JPH06102386A - Nuclear fuel assembly - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To mitigate the difference in the nuclear characteristic by the fuel composition and improve the reactivity control effect of burnable poisons. CONSTITUTION:Fuel rods 2 are arranged in a channel box 6 in eight rows and eight columns, and a water rod 10 is arranged at the center section. The channel box 6 is partitioned by a pair of two cross-shaped plate structures 12, 12 centering on the water rod 10, and the fuel rods 2 are divided into fuel rod group regions of small fuel bundles each arranged in four rows and four columns. Solid decelerating materials 14 are inserted between the plate structures 12, 12 via spacers 16, regions 15 in the plate structures 12, 12 are formed between the spacers 16, and the regions 15 serve as nonboiling water regions. Coated zirconium hydride is used for the solid decelerating material 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は複数の燃料棒群領域を有
する沸騰水型原子炉用核燃料集合体（以下、燃料集合体
と記す）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boiling water nuclear reactor nuclear fuel assembly (hereinafter referred to as a fuel assembly) having a plurality of fuel rod group regions.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一般に、図16に示すように沸騰水型原子
炉に用いる燃料集合体１は、複数本の燃料棒２をスペー
サ３および上下タイプレート４，５により正方格子状に
束ね、チャンネルボックス６内に装着して、炉心内に装
荷している。炉心内では、図17に示すように燃料集合体
１は炉心支持板７に装着された燃料支持金具８および上
部格子板９により一定間隔を配置させる構造となってい
る。2. Description of the Related Art Generally, as shown in FIG. 16, a fuel assembly 1 used in a boiling water reactor has a plurality of fuel rods 2 bundled in a square lattice by spacers 3 and upper and lower tie plates 4 and 5 to form a channel. It is mounted in the box 6 and loaded in the core. In the core, as shown in FIG. 17, the fuel assembly 1 has a structure in which the fuel support fittings 8 mounted on the core support plate 7 and the upper lattice plate 9 are arranged at regular intervals.

【０００３】このため、チャンネルボックス６の外側寸
法があらかじめ設定された大きさと異なる燃料集合体１
を装荷することは燃料集合体１と制御棒11の寸法取り合
い上および上部格子板９とチャンネルボックス６の寸法
取り合い上干渉するのでできない。For this reason, the outer dimensions of the channel box 6 are different from the preset size, and the fuel assembly 1 is different.
Cannot be loaded because it interferes with the size of the fuel assembly 1 and the control rod 11 and the size of the upper lattice plate 9 and the channel box 6.

【０００４】これまで、経済性の向上を目的として高燃
焼度化（濃縮度の増加）や資源の有効利用を目的とした
プルサーマル利用などのために、沸騰水型原子炉用の燃
料は改良が進められ、既存の原子炉に改良された燃料集
合体が装荷されている。Up until now, fuels for boiling water nuclear reactors have been improved in order to achieve higher burnup (increased enrichment) for the purpose of improving economic efficiency and use of pluthermal for effective use of resources. Ongoing, existing reactors are being loaded with improved fuel assemblies.

【０００５】これは、チャンネルボックスの外側寸法を
変えずに、チャンネルボックスの内部の構造を変更する
ことによる改良を進めていることで可能となっている。This is possible because the improvement is made by changing the internal structure of the channel box without changing the outer dimension of the channel box.

【０００６】図18および図19は従来の燃料集合体と高燃
焼度型燃料集合体の断面を比較したものである。図18は
従来の燃料集合体の断面であり、燃料棒とほぼ同径のウ
ォータロッド10（内部を冷却材が貫流する中空の管）を
２本配置している。図19は、高燃焼度型燃料集合体の断
面で、中央に燃料棒４本分の領域を占める太径ウォータ
ロッド10ａが配置されている。18 and 19 are cross-sectional comparisons of a conventional fuel assembly and a high burnup fuel assembly. FIG. 18 is a cross section of a conventional fuel assembly, in which two water rods 10 (hollow tubes through which a coolant flows through) having a diameter substantially the same as the fuel rods are arranged. FIG. 19 is a cross section of the high burnup fuel assembly, in which a large diameter water rod 10a occupying an area for four fuel rods is arranged in the center.

【０００７】両者の燃料集合体では、チャンネルボック
スの外側寸法は同一であり、チャンネルボックス内部に
配置されているウォータロッドの断面積を変えている。
これは、濃縮度の増加による核特性の変化すなわちボイ
ド反応度係数の絶対値の増加や炉停止余裕の減少などの
影響を、運転時における水素と燃料の原子数割合（Ｈ／
ＨＭ比）を増加させることにより低減している。In both fuel assemblies, the outer dimensions of the channel box are the same, and the cross-sectional area of the water rod arranged inside the channel box is changed.
This is because the change in nuclear characteristics due to the increase in enrichment, that is, the increase in the absolute value of the void reactivity coefficient and the decrease in the reactor shutdown margin, affects the atomic number ratio (H / H) of hydrogen and fuel during operation.
It is reduced by increasing the HM ratio).

【０００８】しかしながら、ウォータロッドの断面積を
増やすと、図19にも見られるように、燃料棒２の本数が
減少して線出力密度が増加したり、燃料集合体１体当り
のウランの量が減少するなどの問題点がある。However, when the cross-sectional area of the water rod is increased, as shown in FIG. 19, the number of the fuel rods 2 decreases and the linear power density increases, and the amount of uranium per fuel assembly is increased. There are problems such as decrease.

【０００９】また、ウォータロッド10ａの断面積を過度
に増加させると、この領域での水による熱中性子の吸収
量が増し反応度の損失が生じる場合があり、さらに、濃
縮度の増加による核特性の変化を緩和する能力が飽和し
ていく傾向がある。Further, if the cross-sectional area of the water rod 10a is excessively increased, the amount of thermal neutrons absorbed by water in this region may be increased, resulting in loss of reactivity. The ability to mitigate changes tends to saturate.

【００１０】ところで、沸騰水型原子炉では燃料集合体
の取り替えに、燃料集合体の全てを一度に取り替えるの
ではなく、一回の定期検査ごとに全体の１／３〜１／４
の体数を取り替えるバッチ方式を採用している。By the way, in a boiling water reactor, when replacing fuel assemblies, not all fuel assemblies are replaced at once, but one-third to one-fourth of the whole for each periodic inspection.
The batch method is used to replace the number of body.

【００１１】したがって、燃料濃縮度やＰｕ富化度が異
なる新規な燃料集合体を採用する場合には、過渡的なサ
イクルでは従来の燃料集合体と新規な燃料集合体が同じ
炉心内に混在する。Therefore, when a new fuel assembly having different fuel enrichment or Pu enrichment is adopted, the conventional fuel assembly and the new fuel assembly are mixed in the same core in a transitional cycle. .

【００１２】両者の燃料の核特性が大きく違う場合に
は、装荷割合によって炉心特性が変化し、運転上の制約
となる恐れがある。このため、異なる燃料組成の集合体
を導入する場合には、燃料の核特性の違いをできるだけ
緩和する工夫が要求される。When the nuclear characteristics of the two fuels are greatly different, the core characteristics may change depending on the loading ratio, which may be an operational constraint. For this reason, when introducing assemblies having different fuel compositions, it is required to devise a method for reducing the difference in the nuclear characteristics of the fuel as much as possible.

【００１３】プルサーマルの場合は、ウラン燃料と同じ
構造の集合体を用いること、あるいはプルトニウムを含
む燃料集合体のウォータロッドの断面積をウラン燃料の
集合体よりも大きくすることが想定されている。In the case of plu-thermal, it is assumed that an assembly having the same structure as the uranium fuel is used, or that the cross-sectional area of the water rod of the fuel assembly containing plutonium is made larger than that of the uranium fuel assembly.

【００１４】同じ構造の集合体を用いる場合には、プル
トニウムを含む燃料集合体とウラン燃料の集合体の核特
性がかなり異なるので、プルトニウムを含む燃料集合体
の取出燃焼度をウラン燃料に比べて小さくするなどの工
夫が考えられている。When the assemblies having the same structure are used, since the nuclear characteristics of the fuel assemblies containing plutonium and the assemblies of uranium fuel are significantly different, the burnup of the fuel assemblies containing plutonium is higher than that of uranium fuel. Some ideas such as making it smaller are being considered.

【００１５】上述したごとく、沸騰水型原子炉では高燃
焼度ウラン燃料やプルサーマル燃料などのように従来の
ウラン燃料と燃料組成の異なる燃料集合体を同一プラン
トに自由に装荷できることが要求されており、燃料組成
の違いによる核特性の差を低減する燃料集合体と、これ
を装荷する炉心構成との工夫が要望されている。As described above, in boiling water reactors, it is required that a fuel assembly having a fuel composition different from that of conventional uranium fuel, such as high burnup uranium fuel and pluthermal fuel, can be freely loaded in the same plant. It has been desired to devise a fuel assembly that reduces a difference in nuclear characteristics due to a difference in fuel composition and a core configuration that loads the fuel assembly.

【００１６】一方、高燃焼度型燃料集合体やプルトニウ
ムを含む燃料集合体を利用した場合のもう１つの大きな
問題として、燃料集合体内の中性子の平均エネルギー増
加に伴う可燃性毒物の反応度制御効果の低下があげられ
る。On the other hand, as another big problem in the case of using the high burnup type fuel assembly or the fuel assembly containing plutonium, the reactivity control effect of the burnable poison with the increase of the average energy of neutrons in the fuel assembly Can be lowered.

【００１７】原子炉を一定の期間運転するためには、運
転初期において、運転中の核***物質の燃焼による反応
度劣化分だけの余剰反応度を有している必要があり、か
つ、原子炉を臨界に保つために、この余剰反応度を制御
する必要がある。In order to operate the reactor for a certain period of time, it is necessary to have an excess reactivity corresponding to the deterioration of the reactivity due to the burning of the fission material during the operation at the initial stage of operation, and In order to keep it critical, it is necessary to control this excess reactivity.

【００１８】従来までは、その方法として、中性子吸収
物質からなる制御棒を炉心に挿入することと、燃料中に
ガドリニア（Ｇｄ₂ Ｏ₃ ）などの熱中性子吸収断面積の
大きい可燃性毒物を混入した燃料棒を含んでいる燃料集
合体を炉心に装荷する方法が併用されている。Conventionally, the method has been to insert a control rod made of a neutron absorbing substance into the core and to mix a burnable poison having a large thermal neutron absorption cross section such as gadolinia (Gd ₂ O ₃ ) in the fuel. The method of loading the fuel assembly containing the fuel rods into the core is also used.

【００１９】しかしながら、高燃焼度化に伴う濃縮度の
増加は、燃焼初期で制御すべき余剰反応度が増加するた
め、制御棒の反応度制御能力が変わらない場合は、ガド
リニア入り燃料棒の本数を多くする必要がある。However, the increase in enrichment due to higher burnup increases the excess reactivity to be controlled at the initial stage of combustion, so if the reactivity control capability of the control rods does not change, the number of fuel rods with gadolinia is increased. Need to be a lot.

【００２０】また、濃縮度の増加やプルトニウムを使用
すると、熱中性子吸収断面積の大きい核***物質の装荷
量が増加し中性子の平均エネルギーが高くなるため、ガ
ドリニア入り燃料棒１本当りの余剰反応度制御効果が低
下する。このため、燃料集合体内におけるガドリニア入
り燃料棒の本数が更に増加することになる。Further, when the enrichment is increased or plutonium is used, the loading amount of the fission material having a large thermal neutron absorption cross section increases and the average energy of neutrons increases, so that the excess reactivity per fuel rod containing gadolinia is increased. The control effect is reduced. Therefore, the number of gadolinia-containing fuel rods in the fuel assembly is further increased.

【００２１】ガドリニア入り燃料棒は、従来の設計で
は、制御棒反応度価値を低下させないように集合体最外
周部には配置せず、また、核計算の精度の観点からガド
リニア入り燃料棒同志の中性子吸収反応に対する相互遮
蔽効果が少ないようにガドリニア入り燃料棒の隣接配置
は許容していなかった。In the conventional design, the gadolinia-containing fuel rod is not arranged at the outermost periphery of the assembly so as not to reduce the reactivity value of the control rod, and from the viewpoint of the accuracy of nuclear calculation, the gadolinia-containing fuel rod Adjacent placement of fuel rods with gadolinia was not allowed so that mutual shielding effect on neutron absorption reaction was small.

【００２２】しかし、ガドリニア入り燃料棒の本数が増
加すると、ガドリニア入り燃料棒の配置に関する従来ま
での制限を満足できなくなってくる。However, as the number of gadolinia-containing fuel rods increases, it becomes impossible to satisfy the conventional restrictions on the arrangement of gadolinia-containing fuel rods.

【００２３】一方、ガドリニア入り燃料棒は通常のウラ
ン燃料棒に比べて熱伝導率が劣るため、ウラン燃料棒に
比べて燃焼期間全体にわたって出力を制限する必要があ
り、従来の設計では、ガドリニア入り燃料棒の濃縮度を
燃料集合体の最高濃縮度より小さくして出力を抑えてい
た。On the other hand, since the fuel rod with gadolinia has a lower thermal conductivity than a normal uranium fuel rod, it is necessary to limit the output over the entire combustion period as compared with a uranium fuel rod. The fuel rod enrichment was made smaller than the maximum enrichment of the fuel assembly to suppress the output.

【００２４】従来、燃料集合体で用いる濃縮度の上限
は、燃料製造工場の取扱い認可の制限から５wt％以下と
なっている。また、ガドリニア入り燃料棒に最高濃縮度
を使用できない。Conventionally, the upper limit of the enrichment used in the fuel assembly is 5 wt% or less due to the restriction of the handling authorization of the fuel manufacturing plant. Also, the maximum enrichment cannot be used for fuel rods with gadolinia.

【００２５】したがって、ガドリニア入り燃料棒の本数
が増加すれば、その分だけ燃料集合体の平均濃縮度を上
げる制約が大きくなる。このことは燃料の高燃焼度化の
制約を意味する。Therefore, as the number of gadolinia-containing fuel rods increases, the restriction on increasing the average enrichment of the fuel assembly increases accordingly. This means the restriction of increasing the burnup of fuel.

【００２６】そこで、可燃性毒物の反応度制御効果を高
め、ガドリニア入り燃料棒の本数の増加を回避するよう
な燃料集合体の工夫が高燃焼度化およびプルサーマル利
用の場合に望まれる。Therefore, it is desired to devise a fuel assembly that enhances the reactivity controllability of burnable poisons and avoids an increase in the number of gadolinia-containing fuel rods in the case of high burnup and use of pluthermal.

【００２７】従来の技術における問題点は、次の２つに
要約できる。第１に、沸騰水型原子炉では高燃焼度ウラ
ン燃料やプルサーマル燃料など燃料組成の異なる燃料集
合体を同一プラントに自由に装荷できるよう、燃料組成
の違いによる核特性の差を低減するための工夫が必要で
ある。The problems in the prior art can be summarized in the following two. First, in boiling water reactors, to reduce the difference in nuclear characteristics due to the difference in fuel composition, it is possible to freely load fuel assemblies with different fuel compositions such as high burnup uranium fuel and pluthermal fuel into the same plant. Ingenuity is needed.

【００２８】第２に、高燃焼度ウラン燃料やプルサーマ
ル燃料において、可燃性毒物の燃料棒の反応度制御効果
を高め、ガドリニア入り燃料棒の本数の増加を回避する
ような工夫が必要である。Secondly, in the high burnup uranium fuel and the pluthermal fuel, it is necessary to improve the reactivity control effect of the burnable poisonous fuel rods and avoid the increase in the number of gadolinia-containing fuel rods.

【００２９】[0029]

【発明が解決しようとする課題】第１の問題点を解決す
る燃料集合体として、特願平3-063574号に、燃料集合体
が提案されている。ここでは、燃料集合体の内部で燃料
棒を複数の小燃料束に区分し、小燃料束間に板状構造材
により細長い長方形断面の非沸騰水領域を設け、長方形
断面の非沸騰水領域の配置や寸法を燃料組成に応じて変
更することによって非沸騰水領域内の中性子の減速特性
を変え燃料組成の違いによる核特性の差を低減してい
る。As a fuel assembly for solving the first problem, a fuel assembly is proposed in Japanese Patent Application No. 3-063574. Here, the fuel rods are divided into a plurality of small fuel bundles inside the fuel assembly, and a non-boiling water region having an elongated rectangular cross section is provided by a plate-shaped structural material between the small fuel bundles. By changing the arrangement and dimensions according to the fuel composition, the moderation characteristics of neutrons in the non-boiling water region are changed, and the difference in nuclear characteristics due to the difference in fuel composition is reduced.

【００３０】しかしながら、燃料組成に応じて燃料集合
体の構造物の配置や寸法を変更するとチャンネルボック
ス内の熱水力特性が変わるため、種々の熱水力パラメー
タと限界出力（燃料表面の熱流束が過大となり冷却材に
よる除熱が不十分とならないような集合体出力の限界の
値）の相関式を、チャンネルボックス内の沸騰水領域の
構成（燃料棒径，燃料棒本数，燃料棒ピッチ，ウォータ
ロッド径，ウォータロッド本数，ウォータロッド位置な
どの燃料集合体の構造）が異なる燃料集合体ごとに作成
しなければならなくなる。However, when the arrangement and dimensions of the structure of the fuel assembly are changed according to the fuel composition, the thermal-hydraulic characteristics in the channel box change, so various thermal-hydraulic parameters and limit output (heat flux on the fuel surface) The correlation value of the limit value of the aggregate output so that the heat removal by the coolant will not be insufficient), the composition of the boiling water region in the channel box (fuel rod diameter, number of fuel rods, fuel rod pitch, It is necessary to create each fuel assembly having a different fuel rod structure such as the water rod diameter, the number of water rods, and the water rod position).

【００３１】従来、先に述べた相関式は原子炉の運転状
態を模擬した燃料集合体規模の熱水力実験に頼っている
ので、種々の燃料集合体について相関式を作成すること
はそれだけ多くの実験データが必要になる。Conventionally, since the above-mentioned correlation equation has relied on the fuel-hydraulic-scale thermal-hydraulic experiment simulating the operating state of the nuclear reactor, the correlation equation is often created for various fuel assemblies. Experimental data of is needed.

【００３２】一方、第２の問題点を解決する燃料集合体
として、特公昭 64-006421号公報に示された燃料集合体
が提案されている。ここでは、燃料集合体内部に、従来
のガドリニア入り燃料棒ではなく、反応度制御効果の大
きい可燃性毒物および減速材を有する複数の減速棒を用
いている。On the other hand, as a fuel assembly for solving the second problem, a fuel assembly disclosed in Japanese Patent Publication No. 64-006421 has been proposed. Here, instead of the conventional fuel rod containing gadolinia, a plurality of moderator rods having a burnable poison and a moderator having a large reactivity control effect are used inside the fuel assembly.

【００３３】可燃性毒物および減速材を有する減速棒を
用いると減速棒周辺部の中性子の平均エネルギーが低く
なるため、可燃性毒物の中性子吸収量が増加し反応度制
御効果が高まる。When a moderator rod having a burnable poison and a moderator is used, the average energy of neutrons around the moderator rod becomes low, so that the neutron absorption amount of the burnable poison increases and the reactivity control effect is enhanced.

【００３４】しかしながら、従来のガドリニア入り燃料
棒に比べて燃料集合体１体当りの燃料棒本数は減少する
ため、線出力密度は厳しくなる方向となり、また、燃料
集合体１体当りのウラン量が減少するので燃料経済上の
観点からは好ましくない。However, since the number of fuel rods per fuel assembly is smaller than that of the conventional gadolinia-containing fuel rods, the linear power density tends to be severe, and the amount of uranium per fuel assembly is reduced. Therefore, it is not preferable from the viewpoint of fuel economy.

【００３５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、チャンネルボックス内の熱水力特性を変える
ことなく、つまり沸騰水領域の構成や寸法を変えない
で、高燃焼度ウラン燃料やプルサーマル燃料などのよう
に従来のウラン燃料と燃料組成の異なる燃料集合体を同
一プラントの炉心に装荷可能とするため、燃料組成によ
る核特性の差を容易に緩和でき、また、燃料経済性や線
出力密度を悪化させることなく、可燃性毒物の反応度制
御効果を高めることができる燃料集合体を提供すること
にある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and does not change the thermal-hydraulic characteristics in the channel box, that is, does not change the configuration or size of the boiling water region, and the high burnup uranium fuel or Since fuel assemblies with different fuel composition from conventional uranium fuel, such as plu-thermal fuel, can be loaded in the core of the same plant, the difference in nuclear characteristics due to fuel composition can be easily mitigated, and fuel economy and line It is to provide a fuel assembly capable of enhancing the reactivity control effect of a burnable poison without deteriorating the power density.

【００３６】[0036]

【課題を解決するための手段】本発明は上部タイプレー
トに上端部が保持され下部タイプレートに下端部が保持
され内部に複数の燃料ペレットを充填した複数の燃料棒
を有し、冷却材流路を構成する角筒状のチャンネルボッ
クス内に収容されている核燃料集合体において、前記チ
ャンネルボックス内に長方形断面の非沸騰水領域を複数
設け、前記チャンネルボックス内の領域を複数の長方形
または正方形の小燃料棒束に区分した燃料棒群領域に区
画し、前記燃料棒における燃料の組成に応じて前記長方
形断面の非沸騰水領域内の少なくとも一部に固体減速材
または水排除材を配置し、この固体減速材または水排除
材の体積または密度または組成を調節することにより前
記非沸騰水領域内の中性子の減速特性を変えることを特
徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a plurality of fuel rods having an upper tie plate having an upper end held therein, a lower tie plate having a lower end held therein and a plurality of fuel pellets filled therein, and a coolant flow. In a nuclear fuel assembly housed in a rectangular tube-shaped channel box forming a passage, a plurality of non-boiling water regions having a rectangular cross section are provided in the channel box, and the region in the channel box has a plurality of rectangular or square shapes. Dividing into a fuel rod group region divided into small fuel rod bundles, a solid moderator or water scavenger is arranged in at least a part of the non-boiling water region of the rectangular cross section according to the composition of the fuel in the fuel rods, It is characterized in that the moderating property of neutrons in the non-boiling water region is changed by adjusting the volume, density or composition of the solid moderator or water exclusion material.

【００３７】[0037]

【作用】本発明では燃料集合体の内部で燃料棒を複数の
小燃料束に区分し、小燃料束間に板状構造物により長方
形断面の非沸騰水領域を有する十字形に仕切った構造と
する。According to the present invention, the fuel rod is divided into a plurality of small fuel bundles inside the fuel assembly, and a plate-like structure between the small fuel bundles divides the fuel rod into a cross shape having a non-boiling water region of rectangular cross section. To do.

【００３８】燃料の組成に応じて前記非沸騰水領域内の
一部または全部に配置した固体減速材または水排除材の
体積または密度あるいは組成を調節し非沸騰水領域内の
中性子の減速特性を変更する。Depending on the composition of the fuel, the volume or density or composition of the solid moderator or water-excluding material disposed in a part or all of the non-boiling water region is adjusted to adjust the moderating characteristics of neutrons in the non-boiling water region. change.

【００３９】これによって、燃料組成の異なる燃料物質
を用いた燃料集合体間の核特性の違いが緩和される。し
かも、燃料棒をウォータロッドや減速棒に置き換えるこ
とによる燃料棒本数の減少もなく、沸騰水領域の構成寸
法は変わらないので、燃料組成の異なる燃料集合体に対
しても、熱水力パラメータと限界出力の相関式は同じも
のが利用できる。This alleviates the difference in the nuclear characteristics between the fuel assemblies using the fuel substances having different fuel compositions. Moreover, since the number of fuel rods does not decrease by replacing the fuel rods with water rods or speed reducing rods, and the constituent dimensions of the boiling water region do not change, it is possible to use the thermal-hydraulic parameter as a parameter even for fuel assemblies having different fuel compositions. The same correlation formula for the limit output can be used.

【００４０】固体減速材としてジルコニウムハイドライ
ドを使用することにより、非沸騰水領域の含有水素量よ
りも更に多くの水素を十字形仕切構造内に包含すること
ができる。また、水排除材としてＺｒまたはＺｒ合金を
使用することにより、不要な中性子吸収をできる限り小
さくし、冷却水中での耐食性の問題もない。By using zirconium hydride as the solid moderator, more hydrogen can be contained in the cross-shaped partition structure than the content of hydrogen in the non-boiling water region. Further, by using Zr or a Zr alloy as the water-excluding material, unnecessary neutron absorption is minimized, and there is no problem of corrosion resistance in cooling water.

【００４１】固体減速材または水排除材中に可燃性毒物
を混入することにより、燃料集合体１体当りの可燃性毒
物を添加した燃料棒本数を増大させることなく、また燃
料棒をウォータロッドや減速棒に置き換えることによる
燃料棒本数の減少もなく、可燃性毒物の反応度制御効果
を高めることができる。By mixing the burnable poison in the solid moderator or water exclusion material, it is possible to increase the number of fuel rods to which the burnable poison is added per fuel assembly without increasing the number of fuel rods and to reduce the speed of the fuel rods or water rods. The reactivity control effect of the burnable poison can be enhanced without reducing the number of fuel rods due to the replacement with fuel rods.

【００４２】なお、可燃性毒物を混入した固体減速材
は、減速棒の形よりも内部の板状構造物内の非沸騰水領
域に配置した方が、熱中性子と接する面積を大きくする
ことができるので、可燃性毒物の反応度制御効果を高め
る上では有利である。It should be noted that the solid moderator mixed with combustible poisons may have a larger area in contact with thermal neutrons if it is arranged in the non-boiling water region in the internal plate-like structure rather than in the form of the moderator rod. Therefore, it is advantageous in enhancing the reactivity control effect of the burnable poison.

【００４３】可燃性毒物を含有した板状の固体減速材ま
たは水排除材を２枚１組に平行に組み合わせ、２枚の板
状の間に非沸騰の冷却水を配する構造なので、可燃性毒
物が中性子吸収効果を有する間は、中性子（主に熱中性
子）を板材の両面で吸収し、より反応度抑制効果が大き
くなる。Since a plate-shaped solid moderator or water-exclusion material containing a burnable poison is combined in parallel in a set of two plates and non-boiling cooling water is arranged between the two plates, it is flammable. While the poison has the neutron absorption effect, neutrons (mainly thermal neutrons) are absorbed on both sides of the plate material, and the reactivity suppression effect becomes greater.

【００４４】板状構造物内に非沸騰水領域を利用し、非
沸騰水領域の固体減速材または水排除材の体積または密
度あるいは組成を軸方向位置で調節することにより、沸
騰水型原子炉で見られる軸方向のボイド率の変化に起因
した軸方向出力分布の歪み（下方ピーク出力分布等）を
低減することができる。By utilizing the non-boiling water region in the plate-like structure and adjusting the volume or density or composition of the solid moderator or water exclusion material in the non-boiling water region in the axial position, a boiling water reactor It is possible to reduce the distortion of the axial output distribution (lower peak output distribution, etc.) due to the change in the void ratio in the axial direction.

【００４５】非沸騰水領域に配置した可燃性毒物入りの
固体減速材または水排除材中の可燃性毒物の混入量を軸
方向位置で調節することにより、運転期間を通じて軸方
向の出力分布形を制御するために通常の設計で行ってい
る軸方向のガドリニア入り燃料棒の本数、濃度調整の一
部の役割を果たすものである。By adjusting the amount of the burnable poison mixed in the solid moderator or the water drainage material containing the burnable poison disposed in the non-boiling water region at the axial position, the output distribution in the axial direction can be controlled. It plays a part of adjusting the number and concentration of gadolinia-containing fuel rods in the axial direction, which is usually designed for control.

【００４６】非沸騰水領域内の中性子の減速特性を調節
することによって、燃料組成の異なる燃料物質を用いた
燃料集合体が複数種類混在した炉心においても、各燃料
集合体間の核特性の違いを緩和し良好な炉心特性を得る
ことができる。By adjusting the moderation characteristics of neutrons in the non-boiling water region, even in a core in which a plurality of types of fuel assemblies using fuel substances having different fuel compositions are mixed, the difference in nuclear characteristics between the fuel assemblies is obtained. Can be relaxed and good core characteristics can be obtained.

【００４７】[0047]

【実施例】本発明に係る燃料集合体の実施例を図面に基
づいて説明する。図１および図２は本発明に係る燃料集
合体の第１の実施例を示し、チャンネルボックス６の対
面する２面を結ぶ２枚１組の板状構造物12で構成された
十字形仕切構造によって、燃料棒２の束を４個所の小燃
料束に区分した燃料棒群領域に区画する。Embodiments of the fuel assembly according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a first embodiment of a fuel assembly according to the present invention, which is a cross-shaped partition structure composed of a pair of plate-like structures 12 connecting two facing surfaces of a channel box 6. Thus, the bundle of fuel rods 2 is divided into fuel rod group regions divided into four small fuel bundles.

【００４８】この区画による燃料棒群領域の各小燃料束
は燃料棒２が16本ずつ配置されることになる。なお、板
状構造物12の中央交点に角筒または円筒の中空管を接続
してウォータロッド10に兼用してもよい。Sixteen fuel rods 2 are arranged in each small fuel bundle in the fuel rod group region defined by this section. A square tube or a cylindrical hollow tube may be connected to the central intersection of the plate-shaped structure 12 to serve also as the water rod 10.

【００４９】２枚１対の板状構造物12に挟まれた非沸騰
水領域13の一部に中性子吸収の少ない水排除材14（例え
ばＺｒまたはＺｒ合金）、または固体減速材14ａを挿入
固定し、この板状構造物内の領域15に軽水が流れる構造
となっている。A water exclusion material 14 (for example, Zr or Zr alloy) having a small neutron absorption or a solid moderator 14a is inserted and fixed in a part of the non-boiling water region 13 sandwiched between a pair of plate-like structures 12. However, the structure is such that light water flows into the area 15 in the plate-shaped structure.

【００５０】図２は板状構造物12内に固体減速材14ａを
挿入し、また十字状交点のウォータロッドをとり止めて
中空管内にも固体減速材14ａを挿入している。In FIG. 2, the solid moderator 14a is inserted into the plate-shaped structure 12, and the water rod at the cross-shaped intersection is stopped so that the solid moderator 14a is also inserted into the hollow pipe.

【００５１】板状構造物12の詳細について図５ないし図
９により説明する。板状構造物12が中空部を残すように
平板で両端が溶接され、上下端は別の部材または前記板
状部材を曲げ加工後溶接して中空部を包む形で形成す
る。両端はそれぞれチャンネルボックスか、十字形仕切
構造の中央構造物（前記中央部材を設ける場合）に溶接
される。Details of the plate-like structure 12 will be described with reference to FIGS. The plate-like structure 12 is welded at both ends with a flat plate so as to leave a hollow portion, and the upper and lower ends are formed by bending another member or the plate-like member and then welding to enclose the hollow portion. Both ends are welded to a channel box or a central structure having a cross-shaped partition structure (when the central member is provided).

【００５２】これらの構造部材はチャンネルボックスと
同一の材質、例えばＺｒ合金を使用すると都合がよい。
十字形板状構造物を構成する板状部材には下部に冷却材
の取り入れ口19を設け、上部には上端または上部側面の
燃料束冷却材流路に面した開口部20を設ける。Conveniently, these structural members are made of the same material as the channel box, for example, Zr alloy.
The plate-shaped member forming the cross-shaped plate-like structure is provided with a coolant intake port 19 at the lower portion, and an upper opening or an opening portion 20 facing the fuel bundle coolant passage at the upper side surface is provided at the upper portion.

【００５３】これにより、板状構造物12内の挿入部材の
冷却および減速材の確保をする。入口および出口の開口
面積を調整することにより十字形板状構造物内で沸騰が
生じない最低の適切な流量が得られる。As a result, the insertion member in the plate structure 12 is cooled and the moderator is secured. By adjusting the opening area of the inlet and the outlet, the lowest appropriate flow rate at which boiling does not occur in the cross-shaped plate structure is obtained.

【００５４】板状構造物12の中空部には図６に示すよう
に２枚の板状水排除材14を挿入し、その水排除材14の間
隙をスペーサ16を挿入して保持する。前記水排除材14と
しては、ＺｒまたはＺｒ合金が不要な中性子の吸収が少
ないので適切である。As shown in FIG. 6, two plate-shaped water drainage materials 14 are inserted into the hollow portion of the plate-shaped structure 12, and a spacer 16 is inserted and held in the gap between the water drainage materials 14. As the water-excluding material 14, Zr or Zr alloy is suitable because it absorbs a small amount of unnecessary neutrons.

【００５５】水排除材14の板厚はスペーサ16の寸法と組
み合わせて変えることにより容易に行うことができる。
例えば減速材である水の量を少なくする場合（例えば燃
料濃縮度が低い、または、Ｐｕ富化度が小さい燃料と
か、燃料軸方向における燃料下部の場合）は、図６
（ｂ）に示すように板状構造物12内の非沸騰水領域13を
小さくして水排除材14の板厚を大きくする。The plate thickness of the water draining material 14 can be easily changed by changing it in combination with the size of the spacer 16.
For example, when the amount of water as a moderator is reduced (for example, the fuel concentration is low, the fuel is low in Pu enrichment, or the fuel lower part in the fuel axial direction),
As shown in (b), the non-boiling water region 13 in the plate-like structure 12 is made smaller and the plate thickness of the water drainage material 14 is made larger.

【００５６】逆に減速材である水の量を多くする場合
（例えば燃料濃縮度が高い、または、Ｐｕ富化度が大き
い燃料とか、燃料軸方向における燃料上部の場合）は、
図６（ａ）に示すように板状構造物12内の非沸騰水領域
13を大きくして水排除材14の板厚を薄くする。スペーサ
16の材質もＺｒ合金とすると溶接が可能で便利である。On the contrary, when the amount of water as the moderator is increased (for example, the fuel has a high fuel enrichment or a high Pu enrichment, or the upper fuel in the fuel axis direction),
As shown in FIG. 6A, the non-boiling water region in the plate-like structure 12
Increase 13 to reduce the thickness of the water drainage material 14. Spacer
If the material of 16 is Zr alloy, welding is possible and it is convenient.

【００５７】板状構造物12内に挿入する水排除材14の形
状は他にもいろいろ考えられ、図７（ａ）ないし（ｂ）
に示すような両端を曲げ加工したＺｒまたはＺｒ合金板
を２枚組み合わせて、スペーサ板材が一体の形状にして
もよい。Various shapes of the water drainage material 14 to be inserted into the plate-like structure 12 are conceivable, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).
It is also possible to combine two Zr or Zr alloy plates whose both ends are bent to form the spacer plate material in an integral shape.

【００５８】図７において（ａ）は板状構造物12内に両
端を外側に向けてＬ字状に折り曲げた幅広い水排除材14
の板を２枚背中合わせして挿入した例を示している。
（ｂ）は（ａ）よりも板幅が１／２の水排除材14の２行
２列状態で板状構造物12内に挿入した例を示している。In FIG. 7, (a) shows a wide water-excluding member 14 which is bent into an L-shape with both ends facing outward in the plate-like structure 12.
2 shows an example in which two plates are inserted back to back.
(B) shows an example in which the water-excluding member 14 having a plate width 1/2 that of (a) is inserted into the plate-like structure 12 in a two-row, two-column state.

【００５９】（ｃ）は板状構造物12内に内側に向けてＬ
字状に折り曲げた幅広い水排除材14の板を口字状に抱き
合わせた例を示している。（ｄ）は（ｃ）よりも板幅が
１／２の水排除材14の板を２行２列状態で板状構造物12
内に挿入した例を示している。各例ともＬ字状に折り曲
げた部分をスペーサとしている。(C) shows L inwardly in the plate-like structure 12.
An example is shown in which plates of a wide range of water-excluding material 14 bent in a letter shape are tied together in a square shape. (D) is a plate-like structure 12 in the form of 2 rows and 2 columns of the water-excluding member 14 having a width 1/2 that of (c).
The example inserted inside is shown. In each example, the L-shaped bent portion is used as a spacer.

【００６０】水排除材14中に可燃性毒物、例えばガドリ
ニアまたはガドリニアを含有させる場合は、可燃性毒物
の中性子吸収効果をより高める観点からは、２枚の板材
の間に非沸騰の水が存在する図６（ａ），（ｂ）の構造
よりも図７（ｃ），（ｄ）の構造がよりいっそう適して
いる。単に水排除量を調整する場合は図７（ａ），
（ｂ）の構造がより単純で目的を達成できる。When a burnable poison such as gadolinia or gadolinia is contained in the water exclusion material 14, non-boiling water exists between two plate materials from the viewpoint of further enhancing the neutron absorption effect of the burnable poison. The structures shown in FIGS. 7C and 7D are more suitable than the structures shown in FIGS. 6A and 6B. When simply adjusting the amount of water removed, see FIG.
The structure of (b) is simpler and the object can be achieved.

【００６１】一方、前記板状構造物12内に挿入する部材
を固体減速材とする場合は、中性子減速能力が軽水より
も高い金属水素化物、例えばＺｒＨ_2-X ，ＴｉＨ_2-X ，
ＣｅＨ_2+X が考えられる。On the other hand, when the member to be inserted into the plate-like structure 12 is a solid moderator, a metal hydride having a neutron moderating capacity higher than that of light water, such as ZrH _2-X , TiH _2-X ,
CeH _{2 + X} is considered.

【００６２】しかし、特開昭 61-280597号公報に見られ
るように、例えば、ＺｒＨ_2-X は結晶構造によってＨの
結合の比率が異なり、Ｘが 0.5を下まわると急激に脆く
なり粉状になりやすくなる。However, as seen in Japanese Patent Laid-Open No. 61-280597, for example, ZrH _{2 -X} has a different bond ratio of H depending on the crystal structure, and when _X is less than 0.5, it becomes brittle and becomes powdery. It becomes easy to become.

【００６３】これらを冷却材が貫流する板状構造物12内
に配置する場合は、図８（ａ），（ｂ）に示すようにＺ
ｒ合金等の耐食性が良好で中性子吸収の少ない材料17に
より被覆して使用するのがよい。中性子吸収がＺｒより
大きいという欠点があるがステンレス鋼の極薄材で被覆
してもよい。When these are arranged in the plate-like structure 12 through which the coolant flows, as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), Z
It is preferable to use it by coating it with a material 17 such as r-alloy having good corrosion resistance and low neutron absorption. The neutron absorption is larger than Zr, but it may be coated with an ultrathin stainless steel material.

【００６４】これにより、金属水素化物の高温水との反
応が防止できる。また、金属水素化物からの水素の熱拡
散による板状構造物12のＺｒ合金の水素脆化を防止また
は抑制できる。固体減速材の板厚を変えるためには図６
で例示したようにスペーサ16の寸法を調節すればよい。As a result, the reaction of the metal hydride with the high temperature water can be prevented. Further, hydrogen embrittlement of the Zr alloy of the plate-shaped structure 12 due to thermal diffusion of hydrogen from the metal hydride can be prevented or suppressed. Fig. 6 shows how to change the plate thickness of the solid moderator.
The size of the spacer 16 may be adjusted as illustrated in FIG.

【００６５】さらに、中性子減速能力をより高めるため
に、図２に示したように板状構造物12およびウォータロ
ッド10の内部全体に固体減速材を配置する場合がある。
この場合は、図９のように、板状構造物12を構成する板
状材には冷却材の取り入れ口および上端の開口部をなく
し、冷却材を貫流させないようにしてもよい。この場合
は固体減速材の被覆を板状構造物12が兼ねることができ
る。Further, in order to further enhance the neutron moderating ability, a solid moderator may be arranged in the entire inside of the plate-like structure 12 and the water rod 10 as shown in FIG.
In this case, as shown in FIG. 9, the plate-shaped material forming the plate-shaped structure 12 may have no inlet for the coolant and an opening at the upper end so that the coolant does not flow through. In this case, the plate-like structure 12 can also serve as the coating of the solid moderator.

【００６６】なお、金属水素化物は化学的により安定な
物質とするために中性子吸収の少ない適当な物質と混合
することも考えられ、この場合は減速材物質の体積変化
ではなく密度変化によって水素原子の原子数密度を調節
することができる。It should be noted that the metal hydride may be mixed with an appropriate substance having a small neutron absorption in order to make it a chemically more stable substance. In this case, the hydrogen atom is changed not by the volume change of the moderator substance but by the density change. The atomic number density of can be adjusted.

【００６７】図３および図４は本発明に係る燃料集合体
の実施例における板状構造物内の軸方向構成を概念的に
示したもので、板状構造物内に配置した水排除材または
固体減速材中に可燃性毒物であるガドリニアを混入した
場合である。FIG. 3 and FIG. 4 conceptually show the axial structure in the plate-like structure in the embodiment of the fuel assembly according to the present invention. This is the case when gadolinia, which is a burnable poison, is mixed into the solid moderator.

【００６８】既に述べたように、高燃焼度型の燃料集合
体やプルトニウムを含む燃料集合体では、従来の燃料集
合体に比べてＨ／ＨＭを増加させる必要があり（沸騰水
型原子炉では燃料集合体内を冷却材が昇流する間に沸騰
し、上部に行くに従いボイド率が高くなる、つまりＨ／
ＨＭが小さくなる。したがって、特にボイド率が高くＨ
／ＨＭが小さい軸方向上部ではＨ／ＨＭを増加させる必
要がある）、また、可燃性毒物の反応度価値を高める必
要がある。As described above, in the high burnup type fuel assembly and the fuel assembly containing plutonium, it is necessary to increase H / HM as compared with the conventional fuel assembly (in the boiling water reactor, The coolant boils while the coolant rises in the fuel assembly, and the void fraction increases toward the top, that is, H /
HM becomes smaller. Therefore, the void ratio is particularly high and H
In the axial upper part where / HM is small, it is necessary to increase H / HM), and it is also necessary to increase the reactivity value of the burnable poison.

【００６９】これらの条件を同時に満足するために板状
構造物内の組み合わせの一例として、水排除材を用いた
場合、燃料集合体の軸方向の水排除材厚さおよび可燃性
毒物量について図３により説明する。In order to satisfy these conditions at the same time, as an example of a combination in the plate-like structure, when a water-excluding material is used, the thickness of the water-excluding material in the axial direction of the fuel assembly and the amount of burnable poisons are shown in FIG. 3 will be described.

【００７０】水排除材の充填領域は、標準長さの燃料棒
の燃料ペレット充填部（燃料有効長）の上端から少なく
とも有効長の１／24ないし１／12以上の長さ部分を除い
た燃料有効部下部（例えば２／３の領域）に設け、軸方
向一様厚さか、厚さ分布をもたせる場合は燃料有効長の
下端から１／３ないし１／２の位置を境として上方の水
排除材の厚さを下方より薄くする。The filling area of the water-excluding material is the fuel excluding at least 1/24 to 1/12 or more of the effective length from the upper end of the fuel pellet filling portion (fuel effective length) of the standard length fuel rod. It is provided in the lower part of the effective part (for example, the region of 2/3), and when it has a uniform thickness in the axial direction or a thickness distribution, the upper part of the effective fuel length is ⅓ to ½ from the lower end of the effective fuel drainage. Make the material thinner than below.

【００７１】更に水排除材の充填領域において、軸方向
に可燃性毒物分布を有し、燃料有効長の下端から有効長
の１／24ないし１／12の長さ部分には可燃性毒物を含有
せず、その上方部に含有し、燃料有効長の下方から１／
３ないし１／２の位置を境として上方の可燃性毒物量を
下方より小さくする。Further, in the filling region of the water-excluding material, there is a distribution of combustible poisons in the axial direction, and the portion from 1/24 to 1/12 of the effective length from the lower end of the fuel effective length contains combustible poisons. Not included, but contained in the upper part, from the bottom of the active fuel length 1 /
The amount of combustible poison in the upper part is made smaller than that in the lower part at the position of 3 to 1/2.

【００７２】また、軸方向の区切りを更に増加した例と
して、水排除材は燃料有効長の下方から１／３ないし１
／２の位置に第１の板厚の区切れ目、燃料有効長の下方
から７／12ないし５／６の位置に第２の板厚の区切れ目
を有する。As an example in which the number of divisions in the axial direction is further increased, the water drainage material is 1/3 to 1 from the bottom of the active fuel length.
A second thickness break is provided at the position / 2, and a second thickness break is provided at a position 7/12 to 5/6 from below the active fuel length.

【００７３】可燃性毒物量は燃料有効長の下方から１／
３ないし１／２の位置に第１の区切れ目、燃料有効長の
下方から５／８ないし５／６の位置に第２の区切れ目を
有する。The amount of burnable poison is 1 / from below the active fuel length
It has a first break at a position of 3 to 1/2 and a second break at a position of 5/8 to 5/6 from below the active fuel length.

【００７４】第１の区切れ目より下方の領域で最も高
く、第１と第２の区切れ目に挟まれた領域がついで高
く、第２の区切れ目より上方の領域が最も低い分布とす
る。なお、この例においても、水排除材下端の燃料有効
長１／24ないし１／２区間は当然可燃性毒物を含有しな
い。The region below the first break has the highest distribution, the region between the first and second breaks has the next highest distribution, and the region above the second break has the lowest distribution. Also in this example, the fuel effective length 1/24 to 1/2 section at the lower end of the water drainage material naturally does not contain burnable poison.

【００７５】これらの区切れ目は、燃料棒の軸方向濃縮
度分布の区切れ目、水排除材の板厚区切れ目または水排
除材中の可燃性毒物量の軸方向の区切れ目と同一とする
と軸方向核設計上からの複雑さが低減されるので都合が
よい。These breaks are the same as the breaks in the axial enrichment distribution of the fuel rods, the breaks in the plate thickness of the water exclusion material, or the breaks in the axial direction of the amount of burnable poisons in the water exclusion material. This is convenient because the complexity from the direction kernel design is reduced.

【００７６】また、図４には固体減速材を用いた場合の
燃料集合体の軸方向の固体減速材平均断面密度および可
燃性毒物量を示す。FIG. 4 shows the average cross-sectional density of solid moderator and the amount of burnable poison in the axial direction of the fuel assembly when the solid moderator is used.

【００７７】固体減速材充填領域は、標準長さの燃料棒
の燃料ペレット充填部（燃料有効長）の上端から少なく
とも有効長の１／２以上の長さ部分の燃料有効部上部に
設ける。The solid moderator filling region is provided at the upper part of the fuel effective portion of at least ½ of the effective length from the upper end of the fuel pellet filling portion (fuel effective length) of the standard length fuel rod.

【００７８】軸方向一様厚さか、厚さ分布をもたせる場
合は燃料有効長の下端から２／３ないし１／２の位置を
境として上方の固体減速材の厚さまたは密度を下方より
大きくする。When the thickness is uniform in the axial direction or has a thickness distribution, the thickness or density of the solid moderator on the upper side is made larger than that on the lower side at the position of 2/3 to 1/2 from the lower end of the active fuel length. .

【００７９】なお、固体減速材を充填しない下部領域が
ある場合は、図５では省略するが冷却材を流し、固体減
速材の軸方向位置を保持するスペーサ材を設ける。If there is a lower region not filled with the solid moderator, a spacer material is provided to keep the axial position of the solid moderator, though not shown in FIG.

【００８０】さらに、固体減速材充填領域において、軸
方向に可燃性毒物量分布を有し、燃料有効長の上下端を
それぞれ燃料有効長の１／24ないし１／12の長さ部分に
は可燃性毒物を含有せず、燃料有効長の下方から１／３
ないし１／２の位置を境として上方の可燃性毒物量を下
方より小さくする設計とする。Further, in the solid moderator filling region, there is a distribution of the amount of combustible poisons in the axial direction, and the upper and lower ends of the active fuel length are combustible in the lengths of 1/24 to 1/12 of the active fuel length, respectively. Contains no toxic substances, 1/3 from the bottom of the active fuel length
The design is such that the amount of combustible poison in the upper part is smaller than that in the lower part at the position of 1/2 to 1/2.

【００８１】また、軸方向の区切りを更に増加した例と
して、固体減速材は燃料有効長の下方から１／３ないし
１／２の位置に第１の板厚または密度の区切れ目、燃料
有効長の下方から７／12ないし５／６の位置に第２の板
厚または密度の区切れ目を有する。Further, as an example in which the axial division is further increased, the solid moderator has a first plate thickness or density division at the position of 1/3 to 1/2 from the lower side of the fuel effective length, and the fuel effective length. Has a second thickness or density cut at a position 7/12 to 5/6 from below.

【００８２】可燃性毒物量は燃料有効長の下方から１／
３ないし１／２の位置に第１の区切れ目、燃料有効長の
下方から５／８ないし５／６の位置に第２の区切れ目を
有する。The amount of combustible poison is 1 / from below the active fuel length
It has a first break at a position of 3 to 1/2 and a second break at a position of 5/8 to 5/6 from below the active fuel length.

【００８３】第１の区切れ目より下方の領域で最も高
く、第１と第２の区切れ目に挟まれた領域がついで高
く、第２の区切れ目より上方の領域が最も低い分布とす
る。The region below the first break has the highest distribution, the region between the first and second breaks has the next highest distribution, and the region above the second break has the lowest distribution.

【００８４】なお、この例においても、固体減速材上下
端の燃料有効長１／24ないし１／２区間は当然可燃性毒
物を含有しない。Also in this example, the active fuel length 1/24 to 1/2 section at the upper and lower ends of the solid moderator naturally does not contain burnable poison.

【００８５】これらの区切れ目は、燃料棒の軸方向濃縮
度分布の区切れ目、固体減速材の板厚または密度の区切
れ目または固体減速材中の可燃性毒物量の軸方向分布の
区切れ目と同一とすると軸方向核設計上の複雑さが低減
されるので都合がよい。These breaks are the breaks in the axial enrichment distribution of the fuel rods, the breaks in the plate thickness or density of the solid moderator or the breaks in the axial distribution of the amount of burnable poison in the solid moderator. The same is advantageous because it reduces the complexity of the axial kernel design.

【００８６】これらにより、十字形板状構造物内で、可
燃性毒物よる燃料集合体の軸方向出力分布を制御する役
割の一部を担うことができ、かつ、燃料集合体内の可燃
性毒物添加燃料棒の低減にも寄与し、燃料集合体の水平
断面内出力分布の平坦化にも寄与する。With these, it is possible to play a part of the role of controlling the axial output distribution of the fuel assembly by the burnable poison in the cruciform plate-like structure, and to add the burnable poison in the fuel assembly. It also contributes to reduction of fuel rods and flattening of the power distribution in the horizontal cross section of the fuel assembly.

【００８７】さらに、下部で大きく上部で小さい沸騰水
型原子炉用燃料集合体全体のＨ／ＨＭをできるだけ軸方
向に平坦化し軸方向の出力分布を制御しやすくなる。こ
の場合、燃料棒の軸方向の濃縮度分布、ガドリニア設計
をより単純化できる。Further, the H / HM of the whole fuel assembly for a boiling water reactor, which is large in the lower part and small in the upper part, is flattened in the axial direction as much as possible to facilitate control of the axial power distribution. In this case, the fuel rod axial enrichment distribution and gadolinia design can be simplified.

【００８８】図３および図４に示した水排除材または固
体減速材の板厚または密度の軸方向分布はこの目的に適
合したものである。The axial distribution of the plate thickness or density of the water exclusion material or solid moderator shown in FIGS. 3 and 4 is suitable for this purpose.

【００８９】燃料有効部の上下端に天然ウランまたは劣
化ウランを燃料棒中に充填したブランケットを設ける場
合は前述のように、可燃性毒物を当該区間では水排除材
または固体減速材に添加しない方が軸方向出力分布の平
坦化および可燃性毒物のサイクル末期での燃え残りを少
なくする上で効果がある。When a blanket in which natural uranium or depleted uranium is filled in the fuel rod is provided at the upper and lower ends of the fuel effective portion, as described above, one in which the burnable poison is not added to the water exclusion material or the solid moderator in the section Is effective in flattening the axial power distribution and reducing the unburned residue of the burnable poison at the end of the cycle.

【００９０】次に、本実施例を取出燃焼度が変化する場
合のウラン燃料およびプルトニウムを富化した燃料（以
下ＭＯＸ燃料と呼ぶ）に適用した場合の例を示す。ここ
では、核特性の１つである動的ボイド係数を例にとって
説明する。Next, an example in which the present embodiment is applied to a uranium fuel and a plutonium-enriched fuel (hereinafter referred to as MOX fuel) when the extraction burnup is changed will be shown. Here, a dynamic void coefficient, which is one of the nuclear characteristics, will be described as an example.

【００９１】図10に水素と燃料の原子数割合（Ｈ／ＨＭ
比）と動的ボイド係数の関係を示す。曲線Ａは取出燃焼
度60ＧＷｄ／ｔのウラン燃料の場合、曲線Ｂは取出燃焼
度80ＧＷｄ／ｔのウラン燃料の場合、そして、曲線Ｃは
取出燃焼度60ＧＷｄ／ｔのＭＯＸ燃料の場合を示す。FIG. 10 shows the atomic ratio of hydrogen and fuel (H / HM
Ratio) and the dynamic void coefficient. Curve A shows the case of uranium fuel with take-up burnup of 60 GWd / t, curve B shows the case of uranium fuel with take-up burnup of 80 GWd / t, and curve C shows the case of MOX fuel with take-up burnup of 60 GWd / t.

【００９２】まず、基準燃料として取出燃焼度60ＧＷｄ
／ｔ、Ｈ／ＨＭ比 5.0のウラン燃料（Ｄ点）を選ぶ。こ
の場合の燃料集合体は図１に相当し、前記十字形板状構
造物の幅は１cm程度であり、十字形板状構造物内にＺｒ
合金板を挿入して減速材の体積を調節している。First, as reference fuel, take-out burnup of 60 GWd
Select a uranium fuel (point D) with / t and an H / HM ratio of 5.0. The fuel assembly in this case corresponds to that of FIG. 1, the width of the cross-shaped plate-like structure is about 1 cm, and Zr is contained in the cross-shaped plate-like structure.
An alloy plate is inserted to adjust the volume of the moderator.

【００９３】この場合の動的ボイド係数はＥＯＣ平均燃
焼度時点で 4.7¢（¢／％ｒｖ）程度となっている。こ
の燃料集合体の取出燃焼度が増加し、80ＧＷｄ／ｔ程度
となった場合、従来の燃料集合体と同様に集合体の構造
が変更できず、Ｈ／ＨＭ比が同じとすると、Ｅ点の動的
ボイド係数、すなわち 5.5¢程度となる。In this case, the dynamic void coefficient is about 4.7 ¢ (¢ /% rv) at the EOC average burnup time point. When the take-out burnup of this fuel assembly is increased to about 80 GWd / t, the structure of the assembly cannot be changed like the conventional fuel assembly, and if the H / HM ratio is the same, the point E The dynamic void coefficient is about 5.5 ¢.

【００９４】しかし、本発明による燃料集合体では、例
えば、図１から板状構造物中央部のＺｒ合金板を全て外
し、図11のごとく、冷却水18を貫流させることにより、
Ｈ／ＨＭ比を5.15程度まで増やすことができる。この場
合は、図のＧ点、すなわち、動的ボイド係数は基準燃料
とほとんど変わらないことになる。However, in the fuel assembly according to the present invention, for example, by removing all the Zr alloy plates in the central portion of the plate-like structure from FIG. 1 and allowing the cooling water 18 to flow therethrough as shown in FIG.
The H / HM ratio can be increased to about 5.15. In this case, point G in the figure, that is, the dynamic void coefficient is almost the same as the reference fuel.

【００９５】一方、取出燃焼度60ＧＷｄ／ｔのＭＯＸ燃
料の場合は、図２のように、十字形板状構造物内にＺｒ
Ｈ₂ の固体減速材を配置することによりＨ／ＨＭ比を5.
27程度まで増加させ中性子減速能力を高めることがで
き、これにより、従来の燃料集合体では、動的ボイド係
数が 7.7¢程度（Ｆ点）まで変化するところを 5.7¢程
度（Ｈ点）までの変化にとどめることができる。On the other hand, in the case of the MOX fuel having the take-out burnup of 60 GWd / t, Zr is contained in the cross-shaped plate structure as shown in FIG.
By placing a solid moderator of H _2, the H / HM ratio is 5.
It is possible to increase the neutron moderating capacity by increasing it to about 27, which allows the conventional fuel assembly to change the dynamic void coefficient up to about 7.7 ¢ (F point) up to about 5.7 ¢ (H point). It can be changed.

【００９６】図12および図13は、先に述べた３種類の原
子炉用燃料集合体（図１，図２，図11）が、複数種類混
在した炉心の１／４断面図を示す。FIG. 12 and FIG. 13 are ¼ cross-sectional views of a core in which a plurality of types of the above-mentioned three types of nuclear fuel assemblies (FIGS. 1, 2 and 11) are mixed.

【００９７】図12は取出燃焼度60ＧＷｄ／ｔ（ 4.5バッ
チ 168体取り替え）のウラン炉心から取出燃焼度80ＧＷ
ｄ／ｔ（ 6.0バッチ 128体取り替え）のウラン炉心へ移
行する途中の炉心を示しており、図１に示した取出燃焼
度60ＧＷｄ／ｔの燃料集合体（Ｈ／ＨＭ：小）と、図11
に示した取出燃焼度80ＧＷｄ／ｔの燃料集合体（Ｈ／Ｈ
Ｍ：大，丸で囲んだ１の新燃料 136体）が混在してい
る。FIG. 12 shows the burnup of 80 GW extracted from the uranium core with the burnup of 60 GWd / t (replacement of 168 bodies in 4.5 batch).
Fig. 11 shows a core in the process of transitioning to a d / t (6.0 batch 128 body replacement) uranium core, and a fuel assembly (H / HM: small) with an ejected burnup of 60 GWd / t shown in Fig. 1 and Fig. 11
The fuel assembly (H / H) with the burnup of 80 GWd / t shown in
M: Large, one new fuel surrounded by a circle (136 bodies) is mixed.

【００９８】図13は、図１に示した取出燃焼度60ＧＷｄ
／ｔのウラン燃料（Ｈ／ＨＭ：小）と図２に示した取出
燃焼度50ＧＷｄ／ｔのＭＯＸ燃料（Ｈ／ＨＭ：大）がほ
ぼ１対２の割合で混在している炉心である。FIG. 13 shows the take-out burnup of 60 GWd shown in FIG.
/ T uranium fuel (H / HM: small) and MOX fuel (H / HM: large) with an extracted burnup of 50 GWd / t shown in FIG. 2 are mixed in a ratio of approximately 1: 2.

【００９９】２つの炉心は共に、燃料集合体内部に設け
た長方形断面の非沸騰水領域13内の減速特性を調節する
ことにより、各燃料集合体間の核特性の違いが緩和され
良好な炉心特性が得られる。In both of the two cores, by adjusting the deceleration characteristics in the non-boiling water region 13 having a rectangular cross section provided inside the fuel assembly, the difference in the nuclear characteristics between the fuel assemblies is relaxed, and the good core is provided. The characteristics are obtained.

【０１００】上記実施例では次のような効果がある。十
字形に仕切った板状構造物内の中性子減速特性を適切に
調節することにより、第１に、チャンネルボックス内の
熱水力特性を変えることなく、燃料集合体の核特性の違
いを緩和することができる。The above embodiment has the following effects. By appropriately adjusting the neutron moderation characteristics in the cruciform plate-shaped structure, firstly, the difference in the nuclear characteristics of the fuel assembly is mitigated without changing the thermal-hydraulic characteristics in the channel box. be able to.

【０１０１】第２に、高燃焼度ウラン燃料やプルサーマ
ル燃料において、可燃性毒物の燃料棒の反応度制御効果
を高め、ガドリニア入り燃料棒の本数の増加を回避で
き、また、局所出力ピーキングが低減できる。Secondly, in the high burnup uranium fuel or the plu-thermal fuel, the reactivity control effect of the burnable poisonous fuel rods can be enhanced, the increase in the number of gadolinia-containing fuel rods can be avoided, and the local output peaking can be reduced. it can.

【０１０２】第３に、燃料棒内の燃料ペレットの濃縮度
またはガドリニア濃度の軸方向分布設計が単純化され、
製造コストが低減できる。Thirdly, the axial distribution design of enrichment or gadolinia concentration of fuel pellets in the fuel rod is simplified,
Manufacturing cost can be reduced.

【０１０３】さらに、固体減速材を使用した場合の長所
として、表１に示したように、軽水では常温から原子炉
運転状態の高温領域までに25％程度の密度変化があるの
に対し、金属水素化物の密度変化はほとんど無視できる
のことがあげられる。Further, as shown in Table 1, the advantage of using a solid moderator is that, as shown in Table 1, the density change of about 25% from normal temperature to the high temperature region of the reactor operating state is It can be said that the change in the density of the hydride can be almost ignored.

【０１０４】これにより、低温時と高温時の反応度差を
小さくでき、炉停止余裕の改善や、低温時の減速材温度
係数をより負側に移行させることが可能となる。As a result, the difference in reactivity between the low temperature and the high temperature can be reduced, the reactor shutdown margin can be improved, and the moderator temperature coefficient at the low temperature can be shifted to the negative side.

【０１０５】[0105]

【表１】 [Table 1]

【０１０６】図14は本発明の第２の実施例を示した断面
図である。すなわち、第２の実施例においてはチャンネ
ルボックス６を従来例の４倍に大型化して、この大型チ
ャンネルボックス６内を２枚１対の板状構造物で十字状
に区画して４等分し、この４等分された各領域内に燃料
棒２を９行９列に配置し、その内部に大径のウォータロ
ッド10を２本配列している。FIG. 14 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. That is, in the second embodiment, the channel box 6 is made four times as large as the conventional example, and the inside of the large channel box 6 is divided into four parts by dividing it into a cross shape with a pair of plate-shaped structures. The fuel rods 2 are arranged in 9 rows and 9 columns in each of the four divided regions, and two large-diameter water rods 10 are arranged therein.

【０１０７】そして、板状構造物12間には非沸騰水領域
13となる水排除材14を挿入し、板状構造物内の領域15を
有している。なお、十字状に配列した板状構造物12の交
点にも水排除材14が挿入されている。A non-boiling water region is provided between the plate-like structures 12.
A water excluding material 14 to be 13 is inserted, and an area 15 in the plate-like structure is provided. The water exclusion material 14 is also inserted at the intersection of the plate-shaped structures 12 arranged in a cross shape.

【０１０８】図15は本発明の第３の実施例を示した断面
図である。すなわち、第３の実施例においては燃料集合
体を従来例の４倍とし、さらにチャンネルボックス６内
の長方形断面の非沸騰水領域13を井桁状に大きくとって
いる。FIG. 15 is a sectional view showing the third embodiment of the present invention. That is, in the third embodiment, the fuel assembly is four times as large as that in the conventional example, and the non-boiling water region 13 of rectangular cross section in the channel box 6 is enlarged in a cross beam shape.

【０１０９】チャンネルボックス６は従来例の４倍の大
きさを有しており、このチャンネルボックス６内を２枚
の板状構造物12で井桁状に９等分し、この９等分された
各領域内に燃料棒２を６行６列に配置し、その内部に大
径のウォータロッド10を１本配列している。The channel box 6 has a size four times as large as that of the conventional example. The inside of the channel box 6 is divided into 9 equal parts by two plate-like structures 12 and divided into 9 equal parts. The fuel rods 2 are arranged in 6 rows and 6 columns in each region, and one large-diameter water rod 10 is arranged therein.

【０１１０】そして、板状構造物間は長方形断面の非沸
騰水領域13となり、その非沸騰水領域13内に水排除材14
を挿入している。A non-boiling water region 13 having a rectangular cross section is formed between the plate-like structures, and a water draining material 14 is placed in the non-boiling water region 13.
Have been inserted.

【０１１１】なお、図14および図15に示した燃料集合体
の大型化は定期検査時における燃料集合体の取り替えや
シャッフリング（配置変更）による時間を削減するため
に有用であり、さらに、燃料集合体を大型化した方が燃
料集合体内部の非沸騰水領域13の面積が大きくなるの
で、本実施例による効果がより顕著となる。It should be noted that increasing the size of the fuel assembly shown in FIGS. 14 and 15 is useful for reducing the time required for replacement of the fuel assembly and shuffling (relocation) during the periodic inspection. The larger the body, the larger the area of the non-boiling water region 13 inside the fuel assembly, so the effect of this embodiment becomes more remarkable.

【０１１２】[0112]

【発明の効果】本発明によれば、燃料棒における燃料の
組成に応じて、非沸騰水領域内に配置した固体減速材ま
たは水排除材の体積または密度あるいは組成を変更し、
非沸騰水領域全体の中性子減速特性を調節して燃料組成
の異なる燃料物質を用いた場合、燃料集合体間の核特性
の違いを緩和することができる。したがって、複数種類
の燃料集合体の混在炉心においても良好な炉心特性を得
ることができる。According to the present invention, the volume or density or composition of the solid moderator or the water exclusion material arranged in the non-boiling water region is changed according to the composition of the fuel in the fuel rod,
When the neutron moderation characteristics of the entire non-boiling water region are adjusted and fuel materials having different fuel compositions are used, the difference in the nuclear characteristics between the fuel assemblies can be reduced. Therefore, good core characteristics can be obtained even in a core in which a plurality of types of fuel assemblies are mixed.

【０１１３】また、沸騰水領域の構成は変わらないの
で、燃料組成の異なる燃料集合体に対しても、熱水力パ
ラメータと限界出力の相関式は同じものが使用できる。
限界出力試験には多くの時間と経費がかかり、燃料構
造、除熱性能が変われば燃料や炉心の設計製造の許認可
項目が増えることになり柔軟な燃料運用に時間的制約が
かかるが、この点が軽減される。Further, since the structure of the boiling water region does not change, the same correlation equation between the thermal hydraulic parameter and the limit output can be used for the fuel assemblies having different fuel compositions.
The marginal power test requires a lot of time and cost, and if the fuel structure and heat removal performance change, the number of licenses for fuel and core design and manufacturing will increase, and flexible fuel operation will have time constraints. Is reduced.

【０１１４】そして、固体減速材または水排除材中に可
燃性毒物を混入することにより、燃料集合体１体当りの
燃料棒本数を減少させることなく可燃性毒物の反応度制
御効果を高めることができ、局所出力ピーキングの低減
効果がある。By mixing the burnable poison in the solid moderator or water exclusion material, the reactivity control effect of the burnable poison can be enhanced without reducing the number of fuel rods per fuel assembly. There is an effect of reducing local output peaking.

【０１１５】しかも、可燃性毒物を混入した固体減速材
は減速棒の形として燃料棒間に配置するよりも熱中性子
と接する面積を大きくすることができるのでより反応度
制御効果が高まる。Moreover, since the solid moderator mixed with the burnable poison can have a larger area in contact with thermal neutrons as compared with a moderator arranged between fuel rods in the form of a moderator rod, the reactivity control effect is further enhanced.

【０１１６】さらに、燃料集合体内に設けた非沸騰水領
域を利用し、固体減速材または水排除材の体積、密度、
組成、ガドリニアの混入量、固体減速材の形状を軸方向
位置で調節することにより、従来行っている軸方向のＨ
／ＨＭの調整、ガドリニア設計の役割をある程度代用す
ることができる。Further, by utilizing the non-boiling water region provided in the fuel assembly, the volume and density of the solid moderator or water exclusion material,
By adjusting the composition, the amount of gadolinia mixed, and the shape of the solid moderator at the axial position, the axial H
The role of adjusting / HM and gadolinia design can be substituted to some extent.

【０１１７】よって、燃料棒の軸方向の濃縮度分布設
計、ガドリニア設計をより単純化できる。Therefore, the axial enrichment distribution design and gadolinia design of the fuel rod can be simplified.

【０１１８】なお、本発明における実施態様を要約すれ
ば次のとおりである。 (1) 固体減速材として被覆されたジルコニウムハイドラ
イド（ＺｒＨ₂ ）、水排除材としてジルコニウムまたは
ジルコニウム合金を用いること。 (2) 十字状に仕切る板状構造物内に設けた長方形断面の
非沸騰水領域に配置した固体減速材または水排除材中
に、可燃性毒物を混入すること。The embodiments of the present invention are summarized as follows. (1) Use of coated zirconium hydride (ZrH ₂ ) as a solid moderator and zirconium or a zirconium alloy as a water exclusion material. (2) Combustible poisons should be mixed into the solid moderator or water drainage material placed in the non-boiling water region of rectangular cross section provided in the plate-shaped structure partitioned in a cross shape.

【０１１９】(3) 板状構造物内に設けた長方形断面の非
沸騰水領域に配置した固体減速材または水排除材を板状
に成形し、２枚を１組とし平行に配し、その間に水を配
すること。 (4) 板状構造物内に設けた長方形断面の非沸騰水領域内
に配置した固体減速材または水排除材の体積または密度
または組成を、燃料集合体の軸方向位置で変えること。(3) The solid moderator or water drainage material arranged in the non-boiling water region of the rectangular cross section provided in the plate-like structure is formed into a plate shape, and two sheets are arranged in parallel as one set, and between them. Disperse water in. (4) Varying the volume, density or composition of the solid moderator or water scavenger placed in the non-boiling water region of rectangular cross section provided in the plate-like structure depending on the axial position of the fuel assembly.

【０１２０】(5) 板状構造物内に設けた長方形断面の非
沸騰水領域に配置した固体減速材または水排除材中の可
燃性毒物の混入量を、燃料集合体の軸方向位置で変える
こと。 (6) 板状構造物内に設けた長方形断面の非沸騰水領域の
減速特性が異なる複数種の燃料集合体で炉心を構成する
こと。(5) The mixing amount of the burnable poison in the solid moderator or water exclusion material arranged in the non-boiling water region of the rectangular cross section provided in the plate-like structure is changed depending on the axial position of the fuel assembly. thing. (6) The core should be composed of a plurality of types of fuel assemblies with different deceleration characteristics in the non-boiling water region of rectangular cross section provided in the plate structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に係る第１の実施例の燃料集合体と制御
棒の配置を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing the arrangement of a fuel assembly and control rods according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１と対応し、取出燃焼度の高い燃料またはＭ
ＯＸ燃料を用いた燃料集合体と制御棒の配置を示す断面
図。FIG. 2 is a fuel corresponding to FIG.
Sectional drawing which shows arrangement | positioning of the fuel assembly and control rod which used OX fuel.

【図３】（ａ）は本発明の実施例において、燃料集合体
内部の長方形断面の非沸騰水領域に水排除材を軸方向に
分布させた例を示す分布図、（ｂ）は同じく可燃性毒物
を軸方向に分布させた例を示す分布図。FIG. 3A is a distribution diagram showing an example in which a water-excluding material is axially distributed in a non-boiling water region of a rectangular cross section inside a fuel assembly in the embodiment of the present invention, and FIG. The distribution diagram which shows the example which distributed the toxic substance in the axial direction.

【図４】（ａ）は本発明の実施例において燃料集合体内
部の長方形断面に非沸騰水領域に固体減速材を軸方向に
分布させた例を示す分布図、（ｂ）は同じく可燃性毒物
を軸方向に分布させた例を示す分布図。FIG. 4A is a distribution diagram showing an example in which a solid moderator is axially distributed in a non-boiling water region in a rectangular cross section inside a fuel assembly in the embodiment of the present invention, and FIG. The distribution diagram which shows the example which distributed the poison in the axial direction.

【図５】本発明の第１の実施例において、燃料集合体内
部に長方形断面の非沸騰水領域を設けるための、十字形
の仕切の軸方向の構造を示す斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing an axial structure of a cross-shaped partition for providing a non-boiling water region having a rectangular cross section inside the fuel assembly in the first embodiment of the present invention.

【図６】（ａ）は本発明の第１の実施例における板状構
造物を示す断面図、（ｂ）は同じく板状構造物の中空部
を示す断面図。FIG. 6A is a sectional view showing a plate-like structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a sectional view showing a hollow portion of the plate-like structure.

【図７】（ａ）から（ｄ）はそれぞれ、図６において板
状構造物内に配置した水排除材の構造が異なる例を示す
断面図。7 (a) to 7 (d) are cross-sectional views showing examples in which the structure of the water-excluding material arranged in the plate-like structure in FIG. 6 is different.

【図８】（ａ）は本発明の第１の実施例において板状構
造物の内部に固体減速材を配置した例を示す断面図、
（ｂ）は同じく板状構造物内に固体減速材を配置した例
を示す断面図。FIG. 8A is a cross-sectional view showing an example in which a solid moderator is arranged inside a plate-like structure in the first embodiment of the present invention,
(B) is sectional drawing which shows the example which similarly arrange | positioned the solid moderator in the plate-shaped structure.

【図９】本発明の第１の実施例において板状構造物の軸
方向の構造が図５と異なる例を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing an example in which the axial structure of the plate-shaped structure is different from that in FIG. 5 in the first embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の第１の実施例における水素と燃料の
原子数比（Ｈ／ＨＭ比）と動的ボイド係数との関係を示
す特性図。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the atomic number ratio (H / HM ratio) of hydrogen and fuel and the dynamic void coefficient in the first example of the present invention.

【図１１】本発明の第１の実施例の作用を説明するため
の断面図で、図１と対応する。FIG. 11 is a sectional view for explaining the operation of the first embodiment of the present invention and corresponds to FIG.

【図１２】本発明の第１の実施例における１つの炉心に
２種類の取出燃焼度をもつウラン燃料集合体を混在させ
た場合を示す炉心の１／４断面図。FIG. 12 is a quarter cross-sectional view of the core showing a case where uranium fuel assemblies having two kinds of take-out burnup are mixed in one core in the first embodiment of the present invention.

【図１３】本発明の第１の実施例における１つの炉心に
ウラン燃料集合体およびＭＯＸ燃料集合体を混在させた
場合を示す炉心の１／４断面図。FIG. 13 is a quarter sectional view of the core showing a case where a uranium fuel assembly and a MOX fuel assembly are mixed in one core in the first embodiment of the present invention.

【図１４】本発明の第２の実施例である燃料集合体と制
御棒の配置を示す断面図。FIG. 14 is a sectional view showing an arrangement of a fuel assembly and control rods, which is a second embodiment of the present invention.

【図１５】本発明の第３の実施例である燃料集合体と制
御棒の配置を示す断面図。FIG. 15 is a sectional view showing the arrangement of a fuel assembly and control rods according to a third embodiment of the present invention.

【図１６】従来の沸騰水型原子炉に用いられる燃料集合
体の概略を示す斜視図。FIG. 16 is a perspective view showing an outline of a fuel assembly used in a conventional boiling water reactor.

【図１７】従来の沸騰水型原子炉の炉心部分の概略を示
す斜視図。FIG. 17 is a perspective view showing an outline of a core portion of a conventional boiling water reactor.

【図１８】従来の沸騰水型原子炉用燃料集合体を示す断
面図。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a conventional boiling water reactor fuel assembly.

【図１９】従来の高燃焼度用燃料集合体を示す断面図。FIG. 19 is a sectional view showing a conventional high burnup fuel assembly.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…燃料集合体、２…燃料棒、３…スペーサ、４…上部
タイプレート、５…下部タイプレート、６…チャンネル
ボックス、７…炉心支持板、８…燃料支持金具、９…上
部格子板、10，10ａ…ウォータロッド、11…制御棒、12
…板状構造物、13…非沸騰水領域、14…水排除材、14ａ
…固体減速材、15…板状構造物内の領域、16…スペー
サ、17…耐食性が良好で中性子吸収の少ない材料、18…
冷却水、19…冷却材の取り入れ口、20…開口部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel assembly, 2 ... Fuel rod, 3 ... Spacer, 4 ... Upper tie plate, 5 ... Lower tie plate, 6 ... Channel box, 7 ... Core support plate, 8 ... Fuel support metal fitting, 9 ... Upper lattice plate, 10, 10a ... Water rod, 11 ... Control rod, 12
... Plate-like structure, 13 ... Non-boiling water region, 14 ... Water exclusion material, 14a
… Solid moderator, 15… Area inside plate-like structure, 16… Spacer, 17… Material with good corrosion resistance and low neutron absorption, 18…
Cooling water, 19 ... Coolant intake, 20 ... Opening.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7156−2Ｇ Ｇ２１Ｃ 3/32 Ｌ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁵ Identification code Office reference number FI technical display location 7156-2G G21C 3/32 L

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 上部タイプレートに上端部が保持され下
部タイプレートに下端部が保持され内部に複数の燃料ペ
レットを充填した複数の燃料棒を有し、冷却材流路を構
成する角筒状のチャンネルボックス内に収容されている
核燃料集合体において、前記チャンネルボックス内に長
方形断面の非沸騰水領域を複数設け、前記チャンネルボ
ックス内の領域を複数の長方形または正方形の小燃料棒
束に区分した燃料棒群領域に区画し、前記燃料棒におけ
る燃料の組成に応じて前記長方形断面の非沸騰水領域内
の少なくとも一部に固体減速材または水排除材を配置
し、この固体減速材または水排除材の体積または密度ま
たは組成を調節することにより前記非沸騰水領域内の中
性子の減速特性を変えることを特徴とする核燃料集合
体。1. A rectangular tube shape having a plurality of fuel rods having an upper end held by an upper tie plate and a lower end held by a lower tie plate and filled with a plurality of fuel pellets therein, and forming a coolant passage. In the nuclear fuel assembly housed in the channel box, a plurality of non-boiling water regions having a rectangular cross section are provided in the channel box, and the region in the channel box is divided into a plurality of rectangular or square small fuel rod bundles. The solid moderator or water exclusion material is arranged in at least a part of the non-boiling water area of the rectangular cross section according to the composition of the fuel in the fuel rod group, and the solid moderator or water exclusion material is divided. A nuclear fuel assembly characterized in that the moderation characteristics of neutrons in the non-boiling water region are changed by adjusting the volume or density or composition of the material.