(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の燃料棒を垂直に支持し、その外周をチャンネルボックスによって囲った燃料集合体において、
前記燃料集合体の垂直方向上方から俯瞰するときに、前記燃料集合体は、一辺の長さａの正十二角形の各頂点にそれぞれ１本の燃料棒が配置された正十二角形燃料棒配列を有し、
水平面内の一つの方向を横方向、前記横方向に垂直な方向を縦方向と仮定すると、複数の前記正十二角形燃料棒配列が前記横方向及び前記縦方向にそれぞれ等間隔で並び、前記横方向については、隣り合う２つの前記正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第１の距離ｍａ（ｍ＝０，１，２，・・・）を隔てて平行になるように配置され、前記縦方向については、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第２の距離ｎａ（ｎ＝１，２，３，・・・）を隔てて平行になるように配置されていることを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
前記正十二角形燃料棒配列の横方向または縦方向の列は、前記チャンネルボックスの対角線に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項３】
前記横方向または前記縦方向は、制御棒にもっとも近い前記チャンネルボックスのコーナーから対角のコーナーまでの対角線に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項４】
前記横方向または前記縦方向は、制御棒にもっとも近い前記チャンネルボックスのコーナーを含む前記チャンネルボックスの一辺から４５°の角度傾斜し、前記正十二角形燃料棒配列は、制御棒にもっとも近い前記チャンネルボックスのコーナーから対角のコーナーまでの対角線に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項５】
前記横方向または前記縦方向は、前記チャンネルボックスの一辺に平行に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項６】
前記横方向または前記縦方向は、前記チャンネルボックスの一辺に平行に配置され、かつ、前記正十二角形燃料棒配列は、制御棒にもっとも近い前記チャンネルボックスのコーナーから対角のコーナーまでの対角線に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項７】
前記横方向または前記縦方向は、前記チャンネルボックスの一辺に平行に配置され、かつ、前記正十二角形燃料棒配列は、前記チャンネルボックスの各辺の中点を結んだ線に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項８】
前記正十二角形燃料棒配列は、その内部に正六角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒が配置された正六角形燃料棒配列を有し、前記正六角形燃料棒配列の正六角形の各辺は前記正十二角形燃料棒配列の正十二角形の辺と長さが同一であり、かつ、平行であることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項９】
前記正六角形燃料棒配列は、その正六角形の頂点の対角線の交点の位置に燃料棒を有していることを特徴とする請求項８記載の燃料集合体。
【請求項１０】
前記正六角形燃料棒配列のうちの所定の正六角形燃料棒配列は、その正六角形の頂点の対角線の交点の位置に一本のウォーターロッドを有していることを特徴とする請求項８記載の燃料集合体。
【請求項１１】
前記正十二角形燃料棒配列のうちの所定の正十二角形燃料棒配列は、その正十二角形の頂点の対角線の交点の位置に一本のウォーターロッドを有し、且つその内部に燃料棒を有していないことを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項１２】
前記正十二角形燃料棒配列のうちの所定の正十二角形燃料棒配列の全体が、一本のウォーターロッドに置き換えられていることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項１３】
前記正十二角形燃料棒配列は、その内部に正四角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒が配置された正四角形燃料棒配列を有し、前記正四角形燃料棒配列の正四角形の各頂点は前記正十二角形燃料棒配列の正十二角形の二つおきの辺を底辺とする正三角形の頂点に位置していることを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【請求項１４】
前記正四角形燃料棒配列は、その正四角形の頂点の対角線の交点の位置に燃料棒を有していることを特徴とする請求項１３記載の燃料集合体。
【請求項１５】
前記正四角形燃料棒配列のうちの所定の正四角形燃料棒配列は、その正四角形の頂点の対角線の交点の位置に一本のウォーターロッドを有していることを特徴とする請求項１３記載の燃料集合体。
【請求項１６】
前記正十二角形燃料棒配列のうちの所定の正十二角形燃料棒配列は、正十二角形の各頂点にそれぞれ１本の短尺燃料棒が配置されたものとして構成され、且つその内部にウォーターロッドを有し、
前記ウォーターロッドは、前記短尺燃料棒が存在しない燃料上部において、前記所定の正十二角形燃料棒配列の全体に相当する径を有することを特徴とする請求項１記載の燃料集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料集合体に係り、特に、燃料集合体の垂直方向上方から俯瞰するときに、正十二角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒が配置された正十二角形燃料棒配列を有する燃料集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軽水炉用燃料集合体は、燃料被覆管内に酸化ウランなどの燃料ペレットを多数充填した複数の燃料棒、及び、一本ないし数本のウォーターロッドを、スペーサを用いて互いに平行になるように束ね、その外周をチャンネルボックスによって囲って形成している。
【０００３】
従来は、正方格子状に燃料棒を配列した燃料集合体が広く用いられていた。
【０００４】
図１７は、従来の正方格子状の燃料棒配列を有する燃料集合体の平面断面図を示している。
【０００５】
符号２０は燃料集合体の全体を示し、符号２１は燃料棒、符号２２はチャンネルボックス、符号２３はウォーターロッドをそれぞれ示している。
【０００６】
図１７に示すように、燃料集合体２０は、１１行１１列の燃料棒配列を有し、それらの燃料棒２１は正方格子状に配列された正四角形の頂点上に配置されている。
【０００７】
ウォーターロッド２３は、図示しない制御棒に最も近いチャンネルボックス２２のコーナーから対角のコーナーまでの対角線上に配置されている。
【０００８】
また、従来、上記正方格子をチャンネルボックスの一辺に対して４５°回転させた燃料棒配列を有する燃料集合体も提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−１４３６９４号公報
【特許文献２】特開２００９−１４５２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、原子炉の高効率化の要求が強まり、これに対しては燃料集合体一体あたりから取り出すエネルギーをより多くすることで燃料経済性を向上させることができるという観点から、一体の燃料集合体により多くの燃料棒を装荷することが一つの技術的課題となっていた。
【００１１】
また、廃棄物量低減の面からも、廃棄物量を低減させるために燃料集合体一体に収まる燃料棒本数はできるだけ多い方が良い。
【００１２】
このため、従来の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）用の燃料集合体の設計では、チャンネルボックス内に収納する燃料棒を八行八列、九行九列、十行十列（特開２００９−１４５２０３号公報参照）というように、その本数を増加させる傾向にある。
【００１３】
燃料棒の配列に関しては、従来は、燃料棒をチャンネルボックスの辺と平行な行と列からなる正方格子状に配置したもの、又はチャンネルボックスの一辺に対して正方格子を４５°回転させたものを基本配列としていた。
【００１４】
上記の燃料棒配列のいずれも正方格子の燃料棒配列であり、従来の実用的なほとんどの燃料棒配列は、正方格子の燃料棒配列であったといって良い。これは、制御棒の挿入位置に対してチャンネルボックスの辺と平行な正方格子状に配置した燃料棒配列、又はチャンネルボックスの一辺に対して正方格子を４５°回転させた燃料棒配列は、制御棒との関係で燃料集合体がチャンネルボックスの制御棒中心に近いコーナーとその対角にあるコーナーを結ぶ対角線（以下明らかな場合は単に「対角線」という。）に関して対称に燃焼するため、好都合だったからである。このようにチャンネルボックスの対角線に関して対称に燃料が配置されていることを、燃料の対角線対称性という。燃料の対角線対称性を満足する場合、燃料集合体内の均等な燃焼度を実現でき、燃料の健全性、経済性を向上させることができる。
【００１５】
しかし、正方格子状の燃料棒配列では、正方形の隣接する頂点間の燃料棒の距離は健全性のために一定の距離以上には近づけることができず、一方、対角線上にある燃料棒間の距離は隣接する頂点間の燃料棒の距離より必然的に長くなるため、燃料集合体一体あたりに収納できる燃料棒の数に限界があった。
【００１６】
一方、特開平４−１４３６９４号公報に開示されているように、もっぱら燃料棒本数を多くするという目的のために、すべての燃料棒を正三角形の頂点に配置する燃料棒配列が提案されている。
【００１７】
正三角形の格子状に燃料棒を配列する燃料棒配列は、すべての燃料棒間の距離が等しくなり、各燃料棒燃料棒間の距離を極限まで短くすることができるため、最も稠密に燃料棒を配列することができる。
【００１８】
しかし、正三角形格子状の燃料棒配列では、特開平４−１４３６９４号公報の図面から分かるように、チャンネルボックスの対角線に関しては対称的な配列にはならない。すなわち、完全な燃料の対角線対称性を実現することができない。
【００１９】
そこで、本発明が解決しようとする一つの課題は、正方格子状の燃料棒配列に比して燃料集合体一体あたりの燃料棒の装荷数を増加させ、かつ、完全な燃料の対角線対称性を実現することができる燃料集合体を提供することにある。
【００２０】
加えて、燃料棒を拘束するためのスペーサの製造を容易にすることも本発明の課題の一つである。
【００２１】
また、従来から燃料集合体の出力分布の平坦化、反応度の向上およびボイド反応度係数の改善を目的として、燃料集合体内にウォーターロッドを設けることが行われていた。
【００２２】
しかし、従来の正方格子状の燃料棒配列の一部の正方格子の燃料棒をウォーターロッドに置き換えた場合、ウォーターロッドからその周辺の燃料棒までの距離が全部均一にはならない。
【００２３】
このため、ウォーターロッドの効果が燃料棒によって区々となる問題があった。
【００２４】
そこで、本発明が解決しようとする一つの課題は、上述したように燃料集合体一体あたりの燃料棒の装荷数を増加させ、かつ、ウォーターロッドからその周辺の燃料棒までの距離が全部均一となるようにウォーターロッドを設けることができる燃料集合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明による燃料集合体は、
複数本の燃料棒を垂直に支持し、その外周をチャンネルボックスによって囲った燃料集合体において、
前記燃料集合体の垂直方向上方から俯瞰するときに、前記燃料集合体は、一辺の長さａの正十二角形の各頂点にそれぞれ１本の燃料棒が配置された正十二角形燃料棒配列を有し、
水平面内の一つの方向を横方向、前記横方向に垂直な方向を縦方向と仮定すると、複数の前記正十二角形燃料棒配列が前記横方向及び前記縦方向にそれぞれ等間隔で並び、前記横方向については、隣り合う２つの前記正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第１の距離ｍａ（ｍ＝０，１，２，・・・）を隔てて平行になるように配置され、前記縦方向については、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第２の距離ｎａ（ｎ＝１，２，３，・・・）を隔てて平行になるように配置されていることを特徴とする。
【００２６】
前記正十二角形燃料棒配列の横方向または縦方向の列は、前記チャンネルボックスの対角線に配置されているようにすることができる。
【００２７】
前記横方向または前記縦方向は、制御棒にもっとも近い前記チャンネルボックスのコーナーから対角のコーナーまでの対角線に配置されているようにすることができる。
【００２８】
前記横方向または前記縦方向は、制御棒にもっとも近い前記チャンネルボックスのコーナーを含む前記チャンネルボックスの一辺から４５°の角度傾斜し、前記正十二角形燃料棒配列は、制御棒にもっとも近い前記チャンネルボックスのコーナーから対角のコーナーまでの対角線に関して対称に配置されているようにすることができる。
【００２９】
前記横方向または前記縦方向は、前記チャンネルボックスの一辺に平行に配置されているようにすることができる。
【００３０】
前記横方向または前記縦方向は、前記チャンネルボックスの一辺に平行に配置され、かつ、前記正十二角形燃料棒配列は、制御棒にもっとも近い前記チャンネルボックスのコーナーから対角のコーナーまでの対角線に関して対称に配置されているようにすることができる。
【００３１】
前記横方向または前記縦方向は、前記チャンネルボックスの一辺に平行に配置され、かつ、前記正十二角形燃料棒配列は、前記チャンネルボックスの各辺の中点を結んだ線に関して対称に配置されているようにすることができる。
【００３２】
前記正十二角形燃料棒配列は、その内部に正六角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒が配置された正六角形燃料棒配列を有し、前記正六角形燃料棒配列の正六角形の各辺は前記正十二角形燃料棒配列の正十二角形の辺と長さが同一であり、かつ、平行であるようにすることができる。
【００３３】
前記正六角形燃料棒配列は、その正六角形の頂点の対角線の交点の位置に燃料棒を有しているようにすることができる。
【００３４】
前記正六角形燃料棒配列のうちの所定の正六角形燃料棒配列は、その正六角形の頂点の対角線の交点の位置に一本のウォーターロッドを有しているようにすることができる。
【００３５】
前記正十二角形燃料棒配列のうちの所定の正十二角形燃料棒配列は、その正十二角形の頂点の対角線の交点の位置に一本のウォーターロッドを有し、且つその内部に燃料棒を有していないようにすることができる。
【００３６】
前記正十二角形燃料棒配列のうちの所定の正十二角形燃料棒配列の全体が、一本のウォーターロッドに置き換えられているようにすることができる。
【００３７】
前記正十二角形燃料棒配列は、その内部に正四角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒が配置された正四角形燃料棒配列を有し、前記正四角形燃料棒配列の正四角形の各頂点は前記正十二角形燃料棒配列の正十二角形の二つおきの辺を底辺とする正三角形の頂点に位置しているようにすることができる。
【００３８】
前記正四角形燃料棒配列は、その正四角形の頂点の対角線の交点の位置に燃料棒を有しているようにすることができる。
【００３９】
前記正四角形燃料棒配列のうちの所定の正四角形燃料棒配列は、その正四角形の頂点の対角線の交点の位置に一本のウォーターロッドを有しているようにすることができる。
【００４０】
前記正十二角形燃料棒配列のうちの所定の正十二角形燃料棒配列は、正十二角形の各頂点にそれぞれ１本の短尺燃料棒が配置されたものとして構成され、且つその内部にウォーターロッドを有し、
前記ウォーターロッドは、前記短尺燃料棒が存在しない燃料上部において、前記所定の正十二角形燃料棒配列の全体に相当する径を有するようにすることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は、正十二角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒が配置された正十二角形燃料棒配列を有する。
【００４２】
上記正十二角形は、その内部に正六角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒を配置した正六角形燃料棒配列を配置することにより、燃料棒同士が正十二角形の一辺の長さａを一辺とする正三角形と正方形の頂点に配置される燃料棒配列でチャンネルボックスを埋め尽くすことができ、特に正三角形の頂点に配置される燃料棒が多数存在することにより、全体としてチャンネルボックス内に燃料棒を稠密に配置することができる。この正十二角形燃料棒配列は、横方向及び縦方向にそれぞれ等間隔で並んでいる。横方向については、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第１の距離ｍａ（ｍ＝０，１，２，・・・。ａは正十二角形の一辺の長さ。）を隔てて平行になるように、配置される。一方、縦方向については、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第２の距離ｎａ（ｎ＝１，２，３，・・・。ａは正十二角形の一辺の長さ。）を隔てて平行になるように、配置されている。
【００４３】
正十二角形燃料棒配列の内部に正六角形燃料棒配列あるいは正四角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒を配置した正四角形燃料棒配列あるいはウォーターロッドを配置することにより、幾何学上チャンネルボックスの制御棒に近いコーナーとその対角にあるコーナーを通る対角線に関して、完全に対称に燃料棒を配置することができる。
【００４４】
すなわち、本発明によれば、完全な対角線対称性を満足する燃料集合体を得ることができる。
【００４５】
このように、本発明によれば、従来と同一寸法のチャンネルボックス内に、より多くの燃料棒を装荷することができ、かつ、完全な燃料の対角線対称性を実現することができる。
【００４６】
これによって、燃料の燃焼が対称的に進み、燃料の健全性と経済性を向上させることができる。
【００４７】
加えて、本発明によれば、燃料集合体内に正十二角形燃料棒配列が独立して配置されるため、モジュール化された正十二角形状の部品を組み合わせることで、チャンネルボックス内の燃料棒を拘束するスペーサを製造することができる。その結果、スペーサの製造性を向上させることができる。
【００４８】
また、本発明によれば、正十二角形燃料棒配列の内部にウォーターロッドを設けることにより、ウォーターロッドとその周辺の燃料棒の距離が等しくなり、これによってウォーターロッドの周辺の燃料棒がウォーターロッドによる中性子の減速効果を均等に受けることができ、これによってウォーターロッドによる燃料集合体の出力分布の平坦化、反応度の向上およびボイド反応度係数の改善をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第1の実施形態による燃料棒配列を有する燃料集合体の平面断面図である。
【図２】（ａ）は、正十二角形燃料棒配列及び正六角形燃料棒配列を有する、本発明に係る燃料棒配列単位の平面断面図である。（ｂ）は、従来の正方格子状に配列された燃料棒の平面断面図であり、（ｃ）は、従来の正三角形格子状に配列された燃料棒の平面断面図である。
【図３】正十二角形燃料棒配列及び正四角形燃料棒配列を有する、本発明に係る燃料棒配列単位の平面断面図である。
【図４】本発明による燃料集合体における燃料の対角線対称性を説明するための図である。
【図５】本発明による第１の実施形態の変形例に係る燃料棒配列を有する燃料集合体の平面断面図である。
【図６】本発明による第１の実施形態の別の変形例に係る燃料棒配列を有する燃料集合体の平面断面図である。
【図７】正十二角形燃料棒配列の横方向または縦方向の列が、チャンネルボックスの対角線を挟んで対称に配置された燃料集合体の平面断面図である。
【図８】正十二角形燃料棒配列の横方向または縦方向の列が、チャンネルボックスの直交する２本の対角線それぞれについて、これらの対角線を挟んで対称に配置された燃料集合体の平面断面図である。
【図９】正十二角形燃料棒配列の横方向または縦方向の列が、チャンネルボックスの一辺に平行に配置された燃料集合体の平面断面図である。
【図１０】正十二角形燃料棒配列の横方向または縦方向の列が、チャンネルボックスの一辺に平行に配置された燃料集合体の平面断面図である。
【図１１】所定の正六角形燃料棒配列が、その正六角形の頂点の対角線の交点の位置に一本のウォーターロッドを有している燃料棒配列を示した平面断面図である。
【図１２】所定の正十二角形燃料棒配列が、その正十二角形の頂点の対角線の交点の位置に一本のウォーターロッドを有し、その他に内部に燃料棒を有していない燃料棒配列を示した平面断面図である。
【図１３】所定の正十二角形燃料棒配列が全体として一本のウォーターロッドに置き換えられている燃料棒配列を示した平面断面図である。
【図１４】短尺燃料棒を有する本発明の他の実施形態による燃料集合体の平面断面図である。Ａは燃料上部の平面断面図であり、Ｂは燃料下部の平面断面図である。
【図１５】次世代の原子炉を想定した大型燃料集合体のチャンネルボックスに対する本発明の燃料棒配列を示した平面断面図である。
【図１６】次世代の原子炉を想定した大型燃料集合体のチャンネルボックスに対する本発明の燃料棒配列を示した平面断面図である。
【図１７】従来の正方格子状の燃料棒配列を有する燃料集合体の平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
次に、本発明を実施するための３つの実施形態について以下に説明する。第１の実施形態は、横方向および縦方向にそれぞれ並ぶ正十二角形燃料棒配列を有する燃料集合体の実施形態である。第２の実施形態は、第１の実施形態に係る燃料集合体において所定の燃料棒をウォーターロッドに置き換えた燃料集合体の実施形態である。第３の実施形態は、現行よりも大きい次世代のチャンネルボックスに対して本発明による燃料棒配列を適用した燃料集合体の実施形態である。
【００５１】
（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態による燃料集合体を、垂直方向上方から俯瞰したときの平面断面図を示す。
【００５２】
本実施形態による燃料集合体１は、複数本の燃料棒２を垂直に支持しており、その外周をチャンネルボックス３によって囲ってなる。
【００５３】
図１に示すように、本実施形態の燃料集合体１は、垂直方向上方から俯瞰したときに、正十二角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒２が配置された燃料棒配列４（これを本明細書において「正十二角形燃料棒配列」４という。）を有している。図１において、正十二角形燃料棒配列４は補助線による正十二角形によって強調して示す。正十二角形の一辺の長さはａである。
【００５４】
また、図１では、チャンネルボックス３の一つのコーナーＣ１を、制御棒５にもっとも接近して配置させているが、本燃料集合体はコーナーＣ１とＣ３を通る対角線及びコーナーＣ２とＣ４を通る対角線に対して対角線対称性を満足しているため、制御棒５にもっとも接近して配置させるコーナーはコーナーＣ１に限定されず、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のいずれでもよい。また、図１中の対角線Ｌは、制御棒５にもっとも近いチャンネルボックス３のコーナーＣ１から対角のコーナーＣ３までを結ぶ直線である。
【００５５】
水平面内の一つの方向を横方向、前記横方向に垂直な方向を縦方向と仮定する。図１の場合において、横方向は対角線Ｌと平行な方向であり、縦方向は横方向に対して垂直な方向である。
【００５６】
図１に示すように、複数の正十二角形燃料棒配列４は、横方向及び縦方向にそれぞれ並んでいる。
【００５７】
複数の前記正十二角形燃料棒配列は前記横方向及び前記縦方向にそれぞれ等間隔で並び、横方向については、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第１の距離ｍａ（ｍ＝０，１，２，・・・）を隔てて平行になるように配置され、縦方向については、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第２の距離ｎａ（ｎ＝１，２，３，・・・）を隔てて平行になるように配置されている。
【００５８】
本実施形態は、横方向については、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列４は、互いに隣接する部分において正十二角形の一辺を共有するように連結されている。すなわち、横方向の隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列の正十二角形の対向する２辺間の第１の距離ｍａは０（ｍ＝０）である。
【００５９】
一方、縦方向については、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列４は、それらの互いに対向する正十二角形の２辺が正十二角形の一辺の長さａと等しい距離を隔てて平行になるように配置されている。すなわち、縦方向の隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列の正十二角形の対向する２辺間の第２の距離ｎａはａ（ｎ＝１）である。
【００６０】
また、図１に示すように、横方向および縦方向に並ぶ正十二角形燃料棒配列４は、全体として、チャンネルボックス３の一辺から４５°回転した配置になっている。
【００６１】
図１に示すように、各正十二角形燃料棒配列４の内部には、さらに燃料棒２が配置されている。燃料集合体１内に完全に含まれる正十二角形燃料棒配列４は、その内部に正六角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒が配置された正六角形燃料棒配列６を有している。図１において、正六角形燃料棒配列６は補助線による正六角形によって強調して示す。
【００６２】
一方、燃料集合体１内に部分的に含まれる正十二角形燃料棒配列４は、その内部に正四角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒が配置された正四角形燃料棒配列７を有している。図１において、正四角形燃料棒配列７は補助線による正四角形によって強調して示す。
【００６３】
なお、図１の例では、燃料集合体１の周辺領域における正十二角形燃料棒配列４は、一部がチャンネルボックス３の外になっているため、不完全な正十二角形になっているが、燃料棒配列の考え方（燃料棒の配置位置）としては完全な正十二角形を有する正十二角形燃料棒配列４の場合と全く同様である。
【００６４】
また、図１の例では、周辺領域の正十二角形燃料棒配列４のみが正四角形燃料棒配列７を有し、それらの正四角形燃料棒配列７は、一部がチャンネルボックス３の外になっているため、不完全な正四角形になっているが、それらの不完全な正四角形についても燃料棒配列の考え方（燃料棒の配置位置）としては完全な正四角形を有する正四角形燃料棒配列７の場合と全く同様である。しかも、正四角形燃料棒配列７は図１の例のように燃料集合体の周辺領域のみに配置されている場合に限られず、燃料集合体の全体に配置されていてもよい。
【００６５】
次に、上記の本発明に係る燃料棒配列単位によれば、燃料集合体に要求される燃料棒の装荷数と燃料の対角線対称性とを両立させることができることを説明する。
【００６６】
図２は、正十二角形燃料棒配列４と、その内部に正六角形燃料棒配列６とを有する燃料棒配列単位９Ａ（図２（ａ））と、正方格子状に配列された燃料棒配列（図２（ｂ））と、正三角形格子状に配列された燃料棒配列（図２（ｃ））とを示している。
【００６７】
図２（ａ）に示すように、燃料棒を配列する単位となる燃料棒配列単位９Ａは、正十二角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒２が配置された正十二角形燃料棒配列４と、この正十二角形燃料棒配列４の内部における正六角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒２が配置された正六角形燃料棒配列６とを有する。
【００６８】
図２（ａ）からわかるように、正六角形燃料棒配列６の正六角形の各辺は、正十二角形燃料棒配列４の正十二角形の辺と長さが同一であり、かつ、平行になっている。すなわち、正十二角形内の正六角形は、正十二角形の辺と平行になっていることにより角度（向き）が決まり、正六角形の各辺が正十二角形の辺と長さが同一になっていることにより半径方向の大きさが決まる。即ち、正十二角形が与えられれば、その内部の正六角形は一意に決まるものである。
【００６９】
正十二角形燃料棒配列４と正六角形燃料棒配列６の位置関係が上述したように決められることにより、図２（ａ）から分かるように、正六角形燃料棒配列６の各頂点の燃料棒２は、最寄りの正十二角形燃料棒配列４の頂点の燃料棒２と正三角形を構成し、それらの関係で最も稠密に燃料棒２を配置することができる。
【００７０】
また、図２（ａ）から分かるように、正六角形燃料棒配列６の各頂点の燃料棒２及び正六角形の中心の燃料棒２同士は、正三角形を構成し、それらの関係で最も稠密に燃料棒２を配置することができる。
【００７１】
さらに、図２（ａ）から分かるように、燃料棒配列単位９Ａの燃料棒２は全て、対角線Ｌに関して対称に配置されている。また、対角線Ｌを時計回りまたは反時計回りに３０°回転させた直線Ｌ’を対角線とした場合においても、燃料棒配列単位９Ａの燃料棒２は、対角線に関して対称に配置されている。このように、図２（ａ）に示す燃料棒配列単位を用いることにより、完全な対角線対称性を得ることができる。
【００７２】
また、対角線Ｌを時計回りまたは反時計回りに１５°回転させた直線Ｌ’’を対角線とした場合は、正六角形燃料棒配列６の燃料棒２は、直線Ｌ’’に関しては対称に配置されないが、正六角形燃料棒配列６の燃料棒の偏りがチャンネルボックスの対角線に関して左右対称となるように、燃料棒配列単位９Ａを配置することにより、燃料棒２は対角線に関して対称に配置される。
【００７３】
このように、全体として見れば、本発明による正十二角形燃料棒配列４と正六角形燃料棒配列６を有する燃料棒配列単位９Ａは、正三角形の頂点に配置される燃料棒が多く、このため、チャンネルボックス３内に極めて密に燃料棒２を配置することができる。さらに、この燃料棒配列単位９Ａによれば、完全な対角線対称性を得ることもできる。
【００７４】
次に、比較のため、従来の正方格子配列および正三角形格子配列について述べる。
【００７５】
図２（ｂ）は、正方格子状に配列された燃料棒配列を示している。この図２（ｂ）からわかるように、正方格子配列の場合、全ての燃料棒が対角線Ｌに関して対称に配置され、対角線対称性を満たす。しかし、この場合、正方格子の対角線上にある燃料棒間の距離は隣接する正四角形頂点間の燃料棒の距離より必然的に長くなるため、燃料棒の配列密度の点で本発明の燃料棒配列に比べて劣る。
【００７６】
図２（ｃ）は、正三角形格子状に配列された燃料棒配列を示している。この図２（ｃ）からわかるように、正三角形格子配列の場合、全ての燃料棒は正三角形の頂点に配置されるため、燃料棒の配列密度は最も大きい。しかし、燃料棒は対角線Ｌに関して対称に配置されず、対角線対称性を満たさない。
【００７７】
上記の説明から明らかなように、図２（ａ）に示す燃料棒単位配列９Ａは、正方格子配列に比べて燃料棒を稠密に配置することができ、かつ、正三角形格子配列には無い完全な対角線対称性を有する。
【００７８】
次に、燃料棒集合体１の周辺領域に配置された、内部に正四角形燃料棒配列７を有する燃料棒配列単位９Ｂについて説明する。
【００７９】
図３は、燃料棒配列単位９Ｂの平面断面図を示している。
【００８０】
図３に示すように、燃料棒配列単位９Ｂは、正十二角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒２が配置された正十二角形燃料棒配列４と、正十二角形内部の正四角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒２が配置された正四角形燃料棒配列７とを有する。即ち、正四角形燃料棒配列７は正四角形の各頂点にそれぞれ一本の燃料棒２を有し、正四角形燃料棒配列７の正四角形の各頂点は、正十二角形燃料棒配列４の正十二角形の二つおきの辺を底辺とする正三角形の頂点に位置している。
【００８１】
この燃料棒配列単位９Ｂの場合も、図３から分かるように、正四角形燃料棒配列７の各頂点の燃料棒２は、最寄りの正十二角形燃料棒配列４の頂点の燃料棒２と正三角形を構成し、それらの関係で最も稠密に燃料棒２を配置することができる。さらに、燃料棒配列単位９Ｂの燃料棒２は全て、対角線Ｌに関して対称に配置されており、対角線対称性が満たされている。また、図示しないが対角線Ｌを時計回りに１５°，３０°，４５°回転させた直線に関しても対角線対称性を満足することができる。
【００８２】
このように、図１に示す本実施形態の燃料棒配列は、対角線Ｌに平行な第１の方向について、隣り合う２つの燃料棒配列単位が正十二角形燃料棒配列４の正十二角形の一辺を共有するように連結して配置されている。一方、対角線Ｌと垂直な第２の方向について、隣り合う２つの燃料棒配列単位は、それらの正十二角形の２辺が正十二角形の一辺の長さ分だけ隔てて平行になるように等間隔に配置されている。
【００８３】
これにより、本実施形態によれば、上述したように正三角形の頂点上に燃料棒２を多く配置できることによって多数の燃料棒２を装荷できるのみならず、次に詳しく説明するように、燃料集合体としての対角線対称性を完全に満足することができる。
【００８４】
図４を用いて、本実施形態に係る燃料集合体１の燃料の対角線対称性を示す。図４において図１と同一部分には同一の符号を付す。
【００８５】
図４において、制御棒５の中心を通りチャンネルボックス３のコーナーＣ１，Ｃ３を通る対角線Ｌを示す。
【００８６】
補助線Ａに示すように、燃料集合体１の正十二角形燃料棒配列４の各燃料棒２は、対角線Ｌに関して対称に配置されている。
【００８７】
また、燃料集合体１の正六角形燃料棒配列６の各燃料棒２は、補助線Ｂに示すように、対角線Ｌに関して対称に配置されている。
【００８８】
さらにまた、燃料集合体１の正四角形燃料棒配列７の各燃料棒２は、補助線Ｃに示すように、対角線Ｌに関して対称に配置されている。
【００８９】
なお、補助線Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ一対の燃料棒２について示したが、本発明によれば、すべての燃料棒２が対角線Ｌに関して対称に配置される。
【００９０】
このように、本実施形態の燃料集合体１によれば、制御棒５の中心と燃料集合体１の中心を通る線（対角線Ｌ）に関して、完全な燃料の対角線対称性を実現することができる。
【００９１】
これにより、燃料集合体１によれば、燃料の燃焼が対称的に進み、予測精度の向上や運転管理の効率向上、燃料の健全性と経済性を改善することができる。
【００９２】
次に、本実施形態に係る燃料集合体の変形例について説明する。
【００９３】
図５は、変形例に係る燃料集合体１Ａの平面断面図を示している。この図５に示すように、燃料集合体１Ａは、チャンネルボックス３に一部のみ含まれる正十二角形燃料棒配列４についても、その内部に正六角形燃料棒配列６が配置されている。即ち、燃料集合体１Ａは、燃料棒配列単位９Ａを構成単位としており、正四角形燃料棒配列７を有する燃料棒配列単位９Ｂを含まない。より一般的には、チャンネルボックス３内に完全に含まれるか否かに拘わらず、チャンネルボックス３の任意の位置に燃料棒配列単位９Ａ及び９Ｂを配置することができる。
【００９４】
また、図５に示すように、本変形例では、燃料棒配列単位９Ａの正六角形燃料棒配列６は同じ向きに配置されている。より一般的には、燃料棒配列単位９Ａの正六角形燃料棒配列６の向きは、燃料棒配列単位９Ａの対ごとに任意に決めることができる。このようにしても、燃料の対角線対称性を損なわない。
【００９５】
次に、図６を用いて、本実施形態に係る別の変形例について説明する。
【００９６】
図６は、別の変形例に係る燃料集合体１Ｂの平面断面図を示している。図６に示すように、この燃料集合体１Ｂにおいて、燃料棒配列単位９Ａは、対角線Ｌと垂直な方向（縦方向）だけでなく、対角線Ｌと平行な方向（横方向）についても、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列４は正十二角形の１辺の長さだけ隔てて配置されている。
【００９７】
すなわち、本変形例では、正十二角形燃料棒配列は横方向（対角線Ｌと平行な方向）に沿って等間隔で並び、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第１の距離ａ（ｍ＝１）を隔てて平行になるように配置され、縦方向（対角線Ｌと直交する方向）に沿っても正十二角形燃料棒配列が等間隔で並び、隣り合う２つの正十二角形燃料棒配列はそれらの正十二角形の対向する２辺が第２の距離ａ（ｎ＝１）を隔てて配置されている。
【００９８】
本変形例によれば、燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂが完全に独立して配置されることになるため、燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂごとにスペーサの部品をモジュール化することができる。その結果、スペーサの製造性を向上させることができる。
【００９９】
このようにしても、正方格子配列に比べて燃料棒を稠密に配置することができ、かつ、完全な対角線対称性を有する燃料集合体を得ることができる。
【０１００】
次に、複数の燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂが構成する網目構造と、チャンネルボックス３の位置関係に関する変形例について、図７乃至図１０を用いて説明する。図７乃至図１０はいずれも、燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂの正十二角形燃料棒配列４の正十二角形のみを示しているが、実際には図１と同様、チャンネルボックス３内の正十二角形の頂点には燃料棒２が配置されており、正十二角形の内部には正六角形燃料棒配列６又は正四角形燃料棒配列７が配置されている。
【０１０１】
図７及び図８に示す変形例は、複数の正十二角形燃料棒配列４が構成する列がチャンネルボックス３の一辺から４５°傾斜しているが、この列とチャンネルボックス３との相対位置が図１に示す燃料集合体１の場合と異なっている。
【０１０２】
図７は、正十二角形燃料棒配列４の列が対角線Ｌ１を挟んで対称に配置されている。ここで、対角線Ｌ１は、制御棒（図１と同様、図示せず。）に最も近いチャンネルボックス３のコーナーから対角のコーナーまでを結ぶ直線である。
【０１０３】
なお、図１の場合、正十二角形燃料棒配列４の中心が対角線Ｌ上に位置するように、配置されている。
【０１０４】
つまり、本発明は、対角線Ｌに関して対称に配置されていればよく、図１または図７のような燃料棒配列を含むものである。
【０１０５】
図８は、制御棒に最も近いチャンネルボックスのコーナーから対角のコーナーまでを結ぶ対角線Ｌ１だけでなく、この対角線Ｌ１とチャンネルボックス３の中心で直交する対角線Ｌ２に関しても、正十二角形燃料棒配列４の列は対角線を挟んで対称に配置されている燃料集合体を示している。
【０１０６】
このように、本発明は、対角線Ｌ１と直交する対角線Ｌ２の両方に関して、正十二角形燃料棒配列４を対称に配置してもよい。
【０１０７】
次に、図９および図１０を用いて、本実施形態のさらに別の変形例を示す。図９及び図１０に示す変形例においては、複数の正十二角形燃料棒配列４が構成する列はチャンネルボックス３の一辺に対して平行に配置されている。
【０１０８】
図９及び図１０に示すように、本発明では正十二角形燃料棒配列４の列の横方向または縦方向の列が、チャンネルボックス３の一辺に平行に配置してもよい。
【０１０９】
図９及び図１０に示すように、チャンネルボックス３の制御棒（図１と同様、図示せず。）に最も近いコーナーから対角のコーナーの対角線Ｌ１および対角線Ｌ１に直交するチャンネルボックス３の対角線Ｌ２に関して、正十二角形燃料棒配列４を対称に配置することができる。
【０１１０】
さらに、図９及び図１０に示すように、正十二角形燃料棒配列４は、チャンネルボックス３の各辺の中点を結んだ線Ｌ３，Ｌ４に関して対称に配置されているのが好ましい。
【０１１１】
チャンネルボックス３の各辺の中点を結んだ線に関して対称に配置される方法は、図９のように正十二角形燃料棒配列４の列がチャンネルボックス３の各辺の中点を結んだ線Ｌ３，Ｌ４上に配置される場合と、図１０のように正十二角形燃料棒配列４がチャンネルボックス３の各辺の中点を結んだ線Ｌ３，Ｌ４を挟んで互いに対称に配置される場合とがある。
【０１１２】
この場合には、燃料の対角線対称性のみならず、チャンネルボックスの各辺の中点を連結した線に関する対称性も得ることができる。
【０１１３】
図１乃至図１０を用いて、本実施形態及び変形例に係る燃料棒配列を有する燃料集合体について説明した。これらの図中における正十二角形の一辺の長さは、チャンネルボックス内に燃料棒を１１行１１列に配列させたときの近接燃料棒間距離と同じである。但し、正十二角形の一辺の長さは設計により異なるため、図中の寸法に限定されるものではない。即ち、本実施形態において、正十二角形の１辺の長さ（正十二角形燃料棒配列４の大きさ）は、チャンネルボックス３の寸法に対して設計に応じて任意に変化させることができる。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態では、正十二角形燃料棒配列４と、正六角形燃料棒配列６又は正四角形燃料棒配列７を有する燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂを、横方向および縦方向に並べる。これにより、同一寸法のチャンネルボックス３内に、従来に比べて多くの燃料棒２を装荷することができるとともに、制御棒５の中心を通り、最寄りのチャンネルボックスのコーナーとその対角にあるコーナーを通る対角線Ｌに関して、燃料集合体の各燃料棒２が完全に対称に配置されるようにすることができる。
【０１１５】
すなわち、本実施形態およびその変形例によれば、従来と同一寸法のチャンネルボックス内に、より多くの燃料棒を装荷することができ、かつ、完全な燃料の対角線対称性を実現することができる。
【０１１６】
これによって、燃料の燃焼が対称的に進み、燃料の健全性と経済性を向上させることができる。
【０１１７】
加えて、本実施形態およびその変形例によれば、燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂの少なくとも一部が独立して配置されるため、燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂごとにスペーサの部品をモジュール化することができる。その結果、スペーサの製造性を向上させることができる。
【０１１８】
（第２の実施形態）
次に、ウォーターロッドを含むようにした第２の実施形態に係る燃料集合体について以下に説明する。
【０１１９】
本実施形態では、所定の燃料棒をウォーターロッドに置き換えることにより、燃料集合体の出力分布の平坦化、反応度の向上およびボイド反応度係数の改善をはかることができる。
【０１２０】
図１１は、所定の燃料棒配列単位９Ａの正六角形燃料棒配列６が、その正六角形の頂点の対角線の交点の位置（即ち、正六角形の中心）に、一本のウォーターロッド８ａを有している燃料棒配列を示している。
【０１２１】
この図１１から明らかなように、ウォーターロッド８ａはその周囲の燃料棒２から等距離の位置にあり、これによって周囲の燃料棒２は均等にウォーターロッド８ａによる中性子減速および除熱の効果を得られる。
【０１２２】
なお、所定の燃料棒配列単位９Ｂの正四角形燃料棒配列７が、その正四角形の頂点の対角線の交点の位置（即ち、正四角形の中心）に一本のウォーターロッドを有している燃料棒配列を構成してもよい。この場合も、ウォーターロッドはその周囲の燃料棒から等距離の位置にあり、これによって周囲の燃料棒は均等にウォーターロッドによる中性子減速および除熱の効果を得られる。
【０１２３】
図１２は、所定の燃料棒配列単位９Ａの正十二角形燃料棒配列４が、その正十二角形の頂点の対角線の交点の位置（即ち、正十二角形の中心）に一本の太径のウォーターロッド８ｂを有し、正十二角形の内部に燃料棒２を有していない燃料棒配列を示している。すなわち、図１２の燃料棒配列は、正十二角形燃料棒配列４の内部の正六角形燃料棒配列６が全体としてウォーターロッド８ｂに置き換えられたものである。
【０１２４】
この燃料棒配列においても、図１２から明らかなように、ウォーターロッド８ｂはその周囲の燃料棒２、すなわち正十二角形燃料棒配列４の各燃料棒２から等距離の位置にあり、これによってウォーターロッド８ｂの周囲の正十二角形燃料棒配列４の燃料棒２は均等にウォーターロッド８ｂによる中性子減速および除熱の効果を得られるのである。
【０１２５】
なお、図３に示す燃料棒配列単位９Ｂの正四角形燃料棒配列７全体をウォーターロッドで置き換えても良い。
【０１２６】
図１３は、一つの燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂ（正十二角形燃料棒配列４）全体が一本の太径のウォーターロッド８ｃに置き換えられている燃料棒配列を示している。
【０１２７】
この場合には、ウォーターロッド８ｃの周囲の１６本の燃料棒２のうち、８本の燃料棒２ａと、図１３に斜線を付し示した８本の燃料棒２ｂは、それぞれウォーターロッド８ｃから等距離の位置にあり、ウォーターロッド８ｃによる中性子減速および除熱の効果を得られる。図１３に示す太径のウォーターロッド８ｃは、例えば、次世代の大型化した燃料集合体について好適に適用することができる。
【０１２８】
ところで、ウォーターロッドは、燃料棒２の軸方向の途中で径の大きさを変えるものとして構成することもできる。燃料の下部においては、中性子は減速材（軽水）によっても減速されるため、ウォーターロッドの径を比較的小さくすることができる。一方、燃料の上部においては、ボイドの影響により下部よりも大きな中性子減速効率が望まれるため、ウォーターロッドの径を大きくする必要がある。ウォーターロッドの径を軸方向に変化させることで、中性子の減速効果と、燃料棒の装荷量とを両立させることができる。図１４を用いて、このようなウォーターロッドの具体例について説明する。
【０１２９】
図１４は、燃料集合体を上方から見たときの平面断面図を示しており、図中のＡは燃料集合体の下部断面、図中のＢは燃料集合体の上部断面を示している。  ここで、図１４の正十二角形の一辺の長さ及び燃料棒の直径は、図１７に示す燃料棒配列、即ち、チャンネルボックス内に燃料棒を１１行１１列に配列させた燃料棒配列における、近接燃料棒間距離及び燃料棒径と同じである
図１４の下部断面Ａに示すように、正十二角形燃料棒配列４は、図６のものと同様に配置されている。但し、チャンネルボックス３の中央に配置され、内部にウォーターロッド８ｄが配置された正十二角形燃料棒配列４は、正十二角形の各頂点にそれぞれ１本の短尺燃料棒１０が配置されたものとして構成されている。
【０１３０】
図１４の下部断面Ａに示すように、４つの燃料棒配列単位９Ａがチャンネルボックス３の四隅にそれぞれ配置されており、各燃料棒配列単位９Ａの内部の正六角形燃料棒配列６の中心には、短尺燃料棒１０がそれぞれ１本ずつ配置されている。また、正十二角形燃料棒配列４間にも、４本の短尺燃料棒１０が配置されている。
【０１３１】
これに対して上部断面Ｂの燃料棒配列は、短尺燃料棒１０が配置された箇所において燃料棒が欠如している。燃料集合体の中心には、ウォーターロッド８ｄが配置されているが、その径は燃料下部での径よりも大きい。つまり、ウォーターロッド８ｄは、燃料下部から燃料上部に向かう途中、ウォーターロッド８ｄを取り巻く１２本の短尺燃料棒１０が存在しなくなった燃料上部において太径化している。
【０１３２】
より詳細には、ウォーターロッド８ｄは、短尺燃料棒１０が存在する燃料下部において、図１２で示したウォーターロッド８ｂと略同一の径を有し、短尺燃料棒１０が存在しない燃料上部において、図１３で示したウォーターロッド８ｃと略同一の径を有するものとして構成されている。即ち、ウォーターロッド８ｄは、短尺燃料棒１０が存在しない燃料上部において、正十二角形燃料棒配列４の全体に相当する径を有する。
【０１３３】
ここで、ウォーターロッド８ｄの占める面積を、図１７に示す従来の燃料集合体のウォーターロッド２３と比較する。ウォーターロッド８ｄの占める面積は、下部断面においては燃料棒７本分であり、上部断面においては燃料棒１９本分である。
【０１３４】
よって、ウォーターロッド８ｄの占有面積は、燃料棒９本分の面積を占めるウォーターロッド２３に比べて、燃料下部ではやや小さく、燃料上部では大きい。
【０１３５】
このように、減速材による中性子の減速効率が過多となる燃料下部においてはウォーターロッドの径を小さくし、一方、より大きな中性子減速効率の望まれる燃料上部においてはウォーターロッドの径を大きくする。これにより、核的効率を向上させることができる。
【０１３６】
さらに、図１４の燃料集合体について燃料棒の装荷数をみると、燃料下部では１２０本であり、図１７に示す従来の燃料集合体（１１２本）よりも多い。一方、燃料上部では、短尺燃料棒１０を配置しているため、燃料棒の装荷数は１００本であり比較的少ない。しかしながら、短尺燃料棒１０は（標準長の）燃料棒２の半分以上の長さを有することが多く、従って、燃料集合体全体についてみれば、図１４の燃料集合体に装荷される燃料の量は、図１７の燃料集合体よりも多い。
【０１３７】
なお、正十二角形の一辺の長さおよび燃料棒径は設計により異なるため、図１４中の寸法に限定されるものではない。
【０１３８】
また、上記のように径の変わるウォーターロッドは図１４に示すものに限られない。短尺燃料棒１０が存在する燃料下部におけるウォーターロッドの径よりも、短尺燃料棒１０が存在しない燃料上部におけるウォーターロッドの径が大きいという条件の下で、図１１乃至図１３に示すウォーターロッド８ａ，８ｂ，８ｃを任意に組み合わせることができる。
【０１３９】
以上説明したように、本実施形態では、所定の燃料棒配列単位の少なくとも一部を構成する燃料棒をウォーターロッドに置き換える。これにより、ウォーターロッドとその周辺の燃料棒の距離が等しくなり、ウォーターロッドの周辺の燃料棒がウォーターロッドによる中性子の減速効果を均等に受けることができる。その結果、ウォーターロッドによる燃料集合体の出力分布の平坦化、反応度の向上およびボイド反応度係数の改善をはかることができる。
【０１４０】
（第３の実施形態）
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。本実施形態は、次世代以降のより大きなチャンネルボックスについて、第１及び第２の実施形態で説明した燃料棒配置を適用したものである。
【０１４１】
図１５及び図１６は、本実施形態に係る、次世代の大型燃料集合体のチャンネルボックスに対する燃料棒配列を示した平面断面図である。この図１５及び図１６は、燃料集合体を上方から見たときの燃料棒配列を、正十二角形燃料棒配列４のみ示している。また、図中の破線による補助線はチャンネルボックスを示している。図１５及び図１６はいずれも、燃料棒配列単位９Ａ，９Ｂの正十二角形燃料棒配列４の正十二角形のみを示しているが、実際には図１等と同様、正十二角形の頂点には燃料棒２が配置されており、正十二角形の内部には正六角形燃料棒配列６又は正四角形燃料棒配列７が配置されている。
【０１４２】
図１５及び図１６の符号１１は、現行の沸騰水型原子炉用の燃料集合体のチャンネルボックスを示している。符号１２は、燃料集合体の大きさが現行の１．５倍になった場合のチャンネルボックスを示し、符号１３は、燃料集合体の大きさが現行の２倍になった場合のチャンネルボックスを示している。
【０１４３】
図１５及び図１６に示すように、次世代の原子炉を想定した大型燃料集合体のチャンネルボックス１２あるいはチャンネルボックス１３においても、縦方向及び横方向に沿って並ぶ正十二角形燃料棒配列４からなる網目状の構造と、チャンネルボックス３との相対的な位置関係を維持できる。また、ウォーターロッド（図示せず）とそれを囲む燃料棒との相対関係についてもチャンネルボックスの大きさによらず維持できる。このため、チャンネルボックスが大きくなった場合においても第１及び第２の実施形態の場合と同様にして、燃料棒を配置することができる。
【０１４４】
このように、本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態と同様の燃料棒配置を有する大型の燃料集合体を得ることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１，１Ａ，１Ｂ  燃料集合体
２，２ａ，２ｂ  燃料棒
３  チャンネルボックス
４  正十二角形燃料棒配列
５  制御棒
６  正六角形燃料棒配列
７  正四角形燃料棒配列
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ  ウォーターロッド
９Ａ，９Ｂ  燃料棒配列単位
１０  短尺燃料棒
１１  チャンネルボックス
１２  チャンネルボックス
１３  チャンネルボックス
２０  燃料集合体
２１  燃料棒
２２  チャンネルボックス
２３  ウォーターロッド
【図１】
0005485015.tif 000002
【図２】
0005485015.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005485015.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005485015.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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