(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入されるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外周部を含まない第２セルを低濃縮燃料２体と中濃縮燃料１体と高濃縮燃料１体で構成することを特徴とする原子炉の炉心。
【請求項２】
濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入されるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外周部を含まない第２セルを低濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成することを特徴とする原子炉の炉心。
【請求項３】
濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入されるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外周部を含まない第２セルを低濃縮燃料１体と中濃縮燃料２体と高濃縮燃料１体で構成することを特徴とする原子炉の炉心。
【請求項４】
第１セルおよび第２セルに装荷される高濃縮燃料は、お互い面隣接しないように配置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の原子炉の炉心。
【請求項５】
炉心最外周部、コントロールセル、第１セルおよび第２セルを除いた炉心周辺部に高濃縮燃料を配置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の原子炉の炉心。
【請求項６】
炉心最外周部に高濃縮燃料を配置することを特徴とする請求項５記載の原子炉の炉心。
【請求項７】
炉心最外周部に中濃縮燃料を配置することを特徴とする請求項５記載の原子炉の炉心。
【請求項８】
高濃縮燃料を可燃性毒物の含有量が少ないタイプと可燃性毒物の含有量が多いタイプの２種類のタイプに分け、出力調整用制御棒が第１サイクル初期において挿入されないコントロールセルに面隣接する高濃縮燃料は可燃性毒物の含有量が多いタイプとし、その他の高濃縮燃料は可燃性毒物の含有量が少ないタイプとすることを特徴とする請求項１ないし第７項記載の原子炉の炉心。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉の熱的制限値や炉停止余裕等の炉心特性を悪化させることなく初装荷炉心の取出燃焼度を高くすることができる原子炉炉心に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に原子炉は、図１１に示す如く断面十字型の制御棒１１の周囲に４体の燃料集合体１３を装荷して単位格子（以下、セルという。）１５を構成し、これらセル１５を複数個格子状態に配列して炉心を構成している。
【０００３】
ところで、このような原子炉は約１年強、すなわち１サイクル運転毎に燃料集合体の交換が行われるが、この燃料集合体は１〜５サイクルの間燃焼されるように設計されており、燃料交換の際には全燃料集合体のうち  １／４〜１／５  ずつが交換される。したがって、燃料集合体を  １／４ずつ交換して運転した場合、第４サイクル以後は燃焼が最も進んだ燃料集合体、燃焼が中程度進んだ燃料集合体、燃焼が進んでいない燃料集合体、すなわち残留濃縮度が最低、中程度、最高の燃料集合体が装荷された炉心となり、以後は燃料交換毎に残留濃縮度最低の燃料集合体から取り出し、代わりに新燃料集合体を装荷すれば、同じ状態の炉心が維持される。このような炉心を平衡炉心と称している。
【０００４】
しかしながら、原子炉を建設して初めて燃料集合体を装荷した炉心すなわち初装荷炉心においては、全燃料集合体が同じ濃縮度の新燃料集合体であるので、はじめの２〜３サイクルの間は、完全に燃焼していない、つまり残留濃縮度の比較的高い燃料集合体が燃料交換の際に炉心から取り出されることになり、不経済であった。
【０００５】
このような課題を解決すべく、原子炉の炉心装荷方法はこれまで様々な改良が加えられてきた。たとえば初装荷炉心に装荷する燃料集合体を濃縮度の異なる３種類のもの、すなわち高濃縮燃料、中濃縮燃料、低濃縮燃料とし、それらを新燃料、２サイクル目燃料、３サイクル目以上燃料にみたてて平衡炉心を模擬した初装荷炉心を構成する。これは多種類濃縮度炉心と呼ばれている炉心装荷方法である。平衡炉心においては、中性子の漏れが大きく熱中性子束の低い炉心最外周部に残留濃縮度の低い燃料から装荷するが、多種類濃縮度炉心においても、これと同様の考えで炉心最外周部に低濃縮燃料を装荷し、それ以外は高、中、低濃縮燃料を適切に組み合わせた複数のセルで炉心を構成する。このような多種類濃縮度炉心により、第１サイクル終了時に取り出す低濃縮燃料の残留濃縮度は低減され、燃料経済性は向上した。
【０００６】
多種類濃縮度炉心を改良し、第１サイクル終了時に取り出す燃料の残留濃縮度をさらに低減することにより燃料経済性をさらに向上したのが、改良型多種類濃縮度炉心である。これは、特公平５−２７０７５号公報に記載があるように、多種類濃縮度炉心と同様に、濃縮度の異なる３種類の燃料、すなわち高濃縮燃料、中濃縮燃料、低濃縮燃料から構成される炉心構成であるが、炉心最外周には高濃縮燃料を装荷し、原子炉出力調整用の制御棒廻りに配置する４体の燃料集合体で構成するセル（以下、コントロールセルという。）には低濃縮燃料を装荷し、そのほかのセルには高濃縮、中濃縮、低濃縮燃料を適当に装荷して構成することが特徴である。
【０００７】
多種類濃縮度炉心では、熱中性子束が低く燃焼があまり進まない炉心最外周に低濃縮燃料を装荷していたが、改良型多種類濃縮度炉心では、第１サイクル終了後に取り出される運命となっている低濃縮燃料を、炉心最外周ではなくむしろ熱中性子束が高く燃焼が良く進む炉心中心付近に装荷してより燃焼させた方が、取出時における残留濃縮度はますます低くなり燃料経済性はさらに向上する、という原理を利用したものである。同様に、炉心最外周のみならず、最外周から２層目にも高濃縮燃料を装荷すれば、低濃縮燃料は必然的にさらに炉心中心付近に装荷することになり、第１サイクル終了後に取り出す低濃縮燃料の残留濃縮度はますます低くなり、燃料経済性はさらに向上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
初装荷炉心において、取出平均燃焼度を上げて燃料経済性を向上させるには、炉心平均濃縮度を上げる必要があるが、これには以下に示すような問題点がある。
【０００９】
すなわち、炉心平均濃縮度を上げるためには、３種類の濃縮度の異なる燃料のうち、高濃縮燃料の割合を多くするか、低濃縮燃料や中濃縮燃料の濃縮度を増加することが考えられる。ここで、高濃縮燃料は、燃料機械設計上の燃焼度の制限より、取替燃料よりも高い濃縮度とすることは困難であるため、上記方法が有効である。このような方法で炉心平均濃縮度を上げると、初装荷炉心の反応度は大きくなるので、制御棒の挿入本数が増加し、出力分布がさらに非均質になり、炉心断面における径方向の出力ピーキングが増加するという問題を生じる。
【００１０】
また、制御棒の本数の増加に対応して制御棒を挿入するコントロールセルを低濃縮燃料で用意すると、逆に平均濃縮度が低下してしまい、これを補償するために炉心最外周付近に多くの高濃縮燃料を装荷すると、これもまた径方向の出力ピーキングが増加するという問題を生じる。さらに、反応度が高い高濃縮燃料の比率が増えると、炉停止余裕も厳しくなるという問題点がある。
【００１１】
炉心断面における径方向の出力ピーキングが増加すると、燃料集合体の最大線出力密度や最小限界出力比といった原子炉の運転に関する熱的パラメータが悪化し、運転裕度の減少につながる。したがって、炉心断面における径方向の出力分布は平坦であるのが望ましい。
【００１２】
このように、濃縮度の異なる３種類の燃料、すなわち高濃縮、中濃縮、および低濃縮燃料から構成され、コントロールセルには低濃縮燃料を装荷し、かつ炉心外周領域の燃料装荷パターンに関しては、高い燃料経済性を実現するために炉心最外周のみならず最外周から２層目にも高濃縮燃料を装荷した炉心においては、前述したような炉心断面における径方向の出力ピーキングの増加をもたらすために炉心の運転裕度が少なくなるという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、かかる事情に対処してなされたもので、炉心の出力ピーキングや炉停止余裕が設計条件を満たしつつ、炉心平均濃縮度を高くして取出平均燃焼度を向上させることができるより経済的な原子炉炉心を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入されるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外周部を含まない第２セルを低濃縮燃料２体と中濃縮燃料１体と高濃縮燃料１体で構成することを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入されるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外周部を含まない第２セルを低濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成することを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、濃縮度の低い方から順に低濃縮燃料、中濃縮燃料および高濃縮燃料に分類される濃縮度の異なる３種類の燃料集合体が初装荷される炉心において、十字型の制御棒廻りの燃料集合体４体で構成されるセルを基本単位とし、運転サイクル中出力調整用制御棒が挿入されるコントロールセルを低濃縮燃料４体で構成して、炉心中央領域に１つ置きに格子状態に配列するとともに、前記コントロールセルに面隣接しかつ炉心最外周部を含まない第１セルを中濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体で構成し、前記コントロールセルに面隣接せずかつ炉心最外周部を含まない第２セルを低濃縮燃料１体と中濃縮燃料２体と高濃縮燃料１体で構成することを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、上記炉心において、第１セルおよび第２セルに装荷される高濃縮燃料は、お互い面隣接しないように配置することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、上記炉心において、炉心最外周部、コントロールセル、第１セルおよび第２セルを除いた炉心周辺部に高濃縮燃料を配置することを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、上記炉心において、炉心最外周部に高濃縮燃料を配置することを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明は、上記炉心において、炉心最外周部に中濃縮燃料を配置することを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明は、上記炉心において、高濃縮燃料を可燃性毒物の含有量が少ないタイプと可燃性毒物の含有量が多いタイプの２種類のタイプに分け、出力調整用制御棒が第１サイクル初期において挿入されないコントロールセルに面隣接する高濃縮燃料は可燃性毒物の含有量が多いタイプとし、その他の高濃縮燃料は可燃性毒物の含有量が少ないタイプとすることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、原子炉炉心の出力分布を平坦化するために、まず、初装荷（第１サイクル）炉心の長期に渡って余剰反応度を補償するために出力調整用制御棒が挿入されるコントロールセルを、制御棒廻りに４体の低濃縮燃料で構成し、炉心最外周のセルを除く炉心中央領域に、炉心中心部を中心基点として一つ置きに配置する。一方、炉心中央領域の他のセルは、コントロールセルに面隣接する第１セルと、コントロールセルに面隣接せずコントロールセルの対角線上に配列される第２セルに分類される。
【００２３】
ここで、出力分布および炉停止余裕の観点より、制御棒廻りの燃料集合体４体を１単位としたセルを中心として組合わせを考えていくと解りやすい。コントロールセルには、通常定格出力運転中は制御棒が挿入されているため、コントロールセルに挟まれた第１セルは比較的出力は低く、−方、コントロールセルの斜めに位置する第２セルは比較的出力は高い傾向にある。この特性を利用すると、第１セルは第２セルと比べて比較的反応度が高い燃料を装荷しても出力が高すぎることはなく、また、第２セルには第１セルと比べて比較的反応度が低い燃料を装荷して出力が高すぎないように燃料の配置を行うことができる。
【００２４】
本発明は、かかる特性を利用したもので、第１セルには、炉心の濃縮度をできるだけ高めることができるよう、高濃縮燃料２体と中濃縮燃料２体を装荷し、第２セルには、低濃縮燃料２体と中濃縮燃料１体と高濃縮燃料１体の組合わせ、または低濃縮燃料２体と高濃縮燃料２体の組合わせ、あるいは低濃縮燃料１体と中濃縮燃料２体と高濃縮燃料１体の組合わせを装荷する。
【００２５】
これを、コントロールセルと合わせて炉心中央領域に規則的に配置することにより、炉心全体でバランスよい出力分布を得ることができるものである。炉停止余裕も、高濃縮燃料４体を１つのセルに集めなければ満たすことができる。
【００２６】
ところで、初装荷炉心の取出平均燃焼度を高くするには、高濃縮燃料の体数を増加することが最も容易な方法である。本燃料装荷パターンでは、炉心の特性を損なうことなく規則配置的に炉心の平均濃縮度を高くすることができる。
【００２７】
また、この配置の他の長所として、炉心最外周部を除いて比較的均一に燃料を配置しているため、不測の事態として予定より挿入している制御棒の本数が多くなったり少なくなったりした場合でも、炉心配置を変更することなく、制御棒パターンで容易に調整することが可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、全ての実施の形態において、共通する部分には同一符号を付して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施の形態の炉心の燃料装荷パターンを示すもので、１、２、３の数字がそれぞれ記されたマスは、濃縮度が異なる３種類の燃料集合体１３を表し、１のマスは低濃縮燃料１３ａ、２のマスは中濃縮燃料１３ｂ、３のマスは高濃縮燃料１３ｃである。なお、全ての実施の形態において、低濃縮燃料１３ａの濃縮度は１．３  ｗｔ％、中濃縮燃料１３ｂの濃縮度は２．５  ｗｔ％、高濃縮燃料１３ｃの濃縮度は３．７  ｗｔ％とした。
【００３０】
図１に示す炉心は、  ７６４体の燃料集合体１３で構成され、出力調整用制御棒廻りに４体の低濃縮燃料１３ａが装荷されるコントロールセル１５ａを炉心中心部に配し、これを中心として炉心最外周のセルを除く炉心中央領域に１つおきに格子状態に３７個配置している。そしてコントロールセル１５ａの上下左右に隣接しかつ炉心最外周にかからないセルを第１セル１５ｂとして７６個配置し、コントロールセル１５ａに斜めに隣接しかつ炉心最外周にかからないセルを第２セル１５ｃとして３２個配置している。
【００３１】
第１セル１５ｂは、制御棒が挿入されるコントロールセル１５ａに面隣接しており、これにより比較的出力は抑えられるので、炉心の濃縮度をできるだけ高めることができるよう、第１セル１５ｂには２体の高濃縮燃料１３ｃと２体の中濃縮燃料１３ｂを装荷する。
【００３２】
第２セル１５ｃは、第１セル１５ｂと比べて出力が高くなりやすいので、２体の低濃縮燃料１３ａと１体の中濃縮燃料１３ｂと１体の高濃縮燃料１３ｃを装荷する。
【００３３】
なお、第１セル１５ｂ、第２セル１５ｃともに高濃縮燃料１３ｃが互いに隣接して出力ピーキングが高くならないように配置している。この場合、第１セル１５ｂの２体の中濃縮燃料１３ｂと２体の高濃縮燃料１３ｃは第２セル１５ｃのものよりも反応度は低いので、反応度が低いセルに挟まれていなくても、出力ピークが発生することはない。
【００３４】
また、上記３種類のセル１５ａ、１５ｂ、１５ｃを除く炉心周辺領域で、最外周は低濃縮燃料１３ａを配置し、その他は高濃縮燃料１３ｃを配置して，できるだけ炉心平均濃縮度を高くしたものとしている。
【００３５】
図１に示すように、コントロールセル１５ａが配置され比較的出力が高い炉心中央領域では、セルを中心に３種類の濃縮度の燃料を分散して配置することにより、出力分布を平坦にすることができる。
【００３６】
上記３種類の燃料の濃縮度・可燃性毒物の分布は、最終的な詳細３次元評価で運転制限値を満足するように決めればよい。この実施の形態では、特に細かな濃縮度・可燃性毒物の分布については述べない。
【００３７】
なお、この実施の形態の炉心において、  ７６４体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは  ３０４体、中濃縮燃料１３ｂは  １８４体、高濃縮燃料１３ｃは  ２７６体であり、平均濃縮度は２．４６ｗｔ％となる。
【００３８】
図２は、本発明の第１の実施の形態の変形例を示すもので、第１の実施の形態と比較して、１／４  炉心対称性として鏡面対称の燃料装荷パターンを形成している。したがって、１／４  対称軸上の第１セル１５ｂにおいて、高濃縮燃料１３ｃが２体隣接することになるが、制御棒が挿入されるコントロールセル１５ａに隣接しているのでピーキング上厳しくなることはない。
【００３９】
図３は、第１の実施の形態の他の変形例を示すもので、  ８７２体の燃料集合体１３が装荷される炉心に対する適用例を示している。この場合もコントロールセル１５ａは３７個であり、２体の高濃縮燃料１３ｃと２体の中濃縮燃料１３ｂを装荷した第１セル１５ｂがコントロールセル１５ａと面隣接する位置に、２体の低濃縮燃料１３ａと１体の中濃縮燃料１３ｂと１体の高濃縮燃料１３ｃを装荷した第２セル１５ｃがコントロールセル１５ａと面隣接しない位置にそれぞれ配置されている。
【００４０】
このように、コントロールセル１５ａを炉心中央領域に１つおきに格子状態に配置し、それに対して第１セル１５ｂと第２セル１５ｃを規則的に配置する燃料装荷パターンは、炉心の大きさにより制約を受けるものではなく、大型炉心においても適用可能である。
【００４１】
なお、この炉心において、  ８７２体の燃料集合体１３のうちの低濃縮燃料１３ａは  ３４４体、中濃縮燃料１３ｂは  ２２８体、高濃縮燃料１３ｃは  ３００体であり、平均濃縮度は２．４４ｗｔ％である。
【００４２】
図４は、本発明の第２の実施の形態の炉心の燃料装荷パターンを示すもので、第１の実施の形態の炉心の燃料装荷パターンと比較して、さらに炉心平均濃縮度を高めるため、第２セル１５ｃに低濃縮燃料１３ａ２体と高濃縮燃料１３ｃ２体を装荷している。この場合でも、第１セル１５ｂの中濃縮燃料１３ｂ２体と高濃縮燃料１３ｃ２体よりも反応度は低いので、反応度が低いセルに挟まれていなくても、出力ピークが発生することはない。
【００４３】
これによって、第１の実施の形態と同様に出力分布を平坦にし炉停止余裕に余裕を持った炉心を得ることができる。
【００４４】
また、この実施の形態の炉心において、  ７６４体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは  ３０４体、中濃縮燃料１３ｂは  １５２体、高濃縮燃料１３ｃは  ３０８体であり、炉心平均濃縮度は第１の実施の形態のものより高く２．５１ｗｔ％となり、さらなる取出燃焼度の増加が期待できる。
【００４５】
図５は、本発明の第３の実施の形態の炉心の燃料装荷パターンを示すもので、第１の実施の形態の炉心の燃料装荷パターンと比較して、第２セル１５ｃに低濃縮燃料１３ａ１体と中濃縮燃料１３ｂ２体と高濃縮燃料１３ｃ１体を装荷している。
【００４６】
この場合でも、第２セル１５ｃは第１のセル１５ｂの中濃縮燃料１３ｂ２体と高濃縮燃料１３ｃ２体よりも反応度は低いので、反応度が低いセルに挟まれていなくても、出力ピークが発生することはない。また、炉心平均濃縮度は第１の実施の形態より高く２．５１ｗｔ％となり、さらなる取出燃焼度の増加が期待できる。
【００４７】
なお、この実施の形態の炉心において、  ７６４体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは  ２７２体、中濃縮燃料１３ｂは  ２１６体、高濃縮燃料１３ｃは  ２７６体であ
図６は、本発明の第４の実施の形態の炉心の燃料装荷パターンを示すもので、第１の実施の形態と比較して、炉心中央部の炉心構成は同じであるが、炉心最外周部に中濃縮燃料１３ｂを装荷している。
【００４８】
これにより、さらに出力分布を均一化し、熱的制限値や炉停止余裕を満足する炉心を提供することもできる。これは、最外周に低濃縮燃料より反応度が高い中濃縮燃料を配置することにより、最外周の出力を高くすることができるので、相対的に炉心中央部のピーキングを低くすることができることによる。炉心平均濃縮度は、第１の実施の形態のものより高く２．６０ｗｔ％となり、さらなる取出燃焼度の増加が期待できる。
【００４９】
なお、この実施の形態の炉心において、  ７６４体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは  ２１２体、中濃縮燃料１３ｂは  ２７６体、高濃縮燃料１３ｃは  ２７６体である。
【００５０】
図７は、本発明の第４の実施の形態の変形例として、  ８７２体の燃料集合体１３が装荷される炉心の例を示している。この場合も図６に示す  ７６４体の装荷炉心と作用、効果は同じである。
【００５１】
なお、この炉心において、  ８７２体の燃料集合体１３のうちの低濃縮燃料１３ａは  ２５２体、中濃縮燃料１３ｂは  ３２０体、高濃縮燃料１３ｃは  ３００体であり、平均濃縮度は２．５７ｗｔ％となり、図３に示す燃料装荷パターンの炉心の平均濃縮度２．４４ｗｔ％よりも高くなる。
【００５２】
図８は、本発明の第５の実施の形態の炉心の燃料装荷パターンを示すもので、第１の実施の形態および第４の実施の形態と比較して、炉心中央部の炉心構成は同じであるが、炉心最外周部に高濃縮燃料１３ｃを装荷している。
【００５３】
これにより、さらに、出力分布を均一化し、熱的制限値や炉停止余裕を満足する炉心を提供することもできる。これは、最外周に低濃縮燃料や中濃縮燃料より反応度が高い高濃縮燃料を配置することにより、最外周の出力を高くすることができるので、相対的に炉心中央部のピーキングを低くすることができることによる。
【００５４】
また、この実施の形態において、  ７６４体の燃料集合体１３のうち低濃縮燃料１３ａは  ２１２体、中濃縮燃料１３ｂは  １８４体、高濃縮燃料１３ｃは  ３６８体であり、炉心平均濃縮度は、第４の実施の形態のものよりさらに高く２．７５ｗｔ％となり、さらなる取出燃焼度の増加が期待できる。
【００５５】
図９は、本発明の第５の実施の形態の変形例として、  ８７２体の燃料集合体１３が装荷される炉心の例を示すが、この場合も第５の実施の形態の  ７６４体の装荷炉心と作用、効果は同じである。
【００５６】
なお、この炉心において、  ８７２体の燃料集合体１３のうちの低濃縮燃料１３ａは  ２５２体、中濃縮燃料１３ｂは  ２２８体、高濃縮燃料１３ｃは  ３９２体であり、平均濃縮度は２．６９ｗｔ％である。
【００５７】
図１０は、第６の発明の実施の形態の炉心の燃料装荷パターンを示すもので、マスの中に４の数字が記された燃料集合体１３は、高濃縮燃料１３ｃと濃縮度は同じであるが可燃性毒物の含有量が多いタイプの第２の高濃縮燃料１３ｄを示している。
【００５８】
図１０に示すように、この実施の形態では、第１の実施の形態と比較して、コントロールセル１５ａ、第１セル１５ｂ、第２セル１５ｃの配置構成は同じであるが、高濃縮燃料に可燃性毒物の含有量の異なる２種類のタイプを用意して、炉心中央部において第１サイクル初期に出力調整用制御棒１７が挿入されないコントロールセル１５ａと面隣接する位置に、可燃性毒物の含有量が少ない高濃縮燃料１３ｃの替りに可燃性毒物の含有量が多い第２の高濃縮燃料１３ｄを装荷する。
【００５９】
これにより、制御棒が挿入されていないセル周辺の出力分布を可燃性毒物の含有量が多いタイプで抑えることができるので、制御棒パターンと組み合わせて出力分布を均一化し、熱的制限値や炉停止余裕を満足する炉心を提供することができる。なお、この実施の形態の炉心の平均濃縮度は、第１の実施の形態と低濃縮燃料、中濃縮燃料、高濃縮燃料の各装荷数は同じため、２．４６ｗｔ％である。
【００６０】
また、このような燃料装荷方法は、上記いずれの実施の形態とも組み合わせて用いることができる。
【００６１】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、濃縮度の異なる３種類の燃料集合体から構成される原子炉炉心において、炉心内の出力分布を均一化し、熱的制限値や炉停止余裕を満足し、平均濃縮度を増加することができ、ひいては取出平均燃焼度を増加して燃料経済性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の炉心を示す燃料装荷パターン図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す燃料装荷パターン図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の他の変形例を示す燃料装荷パターン図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の炉心を示す燃料装荷パターン図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の炉心を示す燃料装荷パターン図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態の炉心を示す燃料装荷パターン図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の変形例を示す燃料装荷パターン図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態の炉心を示す燃料装荷パターン図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態の変形例を示す燃料装荷パターン図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態の炉心を示す燃料装荷パターン図である。
【図１１】セルを模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１１………制御棒
１３………燃料集合体
１３ａ………低濃縮燃料
１３ｂ………中濃縮燃料
１３ｃ………高濃縮燃料
１３ｄ………第２の高濃縮燃料
１５………セル
１５ａ………コントロールセル
１５ｂ………第１セル
１５ｃ………第２セル
１７………サイクル初期に挿入される出力調整用制御棒
出願人  株式会社  東  芝
同    東芝エンジニアリング株式会社
代理人  弁理士  須山  佐一
【図１】
0003614965.tif 000002
【図２】
0003614965.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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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