃料物質が装填された長尺状の複数の第２の燃
   料棒とを三角格子状に束ねて配置することにより構成し
   た高速増殖炉用燃料集合体において、前記第１の燃料棒
   を、最外周側から優先的に配置した高速増殖炉用燃料集
   合体。
2. 【請求項２】 天然ウランおよび劣化ウランのうちの少
   なくとも何れかを含むブランケット燃料が装填された長
   尺状の複数の第１の燃料棒と、少なくともプルトニウム
   を含む核燃料物質が装填された長尺状の複数の第２の燃
   料棒とを三角格子状に束ねて配置することにより構成し
   た高速増殖炉用燃料集合体において、 最外周層には全て前記第１の燃料棒を配置した高速増殖
   炉用燃料集合体。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の高速増
   殖炉用燃料集合体において、 前記第１の燃料棒の外径を、前記第２の燃料棒の外径と
   同径か、もしくはそれよりも太径とした高速増殖炉用燃
   料集合体。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記
   載の高速増殖炉用燃料集合体において、 前記第１の燃料棒には、片方の端部側に更に中性子吸収
   材を装填し、前記各燃料棒の長尺方向がほぼ鉛直方向と
   なり、かつ前記中性子吸収材が装填された端部側が下部
   側になるように炉心に装荷するようにした高速増殖炉用
   燃料集合体。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のうちいずれか１項に記
   載の高速増殖炉用燃料集合体において、 前記複数の第２の燃料棒のそれぞれは、 前記核燃料物質が装填された燃料領域の両側に、前記ブ
   ランケット燃料が装填されたブランケット領域を、前記
   両ブランケット領域の端部側に、前記核燃料物質の核分
   裂により発生するＦＰガスを蓄積するプレナム領域を備
   えた第３の燃料棒と、 前記第３の燃料棒のブランケット領域をプレナム領域と
   し、片方の端部側に更に中性子吸収材を装填した第４の
   燃料棒とのうちのいずれか一方に属し、 前記各燃料棒の長尺方向がほぼ鉛直方向となり、かつ前
   記第４の燃料棒の前記中性子吸収材が装填された端部側
   が下部側になるように炉心に装荷するようにした高速増
   殖炉用燃料集合体。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の高速増殖炉用燃料集合
   体において、 前記第３の燃料棒のプレナム領域と、前記第４の燃料棒
   のプレナム領域との体積をほぼ同じとした高速増殖炉用
   燃料集合体。
7. 【請求項７】 請求項５乃至７のうちいずれか１項に記
   載の高速増殖炉用燃料集合体において、 前記第４の燃料棒の燃料領域に装填された核燃料物質が
   溶融した場合には、この溶融した核燃料物質が前記燃料
   領域から前記下部側へと落下するようにした高速増殖炉
   用燃料集合体。