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【発明の名称】 燃料集合体
【発明者】 【氏名】黒 木 政 彦

【氏名】後 藤 大 輔

【氏名】佐 伯 潤

【氏名】桝 見 亮 司

【氏名】原 口 裕 子
【要約】 【課題】沸騰水型原子炉に装荷する燃料集合体において、燃料の経済性を悪化させることなく炉停止余裕を改善すること。

【解決手段】軸方向上部に燃料有効長の４／２４以上１３／２４以下の長さの領域を天然ウランの如き燃料を有する低反応度領域１２ｃを設けると共に、その直下の領域を前記低反応度領域より多くの核分裂性物質を含む高反応度領域として燃料棒上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒Ｕ２を含むことを特徴とする。また、低反応度燃料棒Ｕ２は、燃料集合体最外周に配置され、あるいは燃料集合体最外周のうち十字型制御棒１１の挿入しない２つの側面に面する位置、あるいは燃料集合体最外周のうち十字型制御棒１１を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置に２本、あるいは十字型制御棒１１を挿入しないコーナ位置に１本配置されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の燃料棒を正方格子状に束ねて構成する沸騰水型原子炉用の燃料集合体において、軸方向上部に燃料有効長の４／２４以上１３／２４以下の長さの低反応度領域を設けると共に、その直下の領域を前記低反応度領域より多くの核分裂性物質を含む高反応度領域として燃料棒上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒を有することを特徴とする燃料集合体。
【請求項２】前記上部低反応度燃料棒は、前記低反応度領域が、冷温時における炉心の軸方向出力分布が最も大きくなる位置を含む領域に形成したことを特徴とする、請求項１記載の燃料集合体。
【請求項３】前記上部低反応度燃料棒の本数は９本以下であることを特徴とする、請求項１または請求項２記載の燃料集合体。
【請求項４】前記上部低反応度燃料棒は、燃料集合体最外周に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料集合体。
【請求項５】前記上部低反応度燃料棒は、燃料集合体最外周のうち十字型制御棒の挿入しない２つの側面に面する位置に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料集合体。
【請求項６】前記上部低反応度燃料棒は、燃料集合体最外周のうち十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置に２本配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の燃料集合体。
【請求項７】前記上部低反応度燃料棒は、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置に１本配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の燃料集合体。
【請求項８】前記上部低反応度燃料棒の前記低反応度領域は、天然ウランであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料集合体。
【請求項９】前記上部低反応度燃料棒の前記低反応度領域は、ウラン−２３５の濃縮度が１ｗｔ％程度以下であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料集合体。
【請求項１０】前記上部低反応度燃料棒の前記低反応度領域は、使用済み燃料の再処理より得られた回収ウランであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料集合体。
【請求項１１】前記上部低反応度燃料棒の前記低反応度領域は、Ｕ−２３５の濃縮工程における廃棄材より得られた劣化ウランであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料集合体。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の技術的分野】本発明は、沸騰水型原子炉に装荷する燃料集合体に係わり、特に燃料経済性を悪化させること無く炉停止余裕を改善した燃料集合体に関する。
【０００２】
【従来技術】原子炉の炉心は多数の燃料集合体と、その間に挿抜自在に設けられた十字型制御棒とにより形成されており、十字型制御棒１本の周囲に４体の燃料集合体を配置して構成されている。また、一般に沸騰水型原子炉に用いられる燃料集合体は、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から構成されている。
【０００３】この燃料集合体の一例を図１３（ａ）の縦断面図と、（ｂ）の（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図、および（ｃ）の（ａ）におけるＣ−Ｃ矢視断面図に示す。
【０００４】燃料集合体１は、それぞれ複数本の長尺燃料棒２と短尺燃料棒３、および１本または２本のウォータロッド４を、軸方向に配置した複数のスペーサ５で正方格子状に束ねている。
【０００５】また、この束ねた複数の燃料棒のうちで、長尺燃料棒２は外部スプリング６と共に上部タイプレート７と下部タイプレート８に、また、短尺燃料棒３は下部タイプレート８に固定されていて、この燃料棒の束は、周囲をチャンネルボックス９で包囲されている。
【０００６】なお、前記チャンネルボックス９内における長尺燃料棒２と短尺燃料棒３、およびウォータロッド４の長さと本数、さらに形状や配置については、それぞれ原子炉によって異なることから、上記図１３に示す燃料集合体１に限定されるものではない。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】ところで、原子炉燃料の設計における設計条件の一つに、運転サイクルを通じて冷温時炉停止余裕を１．０％Δｋ以上確保するという条件がある。この炉停止余裕とは、最も反応度制御効果の大きい制御棒が引き抜かれ、他の制御棒がすべて挿入された状態における未臨界度を表すもので、原子炉安全性のために炉停止余裕は確保されなければならない。
【０００８】また、ＢＷＲにおける反応度制御は、制御棒による反応度抑制効果に加えて、燃料棒にガドリニア等の可燃性毒物を混入することによる反応度抑制効果が使用されている。この可燃性毒物は中性子を吸収する能力を備えていることから、燃焼初期の無限増倍率を低下させる効果がある。燃焼が進行すると可燃性毒物が燃え尽きることから無限増倍率抑制効果もなくなるが、燃焼に伴い燃料中に含まれる核分裂性物質であるウラン−２３５の含有量も低下することから、この可燃性毒物の含有量を適切に調整することにより、燃焼初期から可燃性毒物が燃え尽きる期間での冷温時における制御棒挿入状態および引抜き状態の無限増倍率を抑制し、サイクルを通じて必要な炉停止余裕を確保することができる。一般には、可燃性毒物の含有量は、原子炉の運転サイクル末期において炉心の反応度を最大限確保するという観点から、サイクル末期でほぼ燃え尽きるように調整されている。
【０００９】一方、燃料の経済性向上のため、燃料の高燃焼度化を図るというニーズがあり、高燃焼度化に伴い、燃料のウラン濃縮度が増加すると燃料の反応度が増大するため、反応度を抑制するために可燃性毒物を混入する燃料棒の本数や可燃性毒物濃度が増加する傾向になる。可燃性毒物を混入する燃料棒の本数や可燃性毒物濃度を過剰に増加した場合には、原子炉運転サイクルの末期において可燃性毒物が残存することから、反応度を損失してしまうために、結果的に燃料経済性を低下させることになる。また、炉心の周辺部では炉心の中央部近辺に比べ原子炉の出力が低いために、含有させた可燃性毒物の燃焼が中心部に比較して進まず、炉心の中央部近辺で炉停止余裕を確保するのに適した可燃性毒物量を含有させると炉心の周辺部ではサイクル末期に可燃性毒物が残存して反応度を損失する。
【００１０】本発明は、このような点に鑑み、燃料の経済性を悪化させること無く炉停止余裕を改善した燃料集合体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、複数の燃料棒を正方格子状に束ねて構成する沸騰水型原子炉用の燃料集合体において、軸方向上部に燃料有効長の４／２４以上１３／２４以下の長さの低反応度領域を設けると共に、その直下の領域を前記低反応度領域より多くの核分裂性物質を含む高反応度領域として燃料棒上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒を含むことを特徴とする。
【００１２】上部低反応度燃料棒を設けることにより、燃焼を通じて冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を低く抑制することができ、炉停止余裕を改善することができる。また、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうことなく炉停止余裕を改善することができる。あるいは、過剰な炉停止余裕がある場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒物の含有量を少なくすることができることから、可燃性毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くすることができ、燃料経済性が向上する。
【００１３】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上部低反応度燃料棒は、その低反応度領域が、冷温時における炉心の軸方向出力分布が最も大きくなる位置を含む領域に形成されていることを特徴とする。しかして、炉心で低温時に軸方向出力分布が最も大きくなる領域に低反応度領域を配置することから、冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を効率的に抑制して炉停止余裕を改善することができる。
【００１４】請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、上部低反応度燃料棒の本数を９本以下としたことを特徴とする。すなわち、上部低反応度燃料棒の本数を最小限とすることにより、サイクル末期の反応度を低下させることなく、炉停止余裕を改善することができる。
【００１５】請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、上部低反応度燃料棒が、燃料集合体最外周に配置されていることを特徴とする。すなわち、上部低反応度燃料棒を、燃料集合体最外周に配置することにより、冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を効率的に抑制して炉停止余裕を改善することができる。
【００１６】請求項５に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、上部低反応度燃料棒を、燃料集合体最外周のうち十字型制御棒を挿入しない２つの側面に面する位置に配置することを特徴とする。このように、上部低反応度燃料棒を、燃料集合体最外周のうち十字型制御棒の挿入しない２つの側面に面する位置に配置することにより、冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を効率的に抑制して炉停止余裕を改善することができる。
【００１７】請求項６に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、上部低反応度燃料棒を、燃料集合体最外周のうち十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置に２本配置することを特徴とする。このように、上部低反応度燃料棒を、燃料集合体最外周のうち十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置に２本配置することにより、冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を効率的に抑制して炉停止余裕を改善することができる。
【００１８】請求項７に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、上部低反応度燃料棒を、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置に１本配置することを特徴とする。このように、上部低反応度燃料棒を、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置に１本配置することにより、冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を効率的に抑制して炉停止余裕を改善することができる。
【００１９】請求項８に係る発明は、請求項１乃至７に係る発明において、上部低反応度燃料棒の低反応度領域を天然ウランとしたことを特徴とする。
【００２０】請求項９に係る発明は、請求項１乃至７に係る発明において、上部低反応度燃料棒の低反応度領域のウラン−２３５の濃縮度を１ｗｔ％程度以下としたことを特徴とする。上部低反応度燃料棒の低反応度領域を、天然ウラン或いはウラン−２３５の濃縮度を１ｗｔ％程度以下としたものとすることによって、燃焼を通じて冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を抑制し、炉停止余裕を改善することができる。
【００２１】請求項１０に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに係る発明において、上部低反応度燃料棒の低反応度領域を、使用済み燃料の再処理より得られた回収ウランとしたことを特徴とする。上部低反応度燃料棒の低反応度領域を、回収ウランとすることによっても、当該領域を天然ウランとした場合と同様の効果が得られ、燃焼を通じて冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を抑制し、炉停止余裕を改善することができる。
【００２２】請求項１１に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに係る発明において、上部低反応度燃料棒の低反応度領域を、Ｕ−２３５の濃縮工程における廃棄材より得られた劣化ウランとしたことを特徴とする。すなわち、上部低反応度燃料棒の低反応度領域を、劣化ウランとすることによっても、当該領域を天然ウランとした場合の同様の効果が得られ、燃焼を通じて冷温時における制御棒挿入時の無限増倍率を抑制し、炉停止余裕を改善することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２４】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１実施の形態を示す図であって、（ａ）は高燃焼度燃料集合体における燃料棒配置を示す横断面図で、（ｂ）は燃料棒の燃料および可燃性毒物の軸方向分布図を示す。
【００２５】なお、燃料集合体内では、軸方向や径方向に燃料である核分裂性物質の濃縮度や、可燃性毒物の濃度について分布がつけられているが、ここでは詳細な分布については省略して説明する。また、本第１の実施の形態については、上記図１３に示した燃料集合体１に適用した場合と同様に、燃料棒配列は９行９列にしている。さらに、この燃料集合体では、燃料棒として、一般的な長尺燃料棒２より約２／３短くした短尺燃料棒３を使用している。
【００２６】すなわち、図１（ａ）に示す燃料集合体１０は、炉心内に挿抜自在で断面が十字状の制御棒１１の周囲に配置して、ウラン燃料の燃料棒を９行９列の正方格子配列とし、６６本の長尺燃料棒として長尺燃料棒Ｕ１を４１本、長尺燃料棒Ｕ２を９本、および可燃性毒物であるガドリニア（以下、Ｇｄと略称する）を含有した長尺Ｇｄ燃料棒Ｇの１６本がある。
【００２７】さらに、８本の短尺燃料棒Ｕ３と、２本の太径ウォータロッド４（Ｗ）の配置により構成している。
【００２８】また、一般的に高燃焼度燃料集合体では、軸方向の中性子の漏れを少なくして経済性を上げるために、軸方向の上下端部に天然ウランブランケット部を設けているが、図１（ｂ）に示すように、長尺燃料棒Ｕ１とＵ２、長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、下端部で燃料有効長の１／２４の長さの領域に、下部天然ウランブランケット部１２ａを、また長尺燃料棒Ｕ１と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、上端部で２／２４の長さの領域に、上部天然ウランブランケット１２ｂを形成している。
【００２９】さらに、長尺燃料棒Ｕ２については、燃料棒上端より５／２４の長さの領域を天然ウランとした低反応度領域１２ｃを設けると共に、低反応度領域１２ｃの直下より下部天然ウランブランケット１２ａ直上の領域を、天然ウランより核分裂性物質を多く含む高反応度領域として、長尺燃料棒Ｕ２の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒Ｕ２としてある。
【００３０】前記燃料集合体１０における集合体平均の核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、通常燃料より高い４．２％の高濃縮度としている。
【００３１】また、燃料集合体１０における上記低反応度燃料棒Ｕ２の本数は９本とし、燃料集合体最外周の、十字型制御棒を挿入しない２つの側面に面する位置に配置している。
【００３２】このように構成された燃料集合体１０を装荷した炉心における、典型的な冷温時炉停止余裕の燃焼変化を、図２の冷温時炉停止余裕特性図に示す。
【００３３】ここで、曲線１３（実線）は、長尺燃料棒Ｕ２の上部に低反応度領域１２ｃを設けた燃料集合体１０の場合で、曲線１４ａ（２点鎖線）は、燃料集合体１０の長尺燃料棒Ｕ２の上部に低反応度領域を設けず、上部天然ウランブランケット１２ｂを上端部２／２４の長さの領域に設け、上部天然ウランブランケットの直下の領域は濃縮ウランとした通常の長尺燃料棒Ｕ１と同様の軸方向領域構成とした場合、さらに曲線１４ｂ（点線）は、平均濃縮度約３．７％とした従来設計の燃料集合体を装荷した場合を表す。
【００３４】この図２に示すように、一般に炉停止余裕の設計目標は、冷温時停止余裕が１．０％Δｋ以上であり、平均濃縮度約３．７％の従来設計の燃料集合体を装荷した場合には、曲線１４ｂで示すように、設計目標を達成することができる。しかしながら、高燃焼度化のためさらに濃縮度を高くした場合、一般に濃縮度４％程度以上にすると炉停止余裕が設計目標を満足することが困難となる。約４．２％まで上げた場合には、曲線１４ａに示すように、サイクル中期以外は冷温時炉停止余裕の設計目標である１．０％Δｋを割り込み、設計目標が達成できていないことがわかる。
【００３５】一方、長尺燃料棒Ｕ２の上部に低反応度領域１２ｃを設けた燃料集合体１０の場合の曲線１３では、長尺燃料棒Ｕ２の上部に低反応度領域を設けず長尺燃料棒Ｕ１と同様の軸方向領域構成とした場合（曲線１４ａ）と比較して、冷温時炉停止余裕が０．３〜０．４％Δｋ増加し、十分に設計目標を達成している。
【００３６】次に、長尺燃料棒Ｕ２の上部に低反応度領域１２ｃを設けた燃料集合体１０の場合、曲線１３のように冷温時炉停止余裕が改善する理由について述べる。
【００３７】冷温時における無限増倍率の、制御棒引抜状態と制御棒挿入状態の差の燃焼変化を、図３の無限増倍率特性図に示す。すなわち、図３は冷温時における制御棒による反応度の抑制効果を示し、図３の曲線の値が大きいほど、冷温時において制御棒引抜状態での無限増倍率が同じであっても、制御棒を挿入した場合に反応度が抑えられることを意味する。
【００３８】ここで、曲線１５は、長尺燃料棒Ｕ２の上部に低反応度領域１２ｃを設けた燃料集合体１０の、低反応度領域１２ｃを設けた断面（下端より燃料有効長２０／２４から２２／２４までの断面）における、冷温時での制御棒引抜状態における無限増倍率から、冷温時での制御棒挿入状態における無限増倍率を引いたものの燃焼変化を示し、曲線１６は、燃料集合体１０の長尺燃料棒Ｕ２の上部に低反応度領域を設けず、上部天然ウランブランケット１２ｂを上端部２／２４の長さの領域に設け、上部天然ウランブランケットの直下の領域は濃縮ウランとして通常の長尺燃料棒Ｕ１と同様の軸方向領域構成とした場合の、下端より燃料有効長２０／２４から２２／２４までの断面における同様の燃焼変化を示す。
【００３９】燃料集合体１０の、低反応度領域１２ｃを設けた断面（下端より燃料有効長２０／２４から２２／２４までの断面）においては、制御棒引抜時における反制御棒側の燃料棒周辺の中性子束が、低反応度領域１２ｃの天然ウランにより抑えられ、相対的に、十字型制御棒を挿入する２つの側面（制御棒側）周辺の中性子束が高くなる。その結果、冷温時において制御棒引抜状態での無限増倍率が同じであっても、制御棒を挿入した場合の無限増倍率は、反制御棒側に天然ウランを配置しない場合に比べ燃焼を通じて低くなり、図３に示すように、曲線１５の方が曲線１６より燃焼初期において２％Δｋ程度、燃焼度２０ＧＷｄ／ｔにおいても１％Δｋ程度高くなっている。
【００４０】冷温時炉停止余裕は、炉心のすべての制御棒が挿入された状態で、最も反応度制御効果の大きい制御棒が１本引き抜かれた場合の未臨界度を表すものであるが、図３の曲線１５のように、冷温時における制御棒による反応度抑制効果の大きい燃料においては、炉心の全ての制御棒が挿入された状態での炉心の実効増倍率が低くなるため、最も反応度制御効果の大きい制御棒が１本引き抜かれた場合においても未臨界度は大きくなり、炉停止余裕は改善する。なお、図３の曲線は低反応度領域１２ｃを設けた断面の特性を表すものであり、低反応度領域１２ｃを設けた断面以外の断面においては冷温時における制御棒引抜状態と制御棒挿入状態の無限増倍率の差は改善しないため、図３において曲線１５の方が曲線１６より１〜２％Δｋ高くなっていても、炉心の冷温時炉停止余裕は１〜２％Δｋまで改善することは無く、図２に示したごとく、０．３〜０．４％Δｋの改善となっている。
【００４１】以上のような理由により、長尺燃料棒Ｕ２の上部に低反応度領域１２ｃを設けた燃料集合体１０の場合、図２の曲線１３のように冷温時炉停止余裕が改善する。なお、低反応度領域１２ｃを設ける軸方向位置を長尺燃料棒Ｕ２の上部とする理由は、冷温時においては炉心の上部において出力分布が高くなるため、制御棒による反応度抑制効果が、より効果的に炉心の炉停止余裕改善に寄与することになるためである。
【００４２】なお、図１に示した例では、上部低反応度燃料棒Ｕ２は、燃料集合体の反制御棒側最外周に配置しているが、上部低反応度燃料棒Ｕ２の配置としては反制御棒側最外周とは限らない。反制御棒側最外周近辺の燃料棒位置に配置すれば、制御棒引抜時における制御棒側の中性子束は高くなり、図３の曲線１５と同様の効果が得られる。図１においては、最も効果的に制御棒引抜時における制御棒側の中性子束を高くし、炉停止余裕が改善できる一例として、反制御棒側最外周位置に上部低反応度燃料棒Ｕ２を配置した例を示している。
【００４３】また、燃料集合体１０における上部低反応度燃料棒Ｕ２の本数は、本数を多くするほど制御棒引抜時における制御棒側の中性子束は高くなり、炉停止余裕の改善効果は大きくなるが、高燃焼度化の面からは、上部低反応度燃料棒Ｕ２の本数が多くなるほど燃料集合体平均濃縮度が低くなり、好ましくない。従って、上部低反応度燃料棒Ｕ２の本数は必要以上に多くしないほうが良く、図１の例では、上部低反応度燃料棒Ｕ２の本数を９本としている。
【００４４】以上に示した通り、上部低反応度燃料棒Ｕ２を配置した燃料集合体１０を装荷した炉心においては、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうことなく炉停止余裕が改善される。あるいは、上部低反応度燃料棒Ｕ２を配置することにより過剰な炉停止余裕が得られた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒物の含有量を少なくすることができることから、可燃性毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くすることができ、燃料経済性が向上する。
【００４５】なお、燃料集合体１０は、高燃焼度を達成するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であり、従って、前記長尺燃料棒Ｕ１、長尺Ｇｄ燃料棒Ｇおよびウォータロッド４の長さと本数や形状および配置位置と、短尺燃料棒Ｕ３や天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂの有無や長さは設計によって異なる。
【００４６】また、本第１の実施の形態は、燃料棒配列が９行９列で短尺燃料棒Ｕ３があり、天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂを設置した燃料に適用した例であるが、上記の特性は、これに限定されるものではなく、燃料棒配列が８行８列や１０行１０列などの他の設計においても、上部低反応度燃料棒Ｕ２を配置すれば同様の効果が得られる。
【００４７】（第２の実施の形態）図４は本発明の第２の実施の形態を示す図であって、（ａ）は高燃焼度燃料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、（ｂ）は燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示す。なお、前記第１の実施の形態と同様の構成部分については詳細な説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００４８】燃料集合体１７は、前記図１３に示した燃料集合体１に適用した例で、６６本の長尺燃料棒として長尺燃料棒Ｕ１を４１本、長尺燃料棒Ｕ４を９本、および可燃性毒物であるＧｄを含有した長尺Ｇｄ燃料棒Ｇの１６本がある。
【００４９】さらに、８本の短尺燃料棒Ｕ３と、２本の太径ウォータロッド４（Ｗ）の配置により構成している。
【００５０】また、図４（ｂ）に示すように、長尺燃料棒Ｕ１、Ｕ４と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、下端部で燃料有効長の１／２４の長さの領域に下部天然ウランブランケット部１２ａを、また上端部で１／２４の長さの領域に上部天然ウランブランケット１２ｂを形成している。
【００５１】さらに、長尺燃料棒Ｕ４については、燃料棒下端からの燃料有効長２２／２４から１９／２４までの４／２４の長さの領域を天然ウランとした低反応度領域１２ｃを設けると共に、低反応度領域１２ｃの直下より下部天然ウランブランケット１２ａ直上の領域を、天然ウランより核分裂性物質を多く含む高反応度領域として、長尺燃料棒Ｕ４の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒Ｕ４としている。
【００５２】前記燃料集合体１７における集合体平均の核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、通常燃料より高い４．２％の高濃縮度としている。また、燃料集合体１７における上記上部低反応度燃料棒Ｕ４の本数は９本とし、燃料集合体最外周の、十字型制御棒を挿入しない２つの側面に面する位置に配置している。ここで、燃料集合体１７における上部低反応度燃料棒Ｕ４の低反応度領域１２ｃは、冷温時における炉心の軸方向出力分布が最も大きくなる位置を含む領域に形成している。
【００５３】図５は、軸方向出力分布図であり、曲線１８は、冷温時における炉心の軸方向出力分布を示している。曲線１８が示すとおり、冷温時においては炉心の上部において出力分布が高くなり、この例では下端より燃料有効長２２／２４の位置において最大となっている。沸騰水型原子炉では出力運転中に炉心において冷却材である水中にボイドが形成されているが、このボイドは上部ほどボイド率が大きく、従って、形成されたボイドによる負の反応度効果により、相対的に上部より下部の出力が大きくなる傾向がある。そこで、出力運転中の軸方向出力分布を平坦化するように、軸方向の濃縮度及び可燃性毒物分布を最適化した設計がされているが、このことは逆にボイドがなくなる冷温時には、上部において出力分布が大きくなることを招いている。
【００５４】このように構成した燃料集合体１７でも、燃料集合体１０と同様に、上部低反応度燃料棒Ｕ４の低反応度領域１２ｃを設けた断面における冷温時の制御棒による反応度抑制効果は、上部低反応度燃料棒Ｕ４に低反応度領域１２ｃを設けない場合に比べ大きくなるため、炉停止余裕は改善する。また、上部低反応度燃料棒Ｕ４の低反応度領域１２ｃの長さは、長くなるほど炉停止余裕の改善効果は大きくなるが、高燃焼度化の面からは、低反応度領域１２ｃの長さが長くなるほど燃料集合体平均濃縮度が低くなり、好ましくない。このためには、図４（ｂ）における上部低反応度燃料棒Ｕ４のように、低反応度領域１２ｃを冷温時に最も出力分布が大きくなる領域のみに設けることによって、燃料経済性を損なうことなく効果的に炉停止余裕を改善することができる。
【００５５】以上に示した通り、上部低反応度燃料棒Ｕ４を配置した燃料集合体１７を装荷した炉心においては、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうことなく炉停止余裕が改善する。あるいは、上部低反応度燃料棒Ｕ４を配置することにより過剰な炉停止余裕が得られた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒物の含有量を少なくすることができることから、可燃性毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くすることができ、燃料経済性が向上する。
【００５６】なお、燃料集合体１７は、高燃焼度を達成するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であり、従って、前記長尺燃料棒Ｕ１、長尺Ｇｄ燃料棒Ｇおよびウォータロッド４の長さと本数や形状および配置位置と、短尺燃料棒Ｕ３や天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂの有無や長さは設計によって異なる。
【００５７】また、本第２の実施の形態は、燃料棒配列が９行９列で短尺燃料棒Ｕ３があり、天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂを設置した燃料に適用した例であるが、上記の特性は、これに限定されるものではなく、燃料棒配列が８行８列や１０行１０列などの他の設計においても、上部低反応度燃料棒Ｕ４を配置すれば同様の効果が得られる。
【００５８】（第３の実施の形態）図６は、第３の実施の形態を示す図であり、（ａ）は高燃焼度燃料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、（ｂ）は燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示す。なお、前記第１の実施の形態と同様の構成部分については詳細な説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００５９】燃料集合体１９は、６６本の長尺燃料棒として長尺燃料棒Ｕ１を４８本、長尺燃料棒Ｕ５を２本、可燃性毒物であるＧｄを含有した長尺Ｇｄ燃料棒Ｇを１６本、短尺燃料棒Ｕ３を８本、および２本の太径ウォータロッド４（Ｗ）の配置により構成している。
【００６０】また、図６（ｂ）に示すように、長尺燃料棒Ｕ１、Ｕ５と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、下端部で燃料有効長の１／２４の長さの領域に、下部天然ウランブランケット部１２ａを、また長尺燃料棒Ｕ１と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、上端部で１／２４の長さの領域に、上部天然ウランブランケット１２ｂを形成している。
【００６１】さらに、長尺燃料棒Ｕ５については、燃料棒上端より１３／２４の長さの領域を天然ウランとした低反応度領域１２ｃを設けると共に、低反応度領域１２ｃの直下より下部天然ウランブランケット１２ａ直上の領域を、天然ウランより核分裂性物質を多く含む高反応度領域として、長尺燃料棒Ｕ５の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒Ｕ５としている。
【００６２】前記燃料集合体１９における集合体平均の核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、通常燃料より高い４．２％の高濃縮度としている。また、燃料集合体１９における上記上部低反応度燃料棒Ｕ５の本数は２本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置に配置している。
【００６３】このように構成された燃料集合体１９を装荷した炉心における、典型的な冷温時炉停止余裕の燃焼変化を、図７の冷温時停止余裕特性図に示す。ここで、曲線２０は、上部低反応度燃料棒Ｕ５を、燃料集合体最外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置に２本配置した場合で、曲線１４ａは、図２における曲線１４ａと同じで燃料集合体１９の上部低反応度燃料棒Ｕ５は設けず、通常の長尺燃料棒Ｕ１とした場合を表す。
【００６４】この図７に示すように、上部低反応度燃料棒Ｕ５を設けないで高燃焼度化のため濃縮度を高くし、約４．２％まで上げた曲線１４ａの場合には、冷温時炉停止余裕の設計目標である１．０％を割り込み、設計目標が達成できていないが、上部低反応度燃料棒Ｕ５を、燃料集合体最外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置に２本配置した場合の曲線２０では、曲線１４ａと比較して、冷温時炉停止余裕が約０．４％増加し、十分に設計目標を達成している。
【００６５】燃料集合体１９では、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の燃料棒に隣接する位置の２本を上部低反応度燃料棒Ｕ５とすることで、低反応度領域１２ｃを設けた軸方向断面においては、制御棒挿入位置より最も離れた反制御棒側燃料棒２本に天然ウランが配置されており、制御棒引抜状態における制御棒側周辺の中性子束が２本の上部低反応度燃料棒Ｕ５により効果的に高くなる。その結果、冷温時において制御棒引抜状態での無限増倍率が同じであっても、制御棒を挿入した場合の無限増倍率は、反制御棒側に天然ウランを配置しない場合に比べ低くなり、炉停止余裕は改善される。
【００６６】また、燃料集合体１９の上部低反応度燃料棒Ｕ５における低反応度領域１２ｃの長さは、燃料有効長の１３／２４とし、第１の実施の形態における図１の上部低反応度燃料棒Ｕ２および第２の実施の形態における図４の上部低反応度燃料棒Ｕ４での低反応度領域１２ｃより長くしているが、これは上部低反応度燃料棒Ｕ５の本数を２本とし、第１の実施の形態および第２の実施の形態における９本より少なくしていることによるものである。燃料集合体１９の、低反応度領域１２ｃを設けた断面（下端より燃料有効長１２／２４から２３／２４までの断面）における冷温時無限増倍率の、制御棒引抜状態と制御棒挿入状態の差の燃焼変化を、図８の無限増倍率特性図に示す。図８において、曲線２１は当該断面の特性であり、曲線１６は図３における曲線１６と同じである。図８に示すとおり、燃料集合体１９においては上部低反応度燃料棒Ｕ５の本数を２本としているため、曲線２１と曲線１６の差は少なくなっている。しかし上部低反応度燃料棒Ｕ５の本数が少なくても、低反応度領域１２ｃの長さを長くすることにより、炉心の炉停止余裕としては第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。上部低反応度燃料棒Ｕ５の低反応度領域１２ｃの長さをさらに長くすれば、炉停止余裕の改善効果は大きくなるが、冷温時における出力分布は炉心の下部では低いため、炉心の下部にまで低反応度領域１２ｃを伸ばしても炉停止余裕に対する改善効果は上部において当該領域の長さを伸ばすほどには改善せず、また、高燃焼度化の面からは、低反応度領域１２ｃの長さが長くなるほど燃料集合体平均濃縮度が低くなり、好ましくない。
【００６７】以上に示した通り、上部低反応度燃料棒Ｕ５を配置した燃料集合体１９を装荷した炉心においては、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうことなく炉停止余裕が改善する。あるいは、上部低反応度燃料棒Ｕ５を配置することにより過剰な炉停止余裕が得られた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒物の含有量を少なくすることができることから、可燃性毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くすることができ、燃料経済性が向上する。
【００６８】なお、燃料集合体１９は、高燃焼度を達成するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であり、従って、前記長尺燃料棒Ｕ１、長尺Ｇｄ燃料棒Ｇおよびウォータロッド４の長さと本数や形状および配置位置と、短尺燃料棒Ｕ３や天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂの有無や長さは設計によって異なる。
【００６９】また、本第３の実施の形態は、燃料棒配列が９行９列で短尺燃料棒Ｕ３があり、天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂを設置した燃料に適用した例であるが、上記の特性は、これに限定されるものではなく、燃料棒配列が８行８列や１０行１０列などの他の設計においても、上部低反応度燃料棒Ｕ５を配置すれば同様の効果が得られる。
【００７０】（第４の実施の形態）図９は、本発明の第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）は高燃焼度燃料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、（ｂ）は燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示す。なお、前記第１の実施の形態と同様の構成部分については詳細な説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００７１】燃料集合体２２は、６６本の長尺燃料棒として長尺燃料棒Ｕ１を４９本、長尺燃料棒Ｕ６を１本、可燃性毒物であるＧｄを含有した長尺Ｇｄ燃料棒Ｇを１６本、短尺燃料棒Ｕ３を８本、および２本の太径ウォータロッド４（Ｗ）の配置により構成している。
【００７２】また、図９（ｂ）に示すように、長尺燃料棒Ｕ１、Ｕ６と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、下端部で燃料有効長の１／２４の長さの領域に下部天然ウランブランケット部１２ａを、また長尺燃料棒Ｕ１と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、上端部で１／２４の長さの領域に上部天然ウランブランケット１２ｂを形成している。
【００７３】さらに、長尺燃料棒Ｕ６については、燃料棒上端より１３／２４の長さの領域を天然ウランとした低反応度領域１２ｃを設けると共に、低反応度領域１２ｃの直下より下部天然ウランブランケット１２ａ直上の領域を、天然ウランより核分裂性物質を多く含む高反応度領域として、長尺燃料棒Ｕ６の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒Ｕ６としている。
【００７４】前記燃料集合体２２における集合体平均の核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、通常燃料より高い４．２％の高濃縮度としている。また、燃料集合体２２における上記上部低反応度燃料棒Ｕ６の本数は１本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置に配置している。
【００７５】燃料集合体２２では、上部低反応度燃料棒Ｕ６の本数を前記第３の実施の形態（図６）における場合の２本よりさらに少なくし、１本としているが、その位置を十字型制御棒を挿入しないコーナ位置の１本とすることで、低反応度領域１２ｃを設けた軸方向断面においては、制御棒挿入位置より最も離れた反制御棒側燃料棒１本に天然ウランが配置されており、上部低反応度燃料棒Ｕ６の本数を２本とした場合と同様の効果が得られる。すなわち、制御棒引抜状態における制御棒側周辺の中性子束が１本の上部低反応度燃料棒Ｕ６により最も効果的に高くなり、その結果、冷温時において制御棒引抜状態での無限増倍率が同じであっても、制御棒を挿入した場合の無限増倍率は、反制御棒側に天然ウランを配置しない場合に比べ低くなり、前記第３の実施の形態と同様に炉停止余裕は改善する。また、上部低反応度燃料棒Ｕ６の本数は最小限の１本であるため、高燃焼度化の面からは、燃料集合体の平均濃縮度を極力高めることができ、燃料経済性の向上に有効である。
【００７６】以上に示した通り、上部低反応度燃料棒Ｕ６を配置した燃料集合体２２を装荷した炉心においては、炉停止余裕を改善するために可燃性毒物の含有量を増加する必要は無いことから、燃料経済性を損なうことなく炉停止余裕が改善する。あるいは、上部低反応度燃料棒Ｕ６を配置することにより過剰な炉停止余裕が得られた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒物の含有量を少なくすることができることから、可燃性毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くすることができ、燃料経済性が向上する。
【００７７】なお、燃料集合体２１は、高燃焼度を達成するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であり、従って、前記長尺燃料棒Ｕ１、長尺Ｇｄ燃料棒Ｇおよびウォータロッド４の長さと本数や形状および配置位置と、短尺燃料棒Ｕ３や天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂの有無や長さは設計によって異なる。
【００７８】また、本第４の実施の形態は、燃料棒配列が９行９列で短尺燃料棒Ｕ３があり、天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂを設置した燃料に適用した例であるが、上記の特性は、これに限定されるものではなく、燃料棒配列が８行８列や１０行１０列などの他の設計においても、上部低反応度燃料棒Ｕ６を配置すれば同様の効果が得られる。
【００７９】（第５の実施の形態）図１０は、本発明の第５の実施の形態を示す図であり、（ａ）は高燃焼度燃料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、（ｂ）は燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示す。なお、前記第１の実施の形態と同様の構成部分については詳細な説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００８０】燃料集合体２３は、６６本の長尺燃料棒として長尺燃料棒Ｕ１を４９本、長尺燃料棒Ｕ７を１本、可燃性毒物であるＧｄを含有した長尺Ｇｄ燃料棒Ｇを１６本、短尺燃料棒Ｕ３を８本、および２本の太径ウォータロッド４（Ｗ）の配置により構成している。
【００８１】また、図１０（ｂ）に示すように、長尺燃料棒Ｕ１、Ｕ７と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、下端部で燃料有効長の１／２４の長さの領域に下部天然ウランブランケット部１２ａを、また長尺燃料棒Ｕ１と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、上端部で１／２４の長さの領域に上部天然ウランブランケット１２ｂを形成している。
【００８２】さらに、長尺燃料棒Ｕ７については、燃料棒上端より１３／２４の長さの領域をウラン−２３５の濃縮度が１．０ｗｔ％とした低反応度領域１２ｃを設けると共に、低反応度領域１２ｃの直下より下部天然ウランブランケット１２ａ直上の領域のウラン−２３５の濃縮度を１．０ｗｔ％より高くし、より核分裂性物質を多く含む高反応度領域として、長尺燃料棒Ｕ７の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒Ｕ７としている。
【００８３】前記燃料集合体２３における集合体平均の核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、通常燃料より高い４．２％の高濃縮度としている。また、燃料集合体２３における上記上部低反応度燃料棒Ｕ７の本数は１本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置に配置している。
【００８４】燃料集合体２３の上部低濃縮度燃料棒Ｕ７の低反応度領域１２ｃは、ウラン−２３５の濃縮度を１．０ｗｔ％としており、濃縮度１ｗｔ％程度以下であれば当該領域を天然ウランとした場合と同様の効果により、炉停止余裕を改善できる。
【００８５】なお、燃料集合体２３は、高燃焼度を達成するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であり、従って、前記長尺燃料棒Ｕ１、長尺Ｇｄ燃料棒Ｇおよびウォータロッド４の長さと本数や形状および配置位置と、短尺燃料棒Ｕ３や天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂの有無や長さは設計によって異なる。
【００８６】また、本第５の実施の形態は、燃料棒配列が９行９列で短尺燃料棒Ｕ３があり、天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂを設置した燃料に適用した例であるが、上記の特性は、これに限定されるものではなく、燃料棒配列が８行８列や１０行１０列などの他の設計においても、上部低反応度燃料棒Ｕ７を配置すれば同様の効果が得られる。
【００８７】（第６の実施の形態）図１１は、本発明の第６の実施の形態を示す図であり、（ａ）は高燃焼度燃料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、（ｂ）は燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示す。なお、前記第１の実施の形態と同様の構成部分については詳細な説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００８８】燃料集合体２４は、６６本の長尺燃料棒として長尺燃料棒Ｕ１を４９本、長尺燃料棒Ｕ８を１本、可燃性毒物であるＧｄを含有した長尺Ｇｄ燃料棒Ｇを１６本、短尺燃料棒Ｕ３を８本、および２本の太径ウォータロッド４（Ｗ）の配置により構成している。
【００８９】また、図１１（ｂ）に示すように、長尺燃料棒Ｕ１、Ｕ８と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、下端部で燃料有効長の１／２４の長さの領域に下部天然ウランブランケット部１２ａを、また長尺燃料棒Ｕ１と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、上端部で１／２４の長さの領域に上部天然ウランブランケット１２ｂを形成している。
【００９０】さらに、長尺燃料棒Ｕ８については、燃料棒上端より１３／２４の長さの領域を回収ウランとした低反応度領域１２ｃを設けると共に、低反応度領域１２ｃの直下より下部天然ウランブランケット１２ａ直上の領域を、通常の濃縮ウラン領域として、長尺燃料棒Ｕ８の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒Ｕ８としている。
【００９１】前記燃料集合体２４における集合体平均の核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、通常燃料より高い４．２％の高濃縮度としている。また、燃料集合体２４における上記上部低反応度燃料棒Ｕ８の本数は１本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置に配置している。
【００９２】燃料集合体２４の上部低濃縮度燃料棒Ｕ８の低反応度領域１２ｃは、回収ウランとしており、回収ウランの反応度は天然ウランと同様に低いため、当該領域を天然ウランとした場合と同様の効果により、炉停止余裕を改善できる。
【００９３】なお、燃料集合体２４は、高燃焼度を達成するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であり、従って、前記長尺燃料棒Ｕ１、長尺Ｇｄ燃料棒Ｇおよびウォータロッド４の長さと本数や形状および配置位置と、短尺燃料棒Ｕ３や天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂの有無や長さは設計によって異なる。
【００９４】また、本第６の実施の形態は、燃料棒配列が９行９列で短尺燃料棒Ｕ３があり、天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂを設置した燃料に適用した例であるが、上記の特性は、これに限定されるものではなく、燃料棒配列が８行８列や１０行１０列などの他の設計においても、上部低反応度燃料棒Ｕ８を配置すれば同様の効果が得られる。
【００９５】（第７の実施の形態）図１２は、本発明の第７の実施の形態を示す図であり、（ａ）は高燃焼度燃料集合体における燃料棒配置を示す横断面図、（ｂ）は燃料棒の燃料および含有可燃性毒物の軸方向分布図を示す。なお、前記第１の実施の形態と同様の構成部分については詳細な説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００９６】燃料集合体２５は、６６本の長尺燃料棒として長尺燃料棒Ｕ１を４９本、長尺燃料棒Ｕ９を１本、可燃性毒物であるＧｄを含有した長尺Ｇｄ燃料棒Ｇを１６本、短尺燃料棒Ｕ３を８本、および２本の太径ウォータロッド４（Ｗ）の配置により構成している。
【００９７】また、図１２（ｂ）に示すように、長尺燃料棒Ｕ１、Ｕ９と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、下端部で燃料有効長の１／２４の長さの領域に、下部天然ウランブランケット部１２ａを、また長尺燃料棒Ｕ１と長尺Ｇｄ燃料棒Ｇには、上端部で１／２４の長さの領域に、上部天然ウランブランケット１２ｂを形成している。
【００９８】さらに、長尺燃料棒Ｕ９については、燃料棒上端より１３／２４の長さの領域を劣化ウランとした低反応度領域１２ｃを設けると共に、低反応度領域１２ｃの直下より下部天然ウランブランケット１２ａ直上の領域を、通常の濃縮ウラン領域として、長尺燃料棒Ｕ９の上部領域の反応度を低くした、上部低反応度燃料棒Ｕ９としている。
【００９９】前記燃料集合体２５における集合体平均の核分裂性物質の濃縮度は、高燃焼度を達成するために、通常燃料より高い４．２％の高濃縮度としている。また、燃料集合体２５における上記上部低反応度燃料棒Ｕ９の本数は１本とし、燃料集合体最外周のうち、十字型制御棒を挿入しないコーナ位置に配置している。
【０１００】燃料集合体２５の上部低濃縮度燃料棒Ｕ９の低反応度領域１２ｃは、劣化ウランとしており、劣化ウランの反応度は天然ウランより低いため、当該領域を天然ウランとした場合よりさらに効果的に、炉停止余裕を改善できる。
【０１０１】なお、燃料集合体２５は、高燃焼度を達成するために設計された高燃焼度燃料集合体の一例であり、従って、前記長尺燃料棒Ｕ１、長尺Ｇｄ燃料棒Ｇおよびウォータロッド４の長さと本数や形状および配置位置と、短尺燃料棒Ｕ３や天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂの有無や長さは設計によって異なる。
【０１０２】また、本第７実施の形態は、燃料棒配列が９行９列で短尺燃料棒Ｕ３があり、天然ウランブランケット部１２ａ、１２ｂを設置した燃料に適用した例であるが、上記の特性は、これに限定されるものではなく、燃料棒配列が８行８列や１０行１０列などの他の設計においても、上部低反応度燃料棒Ｕ９を配置すれば同様の効果が得られる。
【０１０３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の燃料棒を正方格子状に束ねて構成する沸騰水型原子炉用の燃料集合体において、軸方向上部に燃料有効長の４／２４以上１３／２４以下の長さの低反応度領域を設けると共に、その直下の領域を前記低反応度領域より多くの核分裂性物質を含む高反応度領域として燃料棒上部領域の反応度を低くした上部低反応度燃料棒を有するようにしたので、高燃焼度を達成すると共に、燃料棒上部の反応度を低くした上部低反応度燃料棒により、燃料経済性を損なうことなく冷温時炉停止余裕を改善する。また、上部低反応度燃料棒を配置することにより過剰な炉停止余裕が得られた場合には、炉停止余裕を満足できる範囲で可燃性毒物の含有量を少なくすることができることから、可燃性毒物残存によるサイクル末期での反応度損失を無くすることができ、燃料経済性が向上することができる。
【出願人】 【識別番号】０００２２９４６１
【氏名又は名称】株式会社グローバル・ニュークリア・フュエル・ジャパン
【出願日】 平成１３年５月２９日（２００１．５．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００７５８１２
【弁理士】
【氏名又は名称】吉武 賢次 （外６名）
【公開番号】 特開２００２−３５０５７９（Ｐ２００２−３５０５７９Ａ）
【公開日】 平成１４年１２月４日（２００２．１２．４）
【出願番号】 特願２００１−１６０１９０（Ｐ２００１−１６０１９０）