JPH06186373A - 高速増殖炉用制御棒 - Google Patents
高速増殖炉用制御棒Info
- Publication number
- JPH06186373A JPH06186373A JP43A JP33606092A JPH06186373A JP H06186373 A JPH06186373 A JP H06186373A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 33606092 A JP33606092 A JP 33606092A JP H06186373 A JPH06186373 A JP H06186373A
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- JP
- Japan
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- pellet
- control rod
- metal
- pellets
- neutron
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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】
【目的】被覆管内に中性子吸収材であるボロン・カーバ
イトペレットを装填した高速増殖炉用制御棒ピンは、ボ
ロン・カーバイトの（ｎ，α）反応によるヘリウムガス
の発生によりリロケーションやスエリングを生じ、その
ためペレットと被覆管の相互作用が生じて制御棒が破損
するおそれがある。本発明はボロン・カーバイトペレッ
トのリロケーションを防止して被覆管とボロン・カーバ
イトペレットの機械的相互作用を防ぎ、制御棒の破損を
阻止することを目的とする。 【構成】被覆管内に中性子吸収ペレットを装填した制御
棒ピンを制御棒保護管内に収納してなる高速増殖炉用制
御棒において、上記制御棒ピン内の中性子吸収ペレット
の側面の一部または全部を中性子吸収断面積の大きい金
属、例えばＲｅ，Ｅｕ，Ｌｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｉｎ，Ｃｄ，Ａｇ等で覆うことにより、上記ペレットの
リロケーションを防止する。
イトペレットを装填した高速増殖炉用制御棒ピンは、ボ
ロン・カーバイトの（ｎ，α）反応によるヘリウムガス
の発生によりリロケーションやスエリングを生じ、その
ためペレットと被覆管の相互作用が生じて制御棒が破損
するおそれがある。本発明はボロン・カーバイトペレッ
トのリロケーションを防止して被覆管とボロン・カーバ
イトペレットの機械的相互作用を防ぎ、制御棒の破損を
阻止することを目的とする。 【構成】被覆管内に中性子吸収ペレットを装填した制御
棒ピンを制御棒保護管内に収納してなる高速増殖炉用制
御棒において、上記制御棒ピン内の中性子吸収ペレット
の側面の一部または全部を中性子吸収断面積の大きい金
属、例えばＲｅ，Ｅｕ，Ｌｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｎｂ，Ｍｏ，
Ｉｎ，Ｃｄ，Ａｇ等で覆うことにより、上記ペレットの
リロケーションを防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炉心への挿入および引
抜きを行なって出力調整をするための高速増殖炉用制御
棒に関する。
抜きを行なって出力調整をするための高速増殖炉用制御
棒に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速増殖炉用制御棒には、安全棒と調整
棒との２種類がある。安全棒は原子炉のスクラム時に炉
心内に挿入して原子炉を停止するためのものであり、一
方、調整棒は炉心への挿入、引抜きを行なって原子炉の
出力調整を行なうためのものである。
棒との２種類がある。安全棒は原子炉のスクラム時に炉
心内に挿入して原子炉を停止するためのものであり、一
方、調整棒は炉心への挿入、引抜きを行なって原子炉の
出力調整を行なうためのものである。
【０００３】図５に従来の出力調整用の高速増殖炉用制
御棒に収納されている制御棒ピンを示す。制御棒ピン１
はステンレス鋼製の被覆管２にボロン・カーバイト（Ｂ
4 Ｃ）ペレット３を複数個積層させたものである。ボロ
ン・カーバイトペレット３の上下両端はスプリング４に
より弾性支持され、端栓５により制御棒ピン１の上下端
を密封している。制御棒ピン１内の空間（ガス・プレナ
ム部）６は、ボロン・カーバイトペレットのボロンＢ10
の（ｎ，α）反応により生じたヘリウム（Ｈｅ）ガスを
溜めておくためのものである。
御棒に収納されている制御棒ピンを示す。制御棒ピン１
はステンレス鋼製の被覆管２にボロン・カーバイト（Ｂ
4 Ｃ）ペレット３を複数個積層させたものである。ボロ
ン・カーバイトペレット３の上下両端はスプリング４に
より弾性支持され、端栓５により制御棒ピン１の上下端
を密封している。制御棒ピン１内の空間（ガス・プレナ
ム部）６は、ボロン・カーバイトペレットのボロンＢ10
の（ｎ，α）反応により生じたヘリウム（Ｈｅ）ガスを
溜めておくためのものである。
【０００４】ところで、原子炉の運転中は出力調整のた
めに調整用制御棒が炉心内に挿入されている。この調整
用制御棒内には前記したようにボロン・カーバイトペレ
ットが複数個装填されているので、ボロンＢ10の（ｎ，
α）反応によりヘリウムガスが発生し、しかも１回の
（ｎ，α）反応は約２８ＭｅＶの発熱量を伴う。この反
応はペレット全体で起こるため、ボロン・カーバイトペ
レット内には中心部が高く周辺部が低い温度分布が生
じ、ペレット周辺部に引張応力が発生する。このペレッ
ト周辺部の引張応力がペレット破壊応力を越えると、ボ
ロン・カーバイトペレット３に割れが生じ、その際に、
割れたボロン・カーバイトペレット片が飛散（リロケー
ション）する。
めに調整用制御棒が炉心内に挿入されている。この調整
用制御棒内には前記したようにボロン・カーバイトペレ
ットが複数個装填されているので、ボロンＢ10の（ｎ，
α）反応によりヘリウムガスが発生し、しかも１回の
（ｎ，α）反応は約２８ＭｅＶの発熱量を伴う。この反
応はペレット全体で起こるため、ボロン・カーバイトペ
レット内には中心部が高く周辺部が低い温度分布が生
じ、ペレット周辺部に引張応力が発生する。このペレッ
ト周辺部の引張応力がペレット破壊応力を越えると、ボ
ロン・カーバイトペレット３に割れが生じ、その際に、
割れたボロン・カーバイトペレット片が飛散（リロケー
ション）する。
【０００５】このボロン・カーバイトペレットのリロケ
ーションによりステンレス鋼製被覆管とボロン・カーバ
イトペレット間のギャップ幅は狭まり、部分的にステン
レス鋼製被覆管とボロン・カーバイトペレットが接触す
るようになる。このような状態で調整用制御棒を使用し
ていると、ボロン・カーバイトペレットのボロンＢ10の
（ｎ，α）反応によりヘリウムガスがペレット内で次々
に作られていく。このヘリウムガスの一部はペレットか
ら放出されてガス・プレナム部６に溜められるが、残っ
たヘリウムガスはペレット３内に閉じ込められる。この
ため、ボロンＢ10の（ｎ，α）反応による燃焼とともに
ヘリウムガスがペレット内に溜っていき、ペレットの膨
脹（ヘリウムガスによるボロン・カーバイトペレットの
ガス・スエリング）が生じる。
ーションによりステンレス鋼製被覆管とボロン・カーバ
イトペレット間のギャップ幅は狭まり、部分的にステン
レス鋼製被覆管とボロン・カーバイトペレットが接触す
るようになる。このような状態で調整用制御棒を使用し
ていると、ボロン・カーバイトペレットのボロンＢ10の
（ｎ，α）反応によりヘリウムガスがペレット内で次々
に作られていく。このヘリウムガスの一部はペレットか
ら放出されてガス・プレナム部６に溜められるが、残っ
たヘリウムガスはペレット３内に閉じ込められる。この
ため、ボロンＢ10の（ｎ，α）反応による燃焼とともに
ヘリウムガスがペレット内に溜っていき、ペレットの膨
脹（ヘリウムガスによるボロン・カーバイトペレットの
ガス・スエリング）が生じる。
【０００６】制御棒の被覆管として使用されているステ
ンレス鋼の熱膨脹係数はボロン・カーバイトのそれと比
べて数倍大きいため、このときのステンレス鋼製被覆管
とボロン・カーバイトペレットの間のギャップ幅は製造
時より広がっている。このため、リロケーションとスエ
リングによるステンレス鋼製被覆管とボロン・カーバイ
トペレットとの接触はそれほど強くない。ところが、原
子炉を停止させ、冷却材の温度を下げると、ステンレス
鋼製被覆管の熱収縮がボロン・カーバイトペレットのそ
れよりも数倍大きいために、ステンレス鋼製被覆管はリ
ロケーションおよびスエリングにより過度の応力を受け
る。この応力がステンレス鋼製被覆管の破断応力を越え
た時に調整用制御棒が破損する。
ンレス鋼の熱膨脹係数はボロン・カーバイトのそれと比
べて数倍大きいため、このときのステンレス鋼製被覆管
とボロン・カーバイトペレットの間のギャップ幅は製造
時より広がっている。このため、リロケーションとスエ
リングによるステンレス鋼製被覆管とボロン・カーバイ
トペレットとの接触はそれほど強くない。ところが、原
子炉を停止させ、冷却材の温度を下げると、ステンレス
鋼製被覆管の熱収縮がボロン・カーバイトペレットのそ
れよりも数倍大きいために、ステンレス鋼製被覆管はリ
ロケーションおよびスエリングにより過度の応力を受け
る。この応力がステンレス鋼製被覆管の破断応力を越え
た時に調整用制御棒が破損する。
【０００７】しかしながら、従来の高速増殖炉用制御棒
には、中性子吸収材ペレットのリロケーションを防止す
る手段は講じられていない。
には、中性子吸収材ペレットのリロケーションを防止す
る手段は講じられていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記状況に鑑
みなされたもので、高速増殖炉用制御棒においてボロン
・カーバイトペレットのリロケーションを防止し、安全
な調整用制御棒を提供することを目的としたものであ
る。
みなされたもので、高速増殖炉用制御棒においてボロン
・カーバイトペレットのリロケーションを防止し、安全
な調整用制御棒を提供することを目的としたものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、上記制御棒
ピン内の中性子吸収材ペレットの側面の一部または全部
を中性子吸収断面積の大きい金属で覆うことにより達成
される。ボロン・カーバイトペレットを覆う金属として
は、反応度制御能力を損なうことがないように中性子吸
収断面積の大きい中性子吸収材金属がよく、特に、レニ
ウム（Ｒｅ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、リチウム（Ｌ
ｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ
（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、
カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）が好適である。
ピン内の中性子吸収材ペレットの側面の一部または全部
を中性子吸収断面積の大きい金属で覆うことにより達成
される。ボロン・カーバイトペレットを覆う金属として
は、反応度制御能力を損なうことがないように中性子吸
収断面積の大きい中性子吸収材金属がよく、特に、レニ
ウム（Ｒｅ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、リチウム（Ｌ
ｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ
（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、
カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）が好適である。
【００１０】
【作用】本発明においては、中性子吸収材ペレットの側
面の一部または全部を中性子吸収断面積の大きい金属で
覆っているので、たといペレットに割れが生じても、割
れたペレット片が飛散して被覆管とボロン・カーバイト
ペレットの間のギャップ幅を狭めるような結果になるこ
とはない。したがって被覆管とボロン・カーバイトペレ
ットの間のギャップ幅が確保され、ペレットと被覆管の
機械的相互作用の発生を防止することができる。
面の一部または全部を中性子吸収断面積の大きい金属で
覆っているので、たといペレットに割れが生じても、割
れたペレット片が飛散して被覆管とボロン・カーバイト
ペレットの間のギャップ幅を狭めるような結果になるこ
とはない。したがって被覆管とボロン・カーバイトペレ
ットの間のギャップ幅が確保され、ペレットと被覆管の
機械的相互作用の発生を防止することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図中、制御棒ピン７は、ボロン−１０（Ｂ10）を濃
縮した外径１６ｍｍのボロン・カーバイトペレット３を
外径１８．５ｍｍ、肉厚０．８ｍｍのステンレス鋼製の
被覆管２に装填したものである。このボロン・カーバイ
トペレット３の外周は、肉厚０．２ｍｍの中性子吸収断
面積の大きいニオブ円筒管８で保護されている。ボロン
・カーバイトペレット３の上下端はスプリング４により
それぞれ弾性支持されており、制御棒ピン７は端栓５に
より上下端部をそれぞれ密封して非ベント型に構成され
ている。
る。図中、制御棒ピン７は、ボロン−１０（Ｂ10）を濃
縮した外径１６ｍｍのボロン・カーバイトペレット３を
外径１８．５ｍｍ、肉厚０．８ｍｍのステンレス鋼製の
被覆管２に装填したものである。このボロン・カーバイ
トペレット３の外周は、肉厚０．２ｍｍの中性子吸収断
面積の大きいニオブ円筒管８で保護されている。ボロン
・カーバイトペレット３の上下端はスプリング４により
それぞれ弾性支持されており、制御棒ピン７は端栓５に
より上下端部をそれぞれ密封して非ベント型に構成され
ている。
【００１２】本発明の制御棒ピンは上記したように構成
されているので、ボロン・カーバイトペレットに割れが
生じても、このニオブ円筒管８に阻害されて、割れたペ
レット片が被覆管２とペレット３のギャップ幅を狭める
ことがなく、被覆管２とペレット３の機械的相互作用の
発生を阻止することができる。
されているので、ボロン・カーバイトペレットに割れが
生じても、このニオブ円筒管８に阻害されて、割れたペ
レット片が被覆管２とペレット３のギャップ幅を狭める
ことがなく、被覆管２とペレット３の機械的相互作用の
発生を阻止することができる。
【００１３】図２，図３および図４はそれぞれ本発明の
他の実施例を示すもので、中性子吸収断面積の大きい金
属で外周を覆ったボロン・カーバイトペレットの断面を
示す図である。中性子吸収断面積の大きい金属は必ずし
も図１のようにボロン・カーバイトペレットスタック全
長を覆う必要はなく、図２のように例えば燃焼度の高い
ペレットスタック部（制御棒ピンの先端部のペレット
部）のペレットのみを個々に金属円筒管で覆ってもよい
し、図３に示すように個々のペレットの外周部の一部を
金属円筒管で覆ってもよいし、また図４に示すように上
下に隣接したペレットの上下端面部のみを金属円筒管で
覆ってもよい。
他の実施例を示すもので、中性子吸収断面積の大きい金
属で外周を覆ったボロン・カーバイトペレットの断面を
示す図である。中性子吸収断面積の大きい金属は必ずし
も図１のようにボロン・カーバイトペレットスタック全
長を覆う必要はなく、図２のように例えば燃焼度の高い
ペレットスタック部（制御棒ピンの先端部のペレット
部）のペレットのみを個々に金属円筒管で覆ってもよい
し、図３に示すように個々のペレットの外周部の一部を
金属円筒管で覆ってもよいし、また図４に示すように上
下に隣接したペレットの上下端面部のみを金属円筒管で
覆ってもよい。
【００１４】さらに、ボロン・カーバイトペレットの外
周部を覆う金属の形状は、円筒管のほかに、例えば網目
状の金属や螺旋状のものでもよい。また、縦方向にスリ
ットが入った円筒管をペレットに装着してもペレットの
リロケーションを防止することができる。
周部を覆う金属の形状は、円筒管のほかに、例えば網目
状の金属や螺旋状のものでもよい。また、縦方向にスリ
ットが入った円筒管をペレットに装着してもペレットの
リロケーションを防止することができる。
【００１５】また、ボロン・カーバイトペレットの外周
を覆う金属としては、反応度制御能力を損なうことな
く、しかもボロン・カーバイトペレットのリロケーショ
ンを防ぐために、中性子吸収断面積の大きい金属、例え
ばレニウム（Ｒｅ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、リチウム
（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ニ
オブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉ
ｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）が好適である
が、製作面の問題からこれらの中性子吸収断面積の大き
な金属を他の金属に添加して製造した金属を使用しても
よい。
を覆う金属としては、反応度制御能力を損なうことな
く、しかもボロン・カーバイトペレットのリロケーショ
ンを防ぐために、中性子吸収断面積の大きい金属、例え
ばレニウム（Ｒｅ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、リチウム
（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ニ
オブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉ
ｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）が好適である
が、製作面の問題からこれらの中性子吸収断面積の大き
な金属を他の金属に添加して製造した金属を使用しても
よい。
【００１６】
【発明の効果】以上記述したごとく、本発明の高速増殖
炉用制御棒は、ボロン・カーバイトペレットのリロケー
ションを軽減させ、被覆管とボロン・カーバイトペレッ
トの機械的相互作用を防ぐことができる。
炉用制御棒は、ボロン・カーバイトペレットのリロケー
ションを軽減させ、被覆管とボロン・カーバイトペレッ
トの機械的相互作用を防ぐことができる。
【図１】本発明の一実施例である高速増殖炉用制御棒ピ
ンの縦断面図。
ンの縦断面図。
【図２】本発明の他の実施例におけるボロン・カーバイ
トペレットの断面を示す図。
トペレットの断面を示す図。
【図３】本発明の他の実施例におけるボロン・カーバイ
トペレットの断面を示す図。
トペレットの断面を示す図。
【図４】本発明の他の実施例におけるボロン・カーバイ
トペレットの断面を示す図。
トペレットの断面を示す図。
【図５】従来の高速増殖炉用制御棒ピンの縦断面図。
２…被覆管、３…ボロン・カーバイトペレット、４…ス
プリング、５…端栓、６…ガス・プレナム部、７…高速
増殖炉用制御棒ピン、８…中性子吸収材金属円筒管。
プリング、５…端栓、６…ガス・プレナム部、７…高速
増殖炉用制御棒ピン、８…中性子吸収材金属円筒管。
Claims (2)
- 【請求項１】 被覆管内に中性子吸収材ペレットを装填
した制御棒ピンを制御棒保護管内に収納してなる高速増
殖炉用制御棒において、上記制御棒ピン内の中性子吸収
材ペレットの側面の一部または全部を中性子吸収断面積
の大きい金属で覆い、かつ、該金属と被覆管の間にギャ
ップを有することを特徴とする高速増殖炉用制御棒。 - 【請求項２】 中性子吸収断面積の大きい金属がレニウ
ム（Ｒｅ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、リチウム（Ｌ
ｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ
（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、
カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）か、またこれら金属を
主成分とした金属である請求項１記載の高速増殖炉用制
御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06186373A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 高速増殖炉用制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06186373A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 高速増殖炉用制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186373A true JPH06186373A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18295285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06186373A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 高速増殖炉用制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06186373A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6226340B1 (en) | 1996-05-22 | 2001-05-01 | General Electric Company | Hermaphroditic absorber loading for higher worth control rods |
| US20110168926A1 (en) * | 2005-12-29 | 2011-07-14 | Nuclear Fuel Services, Inc. | Compressed powder composite neutron absorber material |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP43A patent/JPH06186373A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6226340B1 (en) | 1996-05-22 | 2001-05-01 | General Electric Company | Hermaphroditic absorber loading for higher worth control rods |
| US20110168926A1 (en) * | 2005-12-29 | 2011-07-14 | Nuclear Fuel Services, Inc. | Compressed powder composite neutron absorber material |
| US8300760B2 (en) * | 2005-12-29 | 2012-10-30 | Neucon Technology, Llc | Compressed powder composite neutron absorber material |
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