炉心の詳細設計（取替炉心設計）
取替炉心設計では、電力会社殿の運転計画に基づき、実際に運転する炉心の核特性を解析・評価します。
評価にあたっては、安全性の確保を最優先に、経済性や運転性の観点を含めて最適な燃料運用を目指します。
具体的には、定期検査時の燃料検査結果を踏まえて、次の運転に用いる燃料の装荷位置を決定するとともに、原子炉運転操作のために必要なデータを評価します。また発電所にて実施する下記の炉物理検査の助勢も行います。
炉物理検査項目例；臨界近接・達成、制御棒価値測定（原子炉停止余裕検査）、臨界ボロン濃度測定、減速材温度係数測定
実績例
- 取替炉心の設計実績（三菱グループ全体、2021年5月現在）
24プラント、514炉心（初装荷炉心、MOX燃料 （注）装荷炉心を含む）
- MOX燃料（ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料：Mixed Oxide Fuel）
左図に示すPWRの典型的な3ループ炉心では炉心内に157体の燃料集合体が存在しており、その設計し得るすべての燃料装荷パターンは157の階乗で約10278通り存在します。
多くの場合は炉心の径方向1/8対称性を考慮して燃料集合体を配置しますが、それでも 1020～1030通りのスケールとなり、その中から以下の観点等を踏まえて最適な装荷パターンを検討します。
- 核特性値が安全上の各種制限値を逸脱しないこと
- 検出器によって正常に炉心状態を監視できること
- 使用済燃料集合体の燃焼度が十分に高いこと
炉物理検査装置を用いた検査例
炉物理検査は原子炉等規制法及び電気事業法に基づいて実施される検査の一つで、原子力プラントの炉心に係る核特性パラメータを測定し、炉心安全性、炉心設計評価と炉心性能の確認を行います。
左図に示す例では縦軸の時系列に沿って横軸に炉心の反応度（赤色線）、中性子束（黄色線）、減速材平均温度（緑色線）データの採取及び測定の様子を示しています。