(57)【要約】【課題】製作工数や時間を抑制しつつ、性能向上を図ることができる燃料集合体や制御棒などの炉心構成要素および製作方法を提供する。【解決手段】被覆管６と、下部プレナム３と、連結リブ２と、ペレット収容部５と、中間端栓４と、非連結リブ７と、を一体形成した下部部材１２と、上部端栓１０と、スプリング９と、スリーブ８と、を一体形成した上部部材１３とにより燃料ピン１や制御棒要素１４、燃料集合体２１、制御棒集合体２４などを含む炉心構成要素を構成する。【選択図】  図３
2015203636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数の燃料ペレットを詰める燃料ピンを含む炉心構成要素であって、
前記複数の燃料ペレットを収容するための被覆管と、前記被覆管の内部下方に設けられた下部プレナムと、前記被覆管の外周部下方に設けられ、他の燃料ピンと連結するための連結リブと、前記被覆管内部の前記下部プレナムの上方に設けられ、前記複数の燃料ペレットを収容するためのペレット収容部と、前記下部プレナムと前記ペレット収容部との間に設けられ、前記ペレット収容部に収容された前記燃料ペレットの前記下部プレナムへの移動を制限する中間端栓と、隣接する燃料ピンとの所定の間隔を確保するための非連結リブと、を一体形成した下部部材と、
前記下部部材の前記被覆管のペレット収容部の上端を塞ぐ上部端栓と、前記上部端栓の下部に設けられたスプリングと、前記スプリングの下部に設けられ、前記スプリングの弾性力によって前記被覆管のペレット収容部に収容された前記複数の燃料ペレットを前記ペレット収容部の内部で保持するスリーブと、を一体形成した上部部材と
を備えたことを特徴とする燃料ピンを含む炉心構成要素。
【請求項２】
請求項１記載の燃料ピンを複数束ねた燃料集合体を含む炉心構成要素であって、
前記複数の燃料ピンの前記複数の下部部材を一体構成した下部部材集合体と、
前記下部部材集合体を構成する前記複数の下部部材のそれぞれに対応する複数の上部部材と、
を備えたことを特徴とする燃料集合体を含む炉心構成要素。
【請求項３】
内部に複数の吸収材ペレットを詰める制御棒要素を含む炉心構成要素であって、
前記複数の吸収材ペレットを収容するための被覆管と、前記被覆管の内部下方に設けられた下部プレナムと、前記被覆管の外周部下方に設けられ、他の制御棒要素と連結するための連結リブと、前記被覆管内部の前記下部プレナムの上方に設けられ、前記複数の吸収材ペレットを収容するためのペレット収容部と、前記下部プレナムと前記ペレット収容部との間に設けられ、前記ペレット収容部に収容された前記吸収材ペレットの前記下部プレナムへの移動を制限する中間端栓と、隣接する制御棒要素との所定の間隔を確保するための非連結リブと、を一体形成した下部部材と、
前記下部部材の前記被覆管のペレット収容部の上端を塞ぐ上部端栓と、前記上部端栓の下部に設けられたスプリングと、前記スプリングの下部に設けられ、前記スプリングの弾性力によって前記被覆管のペレット収容部に収容された前記複数の吸収材ペレットを前記被覆管のペレット収容部の内部で保持するスリーブと、を一体形成した上部部材と
を備えたことを特徴とする制御棒要素を含む炉心構成要素。
【請求項４】
請求項３記載の制御棒要素を複数束ねた燃料集合体を含む炉心構成要素であって、
前記複数の制御棒要素の前記複数の下部部材を一体構成した下部部材集合体と、
前記下部部材集合体を構成する前記複数の下部部材のそれぞれに対応する複数の上部部材と、
を備えたことを特徴とする制御棒集合体を含む炉心構成要素。
【請求項５】
内部に複数の燃料ペレットを詰める少なくとも１つの燃料ピンと、内部に複数の吸収材ペレットを詰める少なくとも１つの制御棒要素とを束ねた炉心構成要素であって、
前記複数の燃料ペレットを収容するための被覆管と、前記被覆管の内部下方に設けられた下部プレナムと、前記被覆管の外周部下方に設けられ、他の燃料ピン又は制御棒要素と連結するための連結リブと、前記被覆管内部の前記下部プレナムの上方に設けられ、前記複数の燃料ペレットを収容するためのペレット収容部と、前記下部プレナムと前記ペレット収容部との間に設けられ、前記ペレット収容部に収容された前記燃料ペレットの前記下部プレナムへの移動を制限する中間端栓と、隣接する燃料ピン又は制御棒要素との所定の間隔を確保するための非連結リブと、を一体形成した少なくとも１つの前記燃料ピンの下部部材と、前記複数の吸収材ペレットを収容するための被覆管と、前記被覆管の内部下方に設けられた下部プレナムと、前記被覆管の外周部下方に設けられ、他の制御棒要素又は燃料ピンと連結するための連結リブと、前記被覆管内部の前記下部プレナムの上方に設けられ、前記複数の吸収材ペレットを収容するためのペレット収容部と、前記下部プレナムと前記ペレット収容部との間に設けられ、前記ペレット収容部に収容された前記吸収材ペレットの前記下部プレナムへの移動を制限する中間端栓と、隣接する制御棒要素との所定の間隔を確保するための非連結リブと、を一体形成した少なくとも１つの前記制御棒要素又は燃料ピンの下部部材と、を一体構成した下部部材集合体と、
前記下部部材集合体を構成する前記複数の下部部材のそれぞれに対応する複数の上部部材であって、前記下部部材の前記被覆管のペレット収容部の上端を塞ぐ上部端栓と、前記上部端栓の下部に設けられたスプリングと、前記スプリングの下部に設けられ、前記スプリングの弾性力によって前記被覆管のペレット収容部に収容された前記複数の吸収材ペレットを前記被覆管のペレット収容部の内部で保持するスリーブと、を一体形成した複数の上部部材と
を備えたことを特徴とする炉心構成要素。
【請求項６】
内部に中性子吸収材を収容する制御棒要素を含む炉心構成要素であって、
前記中性子吸収材を収容する中性子吸収材収容部と冷却材流路とを同軸円筒状に設けたことを特徴とする制御棒を含む炉心構成要素。
【請求項７】
請求項２又は４に記載の炉心構成要素において、
前記燃料棒集合体又は前記制御棒集合体は、冷却材を流す内部ダクトを備えたことを特徴とする炉心構成要素。
【請求項８】
請求項１〜５の何れか１項に記載の炉心構成要素において、
前記燃料ピン又は前記制御棒要素は、長手方向に中央部に径の小さい細径部を有することを特徴とする炉心構成要素。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか１項記載の炉心構成要素において、
前記炉心構成要素は、炉心構成要素を形成する金属粉末を積層的に供給する粉末供給部と、前記粉末供給部により供給された金属粉末を焼結するレーザを照射するレーザヘッドとにより、３次元物体を積層的に製作する炉心構成要素製作装置により製作されたことを特徴とする炉心構成要素。
【請求項１０】
請求項９記載の炉心構成要素において、
前記炉心構成要素製作装置による前記炉心構成要素の形成過程の進行に伴って、前記炉心構成要素の構造を検査する検査装置による検査を進行することを特徴とする炉心構成要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速増殖炉などを含む原子炉の燃料集合体や制御棒などの炉心構成要素および製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速増殖炉などを含む原子炉の炉心を構成する燃料集合体や制御棒などの炉心構成要素は、原子炉運転中の発熱や放射線状況などを考慮した複雑な形状を有している。
【０００３】
このような炉心構成要素に関する技術として、例えば、特許文献１（特開２０１０−１３３９８６号公報）には、低圧損かつ稠密な燃料集合体を提供することを目的として、液体金属を冷却材とする原子炉の炉心に装荷される核燃料集合体であって、複数本の燃料ピンをラッパ管内に等間隔で収納保持する複数の波形素子と、２本の溝を有し、溝にそれぞれ波形素子を噛合させて波形素子を接続する接続板と、波形素子と接続板とをグリッド枠に固定したグリッドと、エントランスノズルと、ハンドリングヘッドとを備え、グリッドは、周辺の波形素子とグリッド枠との間に周辺閉塞物を設けたことを特徴とする核燃料集合体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３３９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、炉心構成要素においては、発熱量の均等性や冷却材による冷却効率、燃料による発熱や応力による変形耐性などのさらなる性能向上が求められている。その一方で、炉心構成要素の性能向上には、より複雑な形状である必要があり、より多くの部品を製作してそれらを溶接等により組み立てる必要がある。したがって、炉心構成要素を実際に製作する場合には、炉心構成要素の製作に必要な部品の加工や組み立てにかかる工数、時間等を考慮する必要があり、これらの条件が形状の複雑化を伴う性能向上の妨げとなっていた。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、製作工数や時間を抑制しつつ、性能向上を図ることができる燃料集合体や制御棒などの炉心構成要素および製作方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、内部に複数の燃料ペレット又は吸収材ペレットを詰める燃料ピン又は制御棒要素を含む炉心構成要素であって、前記複数の燃料ペレット又は吸収材ペレットを収容するための被覆管と、前記被覆管の内部下方に設けられた下部プレナムと、前記被覆管の外周部下方に設けられ、他の燃料ピン又は制御棒要素と連結するための連結リブと、前記被覆管内部の前記下部プレナムの上方に設けられ、前記複数の燃料ペレット又は吸収材ペレットを収容するためのペレット収容部と、前記下部プレナムと前記ペレット収容部との間に設けられ、前記ペレット収容部に収容された前記燃料ペレット又は吸収材ペレットの前記下部プレナムへの移動を制限する中間端栓と、隣接する燃料ピン又は制御棒要素との所定の間隔を確保するための非連結リブと、を一体形成した下部部材と、前記下部部材の前記被覆管のペレット収容部の上端を塞ぐ上部端栓と、前記上部端栓の下部に設けられたスプリングと、前記スプリングの下部に設けられ、前記スプリングの弾性力によって前記被覆管のペレット収容部に収容された前記複数の燃料ペレット又は吸収材ペレットを前記ペレット収容部の内部で保持するスリーブと、を一体形成した上部部材とを備えるものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製作工数や時間を抑制しつつ、性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る炉心構成要素製作装置の全体構成を概略的に示す図であり、炉心構成要素の製作中の様子を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る炉心構成要素製作装置の全体構成を概略的に示す図であり、炉心構成要素の製作完了時の様子を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る炉心構成要素の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る燃料集合体や制御棒集合体などの炉心構成要素の全体構成を概略的に示す図であり、炉心構成要素の斜視図である。
【図５】第２の実施の形態に係る燃料集合体や制御棒集合体などの炉心構成要素の全体構成を概略的に示す図であり、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る燃料集合体や制御棒集合体などの炉心構成要素の全体構成を概略的に示す図であり、図５におけるＢ部の拡大図である。
【図７】第３の実施の形態に係る燃料集合体の断面図である。
【図８】第４の実施の形態に係る燃料ピンの構成を概略的に示す断面図である。
【図９】第５の実施の形態に係る制御棒の断面図である。
【図１０】第６の実施の形態に係る燃料集合体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１及び図２は、炉心構成要素製作装置の全体構成を概略的に示す図であり、図１は炉心構成要素の製作中の様子、図２は製作完了時の様子をそれぞれ示す図である。また、図３は、炉心構成要素の構成を模式的に示す縦断面図である。
【００１３】
図３において、炉心構成要素である燃料ピン１は、複数の燃料ペレット５ａを収容するための被覆管６と、被覆管６の内部下方に設けられた下部プレナム３と、被覆管６の外周部下方に設けられ、他の燃料ピン１と連結するための連結リブ２と、被覆管６内部の下部プレナム３の上方に設けられ、複数の燃料ペレット５ａを収容するためのペレット収容部５と、下部プレナム３とペレット収容部５との間に設けられ、ペレット収容部５に収容された燃料ペレット５ａの下部プレナム３への移動を制限する中間端栓４と、隣接する燃料ピン１との所定の間隔を確保するための非連結リブ７と、を一体形成した下部部材１２と、下部部材１２の被覆管６のペレット収容部５の上端を塞ぐ上部端栓１０と、上部端栓１０の下部に設けられたスプリング９と、スプリング９の下部に設けられ、スプリング９の弾性力によって被覆管６のペレット収容部５に収容された複数の燃料ペレット５ａをペレット収容部５の内部で保持するスリーブ８と、を一体形成した上部部材１３とから概略構成されている。
【００１４】
ペレット収容部５において、燃料ペレット５ａの上部及び下部には、燃料増殖用のブランケット燃料１１ａを配置するブランケット燃料部１１が配置されている。
【００１５】
なお、非連結リブ７を燃料ピン１の長手方向（図３中上下方向）に対して斜めに形成する、或いは、タービンブレード様に歪曲させたりすることにより、燃料ピン１の軸周りに供給される冷却材に螺旋状の流れを作り出すことができる。
【００１６】
図３における燃料ピン１は、連結リブ２により結合されており、燃料ピン１を複数束ねた炉心構成要素である燃料集合体を構成しており、図３においては、その一部を抜き出して示している。すなわち、図３に示す燃料集合体は、複数の燃料ピン１の複数の下部部材１２を一体構成した下部部材集合体と、下部部材集合体を構成する複数の下部部材１２のそれぞれに対応する複数の上部部材１３とから構成されている。
【００１７】
また、炉心構成要素である制御棒要素１４は、燃料ピン１と同様の構造を有している。図３においては、燃料ピン１の構成と異なる制御棒要素１４に係る構成を括弧書きの符号で示しており、制御棒要素１４について図３を参照しつつ説明する。
【００１８】
図３において、炉心構成要素である制御棒要素１４は、複数の吸収材ペレット５ｂを収容するための被覆管６と、被覆管６の内部下方に設けられた下部プレナム３と、被覆管６の外周部下方に設けられ、他の制御棒要素１４と連結するための連結リブ２と、被覆管６内部の下部プレナム３の上方に設けられ、複数の吸収材ペレット５ｂを収容するためのペレット収容部５と、下部プレナム３とペレット収容部５との間に設けられ、ペレット収容部５に収容された吸収材ペレット５ｂの下部プレナム３への移動を制限する中間端栓４と、隣接する制御棒要素１４との所定の間隔を確保するための非連結リブ７と、を一体形成した下部部材１２と、下部部材１２の被覆管６のペレット収容部５の上端を塞ぐ上部端栓１０と、上部端栓１０の下部に設けられたスプリング９と、スプリング９の下部に設けられ、スプリング９の弾性力によって被覆管６のペレット収容部５に収容された複数の吸収材ペレット５ｂをペレット収容部５の内部で保持するスリーブ８と、を一体形成した上部部材１３とから概略構成されている。
【００１９】
制御棒要素１４のペレット収容部５においては、吸収材ペレット５ｂの上部及び下部には、ブランケット燃料１１ａは配置されておらず、吸収材ペレット５ｂが配置される。
【００２０】
なお、非連結リブ７を燃料ピン１の長手方向（図３中上下方向）に対して斜めに形成する、或いは、タービンブレード様に歪曲させたりすることにより、燃料ピン１の軸周りに供給される冷却材に螺旋状の流れを作り出すことができる。
【００２１】
図３における制御棒要素１４は、燃料ピン１と同様に、連結リブ２により結合されており、制御棒要素１４を複数束ねた炉心構成要素である制御棒集合体を構成しており、図３においては、その一部を抜き出して示している。すなわち、図３に示す制御棒集合体は、複数の制御棒要素１４の複数の下部部材１２を一体構成した下部部材集合体と、下部部材集合体を構成する複数の下部部材１２のそれぞれに対応する複数の上部部材１３とから構成されている。
【００２２】
図１及び図２において、炉心構成要素製作装置１５は、炉心構成要素作製装置１５の外郭を構成する装置枠２０と、装置枠２０の内部に設けられ、装置枠２０内部において上下動するステージ１６と、ステージ１６上に燃料ピン１や制御棒要素１４などの炉心構成要素を形成する金属の粉末を積層的に供給する粉末供給部１７と、粉末供給部１７によりステージ１６上に供給された金属粉末を焼結するレーザ１８ａを照射するレーザヘッド１８とから概略構成されている。
【００２３】
ステージ１６は、粉末供給部１７の直下と装置枠２０の底部の間を上下動可能に構成されており、炉心構成要素の製作の進行に伴って上方から下方に移動する。炉心構成要素の製作開始時には、ステージ１６は、粉末供給部１７の直下に配置される。この状態で、粉末供給部１７により、予め定められた厚さで金属の粉末がステージ１６上に供給される。続いて、レーザヘッド１８により、予め設定した炉心構成要素の形状に基づいて、ステージ１６上の金属粉末にレーザ１８ａが照射されて炉心構成要素の一部となる部分が焼結され、炉心構成要素の最下部の層が形成される。続いて、ステージ１６は、予め定められた距離（この場合は、粉末供給部１７により供給される金属粉末の厚さと同じ距離）だけ下降する。その後、粉末供給部１７による金属粉末の供給、レーザヘッド１８による金属粉末の焼結、及び、ステージ１６の下降を繰り返すことにより、炉心構成要素が３次元物体として金属粉末内に積層的に形成されていき（図１参照）、最終的にはステージ１６が所望の位置まで下降することにより、炉心構成要素が完成される（図２参照）。
【００２４】
図２では、炉心構成要素の燃料ピン１（又は、制御棒要素１４）の下部部材１２及び上部部材１３が製作された場合を示している。下部部材１２の上部から複数の燃料ペレット５ａとブランケット燃料１１ａ（又は、吸収材ペレット５ｂのみ）が挿入され、下部部材１２の上部に上部部材１３が溶接されることにより、燃料ピン１（又は、制御棒要素１４）が形成される。
【００２５】
なお、粉末供給部１７の高さには、製作された炉心構成要素の断面を側方からスキャンする検査装置１９（例えば、超音波検査装置、Ｘ線ＣＴ検査装置）が配置されており、炉心構成要素の製作の進行に伴うステージ１６の下降と同時に炉心構成要素の検査を行うので、検査の手間を減ずることができる。
【００２６】
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
【００２７】
高速増殖炉などを含む原子炉の炉心を構成する燃料集合体や制御棒などの炉心構成要素は、原子炉運転中の発熱や放射線状況などを考慮した複雑な形状を有している。しかしながら、炉心構成要素においては、発熱量の均等性や冷却材による冷却効率、燃料による発熱や応力による変形耐性などのさらなる性能向上が求められている。その一方で、炉心構成要素の性能向上には、より複雑な形状である必要があり、より多くの部品を製作してそれらを溶接等により組み立てる必要がある。したがって、炉心構成要素を実際に製作する場合には、炉心構成要素の製作に必要な部品の加工や組み立てにかかる工数、時間等を考慮する必要があり、これらの条件が形状の複雑化を伴う性能向上の妨げとなっていた。
【００２８】
これに対して本実施の形態においては、燃料ピンや制御棒要素などの炉心構成要素において、複数の構成を一体形成した下部部材、及び、上部部材により製作するよう構成したので、製作工数や時間を抑制することができ、かつ、性能向上を図ることができる。
【００２９】
また、炉心構成要素において複数の構成を一体形成した部材により製作するように構成したので、溶接部など、その健全性を確認する検査の実施必要箇所をおおきく減ずることができ、したがって、検査の手間も非常に減ずることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、複数の燃料ピン１のみにより構成された燃料集合体、及び複数の制御棒要素１４のみにより構成された制御棒集合体について説明したが、少なくとも１つの燃料ピン１と、少なくとも１つの制御棒要素１４とを束ねた炉心構成要素についても同様に本実施の形態の発明を適用することができる。
【００３１】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図４〜図６を参照しつつ説明する。
【００３２】
本実施の形態は、第１の実施の形態における炉心構成要素製作装置１５において、燃料ピン１（又は、制御棒要素１４）を束ねたものだけでなく、それらを囲むラッパ管２２等も一体として形成する燃料集合体２１（又は、制御棒集合体２４）を形成するものである。
【００３３】
図４〜図６は、本実施の形態に係る燃料集合体や制御棒集合体などの炉心構成要素の全体構成を概略的に示す図であり、図４は炉心構成要素の斜視図、図５は図４におけるＡ−Ａ線断面図、図６は図５におけるＢ部の拡大図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。また、制御棒集合体２４に係る構成については、図中に対応する符号を括弧書きで示し、説明を省略する。
【００３４】
図４〜図６において、燃料集合体２１は、内部に複数の燃料ピン１を束ねた構造物を収容するラッパ管２２と、ラッパ管２２の上部に構成されたハンドリングヘッド２５と、ラッパ管２２の下部に構成されたエントランスノズル２３とを備えている。燃料集合体２１において、ハンドリングヘッド２５やエントランスノズル２３など、ラッパ管２２に対して径の大きさが異なる部材が一体的に形成されている。また、同様に、内部に収容した複数の燃料ピン１についてもラッパ管２２等と一体的に形成されている。
【００３５】
各燃料ピン１は、連結リブ２や非連結リブ７を備えるので、従来技術で用いられるワイヤスペーサなどを用いる必要が無くなり、製作効率を向上することができる。また、ラッパ管２２と最外周の燃料ピン１を連結リブ２により接続する一体構造としており、連結リブ２の強度が追加されるので、曲げ剛性が向上している。また、これにより、ラッパ管２２の薄肉化を図ることが可能である。
【００３６】
また、ラッパ管２２の厚みは波型に形成されており、燃料ピン１本に対する冷却材の流路が燃料集合体の内部で均一となるよう形勢されている。これにより、炉心設計において有利となり、性能向上に貢献することができる。
【００３７】
なお、図６においては、燃料ピン１本とラッパ管２２との間を連結する連結リブ２が２つとなるよう構成したが、冷却材の流路閉塞防止の観点から、連結リブ２を１つとする方がよい場合も考えられ、したがって、最終的には連結リブ２２によるラッパ管２２の補強効果との兼ね合いで連結リブ２２の位置や数などを設計する。
【００３８】
また、図６に示すように、燃料集合体２１のラッパ管２２の端部や角部の形状を燃料ピン１の外周に沿うよう形成し、燃料集合体２１における端部と中心との冷却材流路を均一になるように形成したので、燃料集合体２１の中心から外側に向かって生じる燃料ピン１の温度差を抑制することができ、燃料ピン１や燃料集合体２１全体の僅かな歪みを抑制することができる。なお、局部的に燃料ピン１の径を変更する構成とすることも考えられ、これにより、さらに歪みの発生を抑制することができる。
【００３９】
その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図７を参照しつつ説明する。
【００４２】
本実施の形態は、第２の実施の形態における燃料集合体のラッパ管の構成を変えたものである。
【００４３】
図７は、本実施の形態における燃料集合体の断面図である。図中、第１及び第２の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。また、制御棒集合体２４Ａに係る構成については、図中に対応する符号を括弧書きで示し、説明を省略する。
【００４４】
図７において、燃料集合体２１Ａは、燃料ピン１の集合体を拘束する集合体拘束ロッド２６を燃料集合体２１Ａの断面形状（六角形）の各角部に有しており、集合体拘束ロッド２６と連結リブ２により燃料ピン１の集合体を拘束することにより、一つの燃料集合体２１Ａを構成している。これにより、各集合体拘束ロッド２６間の枠（第２の実施の形態のラッパ管２２の外壁など）があった部分に空間を得ることが出来、その位置に燃料ピン１を追加配置することができるので、炉心全体の性能を向上することができる。なお、各集合体拘束ロッド２６は、炉心構成要素製作装置１５により、燃料ピン１に接する方向の適切な流路形状に形成されている。
【００４５】
従来技術におけるダクトレス(ラッパ管等の無い)集合体では、燃料ピンの間隔を保持するスペーサが不可欠であり、このスペーサが脱装荷時に隣接集合体にひっかからないようにする、すなわち、干渉を防止することが必要であった。そのため、燃料集合体間にギャップが必要となり、炉心性能である核熱特性が悪くなってしまう課題克服が困難となっていた。これに対して、本実施の形態においては、燃料ピン１を一体形成してダクトレス構造を用いることにより、スペーサが脱装荷時に隣接集合体にひっかかることがなくなり、燃料集合体間のギャップを小さくすることができ、核熱特性上の課題克服が可能となる。
【００４６】
その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。
【００４７】
以上のように構成した本実施の形態においても、第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態を図８を参照しつつ説明する。
【００４９】
本実施の形態は、燃料ピンに細径部を有する構成としたものである。
【００５０】
図８は、本実施の形態の燃料ピンの構成を概略的に示す断面図である。図中、第１及び第２の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。また、また、制御棒要素１４Ｂに係る構成については、図中に対応する符号を括弧書きで示し、説明を省略する。
【００５１】
図８において、炉心構成要素である燃料ピン１Ｂは、複数の燃料ペレット５ａを収容するための被覆管６と、被覆管６の内部下方に設けられた下部プレナム３と、被覆管６の外周部下方に設けられ、他の燃料ピン１と連結するための連結リブ２と、被覆管６内部の下部プレナム３の上方に設けられ、複数の燃料ペレット５ａを収容するためのペレット収容部５と、下部プレナム３とペレット収容部５との間に設けられ、ペレット収容部５に収容された燃料ペレット５ａの下部プレナム３への移動を制限する中間端栓４と、隣接する燃料ピン１との所定の間隔を確保するための非連結リブ７と、を一体形成した下部部材１２と、下部部材１２の被覆管６のペレット収容部５の上端を塞ぐ上部端栓１０と、上部端栓１０の下部に設けられたスプリング９と、スプリング９の下部に設けられ、スプリング９の弾性力によって被覆管６のペレット収容部５に収容された複数の燃料ペレット５ａをペレット収容部５の内部で保持するスリーブ８と、を一体形成した上部部材１３とから概略構成されている。ペレット収容部５において、燃料ペレット５ａの上部及び下部には、燃料増殖用のブランケット燃料１１ａを配置するブランケット燃料部１１が配置されている。
【００５２】
また、燃料ピン１Ｂは、ペレット収容部５の下方の一部（例えば、下側の約半分）から、下部のブランケット燃料部１１にかけての被覆管６の径を細く形成した細管部２７を有している。
【００５３】
この細管部２７の位置は、燃料ペレット５ａやブランケット燃料１１ａなどの体積増加等に起因した燃料ピン１の歪みや膨らみなどの変形（スエリング）が生じやすい場所（高スエリング領域）である。細管部２７のような構成を有しない燃料ピンが変形すると、冷却材が通るその隙間部分が狭くなり、冷却効率が低下してしまう場合が考えられるが、本実施の形態においては、高スエリング領域において細管部２７を形成し、スエリングにより冷却材流路が狭くなることを回避することができるので、冷却効率の低下を抑制することができる。
【００５４】
なお、高スエリング領域のさらに上部は、被覆管６を厚肉構造とし、かつ非連結リブ７を設ける構成とし被覆管６の強度を向上させている。また、高スエリング領域の下部は発熱部はなく、熱膨張差が小さいので連結リブ２を用いる支持構造としている。
【００５５】
その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００５６】
以上のように構成した本実施の形態においても第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施の形態を図９を参照しつつ説明する。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図９は、本実施の形態における制御棒の断面図である。
【００５９】
図９において、制御棒２８は、中性子吸収材２９，３１，３３と冷却材流路３０，３２とを交互に同軸円筒状に形成した形状を有している。
【００６０】
その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００６１】
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、効率良く、かつスペースを無駄にせずに制御棒を配置することができる。
【００６３】
＜第６の実施の形態＞
本発明の第６の実施の形態を図１０を参照しつつ説明する。
【００６４】
図１０は、本実施の形態における燃料集合体の断面図である。図中、第１及び第２の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。また、制御棒集合体２４Ｃに係る構成については、図中に対応する符号を括弧書きで示し、説明を省略する。
【００６５】
図１０において、燃料集合体２１Ｃは、内部に収容した複数の燃料ピン１の一部を省略し、その部分に内部ダクト３４を形成して構成するものである。内部ダクト３４は、例えば、炉心の燃料が溶け出す炉心溶融が生じた場合に、その溶融炉心が内部ダクト３４のダクト壁３４ａを溶かしてダクト３４の内部に流入し、内部ダクト３４を通して流出し、結果として炉心溶融の拡大を防ぐものである。なお、ラッパ管２２の強度と比較して、内部ダクト３４の燃料ピン１に接する部分（ダクト壁３４ａ）の強度を弱くする（例えば、僅かに壁厚を薄くする）ことにより、炉心溶融時の溶融の拡大をさらに効率よく抑制することができる。
【００６６】
その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００６７】
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１Ｂ  燃料ピン
２  連結リブ
３  下部プレナム
４  中間端栓
５  ペレット収容部
６  被覆管
７  非連結リブ
８  スリーブ
９  スプリング
１０  上部端栓
１１  ブランケット燃料部
１２，１２Ｂ  下部部材
１３  上部部材
１４，１４Ｂ  制御棒要素
１５  炉心構成要素製作装置
１６  ステージ
１７  粉末供給部
１８  レーザヘッド
１９  検査装置
２０  装置枠
２１，２１Ａ，２１Ｃ  燃料集合体
２２  ラッパ管
２３  エントランスノズル
２４，２４Ａ，２４Ｃ  制御棒集合体
２５  ハンドリングヘッド
２６  集合体拘束ロッド
２７  細管部
２８  制御棒
２９，３１，３３  中性子吸収材
３０，３２  冷却材流路
３４  内部ダクト
【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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