JPH01132989A

JPH01132989A - 燃料集合体

Info

Publication number: JPH01132989A
Application number: JP62289349A
Authority: JP
Inventors: Mitsuya Nakamura; 光也中村; Michihiro Ozawa; 小沢　通裕; Junichi Yamashita; 淳一山下; Hiromasa Hirakawa; 平川　博將
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-11-18
Filing date: 1987-11-18
Publication date: 1989-05-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、燃料集合体に係り、特に、沸騰水型原子炉に
適用するのに好適な燃料集合体に関するものである。

〔従来の技術〕

燃料物質の装荷量を多くして燃料経済性を向上させる燃
料集合体として、特開昭６２−２１７１８６号公報の第
１図に示す燃料集合体が提案されている。

すなわち、この燃料集合体は、９行９列に燃料棒が配置
され、燃料集合体横断面の中央部においてちょうど７本
の燃料棒を取除いた領域に２本の水ロッドを斜めに隣接
して配置したものである。２本の水ロッドは、同じ横断
面積を有し、その外径は燃料棒の配列ピットよりも大き
い。１本の水ロッドは、燃料棒１本の横断面積の３．５
倍以上の横断面積を有している。特開昭６２−２１７１
８６号公報の第１図に示された燃料集合体においても、
特開昭６１−９６４９１号公報に示されているように水
ロッドに設けられた突起により燃料スペーサを保持して
おり、このような保持は水ロッドを回転させることによ
って行っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕発明者等は、特開昭６２−２１７１８６号公報の第１図
に示す燃料集合体よりも更に燃料経済性を向上できる燃
料集合体の構造を検討した。

燃料経済性を向上させるためには、特開昭６２−２１７
１８６号公報の１頁、下部右欄３〜１９行に示されてい
るように燃料集合体の燃焼度を大きくする必要があり、
これにあわせて濃縮度に応じた最適の減速材／燃料比を
実現する必要がある。また、ウラン装荷量の点からは、
ウラン装荷量が多いほど燃料経済性が向上するので、水
ロッドの横断面積を増加させるにあたって取除かれる燃
料棒の本数をできるだけ少なくすることが望ましい。以
上のことから、発明者等は、中央部から取除かれる燃料
棒が７本と少なくしかも大きな横断面積の水ロッドを有
する特開昭６２−２１７１８６号公報の第１図の燃料集
合体において、ロッド形状の検討を行った。単に水ロッ
ドの横断面積を増大させるだけであるならば、第７図及
び第８図のような燃料集合体が考えられる。すなわち、
第７図の燃料集合体は、特開昭６２−２１７１８６号公
報の第１図の燃料集合体と同様にチャンネルボックス８
内に燃料棒２を９行９列に配置し、７本の燃料棒２が配
置可能な中央の領域に横断面形状が２つの正方形を重ね
たような形状をしている水ロッド１８を配置したもので
ある。第８図の燃料集合体は、第７図の燃料集合体の水
ロッド１８の代りに特開昭６２−２１７１８６号公報の
第１図に示す２本の水ロッドの側面を直線にして結んだ
ような横断面形状を有する水ロッド１９を用いたもので
ある。これらの燃料集合体における水ロッドの全横断面
積は、特開昭６２−２１７１８６号公報の第１図におけ
るその横断面積よりも大きくなっている。しかしながら
、第７図及び第８図の燃料集合体では、特開昭６１−９
６４９１号公報に示された燃料集合体のように水ロッド
にて燃料スペーサを簡単に保持することが困難である。

燃料集合体を組立てるにあたっては、水ロッドにて簡単
に燃料スペーサを保持できることも必要な要件である。

更には、要求される機能が得られる水ロッドを容易に加
工できることも必要な要件である。

本発明の目的は、燃料スペーサの保持が簡単にできると
共に水ロッドの製作が容易であり、燃料経済性を更に向
上できる燃料集合体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、減速材領域の横断面積が１本の前記燃料
棒の横断面積の２倍以上を有してしかも互いに斜めに隣
接して配置された２本の水ロッドのうちで少なくとも１
本の水ロッドの横断面形状は、半径が実質的に等しく中
心位置が異なる２つの円弧にて画定され、しかもこれら
の円弧のうちで長さの短かい円弧により形成される凹部
を有することによって達成される。

〔作用〕

隣接している２本の水ロッドのうちの１本の横断面形状
が長さの短かい円弧により形成される凹部を有している
ので、他の１本の水ロッドの回転が上記の水ロッドによ
って阻害されることがなく水ロッドによる燃料スペーサ
の保持が簡単にできる。上記凹部を形成している長さの
短かい円弧の半径と長さの長い他の円弧の半径が実質的
に等しいので、その半径を有する管の側壁の一部を中心
側に同じ曲率で凹ませるだけでよく所定の横断面積を有
する水ロッドを容易に製作することができる。なお、管
の側壁の一部を凹ませる前と後において、凹ませた後に
おいて形成される長さの長い円弧の両端とその円弧の中
心を結んでなる角度は変化しない、上記の水ロッドを用
いることによって、この水ロッドの横断面積とこれに隣
接する水ロッドの横断面積とを合せた横断面積を、特開
昭６２−２１７１８６号公報の第１図の燃料集合体にお
ける２本の水ロッドの横断面積を合計したものよりも大
きくできる。従って、燃料経済性を更に向上させること
が可能になる。

〔実施例〕

本発明は、前述したように特開昭６２−２１７１８６号
公報の第１図に示される燃料集合体において水ロッドの
横断面形状を検討することによってなされたものである
。特に、発明者等は特開昭６２−２１７１８６号公報の
第１図の燃料集合体よりも燃料経済性を向上させるため
に必要な要件を明らかにした以降において、それらを満
足する水ロッドの横断面形状を具体的に検討した。この
ような種々の検討により、水ロッドの横断面形状を第９
図（本発明の先願である特願昭６２−６３８８６号の第
１５図）に示される水ロッド２０の形状に近いものが実
現できればよいとの結論に達した。しかし、その第１５
図に示された横断面形状を１つの水ロッドにて楕成する
のでは、横断面積は大きくなるが燃料スペーサの保持の
仕方及び所定の横断面積を有する水ロッドの製作におい
ては要求を満足させることができない。このため、特開
昭６２−２１７１８６号公報に示さるように横断面積の
大きい２本の水ロッドを配置し、そのうちの１本は後述
する第４図に示す横断面形状を有する水ロッドを用いる
こととした。これにより他の２つの要求をも満足させる
ことができる。

このような検討により得られた本発明の実施例を以下に
説明する。

第１図、第２図及び第３図は、沸騰水型原子炉に適用し
た本発明の好適な一実施例である燃料集合体を示してい
る０本実施例の燃料集合体１は、７４本の燃料棒２．上
部タイプレート３．下部タイプレート４．燃料スペーサ
５．水ロッド６及び７及びチャンネルボックス８を有し
ている。

上部タイプレート３及び下部タイプレート４は、燃料棒
２の上端部及び下端部をそれぞれ保持している。７４本
の燃料棒２は、９行９列に配置され、隣接する相互の間
隔が燃料スペーサ３５にて保持されている。チャンネル
ボックス２１は、横断面が実質的に正方形をした筒状体
であって上部タイプレート３３に取付けられ、燃料スペ
ーサ３５にて束ねられた燃料棒束の周囲を取囲んでいる
。

７４本の燃料棒２のうち７２本の燃料棒２は、最外周か
ら３列目までに同じピッチａにて正方形状に配列されて
いる。最外周から４列目においては、２本の燃料棒２、
すなわち燃料棒２Ａが燃料集合体１のコーナ部Ｘｌとこ
れと対向するコーナ部Ｘｚとを結ぶ対角線上に燃料集合
体１の軸心に対して対称とするように配置されている。

以上のような燃料棒２の配列によって、燃料集合体１の
横断面の中央部に７本の燃料棒２がピッチａにて配置可
能な領域Ａが形成される。この領域Ａは、あたかも４本
の燃料棒２をピッチａにて正方形に配列可能な２つの領
域Ｂを各々の領域Ｂにおける１本の燃料棒２が燃料集合
体１の軸心に位置するように重ね合わせた形状をしてい
る。領域Ａ内で、２本の水ロッド６及び７が、燃料集合
体１のコーナ部Ｙ１とこれと対向するコーナ部Ｙ２とを
結ぶ対角線上に配置されている。コーナ部ｙｔとコーナ
部Ｙ２とを結ぶ対角線は、コーナ部ＸＩとコーナ部Ｘ２
とを結ぶ対角線と直交している。水ロッド６の横断面形
状は、半径Ｒ１（水ロッド６の外径の１７２）の円形を
している。水ロッド６の中空管部の下端部及び上端部に
開口６Ａ及び６Ｂが設けられる。水ロッド７は、横断面
形状が第４図に示すように２つの円弧、すなわち円弧Ａ
１及びＡ２にて画定されており、長さの短かい円弧Ａｚ
円弧Ａ１の中心０１側に入り込んだ形状を有している０
円弧Ａｌは点Ｂｔ、点Ｂａ及び点Ｂｚを結んで形成され
、円弧Ａ２は点Ｂｌ。

点Ｂ４及び点Ｂ３を結んで形成される。円弧ＡＸの半径
Ｒｚと円弧Ａ２の半径Ｒ８とは等しく、円弧Ａ１の中心
０１の位置と円弧Ａ２の中心０２の位置とは、互いに異
った位置にある。円弧Ａ１の半径Ｒ２は、中心０１から
水ロッド７の外面までの長さである０円弧Ａｌの長さは
１円弧Ａ２のそれよりも長い。水ロッド６の半径Ｒ１も
、半径Ｒｚに等しい。半径Ｒ１及びＲｚは、ピッチａよ
りも大きい。中心Ｏ！と中心０２とを結ぶ直線は。

円弧Ａ２の中点である点Ｂ４を通る。円弧Ａ２は、第４
図の破線で示す点Ｂｚ、点８４′　　及び点Ｂ２を結ん
でなる円弧Ａ８の部分（半径ＲＺの円周の一部）を中心
０１側に押込むことによって形成される。円弧Ａ２を形
成することによって水ロッド７の側面に凹部９が形成さ
れる。円弧Ａ２の半径と円弧Ａ３の半径とは等しいので
、円弧ＡＺと円弧Ａ３との長さは等しくなる。このため
、点Ｂｌ。

点０２及び点Ｂｚを結んで得られる角度（角度θ）は、
凹部９を形成する前とそれを形成した後で変化しない。

また、円弧Ａ１の曲率も、円弧Ａ１の全長にわたり凹部
９の形成前後において変化しない。従って、所定の冷却
水流路断面積を内部に有する水ロッド７が円弧Ａ２の長
さを規定するだけで容易に精度よく製作できる。量産さ
れた各水ロッド７における冷却水流路断面積のバラツキ
も、著しく小さい。凹部９は、水ロッド７の軸方向の全
長にわたって延びており、以下のような加工を行うこと
により水ロッドの側面に設けることができる。すなわち
、２・Ｒ２の外径を有する中空管の内側に、水ロッド７
の内側空間の横断面形状と同じ横断面形状を有する雇（
雇の軸方向長さは、水ロッドの軸方向長さよりも長い）
を挿入し、水ロッド７の外面と同じ曲率を有するガイド
溝内に内部に雇を有する中空管を挿入し中空管と雇を同
時に引張る１円弧Ａ２と同じ曲率を有する突起部が設け
られたローラがガイド溝の開口部に設置されているので
、中空管と雇とを同時に引張ると中空管の外面の一部が
ローラの突起部により内側に押込まれて中空管の外面に
長手方向に延びる凹部９が形成される。雇を内部に有す
る中空管をガイド溝内に挿入するときには、雇の側面に
設けられた凹部がローラの突起部に対向させるようにす
る。

このように加工された中空管の上端を密封しその下端を
下部端栓にて密封して水ロッド７が構成される。水ロッ
ド７の中空管の下端部及び上端部に水ロッド６と同様な
開口がそれぞれ設けられる。

水ロッド６も上端が密封され下端が下部端栓にて密封さ
れている。水ロッド６の下部端栓は、下部の側面にネジ
が設けられ、どのネジ部の上方に横断面が矩形の嵌合部
１０を有している。水ロッド６は、下部端栓を下部タイ
プレート４に設けられた孔部内に挿入しその下部端栓の
ネジ部に下側からナツト１１を係合させることによって
下部タイプレート４に取付けらる。水ロッド７も、水ロ
ッド６と同様にして下部タイプレート４に取付けられる
。水ロッド６及び７を下部タイプレート４に取付けた後
、各ナツト１１には廻り止めが設けられる。水ロッド６
及び７の下部端栓を挿入する下部タイプレート４の各孔
部は、下部が下部端栓のネジ部を挿入するために円形の
横断面を有し上部が嵌合部１０を挿入するために嵌合部
１０と同様な矩形の横断面を有している。これらの孔部
における矩形横断面部と水ロッド６及び７の各下部端栓
の嵌合部１ｏとが係合されることにより、水ロッド６及
び７の回転が防止される。水ロッド６及び７の上端は、
燃料集合体１の燃料有効長の下端から燃料有効長の軸方
向全長の２２／２．４のレベルに位置している。水ロッ
ド６及び７は、下端部が下部タイプレート４に保持され
ているが上端部は上部タイプレート３に保持されていな
い。

燃料集合体１が組立てられた状態では、水ロッド６と水
ロッド７が領域Ａ内で隣接して配置されて水ロッド７の
凹部９が水ロッド６の外面に対向しており、しかも水ロ
ッド６の横断面の一部が凹部９内に挿入されている。冷
却水流によって生じる流動振動に基づく腐食が水ロッド
６及び７に発生するのを防止するために水ロッド６と水
ロッド７との間には、凹部９の側面に沿った間隙１２が
形成されている。間隙１２の幅ｄは、約２．５　ｒｍで
ある。なお、燃料棒２の配列ピッチａは約１４．４腸及
び燃料棒２の外径すは約１０．７１ｗｍである。

水ロッド６と隣接する燃料棒２との間の間隙の幅Ｃと水
ロッド７と隣接する燃料棒２との間の間隙の幅Ｃとは、
等しくなるようにする。間隙の幅Ｃを等しくすることに
よって、水ロッド６及び７に基づく中性子の減速効果が
水ロッド６及び７の周囲にある燃料棒２にほぼ一様に及
ぼされる。

７個の燃料スペーサ５が５所定の間隔をもって畑、［１
集合体１の軸方向に配置されている。これらの燃料スペ
ーサ５は、水ロッド６に保持されている。燃料スペーサ
５の詳細構造を、第３図及び第５図に基づいて説明する
。燃料スペーサ５は、特開昭５９−６５２８７号公報の
第２Ａ図に示された燃料スペーサと同様に、内部に燃料
棒２が挿入される７４個の円筒スリーブ５Ａ、ループ状
バネ５Ｂ。

バンド５Ｃ，Ｕ字部を有する１対のプレート５Ｄ。

プレート５Ｅ及びスプリング５Ｆを有している。

円筒スリーブ５Ａは、内側に突出する２個の突起部５Ｇ
を有している。円筒スリーブ５Ａは、９行９列に配列さ
れているが中央部の７個分が取除かれでいるので７４個
の円筒スリーブ５Ａが互いに溶接にて接合されている。

接合されて最外周に配列された３６個の円筒スリーブ５
Ａの外側にバンド５Ｃが取付けられる。ループ状バネ５
Ｂは、隣接している２つの円筒スリーブ５Ａに跨って取
付けられる。円筒スリーブ５Ａに挿入された燃料棒２は
、円筒スリーブ５Ａに設けられた２つの突起部５Ｇと１
つのループ状バネ５Ｂの３点によって保持される。燃料
スペーサ５は、最外周がら三列目までに配列された円筒
スリーブ５Ａと、最外周から四列目において対向する１
対のコーナｘｌ及びＸ２を結ぶ対角線上に配列された２
個の円筒スリーブ５Ａ（具体的には円筒スリーブ５Ａｒ
）とを有している。すなわち、燃料スペーサ５は、１本
の対角線上では最外周から三列目、他の対角線上では最
外周から四列目まで円筒スリーブ５Ａが配置されている
。このように二箇所のみで最外周から四列目に配置され
た円筒スリーブ５Ａ１、及びその他の部分においては最
外周から三列目に配置された円筒スリーブ５Ａに取囲ま
れた内側の領域１３に、前述の大径の２本の水ロッド６
及び７が挿入される。領域１３は、ロッド挿入領域であ
る。前述の最外周から４列目に配置された円筒スリーブ
５Ａ１と、この両側に位置して円筒スリーブ５Ａ１に隣
接している円筒スリーブ５Ａｚとにおいて領域１３に面
する側面に、Ｕ字部を有するプレート５Ｄが取付けられ
る。各プレート５Ｄの０字部５Ｄ１は、領域１３内に突
出している６コ一ナ部Ｙｚ及びＹ２を結ぶ対角線上で最
外周から３列目に配置されてしかも円筒スリーブ５Ａｚ
に隣接している２個の円筒スリーブ５Ａａのロッド挿入
領域１３に面する側面に、プレート５Ｅがそれぞれ取付
けられる。スプリング５Ｆが、プレート５Ｅに設置され
る。領域１３内に挿入される２本の隣接する水ロッド６
及び７は、スプリング５Ｆと２枚のプレート５Ｄの０字
部５Ｄ１との３点によって保持される。０字部５Ｄ１は
、水ロッド６と水ロッド７との間の間隙１２の幅ｄを所
定幅に保持する機能を有している。Ｕ字部５Ｄｌを有す
るプレート５Ｄを設けた燃料スペーサ５は、２本の太径
の水ロッド６及び７を簡単な構成で容易に保持すること
ができる。

水ロッド６は、水ロッド６に設けられた突起部１４によ
りプレート５ＤのＵ字部５Ｄｚ　を保持することによっ
て燃料スペーサ５を保持している。

突起部１４は、軸方向に配置された燃料スペーサ１個当
り２個設けられる。この２個の突起部１４は、燃料スペ
ーサ５を水ロッド６に保持した状態で燃料スペーサ５を
挾むように水ロッド６に設けられている。

燃料スペーサ５の水ロッド６への取付は方及び水ロッド
６及び７の下部タイプレート４への取付は方を主として
燃料集合体１の組立てについて述べる。まず、組立て定
盤の上面に７個の燃料スペーサ５を所定間隔に並べ、燃
料スペーサ列の一方の側に下部タイプレート４を横にし
ておく。水ロッド７を、下部端栓側より燃料スペーサ列
の軸心よりもコーナ部Ｙ２側で各燃料スペーサ５に形成
されたロッド挿入領域１３の２枚のプレート５Ｄに挾れ
た部分内に順次挿入し、水ロッド７の下部端栓を下部タ
イプレート４の所定の孔部内に挿入してナツト１１によ
り下部タイプレート４に固定する。この時、水ロッド７
の凹部９は、コーナ部Ｙｌの方を向いている。次に突起
部１４が第５図の破線１４Ａの位置にある状態で、下部
端栓側より水ロッド６を、下部タイプレート４に向って
各燃料スペーサ５に形成されたロッド挿入領域１３の２
枚のプレート５Ｄに挾れた部分内に順次挿入する。水ロ
ッド６の下部端栓の嵌合部１０が下部タイプレート４の
孔部内に挿入される直前で、水ロッド６の軸方向の移動
を停止し、水ロッド６を矢印１５の方向に回転させ突起
部１４を０字部５Ｄ１の位置まで移動させる。水ロッド
７の側面に設けられた凹部９が水ロッド６の外面に対向
しているので、水ロッド６の外面は凹部９内を通って自
由に移動できる。突起部１４が水ロッド６の回転により
Ｕ字部５Ｄ＋の位置に達することによって、突起部１４
が燃料スペーサ５を保持できるのである。その後、水ロ
ッド６を下部タイプレート４に向って移動させ水ロッド
６の下部端栓の嵌合部１０を下部タイプレート４の孔部
内に挿入し、下部端栓のネジ部にナツト１１を係合する
。

このようにして、水ロッド６が下部タイプレート４に取
付けられる。燃料棒２が、各燃料スペーサ５の円筒スリ
ーブ５Ａ内に１本ずつ下部タイプレート４に達するまで
挿入される。全燃料棒２の挿入が完了した時点で、上部
タイプレート３が取付けられ、次にチャンネルボックス
８が上部タイプレート３に取付けられる。このようにし
て、燃料集合体１の組立でが完了する。

燃料集合体１が沸騰水型原子炉の炉心内に装荷された状
態では、冷却水が下部タイプレート４を通して燃料棒２
間に流入する。この冷却水の一部は、開口６Ａから水ロ
ッド６及び７内に流入し開口６Ｂからロッド外に流出す
る。水ロッド６及び７外がボイドを含む二相流状態にな
っても、水ロッド６及び７内は飽和水にて満され、中性
子の減速効果を十分に得ることができる。

本実施例は、水ロッド７、すなわち半径が等しく中心位
置が異なる２つの円弧にて画定され、しかもこれらの円
弧のうちで長さの短かい円弧により形成される凹部が設
けられる横断面形状を有する水ロッドが存在するので、
水ロッド６及び７の半径Ｒ１及びＲ２を特開昭６２−２
１７１８６号公報の第１図に示された燃料集合体（以下
、従来の燃料集合体という）において隣接して配置され
た２本の水ロッドの半径に比べて著しく大きくでき、水
ロッド６及び７の横断面積を合計した面積が従来の燃料
集合体の２本の水ロッドの横断面積を合計した面積より
も著しく大きくなる。水ロッド６及び７とそれらに隣接
している燃料棒２Ａとの間の間隙が従来の燃料集合体よ
りも狭くなっている。特に、水ロッド６の横断面の一部
が水ロッド７の凹部９内に入り込んでいるので、水ロッ
ド６及び７の横断面積を合計した面積を、従来の燃料集
合体の２本の水ロッドの横断面積を合計した面積よりも
著しく大きくできる。すなわち、前者の面積は。

後者の面積の約１．３倍となる。水ロッド７の横断面積
だけを見ても、従来の燃料集合体の１本の水ロッドの横
断面積より大きい。従って本実施例では、減速材／燃料
比を従来の燃料集合体よりも大きくすることができ、従
来の燃料集合体よりも燃料経済性を向上できる。増大し
た減速材／燃料比に対応して無限増倍率を最大にするた
めに、燃料集合体１の平均濃縮度を従来の燃料集合体の
それよりも約０．２重量％増加させることが可能になる
。このような平均濃縮度の増加により燃焼度は約２００
０ＭＷｄ／Ｔ増大する。

本実施例は、従来の燃料集合体と同様に、水ロッド６及
び７を挾むように４列目に２本の燃料棒２Ａを配置でき
るので全体として７４本という多数の燃料棒２を配置で
き、核燃料物質の装荷量が１６３ｋｇと多く、この点か
らも燃料集合体の燃料経済性が大きくなる。

前述したように円弧Ａ１と同じ半径を有する円弧Ａ２に
て形成されしかも軸方向に延びる凹部９が水ロッド７の
側面に設けられ、凹部９が隣接する水ロッド６に対向し
ているので、水ロッド７が水ロッド６の回転を阻害せず
水ロッド６の回転が可能となり水ロッド６の突起部１４
にて燃料スペーサ５を容易に保持することができる。

本実施例に用いられる水ロッド６は、横断面が円形であ
るので、所定の冷却水流路断面積を内部に有する水ロッ
ド６を精度よくしかも容易に製作できることは言うまで
もない、量産された各水ロッド６において、冷却水流路
断面積のバラツキは小さい、長さの異なる２つの円弧に
て横断面形状が確定されている水ロッド７も、所定の冷
却水流路断面積を内部に有する状態で精度よくしかも容
易に製作できる。また量産された各水ロッド７において
も、冷却水流路断面積のバラツキが小さい。

所定の冷却水流路断面積を内部に有する水ロッド７が精
度よくしかも容易に製作できる理由は、前述したように
凹部９を形成する前後において角度θ及び円弧Ａｘの曲
率が変化しなくしかも円弧Ａｘと同じ半径の円弧Ａ２を
形成するためである。

燃料スペーサ５を円形＃！断面の水ロッド６にて保持す
るので、突起部１４を水ロッド６に溶接にて取付けるに
あたって従来から用いられていた雇及び装置を利用する
ことができ、その取付けのために新たな雇及び装置を製
作または購入する必要がない。本実施例においては、水
ロッド６がない状態で水ロッド７を回転させることがで
きるので、水ロッド７に突起部１４を設けることによっ
て燃料スペーサ５を水ロッド７により保持することも可
能である。ただし、この場合は、水ロッド７の横断面形
状が円形でないために、突起部１４を水ロッド７に溶接
するための新たな雇及び装置を製作または購入する必要
が生じる。

本実施例は、７本の燃料棒２をピッチａにて配列できる
領域のうち最小の面積を有する領域Ａ内に水ロッド６及
び７を配置しているので、燃料装荷量が多い状態で２本
の太径の水ロッドの横断面積の合計面積を大きくできる
。これは、燃料経済性の向上に著しく貢献している。

間隙１２の幅ｄが水ロッド７の回転を許容する範囲で狭
くなる程、水ロッド６及び７の横断面積の合計面積は大
きくなる。しかしながら、その幅ｄは、最小限、流動振
動による腐食が各水口１ツドに生じるのを防止できる程
度にする必要がある。

燃料棒２を９行９列に配置して７４本の燃料棒２を有し
ている燃料集合体１は、従来の８行８列に燃料棒を配置
した燃料集合体に比べて燃料棒の線出力密度を低下でき
るという効果がある。更に、本実施例は、中央部に大径
の２本の水ロッド６及び７を配置しているので、燃料集
合体１の横断面の中央部で中性子がよく減速されて熱中
性子束が大きくなる。このため、燃料集合体１の横断面
における熱中性子束分布が均一化され、横断面の出力分
布が平坦化される。

燃料集合体１は、炉心内でコーナ部Ｘｓが制御棒に面す
るように配置された場合、コーナ部Ｘ１とコーナ部Ｘ２
を結ぶ対角線を基準にして左側及び右側の各領域で実質
的に同じ核特性を得ることができる。炉心内でコーナ部
Ｙ１が制御棒に面するように配置された場合でも、燃料
集合体１は、コーナ部Ｙ１とコーナ部Ｙ２とを結ぶ対角
線を基準にして左側及び右側の各領域で同じ核特性を得
ることができる。このように制御棒を中心とした対角線
を基準にして左右の各領域で核特性を実質的に同じくで
きることは、制御棒による出力は制御が好ましい状態で
行える。

水ロッド６の半径Ｒｔ　を水ロッド７の円弧Ａｌの半径
Ｒ２よりも小さくした場合、または逆に半径Ｒ２を半径
Ｒ１よりも小さくした場合でも、小さくした度合があま
り大きくなければ、水ロッド６及び７の横断面積の合計
面積を従来の燃料集合体の２本の水ロッドの横断面積の
合計面積よりも大きくできる。しかしながら、それらの
場合には、制御棒がコーナ部Ｘｌ付近に配置されるとき
、コーナ部Ｘｉとコーナ部Ｘ２とを結ぶ対角線を基準と
して左右の各領域における核特性のアンバランスが大き
くなる。これは、左右の領域における水ロッドの横断面
積の差が大きくなることに起因している。

本発明の他の実施例における燃料集合体を第６図に基づ
いて説明する。本実施例の燃料集合体２１は、燃料集合
体１の水ロッド６を水ロッド７に置替えたものであり、
他の構成は燃料集合体１と同じである。水ロッド７及び
７Ａは、互いに同じ横断面形状を有している。従って、
水ロッド７Ａは、水ロッド７と同様に、２つの円弧Ａ１
及びＡ！、円弧Ａｚによって形成される凹部９を有して
いる。水ロッド７及び７Ａは、燃料集合体２１の横断面
中央の領域Ａに各々の凹部９が対向するように配置され
ている。水ロッド７及び７Ａの各円弧Ａ１の中心は、水
ロッド７Ａの回転が水ロッド７によって阻害されない程
度に離れている６燃料スペーサ５は、水ロッド７Ａによ
って保持される。水ロッド７Ａによる燃料スペーサ５の
保持の仕方は、水ロッド６と同様な手順にして行われる
。

前述したように水ロッド７及び７Ａ内の冷却水流路断面
積は、従来の燃料集合体に用いられる１本の水ロッドの
それよりも大きいので、燃料集合体２１の燃料経済性は
、従来の燃料集合体のそれよりも向上する。しかしなが
ら、燃料集合体２１は、上端部にいく捏水ロッド７及び
７Ａの各凹部９にて囲まれる領域内の飽和水量が少なく
なる可能性があり、上方での飽和水領域が燃料集合体１
燃料経済性以外の効果をも生じる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、横断面中央部に配置された水ロッドの
全横断面積を大きくできて燃料経済性を向上できると共
に、水ロッドによる燃流スペーサの保持が簡単にできる
。更には、所定の冷一部材流路面積を有する水ロッドを
精度よくしかも容易に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例である燃料集合体を示
し第２図のＩ−Ｉ断面図、第２図は第１図に示す燃料集
合体の縦断面図、第３図は第２図に示す燃料スペーサの
平面図、第４図は第１図に示す水ロッド７の横断面図、
第５図は第３図のｖ部拡大図、第６図は本発明の他の実
施例の横断面図、第７図、第８図及び第９図は横断面積
の大きな水ロッドを有する燃料集合体の概念図である。１．２１・・・燃料集合体、２・・・燃料棒、３・・・
上部タイプレート、４・・・下部タイプレート、５・・
・燃料スペーサ、６，７．７Ａ・・・水ロッド、９・・
・凹部。第１　圀乙、７−　水０１ド３−−一＋ヤン午ルホ）７スｑ−凹部第Ｚ口茶３図Ｖ５Ａ−一円筒スリーブ５σ−−〜ルーフイ丈゛ｌ′：半５Ｃ−−−ハ”ンド宴４回第５図５Ａ−一一円筒ズソープ５５−−−　　ｔｔ−７＝イメ；ン〈１町ｓら５Ｅ−−
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Claims

【特許請求の範囲】１、上部タイプレートと、下部タイプレートと、前記上
部タイプレート及び前記下部タイプレートに上端部及び
下端部がそれぞれ保持される複数の燃料棒と、前記燃料
棒相互間を所定間隔に保持する燃料スペーサと、減速材
領域の横断面積が１本の前記燃料棒の横断面積の２倍以
上を有してしかも互いに斜めに隣接して配置された２本
の水ロッドとを備えている燃料集合体において、２本の
前記水ロッドのうちで少なくとも１本の水ロッドの横断
面形状は、半径が実質的に等しく中心位置が異なる２つ
の円弧にて画定され、しかもこれらの円弧のうちで長さ
の短かい円弧により形成される凹部を有していることを
特徴とする燃料集合体。２、上部タイプレートと、下部タイプレートと、前記上
部タイプレート及び前記下部タイプレートに上端部及び
下端部がそれぞれ保持される複数の燃料棒と、前記燃料
棒相互間を所定間隔に保持する燃料スペーサと、減速材
領域の横断面積が１本の前記燃料棒の横断面積の２倍以
上を有してしかも互いに斜めに隣接して配置された２本
の水ロッドとを備えている燃料集合体において、２本の
前記水ロッドのうちの１本である第１水ロッドの横断面
形状は、半径が実質的に等しく中心位置が異なる２つの
円弧にて画定され、しかもこれらの円弧のうちで長さの
短かい円弧により形成される凹部を有しており、他の１
本である第２水ロッドの横断面形状は円であり、前記第
２水ロッドの横断面の一部が前記第１水ロッドに形成さ
れた前記凹部内に入り込んでいることを特徴とする燃料
集合体。３、前記第２水ロッドの横断面形状の円の半径が、前記
第１水ロッドの横断面形状を画定する２つの円弧のうち
で長さの長い円弧の半径に等しい特許請求の範囲第２項
記載の燃料集合体。４、上部タイプレートと、下部タイプレートと、前記上
部タイプレート及び前記下部タイプレー卜に上端部及び
下端部がそれぞれ保持される複数の燃料棒と、前記燃料
棒相互間を所定間隔に保持する燃料スペーサと、減速材
領域の横断面積が１本の前記燃料棒の横断面積の２倍以
上を有してしかも互いに斜めに隣接して配置された２本
の水ロッドとを備えている燃料集合体において、２本の
前記水ロッドのうちの１本である第１水ロッドの横断面
形状は、半径が実質的に等しく中心位置が異なる２つの
円弧にて画定され、しかもこれらの円弧のうちで長さの
短かい円弧により形成される凹部を有しており、他の１
本である第２水ロッドの横断面形状は円であり、前記第
２水ロッドの横断面の一部が前記第１水ロッドに形成さ
れた前記凹部内に入り込んでおり、前記燃料スペーサが
前記第２水ロッドに保持されていることを特徴とする燃
料集合体、５、上部タイプレートと、下部タイプレートと、前記上
部タイプレート及び前記下部タイプレー卜に上端部及び
下端部がそれぞれ保持されて９行９列に配置され、しか
も最外周から３列目まで同じピッチにて矩形状に環状に
配置されると共に最外周から４列目にあつては燃料集合
体の対向する一対のコーナ部を結ぶ線上に配置される複
数の燃料棒と、前記燃料棒相互間を所定間隔に保持する
燃料スペーサと、減速材領域の横断面積が１本の前記燃
料棒の横断面積の２倍以上を有してしかも前記３列目及
び４列目の燃料棒配列の内側であつて７本の前記燃料棒
が配列可能な領域内に互いに斜めに隣接して配置された
２本の水ロッドとを備えている燃料集合体において、２
本の前記水ロッドのうちの１本である第１水ロッドの横
断面形状は、半径が実質的に等しく中心位置が異なる２
つの円弧にて画定され、しかもこれらの円弧のうちで長
さの短かい円弧により形成される凹部を有しており、他
の１本である第２ロッドの横断面形状は円で第１水ロッ
ドに形成された前記凹部内に入り込んでいることを特徴
とする燃料集合体。６、上部タイプレートと、下部タイプレートと、前記上
部タイプレート及び前記下部タイプレートに上端部及び
下端部がそれぞれ保持される複数の燃料棒と、前記燃料
棒相互間を所定間隔に保持する燃料スペーサと、減速材
領域の横断面積が１本の前記燃料棒の横断面積の２倍以
上を有してしかも互いに斜めに隣接して配置された２本
の水ロッドとを備えている燃料集合体において、２本の
前記水ロッドの横断面形状は、半径が実質的に等しく中
心位置が異なる２つの円弧にて画定され、しかもこれら
の円弧のうちで長さの短かい円弧により形成される凹部
を有しており、これらの水ロッドは前記凹部を互いに対
向させて配置されていることを特徴とする燃料集合体。