JPH04215097A - 原子炉用制御棒 - Google Patents

原子炉用制御棒

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Publication number
JPH04215097A
JPH04215097A JP2401331A JP40133190A JPH04215097A JP H04215097 A JPH04215097 A JP H04215097A JP 2401331 A JP2401331 A JP 2401331A JP 40133190 A JP40133190 A JP 40133190A JP H04215097 A JPH04215097 A JP H04215097A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rod
cladding tube
section
cross
control rod
Prior art date
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Pending
Application number
JP2401331A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Ueda
精 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2401331A priority Critical patent/JPH04215097A/ja
Publication of JPH04215097A publication Critical patent/JPH04215097A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

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】
【0001】〔発明の目的〕
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、軽水炉等に適用される
原子炉用制御棒に係り、特に被覆管内に充填した中性子
吸収材に、中性子との反応や水素吸着等によってスエリ
ングが生じた場合でも、被覆管の変形によって破損が抑
制できるようにした原子炉用制御棒に関する。
【0003】
【従来の技術】従来の一般的な原子炉用制御棒の構成を
図6,図7および図8に示す。図6は原子炉用制御棒全
体の外形を示し、図7は主要部の横断面構成を示し、図
8はシース内に収容されている中性子吸収棒の構成を示
している。
【0004】これらの図に示すように、原子炉用制御棒
1は、先端構造材2と末端構造材3とを結合する断面十
字形のタイロッド4と、このタイロッド4の各辺縁部か
ら外周側にそれぞれ突出し先端構造材2と末端構造材3
とによって軸方向両端側から固定保持された複数のブレ
ード5とを備えた構成とされている。
【0005】各ブレード5は、深いU字状の断面を有す
る外殻形成用のシース6と、このシース6内にタイロッ
ドの軸心と平行に配設された多数の中性子吸収棒7とを
有している。中性子吸収棒7は、細長いステンレス鋼な
どの金属製被覆管8内に、例えばB4C、Hf、Ag−
In−Cd、希土類酸化物ペレット等の中性子吸収材9
を充填して構成され、シース6内に平板状に配列されて
いる。
【0006】中性子吸収棒7を構成している中性子吸収
材9のうち、最も代表的なB4Cは10Bの中性子との
反応で生成するHeが主因で、スエリングを起し、中性
子照射が進むと、被覆管8に著しい応力を発生すること
が知られている。HfやAg−In−Cd合金も、水素
や三重水素(トリチウム)などを吸着して、スエリング
を起す可能性があることが知られている。希土類酸化物
ペレットの場合には、未だ十分な照射実績がないため、
一応スエリングはないとはいわれているものの断言でき
るまでに至ってはいない。
【0007】中性子吸収材9がスエリングを起すと、被
覆管8に過大な応力を発生させる可能性があるため、大
幅な破損に至る前に交換する必要がある。すなわち、こ
の種の原子炉用制御棒1は機械的寿命が比較的短いとい
える。
【0008】一方、図9および図10には、最近米国で
開発された原子炉用制御棒を示している。この原子炉用
制御棒1の外形は、図6に示したものと略同様である。 なお、図9は図7に、また図10は図8にそれぞれ対応
している。
【0009】この制御棒1では、各中性子吸収棒7は、
外側がおおむね正方形、内側は円形となっており、“S
quare  tube”と呼ばれる被覆管8に中性子
吸収材9を充填して構成されている。被覆管8の外側に
は、90°ごとに突部10が形成されており、隣接中性
子吸収棒7との間で互いに突部10が突き合せられ、溶
接で一体化されて合体し、全体として平板状に形成され
ている。したがって、この図9,10に示した制御棒1
では、図7,8のものと異なり、シースがなく、そのた
め中性子吸収材9を充填する被覆管8の内径が大幅に拡
大されており、図6,7の場合のおよそ2倍の中性子吸
収材9を充填できる構成となっている。なお、このよう
な原子炉用制御棒としては、特開平1−2548895
号公報に開示されたものが挙げられる。
【0010】ただし、図9,10に示す原子炉用制御棒
1でも、中性子吸収材9がスエリングを起すと、被覆管
8に過大な応力が発生することは、図7,8に示すもの
と同様である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図6,7,8および図
9,10にそれぞれ示す従来の原子炉用制御棒1では、
中性子吸収材8がスエリングを生じた場合に、いずれも
被覆管8に過大な応力が発生し、更に使用を続けると、
被覆管8が破壊する可能性がある。このため、原子炉用
制御棒1としては、機械的寿命が比較的短く、交換頻度
が高くなるという問題がある。
【0012】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、中性子吸収材がスエ
リングを起しても、一定の範囲までは被覆管に過大な応
力が発生せず、したがって機械的寿命をそれだけ延ばす
ことができ、交換頻度の低減が有効的に図れる原子炉用
制御棒を提供することにある。 〔発明の構成〕
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明は
、断面十字形をなすタイロッドの各辺縁部先端に、この
タイロッドの軸心と平行な配置で、断面U字状の外殻形
成用シースと、その内部に収容された多数の中性子吸収
棒とからなるブレードをそれぞれ取付け、これらブレー
ドを、前記タイロッドの軸方向両端に連結した先端構造
材と末端構造材とで保持してなる原子炉用制御棒であっ
て、前記各中性子吸収棒は金属製被覆管内に中性子吸収
材を充填して構成したものにおいて、前記被覆管は、横
断面が略円形で、かつ少なくともその周壁の一部に、軸
方向側に一定長さで内側へ窪む凹部を有するものである
ことを特徴とする。
【0014】また、請求項2に記載の発明は、断面十字
形をなすタイロッドの各辺縁部先端に、このタイロッド
の軸心と平行な配置で、金属製被覆管内に中性子吸収材
を充填して構成した多数の中性子吸収棒からなるブレー
ドをそれぞれ取付け、これらブレードを、前記タイロッ
ドの軸方向両端に連結した先端構造材と末端構造材とで
保持してなる原子炉用制御棒であって、前記各中性子吸
収棒を構成する前記金属製被覆管は、内側断面が略円形
をなすとともに、外側断面が90°毎に突部を有して略
正方形状をなし、その突部を相互に溶接して連結固着す
ることにより全体として板状のブレードを形成するもの
において、前記金属製被覆管は、その周壁の前記突部以
外の部分の少なくとも一部に、軸方向側に一定長さで内
側へ窪む凹部を有するものであることを特徴とする。
【0015】
【作用】請求項1の発明では、シース内に収納される横
断面略円形の中性子吸収棒は、その被覆管の横断面の少
なくとも一部が、中性子吸収材収納空間が狭くなるよう
に内側に窪みを有する構成とされているので、中性子吸
収材が中性子の照射を受けてスエリングを生じた時、被
覆管の内側に変形されていた窪み部が外側に向かって膨
らみ、円形となる。そして、完全な円形となるまで、外
側に向かって比較的容易に変形するので、被覆管への過
大の応力発生時期は大幅に遅れる。したがって、応力発
生時期の遅れの分だけ中性子吸収棒の機械的寿命が延び
る。
【0016】また、請求項2の発明では、隣接する中性
子吸収棒同士が溶接固着されて一体化されており、各中
性子吸収棒は突部を除く部分の少なくとも一部が、中性
子吸収材収納空間が狭くなるように内側に窪みを有する
構成とされているので、中性子吸収材がスエリングを生
じたとき、先ず内側に窪んでいる部分が外側に向かって
膨らみ、円形となるまで比較的容易に変形できる。その
結果、被覆管への過大の応力発生時期が大幅に遅れ、そ
の分だけ中性子吸収棒の機械的寿命が延びることになる
。
【0017】
【実施例】以下、本発明に係る原子炉用制御棒の実施例
について添付図面を参照して説明する。
【0018】図1および図2は請求項1の発明に係る一
実施例を示している。図1はシース内に並ぶ中性子吸収
棒の列を側面から示し、図2は図1のA−A線断面を示
している。なお、全体構成については、図6と同様であ
るから、図6も本実施例の説明に使用する(ただし、符
号はカッコ書きのものを使用する)。
【0019】本実施例の原子炉用制御棒では、原子炉用
制御棒11が、先端構造材12と末端構造材13とを結
合する断面十字形のタイロッド14と、このタイロッド
14の各辺縁部から外周側にそれぞれ突出し先端構造材
12と末端構造材13とによって軸方向両端側から固定
保持された複数のブレード15とを備えた構成とされて
いる。
【0020】各ブレード15は、深いU字状の断面を有
する外殻形成用のシース16と、このシース16内にタ
イロッドの軸心と平行に配設された多数の中性子吸収棒
17とを有している。中性子吸収棒17は、細長いステ
ンレス鋼などの金属製被覆管18内に、例えばB4C、
Hf、Ag−In−Cd、希土類酸化物ペレット等の中
性子吸収材19を充填して構成され、シース16内に平
板状に配列されている。
【0021】このものにおいて、各中性子吸収棒17の
被覆管18は、基本的に断面が円形で、かつその周壁の
一部に、軸方向側に一定長さで内側へ窪む凹部20を有
するものとされている。詳述すると、この凹部20は、
軸に対して緩やかに捩じれた凹条として屈曲形成がされ
ている。つまり、被覆管18の内面から見ると、緩やか
に捩じれた凸条が形成されていることになる。このよう
に内側で凸状をなし、かつ外側から凹条ということは、
内側に充填された中性子吸収材19の収納断面積がそれ
だけ減少していることになり、したがって、仮にスエリ
ングが生じたとしても、この凸条部分が最初に圧迫され
、外方に向って変形することになる。この変形によって
被覆管18全体が断面円形となるまでは、被覆管18に
過大な応力は発生しない。
【0022】なお、凹部20を被覆管18の軸方向に対
して捩った配置としている理由は、その凹部20の有無
にかかわらず、各中性子吸収棒17間の間隔を一定に保
持することができるようにするためである。もし、捩れ
を設けていないとすると、中性子吸収棒17を一定方向
に向け初期の段階でシース16内に密に並べた場合、シ
ース16内で不必要な間隔が生じたり、中性子照射でス
エリングを起したときに、シース16に過大な応力が発
生することにより、中性子吸収棒17に振動が生じるな
ど、シース16の健全性に悪影響が及ぶことが考えられ
る。
【0023】なお、前記実施例では、各被覆管18に凹
部20である凹条をそれぞれ一本だけ設けたが、本発明
は必ずしもこのようなものに限られない。例えば図3に
示すように、各被覆管18に2本ずつの凹部20を、軸
心を挾む対称配置で設けてもよい。なお、凹部20は図
1の場合と同様に、被覆管20の軸方向に対して捩り配
置としてある。
【0024】このように、凹部20を2本形成したもの
では、スエリングによる被覆管18の変形許容部が増大
することになるので、中性子吸収棒17の機械的寿命が
一層、長くなる利点が得られる。
【0025】また、図4に示すように、被覆管18の軸
心周りに沿って複数、例えば90°毎に4本の凹部20
を設けてもよい。
【0026】なお、凹部20の数を増大すれば、変形可
能部分も増大することになるが、実際には限度があり、
一定数を越えると変形許容量は減少する。実験結果によ
ると、せいぜい4本程度までが好ましい。
【0027】図5は請求項2の発明に係る一実施例を示
している。
【0028】本実施例では、各中性子吸収棒17の外側
がおおむね正方形、内側が円形となっており、“Squ
are  tube”と呼ばれる被覆管18に中性子吸
収材19を充填して構成されている。被覆管18の外側
には、90°ごとに突部21が形成されており、隣接中
性子吸収棒17との間で互いに突部21が突き合せられ
、溶接で一体化されて合体し、全体として平板状に形成
されている。したがって、この制御棒11ではシースが
なく、そのため中性子吸収材19を充填する被覆管18
の内径が大幅に拡大されており、前記各実施例の場合の
およそ2倍の中性子吸収材19を充填できる構成となっ
ている。
【0029】そして、例えば各中性子吸収棒17間の間
隔は、各中性子吸収棒17の突部21で正確に保持され
ているので、その部分に影響を与えないよう、突部21
を避けて、凹部20が設けられている。
【0030】なお、本実施例では、凹部20が被覆管1
8の軸心に対してねじれていない。これは、前記実施例
と異なり、凹部20に被覆管18の間隔を一定に保持す
る機能を与える必要がないことと、突部21によって容
易に凹条が設けられるためである。
【0031】なお、上述の凹部20は、中性子吸収材1
9としてB4Cを充填した中性子吸収棒17にあっては
、少なくとも中性子照射量が相対的に高い部分に設ける
ことが望ましい。この場合、原子炉用制御棒11の挿入
先端側から少なくとも15cm、通常は全長の1/4〜
1/2程度とすることが好ましい。なお、全長とするこ
とも可能である。また、ブレードの外側部では少なくと
も全長の1/2以上とすることが好ましい。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る原子炉用制
御棒によれば、被覆管の内面積が低下するように、周壁
の外側から内側に向う凹部が設けてあるので、中性子吸
収材がスエリングを起した場合の逃げ代が与えられ、横
断面が略完全な円形状の従来の被覆管を用いた構成のも
のに比較して、過大の応力の発生を避けることができ、
したがって、被覆管への過大の応力発生時期を大幅に遅
れさせることができ、その分だけ中性子吸収棒の機械的
寿命の長期化、交換頻度の低減、ひいては原子炉用制御
棒の寿命長期化が図れる等の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明に係る一実施例を示す側面図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】請求項1の発明に係る他の実施例を示す断面図
。
【図4】請求項1の発明に係るさらに他の実施例を示す
断面図。
【図5】請求項2の発明に係る一実施例を示す断面図。
【図6】従来例を示す斜視図。
【図7】図6の主要部を示す横断面。
【図8】図6のシース内に収容されている中性子吸収棒
を示す図。
【図9】他の従来例を示す主要部の横断面図。
【図10】図10の一部を拡大して示す図。
【符号の説明】
11  原子炉用制御棒 12  先端構造材 13  末端構造材 14  タイロッド 15  ブレード 16  シース 17  中性子吸収棒 18  被覆管 19  中性子吸収材 20  凹部 21  突部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  断面十字形をなすタイロッドの各辺縁
    部先端に、このタイロッドの軸心と平行な配置で、断面
    U字状の外殻形成用シースと、その内部に収容された多
    数の中性子吸収棒とからなるブレードをそれぞれ取付け
    、これらブレードを、前記タイロッドの軸方向両端に連
    結した先端構造材と末端構造材とで保持してなる原子炉
    用制御棒であって、前記各中性子吸収棒は金属製被覆管
    内に中性子吸収材を充填して構成したものにおいて、前
    記被覆管は、横断面が略円形で、かつ少なくともその周
    壁の一部に、軸方向側に一定長さで内側へ窪む凹部を有
    するものであることを特徴とする原子炉用制御棒。
  2. 【請求項2】  断面十字形をなすタイロッドの各辺縁
    部先端に、このタイロッドの軸心と平行な配置で、金属
    製被覆管内に中性子吸収材を充填して構成した多数の中
    性子吸収棒からなるブレードをそれぞれ取付け、これら
    ブレードを、前記タイロッドの軸方向両端に連結した先
    端構造材と末端構造材とで保持してなる原子炉用制御棒
    であって、前記各中性子吸収棒を構成する前記金属製被
    覆管は、内側断面が略円形をなすとともに、外側断面が
    90°毎に突部を有して略正方形状をなし、その突部を
    相互に溶接して連結固着することにより全体として板状
    のブレードを形成するものにおいて、前記金属製被覆管
    は、その周壁の前記突部以外の部分の少なくとも一部に
    、軸方向側に一定長さで内側へ窪む凹部を有するもので
    あることを特徴とする原子炉用制御棒。
JP2401331A 1990-12-11 1990-12-11 原子炉用制御棒 Pending JPH04215097A (ja)

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JP (1) JPH04215097A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5719912A (en) * 1996-03-14 1998-02-17 General Electric Company Control rod for a nuclear reactor
US5812623A (en) * 1996-05-31 1998-09-22 General Electric Company Self-aligning absorber tube for a control rod in a nuclear reactor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5719912A (en) * 1996-03-14 1998-02-17 General Electric Company Control rod for a nuclear reactor
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