JPH08285977A - 沸騰水型原子炉用燃料集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料集合体を高燃焼度化または長期運転サイク
ルに用いる場合に、十分な熱的余裕を有する沸騰水型原
子炉用燃料集合体を提供する。 【構成】長尺燃料棒と長尺燃料棒よりも有効部分が短い
短尺燃料棒とを格子状に束ねた燃料束をチャンネルボッ
クスで包囲して構成し、かつ、最外周から２層目に位置
する燃料棒群のすべてのコーナー位置に前記短尺燃料棒
を配置した燃料集合体において、最外周から２層目に位
置する燃料棒群のうちコーナー位置の複数箇所に、可燃
性毒物を含有する符号Ａの短尺燃料棒を配置することに
より、コーナー付近の局所出力の増加を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子炉に用い
られる燃料集合体に係わり、特に、高燃焼度化および長
期運転サイクルに適した沸騰水型原子炉用燃料集合体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、原子炉発電の経済性向上のため
に、燃料の高燃焼度化が進められている。このような高
燃焼度用燃料集合体の一例を図１５に示す。図１５
（ａ）は燃料集合体を一部縦断面で示す立面図であり、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）の
Ｃ−Ｃ矢視断面図である。図１５に示されるように、燃
料集合体１は、濃縮ウランなどの核燃料物質を充填した
長尺燃料棒２、この長尺燃料棒２よりも有効部分が短い
短尺燃料棒３および内部を冷却材が流れる太径ウォータ
ロッド６をスペーサ８で正方格子状に束ねて、これを上
部タイプレート４および下部タイプレート５に固定して
燃料棒束とし、この燃料棒束をチャンネルボックス７で
包囲して構成されている。さらに、外部スプリング９を
長尺燃料棒２と上部タイプレ−ト４との間に介在し、燃
料棒を固定している。

【０００３】高燃焼度用燃料集合体は例えば特開平２−
２９６１９２号公報に開示されている従来の低燃焼度用
燃料集合体と比較して以下のような特徴を有している。
すなわち、高燃焼度化を達成するために、燃料を高濃縮
度化するため、（１）ボイド分布に起因する軸方向出力
ピーキングがより一層増大する、（２）炉内滞在期間が
異なる多種の燃料が炉心に混在するため、径方向出力ピ
ーキングも増大する、等である。

【０００４】このため、最大線出力密度や最小限界出力
比などの熱的余裕が減少する。これらを改善するため
に、図１５の燃料集合体１では、燃料棒配列を従来燃料
の８行８列から９行９列にして燃料棒本数を増加させて
いる。これにより、燃料棒１本当たりの最大線出力密度
を低減することができる。

【０００５】ところが、燃料棒本数が増加すると燃料棒
間の流路が狭くなり、冷却材の圧損が増大する。特に、
冷却材が二相流であるため燃料上部での圧損が大きく、
原子炉の安定性が損なわれる恐れもある。そこで図１５
の燃料集合体１では、一部の燃料棒の長さを長尺燃料棒
２よりも短くした短尺燃料棒３を使用して、燃料棒本数
の増加による圧損の増大を打ち消している。短尺燃料棒
３の長さは長尺燃料棒２の約２／３である。

【０００６】また、出力が過大になった場合、燃料棒か
ら冷却材への熱伝達が効率のよい核沸騰から効率の悪い
膜沸騰へ沸騰遷移するが、このときの燃料集合体の出力
が限界出力である。この沸騰遷移は燃料棒上部で発生す
る可能性が高いので、短尺燃料棒３の位置は燃料棒の冷
却効率の悪い場所を選定しており、これにより最小限界
出力比を増大させている。

【０００７】図１５の燃料集合体１では、最外周から２
層目に位置する燃料棒のうち４箇所のコーナーと、コー
ナーとコーナーの中点（４箇所）に短尺燃料棒３を計８
本配置している。これらの位置の燃料棒は、自分自身の
周りをすべて熱源である８本の燃料棒に囲まれているの
で、最外周燃料棒またはウォータロッドに隣接する燃料
棒に比べて冷却効率の悪い場所となっている。特に、短
尺燃料棒３を有している従来の燃料集合体においては、
最外周から２層目の４箇所のコーナー位置には短尺燃料
棒３を配置している場合が多い。

【０００８】短尺燃料棒３はさらに、炉停止余裕を向上
させる効果がある。原子炉停止時においては、炉心上端
から全長の１／４ないし１／３だけ下の部位において中
性子束がピークを形成する。原子炉停止時には冷却材
は、温度が低く密度が高いため中性子吸収材として作用
するので、軸方向上部において燃料棒本数を減らし冷却
材量を増すことによって、炉停止余裕を向上させること
ができる。

【０００９】このように長尺燃料棒２と短尺燃料棒３と
から構成され、かつ、最外周から２層目に位置する燃料
棒群のコーナー位置に前記短尺燃料棒３のうち少なくと
も４本配置した燃料集合体の濃縮度分布の一例を図１６
に示す。なお、図中、図１５と同一部分には同一符号を
符し、重複する説明は省略する。

【００１０】図１６（ａ）は燃料集合体の横断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）の燃料集合体の軸方向長さおよび濃
縮度を示したものである。図１６（ａ）において燃料棒
を示す円の中の１〜４，Ｇ１〜Ｇ４および記号無しは燃
料棒の種類を示し、（ｂ）に対応する濃縮度および燃料
棒有効長が示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
燃料集合体ではさらなる高燃焼度化を進める上で、以下
のような課題を生じる。一般に、沸騰水型原子炉用の燃
料集合体は、チャンネルボックスとチャンネルボックス
の間を非沸騰水（水ギャップ領域）が流れており、水に
よる中性子の減速効果によって燃料集合体外周部分、特
に燃料集合体コーナー付近の熱中性子束が高く、その部
分の局所出力が高くなる傾向がある。そのため、従来燃
料においては熱的特性を改善するため、燃料集合体の外
周部分の燃料棒の濃縮度を下げ、燃料集合体内の局所出
力分布を平坦化していた。

【００１２】しかしながら、高燃焼度化用燃料、長期運
転サイクル用燃料等のように、燃料集合体の平均濃縮度
を従来燃料以上に高める必要がある場合は、ペレット最
高濃縮度４．９wt％の制限があるため、外周部分の燃料
棒の濃縮度を上げざるを得ず、その分だけ熱的特性が悪
化することになる。なお、ペレット最高濃縮度４．９wt
％の制限は燃料製造施設の臨界安全性の制限から定めら
れたものであり、これを容易に変更することはできな
い。

【００１３】一方、前記のように短尺燃料棒３を有する
燃料集合体においては、短尺燃料棒３の有効部分の上端
より上の領域と下の領域で燃料棒の本数が異なるため、
燃料集合体の上下の運転時の反応度特性が異なることに
なる。すなわち、減速材対燃料体積比の大きい上部の方
が中性子が減速されやすいため上部の無限増倍率が下部
よりも大きくなる。

【００１４】ところが、燃焼初期においては、逆に、熱
中性子の多い上部の方が可燃性毒物の反応度効果が高く
なるので、燃料集合体上下での可燃性毒物の本数が等し
い場合は、上部の無限増倍率が下部よりも小さくなる。
沸騰水型原子炉ではもともと、出力運転中は軸方向のボ
イド分布のために下部に出力ピークを生じやすいため、
新燃料または運転サイクル初期における下部の出力ピー
クをより強調する効果となる。

【００１５】本発明の目的は、燃料集合体を高燃焼度化
または長期運転サイクルに用いる場合に、燃料集合体の
外周部から２層目のコーナー位置に短尺燃料棒を有する
前記燃料集合体のもつ２つの問題、すなわち、濃縮度増
加に伴う燃料集合体コーナー付近の局所出力の増加を抑
制することが困難なこと、および新燃料または運転サイ
クル初期における下部の出力ピークが増加することの双
方を解決し、十分な熱的余裕を有する沸騰水型原子炉用
燃料集合体を提供することにある。

【００１６】

【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、請求項１の発明においては、長尺燃料棒とこの長
尺燃料棒よりも燃料有効部分が短い短尺燃料棒とを格子
状に束ねて成る燃料束をチャンネルボックスで包囲し、
この燃料束の最外周から２層目に位置する燃料棒群のす
べてのコーナー位置に短尺燃料棒を配置した沸騰水型原
子炉用燃料集合体において、最外周から２層目に位置す
る燃料棒群のうち複数箇所のコーナー位置に、可燃性毒
物を含有する複数本の短尺燃料棒を配置したことを特徴
とする。

【００１７】また、請求項２の発明においては、短尺燃
料棒の燃料有効部分の上端より上の領域を上部とし、こ
の燃料有効部分にあたる領域を下部とし、燃料棒軸方向
を上下端のブランケット領域を除いて上下２領域に分
け、可燃性毒物を下部よりも上部に多く含有する複数本
の長尺燃料棒を備えたことを特徴とする。

【００１８】また、請求項３の発明においては、可燃性
毒物を下部よりも上部に多く含有する複数本の長尺燃料
棒のうち、複数本は可燃性毒物を上部のみに含有するこ
とを特徴とする。

【００１９】また、請求項４の発明においては、可燃性
毒物を下部よりも上部に多く含有する複数本の長尺燃料
棒のうち、複数本は下部をさらに中央部と下部に２分
し、可燃性毒物を中央部を除いて含有させ、下部よりも
上部に多く含有することを特徴とする。

【００２０】さらに、最外周から２層目に位置する燃料
棒群のうち４箇所のコーナー位置に、可燃性毒物を含有
する４本の短尺燃料棒を配置し、かつ、可燃性毒物を下
部よりも上部に多く含有する長尺燃料棒を１本ないし４
本配置したことを特徴とする。

【００２１】請求項６の発明においては。長尺燃料棒と
この長尺燃料棒よりも有効部分が短い短尺燃料棒とを格
子状に束ねて成る燃料束をチャンネルボックスで包囲
し、隣り合う燃料集合体の各々のチャンネルボックス外
壁間の非沸騰水領域の幅が制御棒挿入側の方が非挿入側
より大きくなるように構成し、かつ、最外周から２層目
に位置する燃料棒群のすべてのコーナー位置に前記短尺
燃料棒を配置した燃料集合体において、最外周から２層
めに位置する燃料棒群のうち非制御棒側のコーナー位置
を除く複数箇所のコーナー位置に、可燃性毒物を含有す
る複数本の短尺燃料棒を配置したことを特徴とする。

【００２２】また、請求項７の発明において、短尺燃料
棒の燃料有効部分の上端より上の領域を上部とし、この
燃料有効部分にあたる領域を下部とし、燃料棒軸方向を
上下端のブランケット領域を除いて上下２領域に分け、
可燃性毒物を下部よりも上部に多く含有する複数本の長
尺燃料棒を備えたことを特徴とする。

【００２３】また、請求項８の発明において、可燃性毒
物を下部よりも上部に多く含有する複数本の長尺燃料棒
のうち、複数本は可燃性毒物を上部のみに含有すること
を特徴とする。

【００２４】また、請求項９の発明において、可燃性毒
物を下部よりも上部に多く含有する複数本の長尺燃料棒
のうち、複数本は下部をさらに中央部と下部に２分し、
可燃性毒物を中央部を除いて含有させ、下部よりも上部
に多く含有することを特徴とする。

【００２５】さらに、請求項１０の発明において、最外
周から２層目に位置する燃料棒群のうち非制御棒側のコ
ーナー位置を除く３箇所のコーナー位置に、可燃性毒物
を含有する３本の短尺燃料棒を配置し、かつ、可燃性毒
物を下部よりも上部に多く含有する長尺燃料棒を１本な
いし３本配置したことを特徴とする。

【００２６】なお、請求項１１の発明において、前記可
燃性毒物を下部よりも上部に多く含有する複数本の長尺
燃料棒をウォータロッドに隣接する位置に配置したこと
を特徴とする。

【００２７】また、請求項１２の発明において、可燃性
毒物を下部よりも上部に多く含有する複数本の長尺燃料
棒をウォータロッドに隣接せず、かつ、最外周を除く位
置に配置したことを特徴とする。

【００２８】さらに、請求項１３の発明において、可燃
性毒物を下部よりも上部に多く含有する複数本の長尺燃
料棒の濃縮度が上下端のブランケット領域を除く大部分
の領域において、燃料集合体で使用されているものの中
で最高の値となっていることを特徴とする。

【００２９】

【作用】請求項１のように構成された燃料集合体によれ
ば、燃料集合体の外周部から２層目の複数箇所のコーナ
ー位置に可燃性毒物を含有する複数本の短尺燃料棒を配
置することにより、可燃性毒物の熱中性子吸収効果によ
り短尺燃料棒に隣接する燃料集合体のコーナー周辺の局
所出力を低減でき、その分、コーナー周辺の燃料棒の濃
縮度を高めることができる。さらに、短尺燃料棒の上端
より上の領域の可燃性毒物の本数を下の領域より複数本
だけ減らすことができるので、上下の可燃性毒物の本数
差を適切につければ、燃焼初期における軸方向上下反応
度差を調整でき、運転サイクル前半の下部領域の出力ピ
ークを抑制することができる。

【００３０】なお、請求項１記載の発明は、種々の種類
の燃料格子（Ｃ，Ｄ，Ｓ，Ｎ格子）に適用可能である。
ここで、Ｃ，Ｄ，Ｓ，Ｎ格子は沸騰水型原子炉用燃料集
合体格子の種類を表し、燃料格子によってチャンネルボ
ックスの大きさ、チャンネルボックス間の水ギャップ領
域の幅が異なっている。

【００３１】この請求項１に記載の発明においては、可
燃性毒物を含有する短尺燃料棒を配置したことにより、
短尺燃料棒に隣接する燃料集合体のコーナー周辺の局所
出力を低減でき、コーナー周辺の燃料棒の濃縮度を高め
ることができた。しかしながら、可燃性毒物の軸方向上
下の本数差は、可燃性毒物を含有する短尺燃料棒の本数
と同じ数になるので、軸方向出力分布の制御のために、
短尺燃料棒の本数が限定されることになる。

【００３２】そこで、さらに軸方向の出力分布を悪化さ
せることなく、短尺燃料棒の本数を多くし、よりコーナ
ー周辺の局所出力を低減しコーナー周辺の燃料棒の濃縮
度を高めることが可能となるように構成したのが請求項
２ないし６に記載の発明である。

【００３３】すなわち、請求項２の構成は、長尺燃料棒
を上下２領域に分け、可燃性毒物を下部よりも上部に多
く含有する。この構成により、下部の可燃性毒物の効果
によりサイクル初期の下部の出力ピークをより抑制する
ことができる。なお、特開平６−１１８１８８号公報に
記載されているように、下部に添加した可燃性毒物の濃
度は、サイクル初期の下部の出力ピークを抑制するのに
最低限必要な濃度でなければならず、必要以上に濃度が
高いとサイクル中期の下部の燃焼が抑制され逆にサイク
ル後半に下部の出力ピークを生じてしまうことになる。
したがって、請求項２記載の構成のように、少なくとも
下部の可燃性毒物の濃度は上部よりも薄い濃度である必
要がある。

【００３４】請求項３記載の構成によれば、上部のみに
可燃性毒物を含有した長尺燃料棒を配置せさせることに
より、可燃性毒物を含有した燃料棒の軸方向の上下本数
差がより自由に調整できるようになるので、燃料集合体
の取出燃焼度・運転期間に応じて、軸方向の出力分布を
より適切に調整できるようになる。

【００３５】請求項４記載の構成によれば、長尺燃料棒
の中央部から可燃性毒物を含有させないので、サイクル
初期の中央部の出力を高めることになり、その分だけサ
イクル初期の下部の出力ピークを抑制することができ
る。また、可燃性毒物の本数、濃度の調整が上下２領域
から上中下３領域で可能となるので、運転サイクルを通
じての軸方向の出力分布の制御をより適切に行うことが
できる。

【００３６】請求項５の構成によれば、さらに、可燃性
毒物を含有する短尺燃料棒を、燃料集合体のすべてのコ
ーナー付近の局所出力を低減するのに必要最小限である
４本に限定することにより、燃料集合体のすべてのコー
ナー付近の出力を低減し、その分だけ燃料集合体の平均
濃縮度をより高めることが可能となる。

【００３７】また、短尺燃料棒を４本に限定したことに
応じて、可燃性毒物を下部よりも上部に多く含有する長
尺燃料棒の本数を１本ないし４本とし、可燃性毒物を含
有した燃料棒の軸方向の上下本数差を０本から３本まで
の範囲に限定し、下部の可燃性毒物を含有した燃料棒本
数を上部より多くしている。これは、短尺燃料棒を有す
る沸騰水型原子炉用燃料集合体では、もともと燃焼初期
において上部の無限増倍率が下部よりも小さくなり、運
転サイクル前半で軸方向下部の出力ピークが高くなる傾
向があるためで、これを抑制するために０本から３本ま
での上下本数差をつけている。

【００３８】請求項６の構成は、Ｄ格子型燃料集合体を
対象としたものである。Ｄ格子燃料では、隣り合う燃料
集合体の各々のチャンネルボックス外壁とチャンネルボ
ックス外壁の間の非沸騰水領域の幅が制御棒挿入側の方
が非挿入側より大きくなっているので、制御棒挿入側の
方が熱中性子束分布が大きく局所出力が高くなりやすい
傾向がある。

【００３９】すなわち、非沸騰水領域の幅が小さく局所
出力が比較的低い非制御棒側に配置した可燃性毒物を含
有する短尺燃料棒（１本）を可燃性毒物を含有しない燃
料棒とした構成であり、この構成により、可燃性毒物を
含有した燃料棒の本数・位置の自由度が増加する。

【００４０】請求項７の構成については請求項２と、請
求項８の構成については請求項３と、請求項９の構成に
ついては請求項４と、請求項１０の構成については請求
項５と同様の作用を有する。

【００４１】請求項１１の構成によれば、可燃性毒物を
下部よりも上部に多く含有する長尺燃料棒を非沸騰水で
あるウォーターロッドに隣接する位置に配置したので、
運転時と冷温時の可燃性毒物の反応度価値の差が小さく
なる。これにより、可燃性毒物が燃え残っている期間
は、運転時冷温時反応度差が小さくなり、炉停止余裕を
高めることができる。

【００４２】逆に、請求項１２の構成によれば、可燃性
毒物を下部よりも上部に多く含有する長尺燃料棒をウォ
ータロッドに隣接せず、かつ、最外周を除く位置に配置
したので、中性子減速効果の高い非沸騰水領域から、熱
伝導率の悪い可燃性毒物を含有した燃料棒を遠ざけ、そ
れらの燃料棒の燃焼後半の局所出力を低減することがで
きる。これにより、燃料棒の健全性が確保できる。

【００４３】請求項１３の構成によれば、可燃性毒物を
含有する長尺燃料棒の濃縮度を燃料集合体で使用されて
いるものの中の最高値としたので、燃料集合体の平均濃
縮度をより高めることができる。

【００４４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。図１は、本発明に係る沸騰水型原子炉
用燃料集合体の第１実施例であり、請求項１に係るもの
である。図１（ａ）は燃料集合体の横断面概略図、
（ｂ）はこの燃料集合体内の燃料棒について、濃縮度と
ガドリニアの濃度とを軸方向分布で示し、上方の燃料集
合体の丸で囲んだ番号または符号と、下方の燃料棒の番
号または符号とは一致している。なお、図１の燃料集合
体は、図１２に示した燃料集合体と同様の構造を有し、
同一の構成には同一の符号を付し重複する説明は省略す
る。

【００４５】図１において、この燃料集合体は、運転期
間１３か月、平均取出燃焼度５５ＧＷｄ／ｔを目指した
もので、燃料棒を９行９列に配列したＣ格子燃料であ
る。燃料棒束は、６６本の長尺燃料棒２と８本の短尺燃
料棒３および２本の太径ウォーターロッドで構成されて
いる。

【００４６】長尺燃料棒は、上下端から燃料有効長の１
／２４の部分（以下、上下端部という）に天然ウランブ
ランケット部を設けている。各長尺燃料棒は、この上下
端部を除いて、番号１は燃料濃縮度ｅ、番号２は燃料濃
縮度ｄ、番号３は燃料濃縮度ｃ、番号無は燃料濃縮度ａ
の燃料ペレットが軸方向一様に充填されている。

【００４７】また、符号Ｇ１の長尺燃料棒は、上下端部
を除き、燃料濃縮度ａであり、上部の燃料有効長の８／
２４の部分に可燃性毒物であるガドリニアが２．５ｗｔ
％、下部の燃料有効長の１４／２４の部分に３．５ｗｔ
％含有されている。符号Ｇ２は燃料濃縮度ｂ、ガドリニ
アが２．５ｗｔ％含有されている。番号４は長尺燃料棒
よりも短い短尺燃料棒で、長尺燃料棒の燃料有効長の１
４／２４の長さの燃料有効長を有し、燃料濃縮度ａであ
り、符号Ａは短尺燃料棒で燃料濃縮度はｂでガドリニア
が２．５ｗｔ％含有されている。

【００４８】ここで、濃縮度は、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅの
順に高くなっている。燃料集合体の平均濃縮度は４．４
３ｗｔ％である。この燃料集合体では、最外周から２層
目に位置する燃料棒群のコーナー位置４ヶ所には、番号
４および符号Ａの短尺燃料棒が配置され、このうち、２
本は可燃性毒物（ガドリニア）を含有した符号Ａの短尺
燃料棒である。

【００４９】この構成により、可燃性毒物の熱中性子吸
収効果により符号Ａの短尺燃料棒に隣接する燃料集合体
の周辺の局所出力を低減でき、符号Ａの短尺燃料棒に隣
接する４本の最外周燃料棒の濃縮度を最高濃縮度ａに高
めることができる。

【００５０】さらに、符号Ａの短尺燃料棒の上端より上
の領域の可燃性毒物の本数を下の領域より２本だけ減ら
すことができるので、燃焼初期における軸方向上下反応
度差を調整でき、運転サイクル前半の下部領域の出力ピ
ークを抑制することができる。

【００５１】なお、本第１実施例ではＣ格子について説
明しているが、その他の種々の種類の燃料格子（Ｄ，
Ｓ，Ｎ格子）に適用可能である。ここで、Ｃ，Ｄ，Ｓ，
Ｎ格子は沸騰水型原子炉用燃料集合体の格子の種類を表
し、燃料格子の種類によってチャンネルボックスの大き
さ、チャンネルボックス間の水ギャップ領域の幅が異な
っている。特に、Ｄ格子燃料では、隣り合う燃料集合体
の各々のチャンネルボックス外壁とチャンネルボックス
外壁の間の非沸騰水領域の幅が制御棒挿入側の方が非挿
入側より大きくなっているので、制御棒挿入側の方が熱
中性子束分布が大きく局所出力が高くなりやすい傾向が
ある。

【００５２】図２は、本発明に係る沸騰水型原子炉用燃
料集合体の第２の実施例であり、請求項１に係るもので
ある。図２（ａ）は燃料集合体の横断面概略図、（ｂ）
はこの燃料集合体内の燃料棒について、濃縮度とガドリ
ニアの濃度とを軸方向分布で示し、上方の燃料集合体の
丸で囲んだ番号または符号と、下方の燃料棒の番号また
は符号とは一致している。なお、図２の燃料集合体は、
図１２に示した燃料集合体と同様の構造を有し、同一の
構成には同一の符号を付し重複する説明は省略する。

【００５３】図２において、この燃料集合体は、運転期
間１３か月、平均取出燃焼度５５ＧＷｄ／ｔを目指した
もので、燃料棒を１０行１０列に配列したものである。
燃料棒束は、８０本の長尺燃料棒２と１２本の短尺燃料
棒３および２本の太径ウォーターロッドで構成されてい
る。

【００５４】燃料集合体において、長尺燃料棒は、上下
端部を除いて、番号２は燃料濃縮度ｆ、番号無は燃料濃
縮度ａの燃料ペレットが軸方向一様に充填されている。
また、符号Ｇ１は燃料濃縮度ｂであり、ガドリニアが
３．５ｗｔ％含有されている。符号Ｇ２は、燃料濃縮度
ｂであり、上部の燃料有効長の８／２４の部分に可燃性
毒物であるガドリニアが３．０ｗｔ％、下部の燃料有効
長の１４／２４の部分に４．０ｗｔ％含有されている。
番号１は長尺燃料棒よりも短い短尺燃料棒で、長尺燃料
棒の燃料有効長の１４／２４の長さの燃料有効長を有
し、燃料濃縮度ａである。符号ＡおよびＧ３は、短尺燃
料棒で燃料濃縮度はｂでガドリニアが３．０ｗｔ％含有
されている。

【００５５】ここで、濃縮度は、ａ＞ｂ＞ｆの順に高く
なっている。なお、燃料集合体の平均濃縮度は４．４５
ｗｔ％である。図２において、可燃性毒物（ガドリニ
ア）を含有した４本の符号Ａの短尺燃料棒が、燃料集合
体の外周部から２層目の複数箇所のコーナー位置に配置
されている。さらに、本第２実施例では可燃性毒物を含
有した燃料棒の軸方向上下の本数差は４本である。第１
実施例と比べて燃料棒の本数差が大きいが、１０行１０
列燃料の方が燃料棒径が小さく可燃性毒物を含有した燃
料棒１本当たりの反応度価値が小さいので、軸方向上下
の反応度差は第１実施例と同程度に設定されている。

【００５６】この構成により、符号Ａの短尺燃料棒に隣
接する８本の最外周燃料棒の濃縮度を最高濃縮度ａとす
ることができ、また、可燃性毒物を含有した燃料棒の軸
方向上下差により、運転サイクル前半の下部領域の出力
ピークを抑制することができる。

【００５７】図３は、本発明に係る沸騰水型原子炉用燃
料集合体の第２の実施例であり、請求項３または請求項
５に係るものである。図３（ａ）は燃料集合体の横断面
概略図、（ｂ）はこの燃料集合体内の燃料棒について、
濃縮度とガドリニアの濃度とを軸方向分布で示し、上方
の燃料集合体の丸で囲んだ番号または符号と、下方の燃
料棒の番号または符号とは一致している。なお、図３の
燃料集合体は、図１２に示した燃料集合体と同様の構造
を有し、同一の構成には同一の符号を付し重複する説明
は省略する。

【００５８】図３において、この燃料集合体は、運転期
間２１か月、平均取出燃焼度４５ＧＷｄ／ｔを目指した
もので、燃料棒を９行９列に配列したものである。燃料
棒束は、６６本の長尺燃料棒２と８本の短尺燃料棒３お
よび２本の太径ウォーターロッドで構成されている。

【００５９】燃料集合体において、長尺燃料棒は、上下
端部を除いて、番号１は燃料濃縮度ｇ、番号２は燃料濃
縮度ｆ、番号無は燃料濃縮度ａの燃料ペレットが軸方向
一様に充填されている。また、符号Ｇ１は、燃料濃縮度
ｈであり、上部の燃料有効長の１５／２４の部分に可燃
性毒物であるガドリニアが６．５ｗｔ％、下部の燃料有
効長の７／２４の部分に７．５ｗｔ％含有されている。
符号Ｇ２は、燃料濃縮度ｆであり、上部の燃料有効長の
８／２４の部分に可燃性毒物であるガドリニアが７．５
ｗｔ％、下部の燃料有効長の１４／２４の部分に６．５
ｗｔ％含有されている。

【００６０】さらに、符号Ｂは、燃料濃縮度ｈであり、
上下端部を除き、上部の燃料有効長の８／２４の部分の
みに可燃性毒物であるガドリニア６．５ｗｔ％部分が含
有されている。番号３は長尺燃料棒よりも短い短尺燃料
棒で、長尺燃料棒の燃料有効長の１４／２４の長さの燃
料有効長を有し、燃料濃縮度ａである。符号Ａの短尺燃
料棒は燃料濃縮度はｉでガドリニアが６．５ｗｔ％含有
されている。

【００６１】ここで、濃縮度は、ａ＞ｈ＞ｉ＞ｆ＞ｇの
順に高くなっている。なお、燃料集合体の平均濃縮度は
４．１７ｗｔ％である。図３において、可燃性毒物（ガ
ドリニア）を含有した４本の符号Ａの短尺燃料棒が、燃
料集合体の外周部から２層目の複数箇所のコーナー位置
に配置され、上部のみ可燃性毒物を含有した４本の符号
Ｂの長尺燃料棒が、太径ウォーターロッドに隣接して配
置されている。

【００６２】本第３実施例は、コーナー周辺の出力を低
減する目的においては、第１実施例と同様の効果を有す
る。この効果に加えて、上部のみに可燃性毒物を含有し
た符号Ｂの燃料棒を設けたことにより、可燃性毒物を含
有した燃料棒の軸方向の上下本数差がより自由に調整で
きるようになるので、燃料集合体の取出燃焼度・運転期
間に応じて、軸方向の出力分布をより適切に調整できる
ようになる。

【００６３】また、本第３実施例では、燃料集合体のす
べてのコーナー付近の局所出力を低減するのに最外周か
ら２周目のコーナー部のみに必要最小限の４本の符号Ａ
の短尺燃料集合体を配置することにより、燃料集合体の
すべてのコーナー付近の出力を低減し、その分だけ燃料
集合体の平均濃縮度をより高めることが可能となる。

【００６４】さらに、軸方向上下で可燃性毒物を含有し
た燃料棒の本数差がない構成としたので、第１実施例ま
たは第２実施例の場合と比べて運転サイクル前半の下部
領域の出力ピークが強調される。したがって、特開平６
−１１８１８８号公報に記載されているようなスペクト
ルシフト効果による運転サイクル末期の反応度利得によ
り、燃料経済性が向上する。

【００６５】なお、第３実施例の場合は、第１実施例ま
たは第２実施例の場合と比べ運転期間が長く平均取出燃
焼度が小さいので、取替燃料の体数割合が小さくなり炉
心径方向の集合体出力ピーキング係数が小さくなる。し
たがって、運転サイクル前半の軸方向下部領域の出力ピ
ークが強調されても最大線出力密度は第１実施例または
第２実施例と比べて大きく悪化することはない。

【００６６】ここで、図１６に示した従来の燃料集合体
と、図３に示す第３実施例の燃料集合体を比較する。図
１６において、燃料集合体を構成する燃料棒の径方向配
置と、その軸方向濃度分布は、上下端を除き可燃性毒物
を含有している符号Ｇ３の長尺燃料棒と、可燃性毒物を
含有しない番号４の短尺燃料棒を除いては、図３に示す
ものと同じである。図３においては、図１６における番
号４の短尺燃料棒を可燃性毒物を含有した短尺燃料棒と
し、さらに図１６における符号Ｇ３長尺燃料棒を上部の
み可燃性毒物を含有した長尺燃料棒とした構成の燃料集
合体となっている。

【００６７】したがって、図３および図１６に示した燃
料集合体は、軸方向各領域の平均で見れば、可燃性毒物
の本数・濃度は等しい設計となっている。図３および図
１６の燃料下部領域の局所出力分布（燃焼初期，４０％
ボイド状態）を、図４および図１７に示す。これより、
可燃性毒物を含有した短尺燃料棒Ａの燃料集合体コーナ
ー付近の局所出力低減効果は明らかであり、局所出力分
布の最大値（ＬＰＦ）についても１．３５０から１．２
９６と４％程度低減されている。

【００６８】なお、本第３実施例では、上部のみに可燃
性毒物を含有した長尺燃料集合体を４本とし、軸方向上
下の本数差が無いものとしたが、これに限るものではな
い。すなわち、符号Ａの短尺燃料棒を４本としたことに
応じて、上部のみに可燃性毒物を含有した長尺燃料棒の
本数を１本ないし４本とすれば、可燃性毒物を含有した
燃料棒の軸方向の上下本数差は０本から３本となる。こ
れにより、下部の可燃性毒物を含有した燃料棒本数を上
部と同じかより多くできる。この結果、短尺燃料棒を有
する沸騰水型原子炉用燃料集合体では、もともと燃焼初
期において上部の無限増倍率が下部よりも小さくなり、
運転サイクル前半で軸方向下部の出力ピークが高くなる
という傾向を抑制することができる。

【００６９】図５は、本発明に係る沸騰水型原子炉用燃
料集合体の第４の実施例であり、請求項２または請求項
５に係るものである。図５（ａ）は燃料集合体の横断面
概略図、（ｂ）はこの燃料集合体内の燃料棒について、
濃縮度とガドリニアの濃度とを軸方向分布で示し、上方
の燃料集合体の丸で囲んだ番号または符号と、下方の燃
料棒の番号または符号とは一致している。なお、図３と
同一の構成には同一の符号を付し重複する説明は省略す
る。

【００７０】図５において、燃料集合体は、運転期間２
１か月、平均取出燃焼度４５ＧＷｄ／ｔを目指したもの
で、燃料棒を９行９列に配列したものである。燃料棒束
は、６６本の長尺燃料棒２と８本の短尺燃料棒３および
２本の太径ウォーターロッドで構成されている。

【００７１】この燃料集合体は、図３において上部領域
のみに可燃性毒物を含有した４本の符号Ｂの長尺燃料棒
を、下部領域に薄い濃度０．５wt％のガドリニアを添加
した符号Ｃの長尺燃料棒に置き換えて構成されている。

【００７２】これにより、第３実施例に比べ、下部に添
加した薄い可燃性毒物の効果によりサイクル初期の下部
の出力ピークをより抑制することができる。すなわち、
下部に添加した可燃性毒物の濃度は、サイクル初期の下
部の出力ピークを抑制するのに最低限必要な濃度でなけ
ればならず、必要以上に濃度が高いとサイクル中期の下
部の燃焼が抑制され逆にサイクル後半に下部の出力ピー
クを生じてしまうことになる。

【００７３】したがって、下部の可燃性毒物の濃度は上
部よりも薄い濃度である必要があり、薄い濃度のガドリ
ニアが存在するサイクル初期においては、可燃性毒物を
含有した燃料棒の軸方向上下の本数差は４本となるので
下部の出力ピークが抑えられる。

【００７４】図６は、本発明に係る沸騰水型原子炉用燃
料集合体の第５の実施例であり、請求項４、請求項５ま
たは請求項１１に係るものである。図６（ａ）は燃料集
合体の横断面概略図、（ｂ）はこの燃料集合体内の燃料
棒について、濃縮度とガドリニアの濃度とを軸方向分布
で示し、上方の燃料集合体の丸で囲んだ番号または符号
と、下方の燃料棒の番号または符号とは一致している。

【００７５】図６において、燃料集合体は、運転期間２
１か月、平均取出燃焼度４５ＧＷｄ／ｔを目指したもの
で、燃料棒を９行９列に配列したものである。燃料棒束
は、６６本の長尺燃料棒２と８本の短尺燃料棒３および
２本の太径ウォーターロッドで構成されている。

【００７６】この燃料集合体は、図３において上部領域
のみに可燃性毒物を含有した４本の符号Ｂの長尺燃料棒
を、符号Ｄの長尺燃料棒に置き換えて構成されている。
ここで、符号Ｄの長尺燃料棒は、燃料濃縮度ｈであり、
上下端部を除き、上部の燃料有効長の８／２４の部分に
ガドリニア６．５ｗｔ％、下部の燃料有効長の７／２４
の部分に０．５ｗｔ％が含有され、中央部の燃料有効長
の７／２４の部分にはガドリニアは含有されていない。

【００７７】このように符号Ｄの長尺燃料棒の中央部の
ガドリニアを無くすことにより、第４の実施例よりも、
サイクル初期の中央部の出力を高めることになり、その
分だけサイクル初期の下部の出力ピークを抑制すること
ができる。また、可燃性毒物の本数、濃度の調整が上下
２領域から上中下３領域で可能となるので、運転サイク
ルを通じての軸方向の出力分布の制御をより適切に行う
ことができる。

【００７８】また、この燃料集合体では、４本の符号Ｄ
の長尺燃料棒が２本の太径ウォータロッド６に隣接する
位置に配置されている。これにより、運転時と冷温時の
可燃性毒物の反応度価値の差を小さくできるので、可燃
性毒物が燃え残っている期間は、運転時冷温時反応度差
が小さくなり、炉停止余裕を高めることができる。

【００７９】図７は、本発明に係わる沸騰水型原子炉用
燃料集合体の第６の実施例であり、請求項１２または請
求項１３に係るものである。図７（ａ）は燃料集合体の
横断面概略図、（ｂ）はこの燃料集合体内の燃料棒につ
いて、濃縮度とガドリニアの濃度とを軸方向分布で示
し、上方の燃料集合体の丸で囲んだ番号または符号と、
下方の燃料棒の番号または符号とは一致している。

【００８０】図７において、燃料集合体は運転期間２１
か月、平均取出燃焼度４５ＧＷｄ／ｔを目指したもの
で、９行９列に配列したＮ格子燃料である。Ｎ格子燃料
は、Ｃ格子燃料よりも水ギャップが広いもので、ＡＢＷ
Ｒ等に用いられる。

【００８１】この燃料集合体では、符号Ｄの長尺燃料棒
の本数が符号Ａの短尺燃料棒より１本少ない。すなわ
ち、上部領域のガドリニア入り燃料棒を中央部より１本
少なくしている。これにより、サイクル前半の上部の出
力を高めて、さらに下部の出力ピークを低減できる。

【００８２】また、この燃料集合体は、３本の符号Ｄの
長尺燃料棒がウォータロッドに隣接せず、最外周を除く
位置に配置されているため、燃料集合体平均濃縮度を高
めるられる。ここで、燃料棒の濃縮度は最高値４．９wt
％となっている。

【００８３】図８は、本発明に係わる沸騰水型原子炉用
燃料集合体の第７の実施例であり、請求項１２または請
求項１３に係るものである。図８（ａ）は燃料集合体の
横断面概略図、（ｂ）はこの燃料集合体内の燃料棒につ
いて、濃縮度とガドリニアの濃度とを軸方向分布で示
し、上方の燃料集合体の丸で囲んだ番号または符号と、
下方の燃料棒の番号または符号とは一致している。

【００８４】図８において、燃料集合体は運転期間１３
か月、平均取出燃焼度５０ＧＷｄ／ｔを目指したもの
で、９行９列に配列したＣ格子燃料である。この燃料集
合体では、符号Ｄの長尺燃料棒の本数が符号Ａの短尺燃
料棒より１本少ない。すなわち、上部領域のガドリニア
入り燃料棒を中央部より１本少なくしている。これによ
り、サイクル前半の上部の出力を高めて、さらに下部の
出力ピークを低減できる。

【００８５】また、４本の符号Ｄの長尺燃料棒に最高濃
縮度を使用したので、その分、燃料集合体平均濃縮度を
より高めることができる。図９は、本発明に係わる沸騰
水型原子炉用燃料集合体の第８の実施例であり、請求項
３、請求項５または請求項１１に係るものである。図８
（ａ）は燃料集合体の横断面概略図、（ｂ）はこの燃料
集合体内の燃料棒について、濃縮度とガドリニアの濃度
とを軸方向分布で示し、上方の燃料集合体の丸で囲んだ
番号または符号と、下方の燃料棒の番号または符号とは
一致している。

【００８６】図９において、燃料集合体は運転期間１３
か月、平均取出燃焼度５５ＧＷｄ／ｔを目指したもの
で、９行９列に配列したＣ格子燃料である。この燃料集
合体では、可燃性毒物を含有した符号Ａの短尺燃料棒を
４本とし、その分、上部のみ可燃性毒物をが含有した２
本の符号Ｂの長尺燃料棒を配置している。これにより、
可燃性毒物を含有した燃料棒の軸方向本数差は２本とな
っているので、運転サイクル前半の下部領域の出力ピー
クを抑制することができる。

【００８７】また、符号Ａの短尺燃料棒の本数が２本多
いので、燃料棒のコーナー付近の濃縮度を高めることが
できる。すなわち、図１に示された燃料集合体にに比べ
て、燃料集合体平均濃縮度が０．０４wt％高くできる。

【００８８】図１０は、本発明に係わる沸騰水型原子炉
用燃料集合体の第９の実施例であり、請求項３または請
求項１１に係るものである。図１０（ａ）は燃料集合体
の横断面概略図、（ｂ）はこの燃料集合体内の燃料棒に
ついて、濃縮度とガドリニアの濃度とを軸方向分布で示
し、上方の燃料集合体の丸で囲んだ番号または符号と、
下方の燃料棒の番号または符号とは一致している。

【００８９】図１０において、燃料集合体は運転期間１
３か月、平均取出燃焼度５５ＧＷｄ／ｔを目指したもの
で、９行９列に配列したＣ格子燃料である。この燃料集
合体において、図９に示した燃料集合体との違いは、可
燃性毒物を含有した符号Ａの短尺燃料棒以外の４本の短
尺燃料棒１を燃料集合体の最外周位置に配置したところ
である。この短尺燃料棒１の配置は、原子炉停止時にお
いて水ギャップ領域を大きくするという効果があり、水
の中性子吸収効果により炉停止余裕を改善できる。

【００９０】図１１および図１２は、本発明に係わる沸
騰水型原子炉用燃料集合体の第１０および第１１の実施
例である。これらの燃料集合体は１０行１０列に配列し
たもので、燃料集合体形状自体は既に開発されている。
また、両者とも、運転期間１３か月、平均取出燃焼度５
５ＧＷｄ／ｔを目指した設計となっている。なお、図１
２は、図１１と比べると、太径ウォータロッド６の代わ
りにウォータボックス６´を用いており、また、短尺燃
料棒の総本数が１４本から８本に変わっている。

【００９１】図１３は、本発明に係わる沸騰水型原子炉
用燃料集合体の第１２の実施例であり、請求項６、請求
項９または請求項１０に係るものである。図１３（ａ）
は燃料集合体の横断面概略図、（ｂ）はこの燃料集合体
内の燃料棒について、濃縮度とガドリニアの濃度とを軸
方向分布で示し、上方の燃料集合体の丸で囲んだ番号ま
たは符号と、下方の燃料棒の番号または符号とは一致し
ている。

【００９２】図１３において、燃料集合体は運転期間１
３か月、平均取出燃焼度４５ＧＷｄ／ｔを目指したもの
で、９行９列に配列したＤ格子燃料である。この燃料集
合体は、可燃性毒物を含有した３本の符号Ａの短尺燃料
棒および上部と下部に可燃性毒物を含有した２本の符号
Ｄの長尺燃料棒が設けられている。Ｄ格子燃料では、非
制御棒側の水ギャップ領域の幅が制御棒側よりも小さ
く、非制御棒側コーナー付近の局所出力は高くならな
い。このため、符号Ｅの短尺燃料棒はガドリニアが含ま
れておらず、また、最高濃縮度となっている。

【００９３】また、この燃料集合体は、可燃性毒物を含
有した燃料棒の軸方向本数差が１本となっており、運転
サイクル前半の下部領域の出力ピークを抑制することが
できる。

【００９４】図１４は、本発明に係わる沸騰水型原子炉
用燃料集合体の第１３の実施例であり、請求項６、請求
項９または請求項１１に係るものである。図１４（ａ）
は燃料集合体の横断面概略図、（ｂ）はこの燃料集合体
内の燃料棒について、濃縮度とガドリニアの濃度とを軸
方向分布で示し、上方の燃料集合体の丸で囲んだ番号ま
たは符号と、下方の燃料棒の番号または符号とは一致し
ている。

【００９５】図１４において、燃料集合体は運転期間１
３か月、平均取出燃焼度４５ＧＷｄ／ｔを目指したもの
で、９行９列に配列したＤ格子燃料である。この燃料集
合体は、可燃性毒物を含有した３本の符号Ａ１，Ａ２の
短尺燃料棒と上部と下部に可燃性毒物を含有した２本の
符号Ｄの長尺燃料棒を設けているので、可燃性毒物を含
有した燃料棒の軸方向本数差が１本となっている。この
ため、運転サイクル前半の下部領域の出力ピークを抑制
することができる。

【００９６】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、高燃焼度化または長期運転サイクルを目指した場合
に、燃料集合体の外周部から２層目のコーナー位置に短
尺燃料棒を有する燃料集合体の持つ２つの問題（濃縮度
増加に伴う燃料集合体コーナー付近の局所出力の増加、
新燃料または運転サイクル初期における下部の出力ピー
クの増加）を同時に解決し、十分に熱的余裕を有する燃
料集合体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第１の実
施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の
構成を概略的に示す縦断面図。

【図２】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第２の実
施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の
構成を概略的に示す縦断面図。

【図３】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第３の実
施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の
構成を概略的に示す縦断面図。

【図４】本発明に係わる燃料集合体の第１の実施例の燃
料集合体の燃焼度０．０ＧＷｄ／ｔ、ボイド率４０％に
おける軸方向下部領域の燃料集合体横断面内の局所出力
分布図。

【図５】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第４の実
施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の
構成を概略的に示す縦断面図。

【図６】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第５の実
施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の
構成を概略的に示す縦断面図。

【図７】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第６の実
施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の
構成を概略的に示す縦断面図。

【図８】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第７の実
施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の
構成を概略的に示す縦断面図。

【図９】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第８の実
施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の
構成を概略的に示す縦断面図。

【図１０】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第９の
実施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒
の構成を概略的に示す縦断面図。

【図１１】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第１０
の実施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料
棒の構成を概略的に示す縦断面図。

【図１２】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第１１
の実施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料
棒の構成を概略的に示す縦断面図。

【図１３】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第１２
の実施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料
棒の構成を概略的に示す縦断面図。

【図１４】（ａ）は本発明に係わる燃料集合体の第１３
の実施例を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料
棒の構成を概略的に示す縦断面図。

【図１５】（Ａ）は高燃焼度型燃料集合体を一部断面で
示す立面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、
（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図。

【図１６】図３に対応する従来例を示し、（ａ）は燃料
集合体の横断面図、（ｂ）は（ａ）における燃料棒の構
成を概略的に示す縦断面図。

【図１７】図１６に示した従来例の燃料集合体の燃焼度
０．０ＧＷｄ／ｔ、ボイド率４０％における軸方向下部
領域の横断面内の局所出力分布図。

【符号の説明】

１…燃料集合体 ２…長尺燃料棒 ３…短尺燃料棒 ４…上部タイプレート ５…下部タイプレート ６…太径ウォータロッド ６´…ウォータボックス ７…チャンネルボックス ８…スペーサ ９…外部スプリング

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 3/32 ＧＤＢＥ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺燃料棒とこの長尺燃料棒よりも燃料
   有効部分が短い短尺燃料棒とを格子状に束ねて成る燃料
   束をチャンネルボックスで包囲し、この燃料束の最外周
   から２層目に位置する燃料棒群のすべてのコーナー位置
   に前記短尺燃料棒を配置した沸騰水型原子炉用燃料集合
   体において、最外周から２層目に位置する燃料棒群のう
   ち複数箇所のコーナー位置に、可燃性毒物を含有する複
   数本の短尺燃料棒を配置したことを特徴とする沸騰水型
   原子炉用燃料集合体。
2. 【請求項２】 前記短尺燃料棒の燃料有効部分の上端よ
   り上の領域を上部とし、この燃料有効部分にあたる領域
   を下部とし、燃料棒軸方向を上下端のブランケット領域
   を除いて上下２領域に分け、可燃性毒物を下部よりも上
   部に多く含有する複数本の長尺燃料棒を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
3. 【請求項３】 前記可燃性毒物を下部よりも上部に多く
   含有する複数本の長尺燃料棒のうち、複数本は可燃性毒
   物を上部のみに含有することを特徴とする請求項２記載
   の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
4. 【請求項４】 前記可燃性毒物を下部よりも上部に多く
   含有する複数本の長尺燃料棒のうち、複数本は下部をさ
   らに中央部と下部に２分し、可燃性毒物を中央部を除い
   て含有させ、下部よりも上部に多く含有することを特徴
   とする請求項２記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
5. 【請求項５】 最外周から２層目に位置する燃料棒群の
   うち４箇所のコーナー位置に、可燃性毒物を含有する４
   本の短尺燃料棒を配置し、かつ、可燃性毒物を下部より
   も上部に多く含有する長尺燃料棒を１本ないし４本配置
   したことを特徴とする請求項２ないし４記載の沸騰水型
   原子炉用燃料集合体。
6. 【請求項６】 長尺燃料棒とこの長尺燃料棒よりも有効
   部分が短い短尺燃料棒とを格子状に束ねて成る燃料束を
   チャンネルボックスで包囲し、隣り合う燃料集合体の各
   々のチャンネルボックス外壁間の非沸騰水領域の幅が制
   御棒挿入側の方が非挿入側より大きくなるように構成
   し、かつ、最外周から２層目に位置する燃料棒群のすべ
   てのコーナー位置に前記短尺燃料棒を配置した燃料集合
   体において、最外周から２層めに位置する燃料棒群のう
   ち非制御棒側のコーナー位置を除く複数箇所のコーナー
   位置に、可燃性毒物を含有する複数本の短尺燃料棒を配
   置したことを特徴とする沸騰水型原子炉用燃料集合体。
7. 【請求項７】 前記短尺燃料棒の燃料有効部分の上端よ
   り上の領域を上部とし、この燃料有効部分にあたる領域
   を下部とし、燃料棒軸方向を上下端のブランケット領域
   を除いて上下２領域に分け、可燃性毒物を下部よりも上
   部に多く含有する複数本の長尺燃料棒を備えたことを特
   徴とする請求項６記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
8. 【請求項８】 前記可燃性毒物を下部よりも上部に多く
   含有する複数本の長尺燃料棒のうち、複数本は可燃性毒
   物を上部のみに含有することを特徴とする請求項７記載
   の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
9. 【請求項９】 前記可燃性毒物を下部よりも上部に多く
   含有する複数本の長尺燃料棒のうち、複数本は下部をさ
   らに中央部と下部に２分し、可燃性毒物を中央部を除い
   て含有させ、下部よりも上部に多く含有することを特徴
   とする請求項７記載の沸騰水型原子炉用燃料集合体。
10. 【請求項１０】 最外周から２層目に位置する燃料棒群
    のうち非制御棒側のコーナー位置を除く３箇所のコーナ
    ー位置に、可燃性毒物を含有する３本の短尺燃料棒を配
    置し、かつ、可燃性毒物を下部よりも上部に多く含有す
    る長尺燃料棒を１本ないし３本配置したことを特徴とす
    る請求項７ないし９記載の沸騰水型原子炉用燃料集合
    体。
11. 【請求項１１】 前記可燃性毒物を下部よりも上部に多
    く含有する複数本の長尺燃料棒をウォータロッドに隣接
    する位置に配置したことを特徴とする請求項２ないし５
    または７ないし１０記載の沸騰水型原子炉用燃料集合
    体。
12. 【請求項１２】 前記可燃性毒物を下部よりも上部に多
    く含有する複数本の長尺燃料棒をウォータロッドに隣接
    せず、かつ、最外周を除く位置に配置したことを特徴と
    する請求項２ないし５または７ないし１０記載の沸騰水
    型原子炉用燃料集合体。
13. 【請求項１３】 前記可燃性毒物を下部よりも上部に多
    く含有する複数本の長尺燃料棒の濃縮度が上下端のブラ
    ンケット領域を除く大部分の領域において、燃料集合体
    で使用されているものの中で最高の値となっていること
    を特徴とする請求項１２記載の沸騰水型原子炉用燃料集
    合体。