(57)【要約】【課題】コンパクト化された高速増殖炉の炉心を提供する。【解決手段】高速増殖炉の炉心１は、半径方向において、中央部に位置する内側炉心燃料領域３、内側炉心燃料領域３を取り囲む外側炉心燃料領域４、外側炉心燃料領域４を取り囲む半径方向ブランケット領域５、及び、半径方向ブランケット領域５を取り囲む遮蔽体領域６を有する。遮蔽体領域６には、水素化ハフニウムを充填した複数の遮蔽棒を有する複数の遮蔽体集合体１１が配置されている。炉心１の半径方向において、遮蔽体集合体１１が１体だけ配置されている。このため、遮蔽体領域６は、半径方向ブランケット領域５に隣接して環状に配置された一層の遮蔽体集合体１１の配列によって構成される。炉心燃料領域から遮蔽体領域６に到達した高速中性子及びγ線は、水素化ハフニウムの作用によって遮蔽される。【選択図】図１
2011174838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料集合体が装荷された炉心燃料領域、前記炉心燃料領域を取り囲む半径方向ブランケット領域、及び前記半径方向ブランケット領域を取り囲む遮蔽体領域を備え、
中性子を吸収する水素化物を含む複数の遮蔽体が、前記遮蔽体領域内において、前記半径方向ブランケット領域に隣接して前記半径方向ブランケット領域を取り囲んで環状に配置されていることを特徴とする高速増殖炉の炉心。
【請求項２】
前記遮蔽体領域が、一層の前記遮蔽体の環状配列によって形成される請求項１に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項３】
前記水素化物が水素化ハフニウムまたは水素化ガドリニウムである請求項１または２に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項４】
複数の燃料集合体が装荷された炉心燃料領域、及び前記炉心燃料領域を取り囲む遮蔽体領域を備え、
ハフニウム及びガドリニウムのいずれか、及び固体減速材を含む複数の遮蔽体が、前記遮蔽体領域内において、前記炉心燃料領域を取り囲んで環状に配置されていることを特徴とする高速増殖炉の炉心。
【請求項５】
前記炉心燃料領域と前記遮蔽体領域の間に、前記炉心燃料領域を取り囲む半径方向ブランケット領域を配置し、前記遮蔽体領域が前記半径方向ブランケット領域を取り囲んでおり、
前記遮蔽体が、筒状体、及び前記筒状体内に配置された、前記ハフニウム及びガドリニウムのいずれかを含む複数の第１遮蔽棒及び前記固体減速材を含む複数の第２遮蔽棒を有し、
複数の前記第２遮蔽棒が、前記筒状体の内面に隣接して環状に配置され、前記複数の第１遮蔽棒が環状に配置された複数の前記第２遮蔽棒よりも内側に配置され、
前記複数の遮蔽体が、前記遮蔽体領域内において、前記半径方向ブランケット領域に隣接して前記半径方向ブランケット領域を取り囲んで環状に配置されている請求項４に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項６】
前記遮蔽体が、筒状体、及び前記筒状体内に配置された、前記ハフニウム及びガドリニウムのいずれかを含む複数の第１遮蔽棒及び前記固体減速材を含む複数の第２遮蔽棒を有し、
複数の前記第１遮蔽棒が、前記筒状体の内面に隣接して環状に配置され、前記複数の第２遮蔽棒が環状に配置された複数の前記第１遮蔽棒よりも内側に配置され、
前記複数の遮蔽体が、前記遮蔽体領域内において、前記炉心燃料領域に隣接して前記炉心燃料領域を取り囲んで環状に配置されている請求項４に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項７】
前記遮蔽体領域が、一層の前記遮蔽体の環状配列によって形成される請求項５または６に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項８】
前記固体減速材が水素化ジルコニウム、水素化イットリウムまたは水素化カルシウムである請求項４ないし７のいずれか１項に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項９】
複数の燃料集合体が装荷された炉心燃料領域、前記炉心燃料領域を取り囲む第１遮蔽体領域、及び前記第１遮蔽体領域を取り囲む第２遮蔽体領域を備え、
遮蔽材としてステンレス鋼を含む複数の第１遮蔽体が、前記第１遮蔽体領域内において、前記炉心燃料領域に隣接して前記炉心燃料領域を取り囲んで環状に一層配置され、
中性子を吸収する水素化物を含む複数の第２遮蔽体が、前記第２遮蔽体領域内において、前記第１遮蔽体領域に隣接して前記第１遮蔽体領域を取り囲んで環状に一層配置されていることを特徴とする高速増殖炉の炉心。
【請求項１０】
前記水素化物が水素化ハフニウムまたは水素化ガドリニウムである請求項９に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項１１】
複数の燃料集合体が装荷された炉心燃料領域、前記炉心燃料領域を取り囲む第１遮蔽体領域、及び前記第１遮蔽体領域を取り囲む第２遮蔽体領域を備え、
遮蔽材としてステンレス鋼を含む複数の第１遮蔽体が、前記第１遮蔽体領域内において、前記炉心燃料領域に隣接して前記炉心燃料領域を取り囲んで環状に一層配置され、
ハフニウム、及び固体減速材を含む複数の第２遮蔽体が、前記第２遮蔽体領域内において、前記第１遮蔽体領域に隣接して前記第１遮蔽体領域を取り囲んで環状に一層配置されていることを特徴とする高速増殖炉の炉心。
【請求項１２】
前記第２遮蔽体が、筒状体、及び前記筒状体内に配置された、前記ハフニウム及びガドリニウムのいずれかを含む複数の第１遮蔽棒及び前記固体減速材を含む複数の第２遮蔽棒を有し、
複数の前記第２遮蔽棒が、前記筒状体の内面に隣接して環状に配置され、前記複数の第１遮蔽棒が環状に配置された複数の前記第２遮蔽棒よりも内側に配置されている請求項１１に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項１３】
前記第２遮蔽体が、筒状体、及び前記筒状体内に配置された、前記ハフニウム及びガドリニウムのいずれかを含む複数の第１遮蔽棒及び前記固体減速材を含む複数の第２遮蔽棒を有し、
複数の前記第１遮蔽棒が、前記筒状体の内面に隣接して環状に配置され、前記複数の第２遮蔽棒が環状に配置された複数の前記第１遮蔽棒よりも内側に配置されている請求項１１に記載の高速増殖炉の炉心。
【請求項１４】
前記固体減速材が水素化ジルコニウム、水素化イットリウムまたは水素化カルシウムである請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の高速増殖炉の炉心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速増殖炉の炉心に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速増殖炉の炉心及び燃料集合体については、平川直弘、岩崎智彦著「原子炉物理入門」（東北大学出版会、２００３年１０月３０日、ｐ２７９〜２８６）に記載されている。高速増殖炉の炉心に装荷される燃料集合体は、プルトニウム（Ｐｕ）を富化した劣化ウランを含む複数の燃料ペレットを収納した複数の燃料棒を束ねた燃料棒束、この燃料棒束を取り囲む横断面が正六角形のラッパー管、燃料棒束より上方に位置している冷却材流出部、及び燃料棒束の下方に位置する中性子遮蔽体及び冷却材流入部（エントランスノズル）を備えている。高速増殖炉の炉心には、上記した複数の燃料集合体が装荷される。高速増殖炉の標準的な均質炉心は、内側炉心燃料領域、及び内側炉心燃料領域を取り囲む外側炉心燃料領域を有する炉心燃料領域、及び炉心燃料領域を取り囲む半径方向ブランケット領域を含んでいる。外側炉心燃料領域のＰｕ富化度が内側炉心燃料領域Ｐｕ富化度よりも高くなっている。これにより、炉心の半径方向の出力分布が平坦化される。
【０００３】
核燃料の形態としては、これ迄、金属燃料、窒化物燃料、及び酸化物燃料等が検討されている。これらの核燃料のうち、酸化物燃料が最も実績が豊富である。内側炉心燃料領域及び外側炉心燃料領域に装荷される燃料集合体に用いられる燃料棒は、軸方向の中央部に、Ｐｕ及び劣化ウランの酸化物を混合した混合酸化物燃料、すなわち、ＭＯＸ燃料で作られた複数の燃料ペレットを８０〜１００ｃｍ程度の高さに充填している。さらに、その燃料棒は、ＭＯＸ燃料で作られた燃料ペレットが充填された領域の上方及び下方に、劣化ウランの酸化物燃料で作られた複数の燃料ペレットを充填した軸方向ブランケット領域を形成している。内側炉心燃料領域及び外側炉心燃料領域を含む炉心燃料領域は、炉心の軸方向及び半径方向において、前述したＭＯＸ燃料製の多数の燃料ペレットが配置されている領域である。
【０００４】
半径方向ブランケット領域に装荷されるブランケット燃料集合体は、劣化ウランの酸化物燃料で作られた複数の燃料ペレットのみを充填した複数の燃料棒を有する。半径方向ブランケット領域及び軸方向ブランケット領域では、炉心燃料領域で核分裂性物質（例えば、Ｐｕ−２３９）の核分裂反応で発生した中性子のうち、炉心燃料領域から漏れた中性子がＵ−２３８に吸収されて核分裂性核種であるＰｕ−２３９を生成する。これらのブランケット領域は、炉心全体のＰｕの増殖（増殖比＞１．０）に貢献する。
【０００５】
高速増殖炉の起動時及び停止時、及び原子炉出力の調整時には、制御棒が操作される。制御棒は、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）の複数のペレットを充填した複数の中性子吸収棒を、横断面が正六角形のラッパー管内に収納して構成される。制御棒として、複数の主炉停止系制御棒及び複数の後備炉停止系制御棒が独立して設けられる。主炉停止系制御棒及び後備炉停止系制御棒のいずれか一方のみで、高速増殖炉を緊急停止できる。
【０００６】
A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年の図１２−１５に示された高速増殖炉の炉心は、Ｐｕを含む複数の燃料集合体を装荷している領域、この領域を取り囲み、複数のブランケット燃料集合体を装荷している領域、この領域を取り囲み、可動式の複数の遮蔽体集合体を装荷している領域を有する。この遮蔽体集合体は、核分裂によって発生した中性子及びγ線を遮蔽し、上記の炉心を内蔵する原子炉容器、及びその他の主要機器を防護する機能を有する（A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, 1981年の３０１頁参照）。遮蔽体集合体は、横断面が正六角形のステンレス鋼製のラッパー管内に、ステンレス鋼製の遮蔽棒を設置している。図１２−１５（４８０頁）に示された高速増殖炉の炉心では、遮蔽体集合体が４列装荷されている。炉心内に３２４体の遮蔽体集合体が装荷されており、炉心に装荷されている全炉心構成要素（燃料集合体、制御棒集合体及び遮蔽体集合体）が６９１体であるので、全遮蔽体集合体の全炉心構成要素に占める割合は約４７％となる。
【０００７】
JAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年は、図４．１．４−２（４３頁）に、内側炉心燃料領域、外側炉心燃料領域、半径方向ブランケット領域、ＳＵＳ遮蔽体領域及びＺｒ−Ｈ遮蔽体領域を有する高速増殖炉の炉心を記載している。２８８体の内側炉心燃料集合体が、内側炉心燃料領域に装荷される。２７４体の外側炉心燃料集合体が、内側炉心燃料領域を取り囲む外側炉心燃料領域に装荷される。９６体のブランケット燃料集合体が、外側炉心燃料領域を取り囲む半径方向ブランケット領域に装荷される。半径方向ブランケット領域には、一層のブランケット燃料集合体が配置されている。１０２体のＳＵＳ製の第１遮蔽体集合体が、半径方向ブランケット領域を取り囲むＳＵＳ遮蔽体領域に装荷される。ＳＵＳ遮蔽体領域には、一層の第１遮蔽体集合体が配置されている。Ｚｒ−Ｈを含む１０８体の第２遮蔽体集合体が、ＳＵＳ遮蔽体領域を取り囲むＺｒ−Ｈ遮蔽体領域に装荷される。Ｚｒ−Ｈ遮蔽体領域には、一層の第２遮蔽体集合体が配置されている。
【０００８】
特開２０００−２２７４８８号公報には、JAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年と同様に、内側炉心燃料領域、外側炉心燃料領域、半径方向ブランケット領域、第１遮蔽体領域（ＳＵＳ遮蔽体領域）及び第２遮蔽体領域（Ｚｒ−Ｈ遮蔽体領域）を有する高速増殖炉の炉心を記載している。第１遮蔽体領域にはＳＵＳ製の第１遮蔽体集合体が装荷され、第２遮蔽体領域にはＺｒ−Ｈを含む第２遮蔽体集合体が装荷されている。
【０００９】
特開平４−１４３６９７号公報は、放射線遮蔽材を記載し、この放射線遮蔽材が原子炉において炉容器内の炉心周りの中性子遮蔽材に適していることに言及している。特開平４−１４３６９７号公報に記載された放射線遮蔽材は、超高速中性子を遮蔽する超高速中性子減速材、高速中性子を遮蔽する高速中性子減速材、中性子吸収材及びγ線遮蔽材を無機結着材似て固め、種々の放射線の遮蔽効果を高めている。超高速中性子減速材にはＦｅ，ＦｅＯ，ＢｅＯまたはＬｉＨが用いられ、高速中性子減速材にはＴｉ，Ｚｒ，Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ，Ｈｆ，ＴｈまたはＵの金属水素化物が用いられる。金属水素化物として、水素化チタン、水素化ジルコニウム及び水素化ハフニウム等が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２２７４８８号公報
【特許文献２】特開平４−１４３６９７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】平川直弘、岩崎智彦著「原子炉物理入門」、東北大学出版会、ｐｐ．２７９―２８６、２００３年１０月３０日
【非特許文献２】A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年
【非特許文献３】JAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p301, 1981年に記載された高速増殖炉の炉心では、遮蔽体領域に装荷されている遮蔽体集合体が、３２４体であり、炉心に装荷された全炉心構成要素の体数の約４７％を占めている。このように多数の遮蔽体集合体を装荷することによって、炉心が大型化している。これは、平川直弘、岩崎智彦著「原子炉物理入門」、東北大学出版会、ｐｐ．２７９―２８６、２００３年１０月３０日の図６．１５（２８０頁）に示された高速増殖炉の炉心、及び特開２０００−２２７４８８号公報に記載された高速増殖炉の炉心でも言えることである。
【００１３】
JAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年の図４．１．４−２に記載された高速増殖炉の炉心は、遮蔽体領域として、一層のＳＵＳ製の第１遮蔽体集合体が配置されたＳＵＳ遮蔽体領域、及び一層の、Ｚｒ−Ｈを含む第２遮蔽体集合体が配置されたＺｒ−Ｈ遮蔽体領域を有している。図４．１．４−２に記載された高速増殖炉の炉心は、装荷された遮蔽体集合体の体数が減少しているので、炉心全体に対する遮蔽体領域の割合が低減されている。しかしながら、炉心全体に対する遮蔽体領域の割合をさらに低減し、高速増殖炉の炉心を低減することが望まれている。
【００１４】
本発明の目的は、コンパクト化された高速増殖炉の炉心を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、複数の燃料集合体が装荷された炉心燃料領域、炉心燃料領域を取り囲む半径方向ブランケット領域、及び半径方向ブランケット領域を取り囲む遮蔽体領域を備え、中性子を吸収する水素化物を含む複数の遮蔽体が、遮蔽体領域内において、半径方向ブランケット領域に隣接して半径方向ブランケット領域を取り囲んで環状に配置されていることにある。
【００１６】
遮蔽体領域に配置された各遮蔽体内の、中性子を吸収する水素化物の作用によって、炉心燃料領域から遮蔽体に入射される中性子及びγ線の遮蔽効果をさらに向上させることができる。このため、炉心に装荷された全炉心構成要素（燃料集合体及び遮蔽体等の炉心に装荷されている構成要素）に対する全遮蔽体の割合が小さくなるので、高速増殖炉の炉心をコンパクト化することができる。
【００１７】
複数の燃料集合体が装荷された炉心燃料領域、及び炉心燃料領域を取り囲む遮蔽体領域を備え、ハフニウム及びガドリニウムのいずれか、及び固体減速材を含む複数の遮蔽体が、遮蔽体領域内において、炉心燃料領域を取り囲んで環状に配置されることによっても、上記の目的を達成することができる。
【００１８】
遮蔽体領域に配置された各遮蔽体内の、ハフニウム及びガドリニウムのいずれか、及び固体減速材の作用によって、炉心燃料領域から遮蔽体に入射される中性子及びγ線の遮蔽効果をさらに向上させることができる。このため、炉心に装荷された全炉心構成要素に対する全遮蔽体の割合が小さくなるので、高速増殖炉の炉心をコンパクト化することができる。
【００１９】
複数の燃料集合体が装荷された炉心燃料領域、炉心燃料領域を取り囲む第１遮蔽体領域、及び第１遮蔽体領域を取り囲む第２遮蔽体領域を備え、遮蔽材としてステンレス鋼を含む複数の第１遮蔽体が、第１遮蔽体領域内において、炉心燃料領域に隣接して炉心燃料領域を取り囲んで環状に一層配置され、中性子を吸収する水素化物を含む複数の第２遮蔽体が、第２遮蔽体領域内において、第１遮蔽体領域に隣接して第１遮蔽体領域を取り囲んで環状に一層配置されていることによっても、上記の目的を達成することができる。
【００２０】
中性子を吸収する水素化物を含む複数の第２遮蔽体が、第２遮蔽体領域内において、第１遮蔽体領域に隣接して第１遮蔽体領域を取り囲んでいるので、中性子を吸収する水素化物の作用により、炉心燃料領域から遮蔽体に入射される中性子及びγ線の遮蔽効果をさらに向上させることができる。このため、第１遮蔽体及び第２遮蔽体の環状配置をそれぞれ一層にすることができ、第１遮蔽体領域及び第２遮蔽体領域をコンパクトにすることができる。さらに、炉心燃料領域と第２遮蔽体領域の間に第１遮蔽体領域が存在するので、第２遮蔽体領域に配置された第２遮蔽体に含まれる水素化物により減速された中性子が炉心燃料領域に戻る割合が著しく低下するので、半径方向ブランケット領域を削除することができる。これによって、炉心がさらにコンパクト化される。
【００２１】
複数の燃料集合体が装荷された炉心燃料領域、炉心燃料領域を取り囲む第１遮蔽体領域、及び第１遮蔽体領域を取り囲む第２遮蔽体領域を備え、遮蔽材としてステンレス鋼を含む複数の第１遮蔽体が、第１遮蔽体領域内において、炉心燃料領域に隣接して炉心燃料領域を取り囲んで環状に一層配置され、ハフニウム及びガドリニウムのいずれか、及び固体減速材を含む複数の第２遮蔽体が、第２遮蔽体領域内において、第１遮蔽体領域に隣接して第１遮蔽体領域を取り囲んで環状に一層配置されていることによっても、上記の目的を達成することができる。
【００２２】
ハフニウム及びガドリニウムのいずれか、及び固体減速材を含む複数の第２遮蔽体が、第２遮蔽体領域内において、第１遮蔽体領域に隣接して第１遮蔽体領域を取り囲んでいるので、ハフニウム及びガドリニウムのいずれか、及び固体減速材の作用により、炉心燃料領域から遮蔽体に入射される中性子及びγ線の遮蔽効果をさらに向上させることができる。このため、第１遮蔽体及び第２遮蔽体の環状配置をそれぞれ一層にすることができ、第１遮蔽体領域及び第２遮蔽体領域をコンパクトにすることができる。さらに、炉心燃料領域と第２遮蔽体領域の間に第１遮蔽体領域が存在するので、第２遮蔽体領域に配置された第２遮蔽体に含まれる固体減速材により減速された中性子が炉心燃料領域に戻る割合が著しく低下するので、半径方向ブランケット領域を削除することができる。これによって、炉心がさらにコンパクト化される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高速増殖炉の炉心をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の高速増殖炉の炉心の１／２に対する横断面図である。
【図２】図１に示す遮蔽体集合体を示しており、（ａ）はその遮蔽体集合体の横断面図、（ｂ）はその遮蔽体集合体に用いられる遮蔽棒の横断面図である。
【図３】A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年に記載された炉心における遮蔽体領域及び実施例１の炉心における遮蔽体領域での中性子の遮蔽効果を比較した図であり、（ａ）はA. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年に記載された炉心における遮蔽体領域での中性子の遮蔽効果を示す特性図、（ｂ）実施例１の炉心における遮蔽体領域での中性子の遮蔽効果を示す特性図である。
【図４】A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年に記載された炉心における遮蔽体領域及び実施例１の炉心における遮蔽体領域でのγ線の遮蔽効果を比較した図であり、（ａ）はA. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年に記載された炉心における遮蔽体領域でのγ線の遮蔽効果を示す特性図、（ｂ）実施例１の炉心における遮蔽体領域でのγ線の遮蔽効果を示す特性図である。
【図５】JAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年に記載された炉心と同様の遮蔽体配置をした炉心における遮蔽体領域及び実施例１の炉心における遮蔽体領域での中性子の遮蔽効果を比較した図であり、（ａ）はJAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年に記載された炉心と同様の遮蔽体配置をした炉心における遮蔽体領域での中性子の遮蔽効果を示す特性図、（ｂ）実施例１の炉心における遮蔽体領域での中性子の遮蔽効果を示す特性図である。
【図６】JAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年に記載された炉心と同様の遮蔽体配置をした炉心における遮蔽体領域及び実施例１の炉心における遮蔽体領域でのγ線の遮蔽効果を比較した図であり、（ａ）はJAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年に記載された炉心と同様の遮蔽体配置をした炉心における遮蔽体領域でのγ線の遮蔽効果を示す特性図、（ｂ）実施例１の炉心における遮蔽体領域でのγ線の遮蔽効果を示す特性図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例２の高速増殖炉の炉心の１／２に対する横断面図である。
【図８】図７に示す遮蔽体集合体を示しており、（ａ）はその遮蔽体集合体の横断面図、（ｂ）はその遮蔽体集合体に用いられる水素化ジルコニウムを含む遮蔽棒の横断面図、（ｃ）はその遮蔽体集合体に用いられるハフニウム遮蔽棒の横断面図である。
【図９】本発明の他の実施例である実施例３の高速増殖炉の炉心の１／２に対する横断面図である。
【図１０】図９に示す遮蔽体集合体の横断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例である実施例４の高速増殖炉の炉心の１／２に対する横断面図である。
【図１２】図１１に示す遮蔽体集合体の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施例を、以下に説明する。
【実施例１】
【００２６】
本発明の好適な一実施例である実施例１の高速増殖炉の炉心を、図１及び図２を用いて説明する。図１は、高速増殖炉の炉心１の横断面の１／２を示している。
【００２７】
本実施例の高速増殖炉の炉心１は、半径方向において、炉心燃料領域２、炉心燃料領域２を取り囲む半径方向ブランケット領域５、及び半径方向ブランケット領域５を取り囲む遮蔽体領域６を有する。炉心燃料領域２は内側炉心燃料領域３及び外側炉心燃料領域４を有し、外側炉心燃料領域４が内側炉心燃料領域３を取り囲んでいる。炉心１は、電気出力が１５０万ｋＷｅの大型高速増殖炉に適用され、図示されていないが、高速増殖炉の原子炉容器内に配置されている。
【００２８】
複数の燃料集合体８が内側炉心燃料領域３に装荷され、複数の燃料集合体９が外側炉心燃料領域４に装荷される。複数のブランケット燃料集合体１０が半径方向ブランケット領域５に装荷されている。半径方向ブランケット領域５には、ブランケット燃料集合体１０が外側炉心燃料領域４を取り囲んで環状に一層配置されている。横断面が正六角形の複数の遮蔽体集合体１１が、遮蔽体領域６に装荷されている。遮蔽体領域６には、遮蔽体集合体１１が半径方向ブランケット領域５を取り囲んで環状に一層配置されている。半径方向ブランケット領域５を取り囲んでいる遮蔽体領域６は、半径方向ブランケット領域５に隣接している。中性子吸収材である炭化ホウ素を充填した複数の制御棒集合体７が、内側炉心燃料領域３内に配置される。これらの制御棒集合体７を炉心１に出し入れすることによって、高速増殖炉の原子炉出力が制御される。
【００２９】
炉心燃料領域２に装荷された燃料集合体８，９は、図示されていないが、燃料領域、上部軸方向ブランケット領域、下部軸方向ブランケット領域、上部ガスプレナム、下部ガスプレナム、上部遮蔽体領域及び下部遮蔽体領域を含んでいる複数の燃料棒を有している。燃料領域は、燃料集合体８，９のそれぞれにおいて、軸方向の中央部に配置される。上部軸方向ブランケット領域が燃料領域の上方に配置され、下部軸方向ブランケット領域が燃料領域の下方に配置される。上部ガスプレナムが上部軸方向ブランケット領域の上方に配置され、下部ガスプレナムが下部軸方向ブランケット領域の下方に配置される。上部遮蔽体領域が上部ガスプレナムの上方に配置され、下部遮蔽体領域が下部ガスプレナムの下方に配置される。
【００３０】
燃料集合体８，９のそれぞれの燃料棒では、ウラン及びプルトニウムの混合酸化物燃料（ＭＯＸ燃料）で作られた複数の燃料ペレット（核燃料物質）が、燃料領域に充填されている。この混合酸化物燃料は、核分裂性Ｐｕ（例えば、Ｐｕ−２３９及びＰｕ−２４１等）を含んでいる。外側炉心燃料領域４に装荷された燃焼度ゼロの燃料集合体９の燃料領域における核分裂性Ｐｕの富化度が、内側炉心燃料領域３に装荷された燃焼度ゼロの燃料集合体８の燃料領域における核分裂性Ｐｕの富化度よりも高くなっている。このため、炉心燃料領域２の半径方向における出力分布が平坦化される。
【００３１】
燃料集合体８，９のそれぞれの燃料棒内の上部軸方向ブランケット領域及び下部軸方向ブランケット領域には、劣化ウランの酸化物で作られた複数の燃料ペレット（核燃料物質）が充填されている。炉心燃料領域２に装荷された燃焼度ゼロの燃料集合体８，９のそれぞれの上部軸方向ブランケット領域及び下部軸方向ブランケット領域に存在する各燃料ペレット（核燃料物質）は、Ｕ−２３５及びＵ−２３８を含んでいるが、Ｐｕを含んでいない。
【００３２】
半径方向ブランケット領域５に装荷されたブランケット燃料集合体１０に含まれている複数の燃料棒には、上部軸方向ブランケット領域及び下部軸方向ブランケット領域と同様に、劣化ウランの酸化物で作られた複数の燃料ペレット（核燃料物質）が充填されている。
【００３３】
遮蔽体集合体１１は、図２（ａ）に示すように、横断面が正六角形をしたステンレス鋼製のラッパー管（筒状体）１２内に、複数の遮蔽棒１３を正三角形格子に配置して構成される。遮蔽棒１３は、図２（ｂ）に示すように、水素化ハフニウム棒１５を、密封されたステンレス鋼製の被覆管１４内に収納している。水素化ハフニウムは、中性子を吸収する水素化物である。
【００３４】
本実施例の炉心１は、遮蔽体集合体として複数の水素化ハフニウム棒１５を有する遮蔽体集合体１１を遮蔽体領域６に装荷しているので、半径方向ブランケット領域５を取り囲んで半径方向ブランケット領域５に隣接している遮蔽体領域６を、環状に配置された一層の遮蔽体集合体１１で形成することができる。このため、本実施例における、炉心１に装荷された全炉心構成要素（燃料集合体８，９、ブランケット燃料集合体１０及び遮蔽体集合体１１）の体数に対する遮蔽体領域６内に装荷された全遮蔽体集合体１１の体数の割合が、公知の高速増殖炉の炉心（A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年及びJAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年のそれぞれに記載された炉心）における、全炉心構成要素の体数に対する遮蔽体領域内に装荷された全遮蔽体集合体の体数の割合よりも小さくなっている。したがって、本実施例の高速増殖炉の炉心を、従来の高速増殖炉の炉心よりもコンパクトにすることができる。
【００３５】
特に、本実施例では、遮蔽体集合体１１は、ステンレス鋼製の被覆管１４内に水素化ハフニウム棒１５を配置した複数の遮蔽棒１３をステンレス鋼製のラッパー管１２内に配置している。炉心燃料領域２から遮蔽体領域６に到達した高速中性子は、水素化ハフニウム棒１５の水素化ハフニウムに含まれた水素によって減速されて速度（エネルギー）が減少し、ハフニウムに吸収される。すなわち、ハフニウムの中性子吸収断面積が増加する。また、炉心燃料領域２から遮蔽体領域６に到達したγ線は、γ線遮蔽材として用いられるステンレス鋼、具体的には、ステンレス鋼製のラッパー管１２及びステンレス鋼製の被覆管１４、さらには、ステンレス鋼製遮蔽材の主要成分である鉄と比べて原子量が大きくγ線遮蔽機能にも優れるハフニウムのそれぞれの作用によって遮蔽される。このように、本実施例は、水素化ハフニウム、これを収納する被覆管１４及びラッパー管１２を有する遮蔽体集合体１１を配置することによって、炉心燃料領域２から遮蔽体領域６に到達した高速中性子及びγ線を遮蔽することができる。また、遮蔽体集合体１１が水素化ハフニウムを密封された被覆管１４内に収納しているので、遮蔽体集合体１１から冷却材中に放射性物質が漏洩する懸念も解消されている。
【００３６】
本実施例の炉心１において、半径方向ブランケット領域５に隣接している遮蔽体領域６を、環状に配置された一層の遮蔽体集合体１１で形成することができる理由を、以下に説明する。
【００３７】
図３及び図４に示す特性は、発明者らが検討した結果得られた特性である。図３及び図４のそれぞれの（ａ）は、A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年の図１２−１５に記載された高速増殖炉の炉心と同様の遮蔽体配置をした炉心（以下、第１公知炉心という）の遮蔽体領域での、半径方向における中性子の速度、実効ミクロ中性子吸収断面積、中性子束、遮蔽体主要部材の原子量、及びγ線束のそれぞれの分布を示している。これに対し、図３及び図４のそれぞれの（ｂ）は、本実施例の高速増殖炉の炉心１の遮蔽体領域での、半径方向における中性子の速度、実効ミクロ中性子吸収断面積、中性子束、遮蔽体主要部材の原子量、及びγ線束のそれぞれの分布を示している。
【００３８】
第１公知炉心では、遮蔽体領域において、半径方向に、ステンレス鋼製の複数の遮蔽棒２２を有する遮蔽体集合体２１が４体配置されている。遮蔽体集合体２１の核特性は、鉄で近似することができる。鉄は水素を含む水素化物に比べると中性子の減速能がかなり低く、図３（ａ）に示すように、中性子の速度が、最も炉心１の中心側に位置する遮蔽体集合体２１（図３（ａ）では最も左側の遮蔽体集合体２１）の炉心中心側位置から、最も炉心１の外側に位置する遮蔽体集合体２１（図３（ａ）では最も右側の遮蔽体集合体２１）の炉心外側位置に向って、緩やかに減少する。したがって、半径方向での、第１公知炉心の遮蔽体領域における実効ミクロ中性子吸収断面積の増加も緩やかになり、中性子束の減少も緩やかになる。
【００３９】
遮蔽体領域６において、半径方向に、水素化ハフニウムを含む複数の遮蔽棒１３を有する遮蔽体集合体１１が１体配置されている本実施例の炉心１では、中性子の速度が、遮蔽棒１３内の水素の減速効果によって、図３（ｂ）に示すように、急激に低下する。このため、遮蔽体集合体１１に入射された高速中性子が、急激に中速中性子もしくは熱中性子になる。実効ミクロ中性子吸収断面積も、水素化ハフニウム中の水素によって中性子が減速され速度（エネルギー）が減少することによってハフニウムの中性子吸収断面積が増加する作用により、遮蔽体領域６の半径方向において急激に増加する。この結果、図３（ｂ）に示すように、中性子束が、遮蔽体領域６の半径方向において、急激に減衰する。遮蔽体集合体１１の炉心外側位置での中性子束は、遮蔽体集合体２１の炉心外側位置での中性子束よりも小さくなる。したがって、第１公知炉心のように半径方向に４体の遮蔽体集合体２１を配置しなくても、遮蔽体領域６の半径方向に１体の遮蔽体集合体１１を配置することによって、中性子の遮蔽を第１公知炉心よりも効果的に行うことができる。
【００４０】
発明者らは、本実施例の炉心１及び第１公知炉心におけるγ線の遮蔽についても検討した。この検討結果を図４に示す。
【００４１】
ある媒体に入射されたγ線の強度Ｉは、（１）式で求められる。
【００４２】
Ｉ（ｘ）＝Ｉ０ｅｘｐ（−μｘ）                          ……（１）
ここで、Ｉ０はその媒体の入口におけるγ線の強度、μはその媒体のγ線の吸収係数、及びｘは媒体におけるγ線の入射位置からの距離である。
【００４３】
γ線の吸収係数μは（２）式で算出される。
【００４４】
μ＝μphoton＋μcompton＋μpair                              ……（２）
ここで、μphotonは光電効果によるγ線の吸収成分、μcomptonはコンプトン効果によるγ線の吸収成分及びμpairは電子・陽電子対生成によるγ線の吸収成分である。
【００４５】
光電効果によるγ線の吸収成分の発生確率σphotonは（３）式で表され、コンプトン効果によるγ線の吸収成分の発生確率σcomptonは（４）式で表され、電子・陽電子対生成によるγ線の吸収成分の発生確率σpairは（５）式で表される。
【００４６】
σphoton∝Ｚ５／（ｈν）３．５                              ……（３）
σcompton＝Ｚ／（ｈν）                                  ……（４）
σpair∝Ｚ２（ｈν−２ｍｅ）                              ……（５）
ここで、Ｚは原子番号、ｈはプランク定数、νは光子（γ線）の振動数、ｈνは光子のエネルギー及びｍｅは電子の質量である。
【００４７】
天然鉄の原子量が図４（ａ）に示すように５５．８であり、天然ハフニウムの原子量が図４（ｂ）に示すように１７８．５である。このため、第１公知炉心の遮蔽体領域に配置されたステンレス鋼製の遮蔽体集合体２１に比べて、本実施例の炉心１の遮蔽体領域６に配置された遮蔽体集合体１１におけるγ線の減衰効果が大きくなる。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１公知炉心の遮蔽体領域で半径方向において配置された４体の遮蔽体集合体２１を配置した場合よりも、本実施例の炉心１の遮蔽体領域６で半径方向において配置された１体の遮蔽体集合体１１を配置した場合において、炉心外側位置でのγ線束が小さくなる。したがって、炉心の半径方向において１体の遮蔽体集合体１１を配置した本実施例の炉心１で、γ線の遮蔽効果が大きくなる。
【００４８】
発明者らは、さらに、JAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年の図４．１．４−２に記載された高速増殖炉の炉心と同様の遮蔽体配置をした炉心（以下、第２公知炉心という）における中性子及びγ線の遮蔽効果についても検討した。この検討結果を図５及び図６に示す。図５及び図６のそれぞれの（ａ）は、第２公知炉心の遮蔽体領域での、半径方向における中性子の速度、実効ミクロ中性子吸収断面積、中性子束、遮蔽体主要部材の原子量、及びγ線束のそれぞれの分布を示している。図５及び図６のそれぞれの（ｂ）は、図３及び図４のそれぞれの（ｂ）に示す本実施例の炉心１に対する各特性と同じである。これは、第２公知炉心の遮蔽体領域の遮蔽効果と本実施例の炉心１の遮蔽体領域６の遮蔽効果を比較しやすくするためである。
【００４９】
第２公知炉心では、遮蔽体領域（ＳＵＳ遮蔽体領域及びＺｒ−Ｈ遮蔽体領域）において、半径方向に、第１公知炉心に用いられる１体の遮蔽体集合体２１、及びＺｒ−Ｈを含む複数の遮蔽棒２４を有する１体の遮蔽体集合体２３を配置している。第２公知炉心の遮蔽体領域に配置した１体の遮蔽体集合体２１では、前述した第１公知炉心で最も炉心中心側に配置された遮蔽体集合体２１と同様に、中性子の速度が低下する（図５（ａ）参照）。しかしながら、その１体の遮蔽体集合体２１に隣接して外側に位置する１体の遮蔽体集合体２３では、水素の減速効果により中性子の速度が急激に低下する（図５（ａ）参照）。この結果、第２公知炉心の遮蔽体領域の半径方向において、実効ミクロ中性子吸収断面積も遮蔽体集合体２３で増加し、中性子束も遮蔽体集合体２３で大きく減少する。本実施例の炉心１の遮蔽体領域６では、半径方向に１体の遮蔽体集合体１１を配置するだけで、この遮蔽体集合体１１の炉心外側位置での中性子束が、第２公知炉心の遮蔽体集合体２３の炉心外側位置での中性子束よりも小さくなっている（図５（ｂ）参照）。このため、本実施例の炉心１の遮蔽体領域６での中性子の遮蔽効果は、第２公知炉心の遮蔽体領域での中性子の遮蔽効果よりも大きくなる。
【００５０】
中速中性子及び熱中性子に対するジルコニウムの実効ミクロ中性子吸収断面積は、ハフニウムにおけるその実効ミクロ中性子吸収断面積に比べて２桁程度小さい。このため、第２公知炉心では、遮蔽体集合体２３においてＺｒ−Ｈを含む遮蔽棒２４のステンレス鋼製の被覆管及びラッパー管の厚みを、本実施例の炉心１に用いられる遮蔽体集合体１１の水素化ハフニウムを含む遮蔽棒１３の被覆管１４及びラッパー管１２の厚みよりも厚くしている。このように、遮蔽体集合体２３の被覆管及びラッパー管の厚みを増大させることにより、被覆管及びラッパー管に含まれる鉄による中速中性子及び熱中性子の吸収量を増加している。鉄の実効ミクロ中性子吸収断面積は、ジルコニウムのそれの１０倍程度大きくなっている。換言すれば、本実施例の炉心１に装荷される遮蔽体集合体１１では水素化ハフニウムを含む遮蔽棒１３の被覆管１４及びラッパー管１２の厚みを、第２公知炉心に装荷される遮蔽体集合体２３の遮蔽棒２４の被覆管及びラッパー管の厚みよりも薄くできるので、放射性廃棄物の量を減らすことができる。
【００５１】
γ線の遮蔽についても説明する。第２公知炉心の遮蔽体領域では、図６（ａ）に示すように、半径方向におけるγ線束は、遮蔽体集合体２３において大きく低減される。しかしながら、本実施例の炉心１では、１体の遮蔽体集合体１１によって、第２公知炉心の遮蔽体領域に比べてγ線束の低減幅を大きくすることができる。
【００５２】
本実施例の炉心１では、遮蔽体領域６の半径方向に配置した１体の遮蔽体集合体１１によって、第２公知炉心の遮蔽体領域よりも中性子及びγ線の遮蔽効果が増大する。
【実施例２】
【００５３】
本発明の他の実施例である実施例２の高速増殖炉の炉心を、図７及び図８を用いて説明する。
【００５４】
本実施例の高速増殖炉の炉心１Ａは、実施例１の高速増殖炉の炉心１において遮蔽体領域６に装荷した遮蔽体集合体１１を遮蔽体集合体１１Ａに替えた構成を有する。高速増殖炉の炉心１Ａの他の構成は高速増殖炉の炉心１と同じである。
【００５５】
遮蔽体集合体１１Ａは、密封された被覆管１４内にハフニウム棒２６を収納している複数の遮蔽棒（第１遮蔽棒）２５（図８（ｃ）参照）、及び密封された被覆管１４内に水素化ジルコニウム２８を収納した複数の遮蔽棒（第２遮蔽棒）２７（図８（ｂ）参照）を備えている（図８（ａ）参照）。水素化ジルコニウムは固体減速材（中性子を吸収しない固体減速材）である。複数の遮蔽棒２５及び複数の遮蔽棒２７は遮蔽体集合体１１Ａのラッパー管１２内に配置され、１本の遮蔽棒２５が遮蔽体集合体１１Ａの中心に配置され、この遮蔽棒２５の周りを取り囲んだ複数の遮蔽棒２７の環状配置と複数の遮蔽棒２５の環状配置が交互に配置されている。換言すれば、一部の遮蔽棒２７がラッパー管１２の内面に隣接して環状に配置され、残りの遮蔽棒２７及び複数の遮蔽棒２５が環状に配置された遮蔽棒２７よりも内側に配置される。遮蔽体集合体１１Ａは、実施例１における遮蔽体集合体１１と同様に、遮蔽体領域６において半径方向に１体だけ装荷されている。複数の遮蔽体集合体１１Ａが、遮蔽体領域６内において、半径方向ブランケット領域５に隣接して半径方向ブランケット領域５を取り囲んで環状に一層配置されている
遮蔽棒２７に収納された水素化ジルコニウムの水素（Ｈ）対ジルコニウム（Ｚｒ）の原子数比（Ｘ＝Ｈ／Ｚｒ）、及び遮蔽棒２７と遮蔽棒２５の本数比を調節することによって、遮蔽体集合体１１Ａは、実施例１の炉心１に用いた遮蔽体集合体１１と同等の中性子及びγ線の遮蔽効果を得ることができる。なお、水素化ジルコニウムは、水素化ハフニウムよりも水素をたくさん保有できるので、水素化ハフニウムよりも減速作用が大きい。
【００５６】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５７】
本発明の他の実施例である実施例３の高速増殖炉の炉心を、図９及び図１０を用いて説明する。
【００５８】
本実施例の高速増殖炉の炉心１Ｂは、実施例１の高速増殖炉の炉心１において遮蔽体領域６に装荷した遮蔽体集合体１１を遮蔽体集合体１１Ｂに替え、半径方向ブランケット領域５を取り除いた構成を有する。高速増殖炉の炉心１Ａの他の構成は高速増殖炉の炉心１と同じである。
【００５９】
遮蔽体集合体１１Ｂは、実施例２で遮蔽体領域６に装荷された遮蔽体集合体１１Ａと同様に、複数の遮蔽棒２５及び複数の遮蔽棒２７を有している。遮蔽体集合体１１Ｂでは、ハフニウム棒２６を有する複数の遮蔽棒（第１遮蔽棒）２５をラッパー管１２の内面に隣接させて環状に一層だけ配置し、水素化ジルコニウム２８を有する複数の遮蔽棒（第２遮蔽棒）２７を環状に配置された複数の遮蔽棒２５の内側に配置している。遮蔽体集合体１１Ｂは、実施例１における遮蔽体集合体１１と同様に、遮蔽体領域６において半径方向に１体だけ装荷されている。遮蔽体集合体１１Ｂを装荷した遮蔽体領域６が、炉心燃料領域２、具体的には、外側炉心燃料領域４に隣接して外側炉心燃料領域４を取り囲んでいる。
【００６０】
遮蔽体集合体１１Ｂを遮蔽体領域６に装荷した炉心１Ｂでは、炉心燃料領域２から飛来した高速中性子が、遮蔽体集合体１１Ｂの軸心付近に配置された遮蔽棒２７内の水素化ジルコニウム２８で減速され、中速中性子もしくは熱中性子になる。この中速中性子もしくは熱中性子が、散乱によって、高速中性子を減速した遮蔽棒２７から炉心燃料領域２に向かって進んでも、その遮蔽体集合体１１Ｂのラッパー管１２の内面に隣接して配置された遮蔽棒２５内に収納されている、低エネルギーの中性子に対して中性子吸収断面積が大きなハフニウムに吸収される。このため、遮蔽棒２７で生成された中速中性子もしくは熱中性子が遮蔽体領域６から炉心燃料領域２に漏れる確率が小さくなる。遮蔽体領域６を外側炉心燃料領域４に隣接させた場合でも、遮蔽体集合体１１Ｂからこの遮蔽体集合体１１Ｂに隣接した燃料集合体９に入射する中速中性子もしくは熱中性子が非常に少なくなるので、遮蔽体集合体１１Ｂに隣接した、Ｐｕ富化度が高い燃料集合体９で、熱出力のピークが発生する可能性を排除できる。従って、遮蔽体集合体１１Ｂを外側炉心燃料領域４に装荷された燃料集合体９に隣接して配置することができるので、高い増殖比への要求が少ない、高速増殖炉の平衡炉心において半径方向ブランケット領域を削除することができる。
【００６１】
本実施例は、全炉心構成要素の体数に対する遮蔽体領域６内に装荷された全遮蔽体集合体１１Ｂの体数の割合を小さくすることができ、実施例２の炉心１Ａで生じる各効果を得ることができる。本実施例は、さらに、高速増殖炉の平衡炉心において遮蔽体領域６に遮蔽体集合体１１Ｂを装荷することによって半径方向ブランケット領域を削除することができ、炉心をさらにコンパクト化することができる。
【実施例４】
【００６２】
本発明の他の実施例である実施例４の高速増殖炉の炉心を、図１１及び図１２を用いて説明する。
【００６３】
本実施例の高速増殖炉の炉心１Ｃは、実施例１の高速増殖炉の炉心１において複数の遮蔽体集合体２９を装荷した遮蔽体領域２８を追加し、半径方向ブランケット領域を削除した構成を有する。高速増殖炉の炉心１Ｃの他の構成は高速増殖炉の炉心１と同じである。本実施例の炉心１Ｃは、水素化ハフニウムを含む複数の遮蔽体集合体１１を装荷した遮蔽体領域（第１遮蔽体領域）６、及び複数の遮蔽体集合体２９を装荷した遮蔽体領域（第２遮蔽体領域）２８を有する。炉心１Ｃが適用される高速増殖炉の電気出力は、１５０万ｋＷｅである。
【００６４】
遮蔽体集合体２９は、図１２に示すように、横断面が正六角形のラッパー管１２内に複数のステンレス棒３０を配置して構成される。複数の遮蔽体集合体２９を装荷した遮蔽体領域２８は、外側炉心燃料領域４に隣接して外側炉心燃料領域４を取り囲んでいる。遮蔽体領域６が遮蔽体領域２８を取り囲んでいる。
【００６５】
炉心１Ｃは、増殖比を高くする必要がなく、燃料集合体に含まれたＰｕと、寿命になって炉心から取り出された使用済燃料集合体に含まれた使用済核燃料の再処理及び燃料集合体製造時における核燃料のロス分を考慮したＰｕがバランスすれば良い時期である、高速増殖炉の平衡期に適用することが好ましい。本実施例の高速増殖炉の炉心１Ｃでは、高富化度のＰｕを含んでいる燃料集合体９と水素化ハフニウムを含む遮蔽体集合体１１が隣接していないので、遮蔽体集合体１１に含まれる水素で減速されて生成される低エネルギーの中性子が燃料集合体９に入射され、この燃料集合体９内で熱出力のピークが形成されることを回避できる。
【００６６】
本実施例の炉心１Ｃは、半径方向ブランケット領域が不要であるので、A. E. Waltar, A. B. Reynolds,「Fast Breeder Rectors」, PERGAMON PRESS, p.301, pp479-481, 1981年及びJAEA-Evaluation 2009-003, pp.37-43, 2009年のそれぞれに記載された炉心よりもコンパクト化される。
【００６７】
炉心１Ｃにおいて、遮蔽体集合体１１の替りに、遮蔽体集合体１１Ａまたは遮蔽体集合体１１Ｂを用いてもよい。炉心１Ｃにおいて遮蔽体集合体１１Ａまたは遮蔽体集合体１１Ｂを用いた場合には、遮蔽棒２７に含まれる水素化ジルコニウムを、他の固体減速材（中性子を吸収しない固体減速材）である金属水素化物、例えば、水素化イットリウム（ＹＨ２）または水素化カルシウム（ＣａＨ２）に替えてもよい。
【００６８】
実施例２及び３で用いた遮蔽体集合体１１Ａ，１１Ｂでも、遮蔽棒２７に含まれる水素化ジルコニウムを、他の固体減速材（中性子を吸収しない固体減速材）である他の金属水素化物、例えば、水素化イットリウムまたは水素化カルシウムに替えてもよい。遮蔽体集合体１１Ａ，１１Ｂにおいて、遮蔽棒２５に含まれるハフニウムを、ガドリニウム等の可燃性毒物に替えてもよい。さらに、遮蔽体集合体１１において、遮蔽棒１３に含まれる水素化ハフニウムを、中性子を吸収する他の水素化物である水素化ガドリニウム（Ｇｄ−Ｈｘ）に替えてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…炉心、２…炉心燃料領域、３…内側炉心燃料領域、４…外側炉心燃料領域、５…半径方向ブランケット領域、６…遮蔽体領域、８，９…燃料集合体、１１，１１Ａ，１１Ｂ，２９…遮蔽体集合体、１３，２５，２７…遮蔽棒、３０…ステンレス棒。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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