JPH03277996A

JPH03277996A - 制御棒検査装置

Info

Publication number: JPH03277996A
Application number: JP2076987A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Ueda; 精植田; Isamu Toyokichi; 勇豊吉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-12-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は制御棒検査装置に係り、特に水中に収容されて
いるために検査員が近接不可能な制御棒にも容易に装着
することができ、制御棒内の中性子吸収材の充填状況お
よび燃焼度などを非破壊的に、かつ高精度で検査するこ
とができる制御棒検査装置に関する。

（従来の技術）原子炉においてはその出力を調整するための複数の制御
棒が炉心に挿脱自在に装備されている。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）用の制御棒は、一般に４枚の
ウィングの側縁を中央タイロッドに結合して断面十字状
に形成して構成される。各ウィングは、深いＵ字状の横
断面を有するシースの内部に細いステンレス鋼管型の中
性子吸収棒を多数配置し、各中性子吸収棒内には中性子
吸収材であるボロンカーバイド（８４Ｃ）が充填されて
いる。

原子炉が運転されると、Ｂ４Ｃのうち質量数１０のボロ
ン（Ｂ−１０）が中性子と反応燃焼するため、Ｂ−１０
濃度は中性子照射の進行とともに減少し、制御棒の機能
も徐々に減耗する。また８４Ｃは通常、粉末状態で前記
中性子吸収棒内に充填されているため、制御棒が原子炉
の炉心に挿脱される際に受ける衝撃等によって沈積を起
こすおそれもあり、Ｂ４Ｃの充填状況が、制御棒製造時
の充填状況と大きく異なり、制御棒の機能特性が変化す
る可能性もある。

このような制御棒内の中性子吸収材の充填状況を調べ、
あるいは中性子捕獲反応による中性子吸収材の燃焼（減
耗）状況を調査することは、制御棒の中性子照射特性を
明らかにする上で重要である。

そのため、原子炉の定期点検等に合せて原子炉から制御
棒を取り出して、非破壊的に検査する作業が定期的に実
施される。原子炉で使用された制御棒は強度に放射化さ
れているため、制御棒は貯蔵プールの深部に浸漬して保
管され、この状態で検査が実行される。

従来、制御棒の特性を非破壊的に検査する方法として、
一般に中性子ラジオグラフィ法（Ｎ　ＲＧ）が採用され
ている。この中性子ラジオグラフィ法は、被検査体であ
る制御棒に中性子源から中性子を照射し、制御棒を透過
した中性子によって写真像を形成し、その写真像の濃淡
によって、制御棒内の中性子吸収材の分布状況を把握す
る方法である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら従来の検査法においては、各制御棒のウィ
ングの外側縁部には、プール水が充満した状態で中性子
を照射していたため、中性子吸収材が存在しないウィン
グ外側縁部において、水の中性子散乱および中性子吸収
率の局所的低下に伴う熱中性子束の盛上りが生じる欠点
があった。

そのため、非破壊検査のうち、中性子ラジオグラフィ法
を実施した場合には、写真像の分解能が大幅に低下する
一方、Ｂ−１０減耗率測定にあたっては、測定精度の低
下を招いていた。

上記写真像の劣化あるいはＢ−１０減耗率測定精度の低
下を防止するために、被検査対象となるウィング外側縁
部の外側に、予め中性子吸収材を固定配置する方法も試
行された。

しかしながら上記方法において用いる検査装置は、制御
棒を装置本体に挿脱する際に両者の干渉が起こらないよ
うにするため、上記中性子吸収材とウィング外側縁部と
の間には若干の間隙を設けることが必須であった。とこ
ろが、この間隙は、検査時に中性子吸収材が存在しない
空間を不可避的に形成することとなり、前述の検査法と
同様に、この間隙が原因となって熱中性子束の盛上りを
招き、中性子ラジオグラフィ法を実施する場合には、同
様に画像の分解能を低下せしめ、また、Ｂ−１０減耗率
測定に際しては測定精度の低下を招いていた。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、制御棒に検査装置を装着するに際して支障がなく
、シかも検査時におけるウィング外側縁部での熱中性子
束の盛上りを抑制し、中性子ラジオグラフィ法にあって
は、より分解能に優れた写真が得られる一方、Ｂ−１０
減耗率測定にあっては、より高精度の測定結果が得られ
る制御棒検査装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明に係る制御棒検査装置
は、複数のウィングを十字状に配設して構成された被検
体としての制御棒に装着され、制御棒の軸方向に移動自
在に配置された検査装置本体と、検査対象となるウィン
グに対向するように検査装置本体に配置され、上記ウィ
ングの被検査面に中性子を供給する中性子源と、制御棒
の軸方向に移動自在に配設され、ウィングの被検査面を
透過して放出された中性子の強度レベルを検出する中性
子検出器とを備え、上記ウィングの被検査面外方に照射
された中性子を吸収する中性子吸収体をウィング外側縁
方向に可動自在となるように検査装置本体に設けるとと
もに、上記中性子吸収体をウィング外側縁方向に付勢す
る弾性体を介装したことを特徴とする。

（作用）上記構成に係る制御棒検査装置によれば、被検体として
の制御棒のウィング外側縁部に、弾性体によって付勢さ
れた中性子吸収体が密着して配置されているため、検査
装置をプール水中で使用した場合においても、ウィング
外側縁部と中性子吸収体との間にプール水が介在するこ
とは少ない。

そのためプール水による中性子散乱等に起因する熱中性
子束の盛上り現象を効果的に抑止できる。

その結果、中性子ラジオグラフィ法（ＮＲＧ）の実施に
あたっては、ウィング外側縁近傍における透過写真の鮮
明度（分解能）が大幅に向上する。

一方、Ｂ−１０減耗率測定にあたっては、バックグラウ
ンドとなる熱中性子束の盛上りが大幅に抑制されること
から、その測定精度を大幅に向上させることができる。

また中性子吸収体はウィング外側縁方向に可動自在とな
るように検査装置本体に設けられているため、制御棒を
検査装置本体に挿脱する際に制御棒と中性子吸収体とが
相互に干渉することがなく、円滑に装着することができ
る。

（実施例）次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第１図は本発明の一実施例を示す平面図である。

すなわち本実施例に係る制御棒検査装置は、４枚のウィ
ングｌａ’、ｌｂ、ｌｃ、、ｌｄを十字状に配設して構
成された被検体としての制御棒２に装着され、制御棒２
の軸方向に移動自在に配置された検査装置本体３と、検
査対象となるウィング１ａ、ｌｂに対向するように検査
装置本体３に配置され、上記ウィングｌａ、ｌｂの被検
査面に中性子を供給する中性子源４と、制御棒２の軸方
向に移動自在に配設され、ウィングｌａ、ｌｂの被検査
面を透過して放出された中性子の強度レベルを検出する
中性子検出器５としてのコンバータ６゜６とを備え、上
記ウィング１ａ、１ｂの被検査面外方に照射された中性
子を吸収する中性子吸収体７．７をウィングｌａ、ｌｂ
の外側縁方向に可動自在となるようにそれぞれ検査装置
本体３に設けるとともに、第２図に示すように上記中性
子吸収体７．７をウィング１ａ、１ｂ外側縁方向に付勢
する弾性体８．８としての板ばね９，９を介装して構成
される。

また中性子吸収体７は、第２図および第３図に拡大して
示すように検査装置本体３に固定された有底角筒状の吸
収体ホルダ１０内に移動自在に収容されている。中性子
吸収体７としてはハフニウム（Ｈｆ）製メタルパー１１
が使用される。Ｈｆはプール水に解けに＜＜、プール水
の放射線レベルを上昇させるおそれが少ないため、密封
容器内に収容する必要がない。吸収体ホルダ１０の底部
には開口１２．１２が設けられており、検査装置本体３
に一端をねじ１３によって固定された弾性体８としての
板ばね９，９が、それぞれ上記開口１２．１２を通って
突出し、中性子吸収体７をウィング１の外側縁方向に付
勢するように配置される。したがって中性子吸収体７は
ウィング１の外側縁部に密着するため、中性子吸収体７
とウィング１の外側縁との間には間隙は殆ど形成されな
い。

また第３図に示すように中性子吸収体７は吸収体ホルダ
１０内の一定範囲において、ウィング１の外側縁方向に
進退自在に配置されるが、吸収体ホルダ１０の先端部は
内方に折り曲げられてストッパ１４が形成されているた
め、中性子吸収体７のウィング１方向への移動範囲は制
限される。

さらに第２図に示すように、中性子吸収体７および吸収
体ホルダ１０の上下端部には、それぞれ斜めに切欠き２
０．２０が形成されており、検査装置本体３内に制御棒
２を挿通する際に上記切欠き２０．２０が制御棒２を所
定方向に円滑に案内するように構成される。

また第１図に示すように、検査装置本体３には十字状に
配設された制御棒２のウィング１ｃを挿通するためのス
リット１５が穿設されている。ここで制御棒２は断面十
字状の中央タイロッド１６に４枚のウィングｌａ、ｌｂ
、ｌｃ、ｌｄを組み付けて構成される。そして各ウィン
グは第２図および第３図に示すように、深いＵ字状の横
断面を有するシース１７の内部に細いステンレス鋼管製
の中性子吸収棒１８を多数配置して構成される。

各中性子吸収棒１８内には中性子吸収材１９としてのボ
ロンカーバイド＜　Ｂ　４　Ｃ）粉末が充填されている
。

本実施例に係る制御棒検査装置では第１図に示すように
、検査装置本体３内に挿通した制御棒２の４枚のウィン
グ１ａ〜１ｄのうち、ウィング１ａとウィング１ｂとを
検査する例で示している。

中性子検出器５としてはシート状または多数に分割され
た箔状の検出器が用いられる。第１図においては、シー
ト状の中性子検出器５で例示してあり、このシート状中
性子検出器５は被検体となるウィング１ａおよび１ｂの
背面に近接するように配置される。ここでシート状の中
性子検出器５は、中性子ラジオグラフィ法においては、
コンバータ６と称されており、コンバータ容器２１内に
収容される。このコンバータ容器２１は検査装置本体３
に挿通された制御棒２を囲むように突設された一対のア
ーム２２．２２とウィング１ａ、１ｂ、ｌｄとで囲まれ
た空間に配置される。第１図においては、ウィング１ａ
および１ｂに対向するように２基のコンバータ容器２１
．２１をそれぞれ配置した例で示しているが、一方の空
間のみに配置してもよい。

アーム２２．２２の先端には、コンバータ容器２１．２
１をそれぞれウィングｌａ、ｌｂ方向に進退させる位置
決めヘッド２３．２３が配設されており、位置決めヘッ
ド２３．２３の伸長動作によってコンバータ容器２１．
２１がそれぞれウィングｌａ、ｌｂ方向に押圧され所定
の検出位置に配置法めされる。

またアーム２２．２２の他の先端部には、制御棒２を押
圧し、検査対象となるウィング１ａ、１ｂの被検査面を
垂直に保持する垂直保持部材２４゜２４がそれぞれ設け
られる。一方中性子源４としては原子炉内の中性子源よ
り著しく弱い中性子を発生する放射性同位元素であるカ
リホルニウム２５２を採用している。さらに中性子源４
から放射した中性子を各ウィングｌａ、ｌｂに均一な強
度で照射するためのコリメータ２５．２５が必要に応じ
て配設される。上記中性子源４、コリメータ２５および
アーム２２は検査装置本体３に一体に装着されている。

次に本実施例装置の使用方法および作用について説明す
る。

検査対象となる制御棒２は、通常貯蔵プール内の深部に
垂直に立てた状態で保管されており、制御棒の上端部は
ハンガー等に吊り下げられておらず開放状態にあり、一
方下端部のみで保持されているものとする。

まず中性子源４を検査装置本体３に装着した後に、検査
装置本体３を吊り下げながらプール内の制御棒２の上端
に係合させる。このとき中性子吸収体７の下端に形成し
た切欠き２０や垂直保持部材２４およびコリメータ２５
の下端に形成したガイド（図示せず）によって制御棒２
は所定の挿通位置に案内される。そして検査装置本体３
は制御棒２の軸方向に沿って降下し、検査対象となるウ
ィングｌａ、ｌｂの所定の高さに位置決めされる。

このとき中性子吸収体７．７は第２図に示すように、板
ばね９によって付勢されているため、ウィングｌａ、ｌ
ｂの外側縁に密着する。したがって中性子吸収体７，７
とウィングｌａ、ｌｂの外側縁との間にはプール水が滞
留することは少ない。

次にコンバータ容器２１．２１を、上方から吊り下げな
がら制御棒２の軸方向に沿って降下させると、位置決め
ヘッド２３とアーム２２の一部とウィング１ｄとで囲ま
れる空間にコンバータ容器２１．２１がそれぞれ収容さ
れて所定位置にセットされる。水密に形成されたコンバ
ータ容器２１内には、ディスプロシウム、インジウム、
中性子と反応してα線を放出する、例えばボロン板とト
ラックエッチフィルムなどから構成された中性子検出器
５が、ウィングｌａ、ｌｂに極力近接するように収容さ
れている。

一方中性子源４からは通常高速中性子（２０ＫｅＶ〜１
０ＭｅＶ）が放出されるが、プール水中で検査を行なう
場合には中性子源４の周囲にはプール水が存在するため
、高速中性子はプール水によって減速され熱中性子とな
る。なお熱中性子化していない中性子も一部に存在する
が、本装置では熱中性子を使用する。

中性子源４の周囲において減速された高速中性子は熱中
性子となってコリメータ２５を通って、被検査面である
ウィングｌａ、ｌｂ表面に照射される。照射された熱中
性子は、ウィング１ａ、１ｂを透過して、コンバータ容
器２１内に配設した中性子検出器５に至る。このときウ
ィングｌａ。

１ｂ内で中性子吸収材が存在しない空間が形成されてい
る場合には、熱中性子の透過度は著しく大きくなるため
、その空間位置に対応する中性子検出器５が他の領域よ
り強く放射化されたり、トラックエッチが形成される。

したがって放射化された中性子検出器５を取り出してＸ
線フィルムに露光させたり、トラックエッチフィルムの
エツチングを実施することにより中性子吸収材の分布に
応じた透過写真画像が得られる。この透過写真画像の濃
淡を評価することにより制御棒２内の中性子吸収材の分
布状況を非破壊的に検査することができる。

このように本実施例に係る制御棒検査装置によれば、中
性子吸収体７がウィングｌａ、ｌｂの外側縁方向に可動
自在となるように検査装置本体３に設けられているため
、検査時に制御棒２を検査装置本体３に挿脱する際に中
性子吸収体７は外方に移動する。したがって制御棒２と
中性子吸収体７とが相互に干渉することがなく、検査装
置本体３を円滑に制御棒２に装着することができる。

また第２図に示すように被検体としての制御棒２のウィ
ングｌａ、ｌｂ外側縁部に、板ばね９゜９によって付勢
された中性子吸収体７．７が密着して配置されているた
め、検査装置をプール水中で使用した場合においても、
ウィングｌａ、ｌｂの外側縁部と中性子吸収体７，７と
の間にプール水が介在することは少ない。そのためプー
ル水による中性子散乱等に起因する熱中性子束の盛上り
現象を効果的に抑止できる。その結果、中性子ラジオグ
ラフィ法（Ｎ　ＲＧ）の実施にあたっては、ウィングｌ
ａ、ｌｂの外側縁近傍における透過写真の鮮明度（分解
能）が大幅に向上する。一方、Ｂ−１０減耗率測定にあ
たっては、バックグラウンドとなる熱中性子束の盛上り
が大幅に抑制されることから、その測定精度を大幅に向
上させることができる。

次に本発明の他の実施例について第４図および第５図を
参照して説明する。なお第１図〜第３図に示す実施例と
同一要素には同一符号を付している。

本実施例に係る制御棒検査装置は、中性子吸収°体７ａ
を密封容器２６中に収容し、この密封容器２６を、検査
装置本体３から突設した一対の板ばね９ａ、９ａによっ
て可動自在に取り付けて構成される。中性子吸収体７ａ
としては、Ｂ４Ｃ，Ｃｄ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｃｄ合金や希土
類酸化物などが選択される。また希土類酸化物としては
、Ｅｕ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ３な
どがある。

これらの中性子吸収体７ａは、いずれもプール水中に溶
解して放射され易く、長期間使用するとプール水の放射
線レベルを上昇させるおそれがある。しかしながら本実
施例のように密封容器２６内に収容して使用すれば、プ
ール水の汚染を効果的に防止することができる。

また本実施例においても、中性子吸収体７ａが板ばね９
ａの弾性力によってウィング１の外側縁部に密着するよ
うに構成されているため、前述の実施例と同様な効果を
発揮することができる。

以上実施例においては、中性子吸収体７，７ａをウィン
グ１の外側縁に密着させる弾性体８として板ばね９，９
ａを使用した例を示しているが、板ばね９，９ａの他に
通常のコイルばねや磁気の反発力を利用した磁石やゴム
の反発力を利用することもできる。

また本実施例に係る制御棒検査装置は、通常制御棒が保
管されている貯蔵プールの深部において遠隔操作によっ
て使用される。しかし作業床上において検査員が装置に
接近して直接操作することもできる。この場合は、装置
本体が水中に浸漬されないため、中性子源から放射され
る高速中性子が充分に減速されない場合がある。その対
策として、装置を水中で使用しない場合には、中性子源
近傍に、ポリエチレンなどの含水素物質を配置するとよ
い。これにより中性子源から放射された高速中性子は、
含水素物質によって効果的に減速され熱中性子に変化す
る。

〔発明の効果〕

以上説明の通り本発明に係る制御棒検査装置によれば、
被検体としての制御棒のウィング外側縁部に、弾性体に
よって付勢された中性子吸収体が密着して配置されてい
るため、検査装置をプール水中で使用した場合において
も、ウィング外側縁部と中性子吸収体との間にプール水
が介在することは少ない。そのためプール水による中性
子散乱等に起因する熱中性子束の盛上り現象を効果的に
抑止できる。その結果、中性子ラジオグラフィ法（ＮＲ
Ｇ）の実施にあたっては、ウィング外側縁近傍における
透過写真の鮮明度（分解能）が大幅に向上する。一方、
Ｂ−１０減耗率測定にあたっては、バックグラウンドと
なる熱中性子束の盛上りが大幅に抑制されることから、
その測定精度を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る制御棒検査装置の一実施例を示す
平面図、第２図は第１図におけるｎ−ｎ矢視断面図、第
３図は第２図におけるｍ−ｍ矢視平断面図、第４図は本
発明の他の実施例を示す部分断面図、第５図は第４図に
おける■−■矢視平断面図である。１、ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、　　１ｄ−・・ウィング、２・
・・制御棒、３・・・検査装置本体、４・・・中性子源
、５・・・中性子検出器、６・・・コンバータ、７，７
ａ・・・中性子吸収体、８・・・弾性体、９，９ａ・・
・板ばね、１０・・・吸収体ホルダ、１１・・・Ｈｆ製
メタルバー、１２・・・開口、１３・・・ねじ、１４・
・・ストッパ、１５・・・スリット、１６・・・中央タ
イロッド、１７・・・シース、１８・・・中性子吸収棒
、１９・・・中性子吸収材、２０・・・切欠き、２１・
・・コンバータ容器、２２・・・アーム、２３・・・位
置決めヘッド、２４・・・垂直保持部材、２５・・・コ
リメータ。

Claims

【特許請求の範囲】

複数のウィングを十字状に配設して構成された被検体と
しての制御棒に装着され、制御棒の軸方向に移動自在に
配置された検査装置本体と、検査対象となるウィングに
対向するように検査装置本体に配置され、上記ウィング
の被検査面に中性子を供給する中性子源と、制御棒の軸
方向に移動自在に配設され、ウィングの被検査面を透過
して放出された中性子の強度レベルを検出する中性子検
出器とを備え、上記ウィングの被検査面外方に照射され
た中性子を吸収する中性子吸収体をウィング外側縁方向
に可動自在となるように検査装置本体に設けるとともに
、上記中性子吸収体をウィング外側縁方向に付勢する弾
性体を介装したことを特徴とする制御棒検査装置。