(57)【要約】【課題】燃料集合体の核分裂性物質装荷量の増大と、熱的余裕の向上とを両立する。【解決手段】本発明による燃料集合体は、四角筒状のチャンネルボックスの内部に延在方向を揃えた複数の燃料棒が配設された燃料集合体であって、複数の燃料棒は、延在方向から見たときにチャンネルボックスの断面形状と相似して大きさがそれぞれ異なる複数の仮想同心四角形の辺上に配設されており、仮想同心四角形のうち最も大きな仮想同心四角形の辺上に配設された最外周燃料棒と、仮想同心四角形のうち２番目に大きな仮想同心四角形の辺上に配設された第２層燃料棒とを少なくとも含み、最外周燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔は、等間隔であり、かつ、第２層燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角筒状のチャンネルボックスの内部に延在方向を揃えた複数の燃料棒が配設された燃料集合体であって、
前記複数の燃料棒は、前記延在方向から見たときに前記チャンネルボックスの断面形状と相似して大きさがそれぞれ異なる複数の仮想同心四角形の辺上に配設されており、前記仮想同心四角形のうち最も大きな仮想同心四角形の辺上に配設された最外周燃料棒と、前記仮想同心四角形のうち２番目に大きな仮想同心四角形の辺上に配設された第２層燃料棒とを少なくとも含み、
前記最外周燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔は、等間隔であり、かつ、前記第２層燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔よりも大きいことを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料集合体において、
前記複数の燃料棒は、前記仮想同心四角形のうち３番目に大きな仮想同心四角形の辺上に配設された第３層燃料棒をさらに含み、
前記第２層燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔は、前記第３層燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔よりも大きいことを特徴とする燃料集合体。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料集合体において、
前記複数の燃料棒は、標準燃料棒と部分長燃料棒とを含み、
前記最外周燃料棒は、すべて標準燃料棒であることを特徴とする燃料集合体。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料集合体において、
前記複数の燃料棒は、標準燃料棒と部分長燃料棒とを含み、
前記最外周燃料棒および前記第２層燃料棒は、すべて標準燃料棒であることを特徴とする燃料集合体。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料集合体において、
前記第２層燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔を前記最外周燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔で除した値は、０．９３よりも大きく１．００よりも小さい値であることを特徴とする燃料集合体。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料集合体において、
前記複数の燃料棒は、標準燃料棒と部分長燃料棒とを含み、
前記最外周燃料棒は、すべて標準燃料棒であることを特徴とする燃料集合体。
【請求項７】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料集合体を装荷されたことを特徴とする炉心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉で用いられる燃料集合体、および、燃料集合体を装荷した炉心に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉の炉心には、四角筒であるチャンネルボックス内に燃料バンドルを収納して構成される燃料集合体が多数配置されている。各燃料バンドルは、ウランを含む複数の燃料ペレットを封入した多数の燃料棒、燃料棒の上端部を支持する上部タイプレート、燃料棒の下端部を支持する下部タイプレート、および燃料棒間の間隔を保持する燃料スペーサを有する。一般的に、原子炉内においてチャンネルボックスの外側には沸騰していない水が存在しており、チャンネルボックス内には燃料棒発熱によって沸騰した水が存在している。
【０００３】
一般的に核燃料から発生した中性子は水により減速されるにつれて核分裂性物質との反応確率が増大するため、沸騰した水よりも沸騰していない水に近い場所の燃料が燃焼を促進される傾向にある。したがって、チャンネルボックスの内壁に面した最外周部の燃料棒（以下、最外周燃料棒）の出力が高くなるため、燃料棒単位の除熱性能に対する余裕が燃料集合体中央部の燃料に比べて小さくなる。特に、最外周部の燃料棒の中でも四隅（４つのコーナー）近傍に位置する燃料が沸騰していない水の影響を最も受けるため、出力が大きくなる傾向にある。そこで、たとえば燃料棒の配置の変更等によって除熱性能を向上させた燃料集合体が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２６５８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献に記載されている燃料集合体では、チャンネルボックス内で異なる複数の燃料棒ピッチを採用することで、コーナー近傍の燃料棒ピッチを広げて除熱性能を確保している。しかし、コーナー近傍の燃料棒ピッチを広げたために、コーナー近傍以外のチャンネルボックスに接する位置の燃料棒(最外周燃料棒)において燃料棒ピッチが狭くなり、除熱性能が低下することによって、核分裂性物質の装荷量を増大できる位置がコーナー近傍に限られるおそれがある。最外周燃料棒の除熱性能の向上は最外周燃料棒の核分裂物質の装荷量を増大した燃料集合体の熱的余裕向上を意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による燃料集合体は、四角筒状のチャンネルボックスの内部に延在方向を揃えた複数の燃料棒が配設された燃料集合体であって、複数の燃料棒は、延在方向から見たときにチャンネルボックスの断面形状と相似して大きさがそれぞれ異なる複数の仮想同心四角形の辺上に配設されており、仮想同心四角形のうち最も大きな仮想同心四角形の辺上に配設された最外周燃料棒と、仮想同心四角形のうち２番目に大きな仮想同心四角形の辺上に配設された第２層燃料棒とを少なくとも含み、最外周燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔は、等間隔であり、かつ、第２層燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔よりも大きいことを特徴とする。
また、本発明による炉心は、上述した燃料集合体を装荷したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、燃料集合体の外周部の核分裂性物質装荷量の増大と、熱的余裕の向上とを両立できるので、原子炉を効率的に運転できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による燃料集合体および炉心が適用される沸騰水型原子炉の概略の構造を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の燃料集合体の横断面図である。
【図３】第１の実施の形態の燃料集合体の構成を示す図である。
【図４】第２の実施の形態の燃料集合体の横断面図である。
【図５】第３の実施の形態の燃料集合体の横断面図である。
【図６】第４の実施の形態の燃料集合体の横断面図である。
【図７】外周部に核分裂性物質を装荷したときの出力ピークが１．１以上になるときに燃料棒ピッチの比Ｐ２／Ｐ１を変化させて熱的余裕が最大となるときの値(相対値)をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
発明者らは、燃料集合体の核分裂性物質の燃焼効率向上について検討した。上述のようにチャンネルボックスの外に水（冷却水）が多く存在するため、チャンネルボックスに隣接する（チャンネルボックスの内壁に面した）最外周燃料棒で燃焼することが最も効率が良い。しかし、核分裂性物質の装荷量を増大させると熱的余裕が少なくなる。そこで、チャンネルボックスから離れていて熱的余裕の大きな燃料棒において燃料棒ピッチを小さくすることで熱的余裕を低下させると、その分、最外周燃料棒の熱的余裕を向上できる。また、最外周燃料棒の核分裂性物質装荷量を最大にするには、最外周燃料棒の出力が均一となるようにすればよい。このことから、核分裂性物質装荷量を最大にする燃料集合体において熱的余裕を向上するためには、隣り合った最外周燃料棒同士の配設間隔（燃料棒ピッチ）は一定としたほうが良いとの結論に達した。
【００１０】
これにより、燃料集合体の外周部の核分裂性物質装荷量を増大させた燃料において、熱的余裕を向上できる。なお、以下の実施の形態では燃料集合体に関して主に記載しているが、これらの燃料集合体を炉心に装荷することでプラントの経済性を向上できる。
上記の検討結果を反映した、本発明の実施の形態を以下に説明する。
【００１１】
−−−第１の実施の形態−−−
図１〜３を参照して、本発明による燃料集合体および炉心の第１の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の燃料集合体および炉心が適用される沸騰水型原子炉の概略の構造示す図である。図１に示すように、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）は、原子炉圧力容器（原子炉容器）１０３を有している。原子炉圧力容器１０３内には炉心シュラウド１０２が設置されている。以下の説明では、原子炉圧力容器をＲＰＶと称する。炉心シュラウド１０２内には、複数の後述する燃料集合体が装荷された炉心１０５が配設されている。気水分離器１０６および蒸気乾燥器１０７は、ＲＰＶ１０３内で炉心１０５の上方に配設される。ＲＰＶ１０３と炉心シュラウド１０２の間には環状のダウンカマ１０４が形成されている。ダウンカマ１０４内には、原子炉用ジェットポンプ１１５が配設されている。ＲＰＶ１０３に設けられる再循環系は、再循環系配管１１１および再循環系配管１１１に接続された再循環ポンプ１１２を有する。
【００１２】
原子炉用ジェットポンプ１１５から吐出された冷却水は、下部プレナム１２２を経て炉心１０５に供給される。冷却水は、炉心１０５を通過する際に加熱されて水および蒸気を含む気液二相流となる。気水分離器１０６は気液二相流を蒸気と水に分離する。分離された蒸気は、更に蒸気乾燥器１０７で湿分を除去されて主蒸気配管１０８に導かれる。この蒸気は、蒸気タービン（図示せず）に導かれ、蒸気タービンを回転させる。蒸気タービンに連結された発電機が回転し、電力が発生する。蒸気タービンから排出された蒸気は、復水器（図示せず）で凝縮されて水となる。この凝縮水は、給水として給水配管１０９によりＲＰＶ１０３内に供給される。気水分離器１０６および蒸気乾燥器１０７で分離された水は、落下して冷却水としてダウンカマ１０４内に達する。
【００１３】
図２は、本実施の形態の燃料集合体１の横断面図であり、図３は、燃料集合体１の構成を示す図である。本実施の形態の燃料集合体１は、複数の燃料棒ＦＲ、上部タイプレート５、下部タイプレート６、複数の燃料スペーサ８、複数の水ロッドＷＲおよびチャンネルボックス７を備えている。燃料棒ＦＲは、複数の燃料ペレット（図示せず）を被覆管（図示せず）内に充填し密封したものである。下部タイプレート６は各燃料棒ＦＲの下端部を支持し、上部タイプレート５は各燃料棒ＦＲの上端部を保持する。
【００１４】
これらの燃料棒ＦＲは、図２に示すように、燃料集合体１の横断面において１０行１０列に配置されている。その横断面の中央部には、水ロッドＷＲが２本配置されている。これらの水ロッドＷＲの下端部は下部タイプレート６に支持され、それらの上端部は上部タイプレート５に保持される。複数の燃料スペーサ８は、燃料集合体１の軸方向において所定の間隔に配置され、燃料棒ＦＲの相互間、および燃料棒ＦＲと水ロッドＷＲの間に、冷却水が流れる流路を形成するように、燃料棒ＦＲおよび水ロッドＷＲを保持している。
【００１５】
チャンネルボックス７は、横断面が正方形状を呈する四角筒状の部材である。チャンネルボックス７は、上部タイプレート５に取り付けられ、下方に向かって伸びている。燃料スペーサ８によって延在方向を揃えて束ねられた各燃料棒ＦＲは、チャンネルボックス７内に配置されている。なお、チャンネルボックス７の外幅は約１５ｃｍであり、燃料棒ＦＲの外径は約１．０ｃｍであり、水ロッドＷＲの外径は約２．５ｃｍである。
【００１６】
本実施の形態の燃料棒ＦＲには、核分裂性ウランを含む燃料ペレットが装填された領域の長さ（燃料有効長）が異なる燃料棒（標準燃料棒ＦＲ−Ｆおよび部分長燃料棒ＦＲ−Ｐ）が含まれる。部分長燃料棒ＦＲ−Ｐは、標準燃料棒ＦＲ−Ｆよりも燃料有効長が短い。水ロッドＷＲは、太径水ロッドであり、少なくとも２本の燃料棒ＦＲが配置可能な領域を占有する横断面積を有する。本実施の形態における標準燃料棒ＦＲ−Ｆの燃料有効長は、約３．７ｍである。なお、図２に示す横断面図は、標準燃料棒ＦＲ−Ｆおよび部分長燃料棒ＦＲ−Ｐが存在する高さ位置における横断面を表している。また、本実施の形態では、後述する最外周燃料棒２がすべて標準燃料棒ＦＲ−Ｆである。
【００１７】
燃料集合体１は、沸騰水型原子炉の炉心１０５に装荷されたとき、四角筒状のチャンネルボックス７の４つの側面が、隣り合う燃料集合体１のチャンネルボックス７の側面とそれぞれ所定の間隔を空けて向かい合うように正方格子状に配置される。燃料集合体１同士の格子状の隙間には、横断面が十字形状を呈する制御棒が配設される。すなわち、燃料集合体１は、沸騰水型原子炉の炉心１０５に装荷されたとき、四角筒状のチャンネルボックス７の四隅（４つのコーナー）のうちの一つが制御棒の十字形状の交差部分と向かい合うように配置される。以下の説明では、燃料集合体１（チャンネルボックス７）における制御棒の十字形状の交差部分と向かい合うコーナーを、単に制御棒と向かい合うコーナーとも呼ぶ。
【００１８】
チャンネルボックス７は、チャンネルファスナ（図示せず）によって上部タイプレート５に取り付けられる。チャンネルファスナは、燃料集合体１が炉心１０５に装荷されたとき、制御棒が燃料集合体１の相互間に挿入できるように、燃料集合体１の相互間に上記の「所定の間隔」に相当する必要な幅の間隙を保持する機能を有する。このため、チャンネルファスナは、制御棒と向かい合うコーナーに位置するように、上部タイプレート５に取り付けられている。燃料集合体１の制御棒と向かい合うコーナーは、換言すれば、チャンネルファスナが取り付けられたコーナーである。各燃料棒ＦＲ内に充填される各燃料ペレットは、核燃料物質である二酸化ウランを用いて製造され、核分裂性物質であるウラン−２３５を含んでいる。
【００１９】
符号２を付した燃料棒ＦＲは、チャンネルボックス７の内壁面に隣接する燃料棒群である最外周燃料棒２である。また、符号３を付した燃料棒ＦＲは、最外周燃料棒２に隣接する第２層燃料棒３である。すなわち、燃料集合体１の横断面において１０行１０列に配置された燃料棒ＦＲは、燃料棒ＦＲの延在方向から見たときにチャンネルボックス７の断面形状と相似して大きさがそれぞれ異なる５つの仮想同心正方形の辺上に並んで配置されている。このように、燃料棒ＦＲは、仮想同心正方形の辺に沿うように多層状に配置されている。
【００２０】
５つの仮想同心正方形のうち、最も大きな（一辺の長さが最も長い）仮想同心正方形の辺上に配置されている燃料棒群が最も外側に配設されている燃料棒群であり、チャンネルボックス７の内壁面に最も近い位置に配置されている。この燃料棒群に属する燃料棒を、最外周燃料棒２と呼ぶ。５つの仮想同心正方形のうち、２番目に大きな（一辺の長さが２番目に長い）仮想同心正方形の辺上に配置されている燃料棒群が第２層燃料棒３である。また、後述する図４に示すように、５つの仮想同心正方形のうち、３番目に大きな（一辺の長さが３番目に長い）仮想同心正方形の辺上に配置されている燃料棒群が第３層燃料棒４である。このように５つの仮想同心正方形の大きさの順に応じて燃料棒ＦＲの称呼を適宜定める。
【００２１】
それぞれの燃料棒ＦＲは、各層において隣り合う燃料棒同士の配設間隔が等間隔である。すなわち、燃料棒ピッチは、各層毎に一定である。本実施の形態では、最外周燃料棒２の燃料棒ピッチは一定値Ｐ１であり、第２層燃料棒３の燃料棒ピッチはＰ１より小さい一定値Ｐ２である。これにより、最外周燃料棒２と第２層燃料棒３との間隔が増大する。すなわち、第２層燃料棒３の燃料棒ピッチをＰ２（＜Ｐ１）とすることで、第２層燃料棒３の燃料棒ピッチをＰ１とした場合に比べて、図２における破線で示した２番目に大きな仮想同心正方形が小さくなる。したがって、図２における破線で示した最も大きな仮想同心正方形と２番目に大きな仮想同心正方形との大きさの差が広がり、対応する辺同士の距離が広がる。これにより、最外周燃料棒２と第２層燃料棒３との間の領域により多くの冷却水が流れ、除熱性能を向上できる。したがって、燃料集合体１のコーナー近傍に限らず、核分裂性物質の装荷量を増大できる。すなわち、燃料集合体１の外周部の核分裂性物質装荷量の増大と、熱的余裕の向上とを両立できるので、原子炉を効率的に運転できる。
【００２２】
なお、本実施の形態では、第３層以降の燃料棒ＦＲにおける燃料棒ピッチは、第２層燃料棒３の燃料棒ピッチであるＰ２と同じでもよく、異なっていてもよい。
【００２３】
−−−第２の実施の形態−−−
図４を参照して、本発明による燃料集合体および炉心の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、第２層燃料棒３の燃料棒ピッチに対して第３層燃料棒４の燃料棒ピッチを小さくすることを明確にした点で、第１の実施の形態と異なる。
【００２４】
第２の実施の形態の燃料集合体１では、第３層燃料棒４の燃料棒ピッチを第２層燃料棒３の燃料棒ピッチであるＰ２よりも小さな値である一定値Ｐ３とすることで、第２層と第３層の間隔を広げている。従来技術の燃料棒では、外周部に近いほど（すなわちチャンネルボックス７の内壁面側に近づくほど）出力ピークが大きくなる場合には、第３層に比べて第２層の熱的余裕が小さい。そこで、本実施の形態のように、第２層と第３層の間隔を広げることにより燃料集合体１の熱的余裕が向上するので、第２層燃料棒の核分裂性物質装荷量を減らさずに済む。したがって、燃料集合体１（特に外周部）の核分裂性物質装荷量の増大と、熱的余裕の向上とを両立できるので、原子炉を効率的に運転できる。
【００２５】
−−−第３の実施の形態−−−
図５を参照して、本発明による燃料集合体および炉心の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、第２層目以降（第２層を含めて第２層よりも内側の層）に部分長燃料棒ＦＲ−Ｐを配置している点で、第１の実施の形態と異なる。
【００２６】
図５に示した横断面図は、本実施の形態の燃料集合体１の横断面について、標準燃料棒ＦＲ−Ｆが存在し、部分長燃料棒ＦＲ−Ｐが存在しない高さ位置における横断面図である。図５において、実線で示した燃料棒は標準燃料棒ＦＲ−Ｆであり、二点鎖線で示した燃料棒は部分長燃料棒ＦＲ−Ｐである。本実施の形態の燃料集合体１では、第２層目以降における燃料棒ピッチを最外層よりも小さくしながら、第２層目以降に部分長燃料棒ＦＲ−Ｐを配置している。換言すると、最外周燃料棒２は、すべて標準燃料棒ＦＲ−Ｆである。なお、図５に示した横断面図は、第２層燃料棒３の一部、および、第５層に相当する燃料棒ＦＲの２本が部分長燃料棒ＦＲ−Ｐである場合の例を示した図である。
【００２７】
燃料集合体１において除熱性能に対する余裕（熱的余裕）が最も少ない部分は、クオリティが大きくなる燃料集合体上部である。なお、クオリティとは、気体と液体が混合した流れで、気体の占める割合を質量比で表したものである。上述したように、本実施の形態の燃料集合体１では、図５で図示した高さ位置は、部分長燃料棒ＦＲ−Ｐが存在しない高さ位置である。そのため、図５で図示した高さ位置では、二点鎖線で示した部分は、部分燃料棒ＦＲ−Ｐの直上に相当する部分であって燃料棒ＦＲが存在しないので、冷却水の流通路となっている。
【００２８】
したがって、本実施の形態では、最外周燃料棒の内側に冷却水の流れる領域をさらに拡大できるため、除熱性能をさらに向上でき、核分裂性物質装荷量の増大と、熱的余裕の向上とを両立できるので、原子炉を効率的に運転できる。
【００２９】
なお、上述した第２の実施の形態において、本実施の形態のように第２層目以降に部分長燃料棒ＦＲ−Ｐを配置してもよく、本実施の形態と同様の作用効果をさらに奏する。
【００３０】
−−−第４の実施の形態−−−
図６を参照して、本発明による燃料集合体および炉心の第４の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、第３層目以降（第３層を含めて第３層よりも内側の層）に部分長燃料棒ＦＲ−Ｐを配置している点で、第１の実施の形態と異なる。
【００３１】
図６に示した横断面図は、本実施の形態の燃料集合体１の横断面について、標準燃料棒ＦＲ−Ｆが存在し、部分長燃料棒ＦＲ−Ｐが存在しない高さ位置における横断面図である。図６において、実線で示した燃料棒は標準燃料棒ＦＲ−Ｆであり、二点鎖線で示した燃料棒は部分長燃料棒ＦＲ−Ｐである。第３層目以降に部分長燃料棒ＦＲ−Ｐを備えると、最外周および第２層のすべてに標準燃料棒ＦＲ−Ｆが装荷できる。これにより、最外周および第２層燃料棒ＦＲの除熱性能を向上させながら、さらにその２つの層における核分裂性物質の装荷量を増大させることができる。したがって、本実施の形態では、核分裂性物質装荷量の増大と、熱的余裕の向上とを両立できるので、原子炉を効率的に運転できる。
【００３２】
なお、上述した第２の実施の形態において、本実施の形態のように第３層目以降に部分長燃料棒ＦＲ−Ｐを配置してもよく、本実施の形態と同様の作用効果をさらに奏する。
【００３３】
−−−第５の実施の形態−−−
図７を参照して、本発明による燃料集合体および炉心の第５の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、最外周燃料棒２の燃料棒ピッチの値Ｐ１と、第２層燃料棒３の燃料棒ピッチの値Ｐ２との比率を以下のように規定した点で、第１の実施の形態と異なる。
【００３４】
図７は、外周部に核分裂性物質を装荷したときの出力ピークが１．１以上になるときに燃料棒ピッチの比Ｐ２／Ｐ１を変化させて熱的余裕が最大となるときの値(相対値)をプロットしたグラフである。また、燃料棒ピッチの比Ｐ２／Ｐ１は、すなわち第２層燃料棒３における隣り合う燃料棒同士の配設間隔を最外周燃料棒２における隣り合う燃料棒同士の配設間隔で除した値である。
【００３５】
上述したように、最外周燃料棒２の燃料棒ピッチＰ１に対し第２層燃料棒３の燃料棒ピッチＰ２を小さくすることで、従来技術の燃料集合体（従来燃料）よりも熱的余裕が増大する。しかし、燃料棒ピッチの比Ｐ２／Ｐ１をある程度以上小さくすると第２層燃料棒３の熱的余裕が最外周燃料棒のそれに比べて小さくなるため、熱的余裕が低下する。熱的余裕が従来燃料以上となる範囲は、図７に示したように０．９３＜ Ｐ２／Ｐ１ ＜ １．００である。したがって、燃料棒ピッチの比Ｐ２／Ｐ１が０．９３よりも大きく、かつ、 １．００よりも小さいことが望ましい。特に、Ｐ２／Ｐ１ ＝ ０．９８とすることで従来燃料に対し、４％以上の熱的余裕を向上できる。したがって、本実施の形態では、核分裂性物質装荷量の増大と、熱的余裕の向上とを効率よく両立できるので、原子炉を効率的に運転できる。
【００３６】
（１）  上述した第１および第２の実施の形態における燃料棒ＦＲでは、燃料有効長が異なる標準燃料棒ＦＲ−Ｆおよび部分長燃料棒ＦＲ−Ｐが含まれるように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、上述した第１および第２の実施の形態における燃料棒ＦＲがすべて標準燃料棒ＦＲ−Ｆであってもよい。
【００３７】
（２）  上述の説明では、燃料集合体１が沸騰水型原子炉の炉心１０５に装荷されるように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、燃料集合体１が用いられる原子炉であれば、改良型沸騰水型原子炉や加圧水型原子炉等の軽水炉であってもよく、重水炉であってもよい。
【００３８】
（３）  上述の説明では、各燃料棒ＦＲ内に充填される各燃料ペレットが核分裂性物質であるウラン−２３５を含んでいるが、本発明はこれに限定されない。たとえば、各燃料ペレットが核分裂性プルトニウムを含んでいてもよい。
（４）  上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００３９】
なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、四角筒状のチャンネルボックスの内部に延在方向を揃えた複数の燃料棒が配設された燃料集合体であって、複数の燃料棒は、延在方向から見たときにチャンネルボックスの断面形状と相似して大きさがそれぞれ異なる複数の仮想同心四角形の辺上に配設されており、仮想同心四角形のうち最も大きな仮想同心四角形の辺上に配設された最外周燃料棒と、仮想同心四角形のうち２番目に大きな仮想同心四角形の辺上に配設された第２層燃料棒とを少なくとも含み、最外周燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔は、等間隔であり、かつ、第２層燃料棒における隣り合う燃料棒同士の配設間隔よりも大きいことを特徴とする各種構造の燃料集合体、および、この燃料集合体を装荷する各種構造の炉心を含むものである。
【符号の説明】
【００４０】
１  燃料集合体、２  最外周燃料棒、３  第２層燃料棒、４  第３層燃料棒、７  チャンネルボックス、１０２  炉心シュラウド、１０３  原子炉圧力容器（原子炉容器、ＲＰＶ）、１０５  炉心、ＦＲ  燃料棒、ＦＲ−Ｆ  標準燃料棒、ＦＲ−Ｐ  部分長燃料棒、ＷＲ  水ロッド
【図１】
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【図２】
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【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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