JPH0816716B2 - 原子炉用制御棒 - Google Patents
原子炉用制御棒Info
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- JPH0816716B2 JPH0816716B2 JP61029005A JP2900586A JPH0816716B2 JP H0816716 B2 JPH0816716 B2 JP H0816716B2 JP 61029005 A JP61029005 A JP 61029005A JP 2900586 A JP2900586 A JP 2900586A JP H0816716 B2 JPH0816716 B2 JP H0816716B2
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- neutron
- long
- control rod
- rod
- neutron absorbing
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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)
- Vibration Dampers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、沸騰水型原子炉等の原子炉の炉心部に挿入
される原子炉用制御棒に係り、特に長寿命型原子炉用制
御棒のハイブリッド構造に関する。
される原子炉用制御棒に係り、特に長寿命型原子炉用制
御棒のハイブリッド構造に関する。
沸騰水型原子炉等に用いられる制御棒は、第４図およ
び第５図に示すように構成され、十字状断面を有するタ
イロッド１の先端および末端に先端構造材２および末端
構造材３をそれぞれ結合させるとともに、上記タイロッ
ド１の各突出脚に細長いＵ字状断面のシース４を取付け
て横断面が十字形をなす４枚のウィング５が形成され
る。各ウィング５内の偏平空間には、多数の長尺な中性
子吸収棒６が介装され、配列される。中性子吸収棒６は
ボロンカーバイド（B4C）等の中性子吸収物質を金属被
覆管内に充填させたものである。
び第５図に示すように構成され、十字状断面を有するタ
イロッド１の先端および末端に先端構造材２および末端
構造材３をそれぞれ結合させるとともに、上記タイロッ
ド１の各突出脚に細長いＵ字状断面のシース４を取付け
て横断面が十字形をなす４枚のウィング５が形成され
る。各ウィング５内の偏平空間には、多数の長尺な中性
子吸収棒６が介装され、配列される。中性子吸収棒６は
ボロンカーバイド（B4C）等の中性子吸収物質を金属被
覆管内に充填させたものである。
しかして、原子炉用制御棒が原子炉炉心に挿入され、
中性子の照射を受けると、中性子吸収棒内の中性子吸収
物質は中性子を吸収し、燃焼等による損耗を受け、核反
応生成物質であるヘリウムガス（4He）等のガスが発生
する。このため、制御棒は中性子照射時間の経過ととも
に中性子吸収能力が低下し、金属被覆管内のガス圧が上
昇する。中性子吸収能力が予め定めた値まで低下するに
要する中性子照射時間を核的寿命といい、ガス圧が許容
値まで上昇するに必要な中性子照射時間を機械的寿命と
呼んでいる。
中性子の照射を受けると、中性子吸収棒内の中性子吸収
物質は中性子を吸収し、燃焼等による損耗を受け、核反
応生成物質であるヘリウムガス（4He）等のガスが発生
する。このため、制御棒は中性子照射時間の経過ととも
に中性子吸収能力が低下し、金属被覆管内のガス圧が上
昇する。中性子吸収能力が予め定めた値まで低下するに
要する中性子照射時間を核的寿命といい、ガス圧が許容
値まで上昇するに必要な中性子照射時間を機械的寿命と
呼んでいる。
ところで、一本の制御棒に注目した場合、制御棒内に
収容される多数の長尺な中性子吸収棒が全て平等に中性
子照射を受けるわけではない。例えば、原子炉の炉心に
制御棒を部分的に挿入した場合、各ウィングの側縁近傍
および先端部分は特に強い中性子照射を受け、この部分
の中性子吸収能力の劣化が著しい。
収容される多数の長尺な中性子吸収棒が全て平等に中性
子照射を受けるわけではない。例えば、原子炉の炉心に
制御棒を部分的に挿入した場合、各ウィングの側縁近傍
および先端部分は特に強い中性子照射を受け、この部分
の中性子吸収能力の劣化が著しい。
したがって、全ての中性子吸収棒が一様に作られてい
る従来の原子炉用制御棒では、中性子吸収棒の上端部
（先端部）やウィング側縁に位置する中性子吸収棒が他
部または他の中性子吸収棒より先に中性子吸収能力を失
い、ウィング側縁の中性子吸収棒は他の吸収棒より先に
寿命が損われる。この結果、従来の原子炉用制御棒にあ
っては、中性子吸収棒の大部分が使用に耐えるにも拘ら
ず、原子炉用制御棒を交換しなければならず、制御棒を
有効的に利用することができなかった。
る従来の原子炉用制御棒では、中性子吸収棒の上端部
（先端部）やウィング側縁に位置する中性子吸収棒が他
部または他の中性子吸収棒より先に中性子吸収能力を失
い、ウィング側縁の中性子吸収棒は他の吸収棒より先に
寿命が損われる。この結果、従来の原子炉用制御棒にあ
っては、中性子吸収棒の大部分が使用に耐えるにも拘ら
ず、原子炉用制御棒を交換しなければならず、制御棒を
有効的に利用することができなかった。
この点から、本出願人は、強い中性子照射を受ける先
端部位に、中性子吸収によってもガスが発生しないハフ
ニウム等からなる長寿命型中性子吸収棒を配設した制御
棒を提案した（特開昭53−74697号および特開昭57−173
788号公報参照）。このようにすれば、強い中性子照射
を受ける部分が長寿命化されるので、全体として原子炉
用制御棒の長寿命化を図ることができる。
端部位に、中性子吸収によってもガスが発生しないハフ
ニウム等からなる長寿命型中性子吸収棒を配設した制御
棒を提案した（特開昭53−74697号および特開昭57−173
788号公報参照）。このようにすれば、強い中性子照射
を受ける部分が長寿命化されるので、全体として原子炉
用制御棒の長寿命化を図ることができる。
ところが、原子炉用制御棒に例えばB4C粉末を充填し
た従来型の中性子吸収棒を使用した場合、使用中に粉末
の下詰まりが生じ、その上端近傍に粉末の存在しない部
分、すなわちボイドが発生する。一般に、B4C粉末を充
填した従来型の中性子吸収棒では、SUS製金属被覆管の
先端をSUS製プラグで閉塞し、このプラグに隣接して金
属被覆管内に鉄ウールを長さ数mm程度介装している。さ
らに、上記鉄ウールやプラグはB4Cやハフニウム等の中
性子吸収物質に較べて中性子吸収能力が著しく小さいた
め、非吸収材部を構成し、上記鉄ウールの下側にボイド
が発生する。
た従来型の中性子吸収棒を使用した場合、使用中に粉末
の下詰まりが生じ、その上端近傍に粉末の存在しない部
分、すなわちボイドが発生する。一般に、B4C粉末を充
填した従来型の中性子吸収棒では、SUS製金属被覆管の
先端をSUS製プラグで閉塞し、このプラグに隣接して金
属被覆管内に鉄ウールを長さ数mm程度介装している。さ
らに、上記鉄ウールやプラグはB4Cやハフニウム等の中
性子吸収物質に較べて中性子吸収能力が著しく小さいた
め、非吸収材部を構成し、上記鉄ウールの下側にボイド
が発生する。
第６図（Ａ）は原子炉用制御棒に長寿命型中性子吸収
材（ハフニウム板あるいはハフニウム棒）７と従来型の
B4Cを充填した長尺の中性子吸収棒８とを使用したもの
で、両者の境界が隙間ｌを介して一直線上に並び、かつ
中性子吸収棒８の頂部がプラグ9aや鉄ウール9bの存在に
より中性子の非吸収材部となっている例を示し、この場
合の原子炉用制御棒の中性子束分布は臨界実験データか
ら第６図（Ｂ）に実線Ａで示すように推定される。破線
ＢはB4Cまたはハフニウム（Hf）が存在する場合の中性
子分布曲線を示し、一点鎖線Ｃは隙間ｌが存在しない場
合の中性子束分布曲線を示す。符号9cは鉄ウール部分に
形成されるボイド（空隙）を示し、隙間ｌは原子炉の中
で制御棒を長期間使用する場合、中性子吸収材７および
８が中性子照射を受け、いわゆる照射成長する場合に対
する逃げしろである。
材（ハフニウム板あるいはハフニウム棒）７と従来型の
B4Cを充填した長尺の中性子吸収棒８とを使用したもの
で、両者の境界が隙間ｌを介して一直線上に並び、かつ
中性子吸収棒８の頂部がプラグ9aや鉄ウール9bの存在に
より中性子の非吸収材部となっている例を示し、この場
合の原子炉用制御棒の中性子束分布は臨界実験データか
ら第６図（Ｂ）に実線Ａで示すように推定される。破線
ＢはB4Cまたはハフニウム（Hf）が存在する場合の中性
子分布曲線を示し、一点鎖線Ｃは隙間ｌが存在しない場
合の中性子束分布曲線を示す。符号9cは鉄ウール部分に
形成されるボイド（空隙）を示し、隙間ｌは原子炉の中
で制御棒を長期間使用する場合、中性子吸収材７および
８が中性子照射を受け、いわゆる照射成長する場合に対
する逃げしろである。
臨界実験によると、中性子吸収棒８の非吸収材部Ｄの
中央での中性子束の盛上りの大きさは、非吸収材部Ｄの
長さによって変化するが、非吸収材部ＤとB4Cとの境界
における中性子束は、非吸収材部Ｄが存在しない場合に
比べて1.5〜２倍になり、この中性子束の盛上りは境界
の極く近傍領域にだけ発生することが確認された。
中央での中性子束の盛上りの大きさは、非吸収材部Ｄの
長さによって変化するが、非吸収材部ＤとB4Cとの境界
における中性子束は、非吸収材部Ｄが存在しない場合に
比べて1.5〜２倍になり、この中性子束の盛上りは境界
の極く近傍領域にだけ発生することが確認された。
そして、このような原子炉用制御棒にボロン−10（10
B）が大幅に減耗されるまで多量の中性子を照射した場
合、非吸収材部に隣接した領域のB4Cは局所的に1.5〜２
倍の中性子照射を受け、この中性子照射により核反応生
成物である4He,7Li等が発生し、B4C粉末粒（ペレット）
の膨脹によるスエリングが起こる。このため、非吸収材
部Ｄとの境界に近い極く限られた領域でB4Cの膨張によ
り金属被覆管8aは局所的な応力を受けて膨出し、破損し
たりする恐れがあった。
B）が大幅に減耗されるまで多量の中性子を照射した場
合、非吸収材部に隣接した領域のB4Cは局所的に1.5〜２
倍の中性子照射を受け、この中性子照射により核反応生
成物である4He,7Li等が発生し、B4C粉末粒（ペレット）
の膨脹によるスエリングが起こる。このため、非吸収材
部Ｄとの境界に近い極く限られた領域でB4Cの膨張によ
り金属被覆管8aは局所的な応力を受けて膨出し、破損し
たりする恐れがあった。
臨界実験では、中性子吸収棒８の非吸収材部Ｄの長さ
を1cm〜5cmの間で変えて制御棒表面の中性子束分布を測
定した。非吸収材部中央での中性子束の盛上りの大きさ
は、非吸収材部Ｄの長さによって変化するが、非吸収材
部ＤとB4Cとの境界における中性子束は、非吸収材部の
長さが1.5cm以上で、非吸収材部が存在しない場合に比
べて1.5〜２倍になる。しかも、この中性子束の盛上り
は境界の極く近傍領域にだけ発生することが確認され
た。
を1cm〜5cmの間で変えて制御棒表面の中性子束分布を測
定した。非吸収材部中央での中性子束の盛上りの大きさ
は、非吸収材部Ｄの長さによって変化するが、非吸収材
部ＤとB4Cとの境界における中性子束は、非吸収材部の
長さが1.5cm以上で、非吸収材部が存在しない場合に比
べて1.5〜２倍になる。しかも、この中性子束の盛上り
は境界の極く近傍領域にだけ発生することが確認され
た。
そして、このような原子炉用制御棒にボロン−10（10
B）が大幅に減耗されるまで多量の中性子を照射した場
合、非吸収材部に隣接した領域のB4Cは局所的に1.5〜２
倍の中性子照射を受け、この中性子照射により核反応生
成物である4He,7Li等が生じ、B4C粉末粒あるいはペレッ
トのスエリングが起こる。このため、非吸収材部との境
界に近い極く限られた領域でB4Cの膨張により、金属被
覆管8aは局所的な応力を受けて膨出し、破損したりする
虞れがあった。
B）が大幅に減耗されるまで多量の中性子を照射した場
合、非吸収材部に隣接した領域のB4Cは局所的に1.5〜２
倍の中性子照射を受け、この中性子照射により核反応生
成物である4He,7Li等が生じ、B4C粉末粒あるいはペレッ
トのスエリングが起こる。このため、非吸収材部との境
界に近い極く限られた領域でB4Cの膨張により、金属被
覆管8aは局所的な応力を受けて膨出し、破損したりする
虞れがあった。
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、長
尺の中性子吸収材の頂部に短尺軽量物の長寿命型中性子
吸収材を当接させて隙間に基づく中性子束の局所的な盛
上りを制御し、長尺の中性子吸収材の健全性や信頼性を
向上させて制御棒の長寿命化を図ることができるように
した原子炉用制御棒を提供することを目的とする。
尺の中性子吸収材の頂部に短尺軽量物の長寿命型中性子
吸収材を当接させて隙間に基づく中性子束の局所的な盛
上りを制御し、長尺の中性子吸収材の健全性や信頼性を
向上させて制御棒の長寿命化を図ることができるように
した原子炉用制御棒を提供することを目的とする。
本発明に係る原子炉用制御棒は、タイロッドの各突出
脚にＵ字状断面のシースを取付けて複数のウィングを構
成し、上記タイロッドの挿入先端部に先端構造材を、ま
た挿入末端部に末端構造材をそれぞれ配置し、前記先端
構造材に隣接する短尺の長寿命型中性子吸収材とこの中
性子吸収材に隣接する長尺の中性子吸収材とを前記シー
ス内で軸方向に並設し、上記長尺の中性子吸収材は中性
子を吸収してスウェリングを起こす中性子吸収物質を充
填した原子炉用制御棒において、前記短尺の長寿命型中
性子吸収材は制御棒の軸方向に長尺の中性子吸収材の中
性子照射成長長さを吸収する微小間隙をおいて分割さ
れ、分割された挿入末端側の長寿命型中性子吸収材は短
尺軽量物とされて前記長尺の中性子吸収材に当接して配
置されたものである。
脚にＵ字状断面のシースを取付けて複数のウィングを構
成し、上記タイロッドの挿入先端部に先端構造材を、ま
た挿入末端部に末端構造材をそれぞれ配置し、前記先端
構造材に隣接する短尺の長寿命型中性子吸収材とこの中
性子吸収材に隣接する長尺の中性子吸収材とを前記シー
ス内で軸方向に並設し、上記長尺の中性子吸収材は中性
子を吸収してスウェリングを起こす中性子吸収物質を充
填した原子炉用制御棒において、前記短尺の長寿命型中
性子吸収材は制御棒の軸方向に長尺の中性子吸収材の中
性子照射成長長さを吸収する微小間隙をおいて分割さ
れ、分割された挿入末端側の長寿命型中性子吸収材は短
尺軽量物とされて前記長尺の中性子吸収材に当接して配
置されたものである。
以下、本発明に係る原子炉用制御棒の一実施例につい
て添付図面を参照して説明する。
て添付図面を参照して説明する。
第１図は、沸騰水型原子炉に用いられる本発明の原子
炉用制御棒10を示すものである。図において、左半分は
実験的に求めた制御棒表面の中性子束分布を等高線で示
すもので、この中性子束分布図から、制御棒10のどの位
置の中性子照射量が高くなるかが判別できる。制御棒10
は横断面十字形をなすタイロッド11を有し、このタイロ
ッド11の先端および末端側に先端構造材12および図示し
ない末端構造材が結合されて一体化される。先端構造材
12には原子炉用制御棒10の挿入を案内するガイドローラ
14が備えられる。符号15は制御棒10の操作用ハンドル15
である。
炉用制御棒10を示すものである。図において、左半分は
実験的に求めた制御棒表面の中性子束分布を等高線で示
すもので、この中性子束分布図から、制御棒10のどの位
置の中性子照射量が高くなるかが判別できる。制御棒10
は横断面十字形をなすタイロッド11を有し、このタイロ
ッド11の先端および末端側に先端構造材12および図示し
ない末端構造材が結合されて一体化される。先端構造材
12には原子炉用制御棒10の挿入を案内するガイドローラ
14が備えられる。符号15は制御棒10の操作用ハンドル15
である。
一方、タイロッド11の各突出脚には深いＵ字状断面を
有するシース16が取付けられ、横断面が十字形をなす４
枚のウィング17が構成される。ウィング17のシース16内
には偏平な内部空間が形成される。先端構造材12に隣接
する内部空間には長寿命型中性子吸収18a,18bがウィン
グ17の軸方向に分割されて配設される。この中性子吸収
材18a,18bはハフニウム（Hf）あるいはHf−Zr合金等で
棒状あるいはプレート状に構成される。ハフニウムは中
性子吸収能力の優れた金属材で、B4Cの３〜６倍の寿命
を有する。
有するシース16が取付けられ、横断面が十字形をなす４
枚のウィング17が構成される。ウィング17のシース16内
には偏平な内部空間が形成される。先端構造材12に隣接
する内部空間には長寿命型中性子吸収18a,18bがウィン
グ17の軸方向に分割されて配設される。この中性子吸収
材18a,18bはハフニウム（Hf）あるいはHf−Zr合金等で
棒状あるいはプレート状に構成される。ハフニウムは中
性子吸収能力の優れた金属材で、B4Cの３〜６倍の寿命
を有する。
また、長寿命型中性子吸収材18a,18bはその合計長さ
（挿入方向の長さ）が５〜30cm程度の短尺の中性子吸収
板（中性子吸収棒であってもよい。）であり、前記ウィ
ング17の翼端には、1.5m以上の軸方向長さを有する長尺
の長寿命型中性子吸収棒（中性子吸収板でもよい。）18
cが複数本配列される。これらの長寿命型中性子吸収材1
8a〜18cは強い中性子照射を受ける各ウィング17の先端
部および翼端部にそれぞれ配設される。このうち、短尺
の中性子吸収板18aは先端構造材12に密接して配置さ
れ、タイロッド11の先端突起11aに係合される。一方、
長尺の中性子吸収棒18cは各ウィング17の翼端近傍、す
なわちシース16の外側端部に必要に応じて配設される。
（挿入方向の長さ）が５〜30cm程度の短尺の中性子吸収
板（中性子吸収棒であってもよい。）であり、前記ウィ
ング17の翼端には、1.5m以上の軸方向長さを有する長尺
の長寿命型中性子吸収棒（中性子吸収板でもよい。）18
cが複数本配列される。これらの長寿命型中性子吸収材1
8a〜18cは強い中性子照射を受ける各ウィング17の先端
部および翼端部にそれぞれ配設される。このうち、短尺
の中性子吸収板18aは先端構造材12に密接して配置さ
れ、タイロッド11の先端突起11aに係合される。一方、
長尺の中性子吸収棒18cは各ウィング17の翼端近傍、す
なわちシース16の外側端部に必要に応じて配設される。
先端の長寿命型中性子吸収材18aの末端側に配設され
る長寿命型中性子吸収材18bは挿入方向の長さが１〜3cm
程度の短尺軽量物とされる。この中性子吸収材18bの引
抜側に隣接して長尺な中性子吸収棒19が配設される。中
性子吸収棒19は複数本がウィング17の幅方向に密接して
配設され、第２図に示すようにその金属被覆管20内にボ
ロンカーバイド（B4C）の粉末やペレット等の中性子吸
収物質21が充填される。中性子吸収棒19の先端部には鉄
ウール等の金属ウール22が介装され、先端はプラグ23に
より気密に密封される。この金属ウール22およびプラグ
23は中性子吸収物質に較べて中性子吸収能力が著しく劣
り、中性子の非吸収材部D1が形成される。
る長寿命型中性子吸収材18bは挿入方向の長さが１〜3cm
程度の短尺軽量物とされる。この中性子吸収材18bの引
抜側に隣接して長尺な中性子吸収棒19が配設される。中
性子吸収棒19は複数本がウィング17の幅方向に密接して
配設され、第２図に示すようにその金属被覆管20内にボ
ロンカーバイド（B4C）の粉末やペレット等の中性子吸
収物質21が充填される。中性子吸収棒19の先端部には鉄
ウール等の金属ウール22が介装され、先端はプラグ23に
より気密に密封される。この金属ウール22およびプラグ
23は中性子吸収物質に較べて中性子吸収能力が著しく劣
り、中性子の非吸収材部D1が形成される。
一方、先端の長寿命型中性子吸収材18aと次の短尺中
性子吸収材18bとの間には、原子炉炉心での中性子照射
に伴う各中性子吸収材18a,18b,19の照射成長長さを吸収
するための間隙25が形成され、この間隙25には、ハフニ
ウム（Hf）ウール等の中性子吸収用金属ウール24が挿入
される。この金属ウール24の挿入により、間隙25による
中性子束の盛上りが抑制される一方、制御棒の急激な挿
入・引抜時の際に、短尺中性子吸収材18bの変位移動を
抑制している。Hfウール等の金属ウールは全体的には低
密度充填であるため、各金属ウールは中性子吸収材の中
性子吸収材の中性子照射成長時には押し潰されて狭くな
る。
性子吸収材18bとの間には、原子炉炉心での中性子照射
に伴う各中性子吸収材18a,18b,19の照射成長長さを吸収
するための間隙25が形成され、この間隙25には、ハフニ
ウム（Hf）ウール等の中性子吸収用金属ウール24が挿入
される。この金属ウール24の挿入により、間隙25による
中性子束の盛上りが抑制される一方、制御棒の急激な挿
入・引抜時の際に、短尺中性子吸収材18bの変位移動を
抑制している。Hfウール等の金属ウールは全体的には低
密度充填であるため、各金属ウールは中性子吸収材の中
性子吸収材の中性子照射成長時には押し潰されて狭くな
る。
なお、間隙25に充填される金属ウールとしてHfウール
の代りにSUS管のようなものとすることができ、このSUS
管等を挿入した場合にはこの部分に非吸収材部D2が形成
される。しかし、間隙25の挿入方向長さ（幅）は数mm程
度であり、この程度の長さの場合、非吸収材部D2による
中性子束の盛上りは小さく、しかもこの非吸収材部D2と
中性子吸収棒19の先端部の非吸収材部D1との間に、長寿
命型中性子吸収材18bが介装しているので、長尺中性子
吸収棒19のB4C頂部において、間隙25による中性子束の
盛上りは確実に無視でき、第３図（Ｂ）に実線C1で示さ
れる中性子分布曲線を有する。符号ＡおよびＢは第６図
に実線および破線でそれぞれ示した中性子分布曲線Ａお
よびＢである。
の代りにSUS管のようなものとすることができ、このSUS
管等を挿入した場合にはこの部分に非吸収材部D2が形成
される。しかし、間隙25の挿入方向長さ（幅）は数mm程
度であり、この程度の長さの場合、非吸収材部D2による
中性子束の盛上りは小さく、しかもこの非吸収材部D2と
中性子吸収棒19の先端部の非吸収材部D1との間に、長寿
命型中性子吸収材18bが介装しているので、長尺中性子
吸収棒19のB4C頂部において、間隙25による中性子束の
盛上りは確実に無視でき、第３図（Ｂ）に実線C1で示さ
れる中性子分布曲線を有する。符号ＡおよびＢは第６図
に実線および破線でそれぞれ示した中性子分布曲線Ａお
よびＢである。
ところで、先端の長寿命型短尺の中性子吸収材18aは
挿入方向長さが通常10cm以上とされ、この中性子吸収材
18aに間隙25をおいて隣り合う短尺中性子吸収材18bに較
べて重量がかなり大きい。このため、制御棒の急激な引
抜きによって長尺中性子吸収棒19に衝撃が及ばないよう
に、先端の中性子吸収材18aはタイロッド11の先端突起1
1aまたは先端構造材12に係合し、固定される。
挿入方向長さが通常10cm以上とされ、この中性子吸収材
18aに間隙25をおいて隣り合う短尺中性子吸収材18bに較
べて重量がかなり大きい。このため、制御棒の急激な引
抜きによって長尺中性子吸収棒19に衝撃が及ばないよう
に、先端の中性子吸収材18aはタイロッド11の先端突起1
1aまたは先端構造材12に係合し、固定される。
また、長寿命型中性子吸収材18bは短尺軽量であるた
め、制御棒の急激な挿入や引抜時に移動変化が生じて
も、長尺中性子吸収棒19の頂部にショックを与える恐れ
がない。したがって、短尺の中性子吸収材18bをウィン
グ17内で積極的に固定させる必要はなく、長尺の中性子
吸収棒19の頂部に当接させることができる。このため、
中性子吸収棒19の頂部の非吸収材部D1の中性子束分布曲
線C1は従来の中性子分布曲線Ａのように盛上がらず、抑
制された形となる。
め、制御棒の急激な挿入や引抜時に移動変化が生じて
も、長尺中性子吸収棒19の頂部にショックを与える恐れ
がない。したがって、短尺の中性子吸収材18bをウィン
グ17内で積極的に固定させる必要はなく、長尺の中性子
吸収棒19の頂部に当接させることができる。このため、
中性子吸収棒19の頂部の非吸収材部D1の中性子束分布曲
線C1は従来の中性子分布曲線Ａのように盛上がらず、抑
制された形となる。
この結果、中性子吸収物質21の端部部分の中性子束の
盛上りは、ｅからｆで表わされるように抑制され、端部
部分の局所的な中性子照射量が抑制される。このため、
中性子吸収物質21の端部でのB4Cの局所的なスウェリン
グが抑制され、金属被覆管20への局所的な応力の発生が
抑えられる。したがって、長尺型中性子吸収棒19の健全
性が向上し、長寿命を達成することができる。
盛上りは、ｅからｆで表わされるように抑制され、端部
部分の局所的な中性子照射量が抑制される。このため、
中性子吸収物質21の端部でのB4Cの局所的なスウェリン
グが抑制され、金属被覆管20への局所的な応力の発生が
抑えられる。したがって、長尺型中性子吸収棒19の健全
性が向上し、長寿命を達成することができる。
次に、作用を説明する。
長寿命型中性子吸収材18a〜18cと長尺の中性子吸収材
19とを組み合せたハイブリッド型原子炉用制御棒10を原
子炉の炉心に挿入すると、制御棒10は中性子の照射を受
ける。この中性子照射を受けた原子炉用制御棒表面の中
性子束２次元分布は、実験によると第１図の左半分に相
対値で示す等高線図で表される。この等高線図からも理
解されるように原子炉用制御棒10は各ウィング17の先端
部と翼端部において特に強い中性子照射を受ける。しか
し、この場合、原子炉用制御棒10は強い中性子照射を受
ける各ウィング17の先端部および翼端部に長寿命型中性
子吸収材18を配設したので、中性子照射時間における中
性子吸収能力をほぼ均一化させることができ、制御棒の
長寿命化を図ることができる。
19とを組み合せたハイブリッド型原子炉用制御棒10を原
子炉の炉心に挿入すると、制御棒10は中性子の照射を受
ける。この中性子照射を受けた原子炉用制御棒表面の中
性子束２次元分布は、実験によると第１図の左半分に相
対値で示す等高線図で表される。この等高線図からも理
解されるように原子炉用制御棒10は各ウィング17の先端
部と翼端部において特に強い中性子照射を受ける。しか
し、この場合、原子炉用制御棒10は強い中性子照射を受
ける各ウィング17の先端部および翼端部に長寿命型中性
子吸収材18を配設したので、中性子照射時間における中
性子吸収能力をほぼ均一化させることができ、制御棒の
長寿命化を図ることができる。
一般に、長寿命型中性子吸収材と長尺の中性子吸収材
との境界面がジクザクでなく、直線的な場合には、第６
図（Ｂ）に実線Ａで示すような中性子束の盛上りが生
じ、中性子非吸収材部Ｄに隣接するB4Cの極く限定され
た範囲でボロン−10の核分裂反応が進み、その結果、B4
Cはスエリングを起し、金属被覆管8aを局所的に膨出さ
せ、破損を生じさせる虞れがある。しかし、本実施例に
おいては、長寿命型中性子吸収材18bが長尺の中性子吸
収棒19に当接し、しかも各中性子吸収棒19の中性子照射
成長に伴って移動変位可能に収納されているので、第６
図に示す隙間ｌは形成されない。この結果、中性子束分
布曲線C1は符号Ａで示すような中性子束の大きな盛上り
は抑制される。このため、長尺中性子吸収棒19に充填さ
れているB4Cの頂部における中性子束の盛上りはｆで示
されるように抑えられ、B4C頂部への中性子照射量が少
なくなる。したがって、B4Cの局所的なスウェリングが
抑制され、金属被覆管20の局所的応力の発生が緩和さ
れ、金属被覆管20の健全性が向上し、制御棒の寿命が増
大する。
との境界面がジクザクでなく、直線的な場合には、第６
図（Ｂ）に実線Ａで示すような中性子束の盛上りが生
じ、中性子非吸収材部Ｄに隣接するB4Cの極く限定され
た範囲でボロン−10の核分裂反応が進み、その結果、B4
Cはスエリングを起し、金属被覆管8aを局所的に膨出さ
せ、破損を生じさせる虞れがある。しかし、本実施例に
おいては、長寿命型中性子吸収材18bが長尺の中性子吸
収棒19に当接し、しかも各中性子吸収棒19の中性子照射
成長に伴って移動変位可能に収納されているので、第６
図に示す隙間ｌは形成されない。この結果、中性子束分
布曲線C1は符号Ａで示すような中性子束の大きな盛上り
は抑制される。このため、長尺中性子吸収棒19に充填さ
れているB4Cの頂部における中性子束の盛上りはｆで示
されるように抑えられ、B4C頂部への中性子照射量が少
なくなる。したがって、B4Cの局所的なスウェリングが
抑制され、金属被覆管20の局所的応力の発生が緩和さ
れ、金属被覆管20の健全性が向上し、制御棒の寿命が増
大する。
以上に述べたように、本発明に係る原子炉用制御棒に
おいては、短尺の長寿命型中性子吸収材を制御棒の軸方
向に、長尺の中性子吸収材の中性子照射成長長さを吸収
する微小間隙をおいて分割し、分割された挿入末端側の
長寿命型中性子吸収材は短尺軽量物とされて前記長尺の
中性子吸収材に当接して配置したので、中性子照射長に
伴う長さの変化を長寿命型中性子吸収材間の微小間隙で
吸収することができ、長尺の中性子吸収材と長寿命型中
性子吸収材との間に形成される隙間を取り除き、長尺の
中性子吸収材と長寿命型中性子吸収材との間隙を常時最
小化することができ、この結果、中性子束の盛上りを抑
制でき、長尺の中性子吸収材に充填された中性子吸収物
質の局所的なスウェリングを有効的に抑え、このスウェ
リングに基づく被覆管の破損の可能性を低減させること
ができるので、長尺の中性子吸収材の健全性や信頼性を
向上させることができ、制御棒の長寿命化を確実に図る
ことができる。
おいては、短尺の長寿命型中性子吸収材を制御棒の軸方
向に、長尺の中性子吸収材の中性子照射成長長さを吸収
する微小間隙をおいて分割し、分割された挿入末端側の
長寿命型中性子吸収材は短尺軽量物とされて前記長尺の
中性子吸収材に当接して配置したので、中性子照射長に
伴う長さの変化を長寿命型中性子吸収材間の微小間隙で
吸収することができ、長尺の中性子吸収材と長寿命型中
性子吸収材との間に形成される隙間を取り除き、長尺の
中性子吸収材と長寿命型中性子吸収材との間隙を常時最
小化することができ、この結果、中性子束の盛上りを抑
制でき、長尺の中性子吸収材に充填された中性子吸収物
質の局所的なスウェリングを有効的に抑え、このスウェ
リングに基づく被覆管の破損の可能性を低減させること
ができるので、長尺の中性子吸収材の健全性や信頼性を
向上させることができ、制御棒の長寿命化を確実に図る
ことができる。
第１図は本発明に係る原子炉用制御棒の一実施例を示す
部分的縦断面図、第２図は上記原子炉用制御棒のウィン
グ内に組み込まれる長尺の中性子吸収棒と長寿命型中性
子吸収材との配置関係を拡大して示す部分図、第３図
（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る原子炉用制御棒にお
ける各中性子吸収材の配置関係および中性子束分布の関
係をそれぞれ示す図、第４図は従来の原子炉用制御棒を
示す斜視図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う平断面
図、第６図（Ａ）および（Ｂ）は従来の原子炉用制御棒
内に組み込まれる各中性子吸収材の配置関係および中性
子束分布の関係をそれぞれ示す図である。 10……原子炉用制御棒、11……タイロッド、12……先端
構造材、16……シース、17……ウィング、18a,18b,18c
……長寿命型中性子吸収材、19……長尺の中性子吸収
材、19a〜19f……中性子吸収棒、20……金属被覆管、21
……中性子吸収物質、22……金属ウール、23……プラ
グ、D1,D2……非吸収材部。
部分的縦断面図、第２図は上記原子炉用制御棒のウィン
グ内に組み込まれる長尺の中性子吸収棒と長寿命型中性
子吸収材との配置関係を拡大して示す部分図、第３図
（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る原子炉用制御棒にお
ける各中性子吸収材の配置関係および中性子束分布の関
係をそれぞれ示す図、第４図は従来の原子炉用制御棒を
示す斜視図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う平断面
図、第６図（Ａ）および（Ｂ）は従来の原子炉用制御棒
内に組み込まれる各中性子吸収材の配置関係および中性
子束分布の関係をそれぞれ示す図である。 10……原子炉用制御棒、11……タイロッド、12……先端
構造材、16……シース、17……ウィング、18a,18b,18c
……長寿命型中性子吸収材、19……長尺の中性子吸収
材、19a〜19f……中性子吸収棒、20……金属被覆管、21
……中性子吸収物質、22……金属ウール、23……プラ
グ、D1,D2……非吸収材部。
Claims (5)
- 【請求項１】タイロッドの各突出脚にＵ字状断面のシー
スを取付けて複数のウィングを構成し、上記タイロッド
の挿入先端部に先端構造材を、また挿入末端部に末端構
造材をそれぞれ配置し、前記先端構造材に隣接する短尺
の長寿命型中性子吸収材とこの中性子吸収材に隣接する
長尺の中性子吸収材とを前記シース内で軸方向に並設
し、上記長尺の中性子吸収材は中性子吸収してスウェリ
ングを起こす中性子吸収物質を充填した原子炉用制御棒
において、前記短尺の長寿命型中性子吸収材は制御棒の
軸方向に、長尺の中性子吸収材の中性子照射成長長さを
吸収する微小間隙をおいて分割され、分割された挿入末
端側の長寿命型中性子吸収材は短尺軽量物とされて前記
長尺の中性子吸収材に当接して配置されたことを特徴と
する原子炉用制御棒。 - 【請求項２】長寿命型中性子吸収材は制御棒の軸方向に
微小間隙をおいて２分割され、分割された挿入先端側の
長寿命型中性子吸収材はタイロッドおよび先端構造材に
係合して保持された特許請求の範囲第１項に記載の原子
炉用制御棒。 - 【請求項３】微小間隙は、長尺の中性子吸収材の中性子
照射成長長さを吸収するため、数mmの幅である特許請求
の範囲第１項に記載の原子炉用制御棒。 - 【請求項４】微小間隙にはハフニウムウール等の中性子
吸収用金属ウールが介装された特許請求の範囲第１項に
記載の原子炉用制御棒。 - 【請求項５】分割された挿入末端側の長寿命型中性子吸
収材は挿入方向の長さが１〜3cmである特許請求の範囲
第１項に記載の原子炉用制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61029005A JPH0816716B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 原子炉用制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61029005A JPH0816716B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 原子炉用制御棒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62187284A JPS62187284A (ja) | 1987-08-15 |
| JPH0816716B2 true JPH0816716B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=12264285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61029005A Expired - Lifetime JPH0816716B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | 原子炉用制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0816716B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE514802C2 (sv) * | 1998-07-02 | 2001-04-23 | Westinghouse Atom Ab | Absorbatorkropp och styrstav |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60220893A (ja) * | 1984-04-18 | 1985-11-05 | 株式会社日立製作所 | 原子炉用制御棒 |
| JPS6129792A (ja) * | 1984-07-20 | 1986-02-10 | 株式会社東芝 | 原子炉用制御棒 |
| JPS61189488A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-23 | 株式会社東芝 | 原子炉用制御棒 |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP61029005A patent/JPH0816716B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62187284A (ja) | 1987-08-15 |
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