JPH0980181A - 原子炉出力分布調整用核反応度制御棒 - Google Patents
原子炉出力分布調整用核反応度制御棒Info
- Publication number
- JPH0980181A JPH0980181A JP7231738A JP23173895A JPH0980181A JP H0980181 A JPH0980181 A JP H0980181A JP 7231738 A JP7231738 A JP 7231738A JP 23173895 A JP23173895 A JP 23173895A JP H0980181 A JPH0980181 A JP H0980181A
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- Japan
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- tube
- borosilicate glass
- glass tube
- control rod
- cladding
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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】
【課題】 原子炉の反応度制御棒において、硼珪酸ガラ
ス管のスェリングによる被覆管の割れ損傷を防止する。 【解決手段】 下部端栓１１及び上部端栓１３によって
両端がそれぞれ閉じられた被覆管１５の中に同軸的にス
ペーサ管１７が設けられ、両者の間に硼珪酸ガラス管１
９が挿入されて核反応度制御棒たる中性子吸収棒１０が
構成されている。硼珪酸ガラス管１９の内面の直径は、
下部端栓１１に近付くほど大きくなるように徐々に変化
していて、スペーサ管１７と硼珪酸ガラス管１９との間
の環状隙間１６は従来のものより大きく且つ変化してい
る。
ス管のスェリングによる被覆管の割れ損傷を防止する。 【解決手段】 下部端栓１１及び上部端栓１３によって
両端がそれぞれ閉じられた被覆管１５の中に同軸的にス
ペーサ管１７が設けられ、両者の間に硼珪酸ガラス管１
９が挿入されて核反応度制御棒たる中性子吸収棒１０が
構成されている。硼珪酸ガラス管１９の内面の直径は、
下部端栓１１に近付くほど大きくなるように徐々に変化
していて、スペーサ管１７と硼珪酸ガラス管１９との間
の環状隙間１６は従来のものより大きく且つ変化してい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種原子炉に用い
られる中性子吸収棒に関し、特に原子炉炉心内の出力分
布を調整するために用いられる核反応度制御棒に関す
る。
られる中性子吸収棒に関し、特に原子炉炉心内の出力分
布を調整するために用いられる核反応度制御棒に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の炉心においては一般に周辺部で
中性子漏れがあるので、出力分布に偏りが生じやすい。
炉心の半径方向断面（水平方向断面）において、出力分
布に著しい偏り、非均一部分があると、例えば冷却材の
炉心出口温度にばらつきが生じたりして好ましくないか
ら、一様好適な出力分布を得るため炉心の中心部に核反
応度制御棒が固定的に設けられる。核反応度制御棒の代
表的構造を説明すると、上下の端部が金属栓によって閉
じられたステンレス鋼製の被覆管の中に、中性子吸収能
力のある硼珪酸ガラスの中空管を装填して構成される。
その硼珪酸ガラス管の中にステンレス鋼製のスペーサ管
が配置され、硼珪酸ガラス管を支持する。そして、この
ような核反応度制御棒を複数本ホールドダウン組立体と
称する支持構造物に房状に取付け、核反応度制御棒集合
体として炉心内の所定位置の燃料集合体にセットして使
用する。このように炉心内に固定して設けられた核反応
度制御棒集合体は、上下方向に可動で炉心内から引き出
され、或いは炉心内に挿入される制御棒クラスタと称す
る出力制御棒によって出力制御される原子炉運転に際
し、炉心半径方向出力分布を所定範囲内に保持する。
中性子漏れがあるので、出力分布に偏りが生じやすい。
炉心の半径方向断面（水平方向断面）において、出力分
布に著しい偏り、非均一部分があると、例えば冷却材の
炉心出口温度にばらつきが生じたりして好ましくないか
ら、一様好適な出力分布を得るため炉心の中心部に核反
応度制御棒が固定的に設けられる。核反応度制御棒の代
表的構造を説明すると、上下の端部が金属栓によって閉
じられたステンレス鋼製の被覆管の中に、中性子吸収能
力のある硼珪酸ガラスの中空管を装填して構成される。
その硼珪酸ガラス管の中にステンレス鋼製のスペーサ管
が配置され、硼珪酸ガラス管を支持する。そして、この
ような核反応度制御棒を複数本ホールドダウン組立体と
称する支持構造物に房状に取付け、核反応度制御棒集合
体として炉心内の所定位置の燃料集合体にセットして使
用する。このように炉心内に固定して設けられた核反応
度制御棒集合体は、上下方向に可動で炉心内から引き出
され、或いは炉心内に挿入される制御棒クラスタと称す
る出力制御棒によって出力制御される原子炉運転に際
し、炉心半径方向出力分布を所定範囲内に保持する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のような核反応度
制御棒の被覆管は、炉心内において次のような環境に曝
される。図５に部分断面として示すように、被覆管１は
外側に位置しているから、炉心内の中性子照射を受ける
と共に原子炉冷却材の高圧力による圧縮力を受ける。中
性子照射と冷却材からの受圧は運転中連続しているか
ら、クリープ現象が生じ、このため使用が進むと細径化
が進んでいく。一方、被覆管１とスペーサ管３との間の
硼珪酸ガラス管５は、その成分中の硼素の同位体が中性
子を吸収し、それに伴い体積膨張を起こす。即ち外径が
増大する。従って、使用当初にあった被覆管１と硼珪酸
ガラス管５の隙間７は、次第に減少し、遂には無くなっ
て両者は接触する。更に使用を続けると、硼珪酸ガラス
管５の体積膨張が進み、被覆管１を内側から押し広げる
形となって円周方向応力を発生し、その応力が過大にな
れば割れを生じ破損することもある。一方、被覆管１と
硼珪酸ガラス管５との間の隙間７を当初から大きくして
おくと、使用寿命の前期において被覆管１と硼珪酸ガラ
ス管５の間に大きな隙間が存在することになる。炉心内
では、又硼珪酸ガラス管５はガンマ線を吸収して発熱
（ガンマ発熱）する。従って、前記隙間が大きいと、ガ
ンマ発熱による熱が被覆管１に良く伝達されず、冷却材
による冷却が十分に行われない。このため硼珪酸ガラス
管５は過熱して不具合を生ずることがある。従って、本
発明の課題は、原子炉冷却材による冷却が十分行われて
熱損傷が発生せず、更に長期にわたって体積膨張（スウ
ェリング）による被覆管の割れ損傷が生じない核反応度
制御棒を提供することにある。
制御棒の被覆管は、炉心内において次のような環境に曝
される。図５に部分断面として示すように、被覆管１は
外側に位置しているから、炉心内の中性子照射を受ける
と共に原子炉冷却材の高圧力による圧縮力を受ける。中
性子照射と冷却材からの受圧は運転中連続しているか
ら、クリープ現象が生じ、このため使用が進むと細径化
が進んでいく。一方、被覆管１とスペーサ管３との間の
硼珪酸ガラス管５は、その成分中の硼素の同位体が中性
子を吸収し、それに伴い体積膨張を起こす。即ち外径が
増大する。従って、使用当初にあった被覆管１と硼珪酸
ガラス管５の隙間７は、次第に減少し、遂には無くなっ
て両者は接触する。更に使用を続けると、硼珪酸ガラス
管５の体積膨張が進み、被覆管１を内側から押し広げる
形となって円周方向応力を発生し、その応力が過大にな
れば割れを生じ破損することもある。一方、被覆管１と
硼珪酸ガラス管５との間の隙間７を当初から大きくして
おくと、使用寿命の前期において被覆管１と硼珪酸ガラ
ス管５の間に大きな隙間が存在することになる。炉心内
では、又硼珪酸ガラス管５はガンマ線を吸収して発熱
（ガンマ発熱）する。従って、前記隙間が大きいと、ガ
ンマ発熱による熱が被覆管１に良く伝達されず、冷却材
による冷却が十分に行われない。このため硼珪酸ガラス
管５は過熱して不具合を生ずることがある。従って、本
発明の課題は、原子炉冷却材による冷却が十分行われて
熱損傷が発生せず、更に長期にわたって体積膨張（スウ
ェリング）による被覆管の割れ損傷が生じない核反応度
制御棒を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明によれば、原子炉出力分布制御用核反応度制
御棒となる中性子吸収棒は、ホールドダウン組立体に連
結されて使用されるが、上下端が端栓で閉じられた被覆
管、同被覆管内の中心部に同軸的に配置されたスペーサ
管及び前記被覆管とスペーサ管との間に設けられた硼珪
酸ガラス管から構成され、前記硼珪酸ガラス管の内面の
直径を下部端栓に近くなるほど大きくなるように形成し
て該硼珪酸ガラス管と該スペーサ管との間の間隙を徐々
に変化させて成ることを特徴とする。
め、本発明によれば、原子炉出力分布制御用核反応度制
御棒となる中性子吸収棒は、ホールドダウン組立体に連
結されて使用されるが、上下端が端栓で閉じられた被覆
管、同被覆管内の中心部に同軸的に配置されたスペーサ
管及び前記被覆管とスペーサ管との間に設けられた硼珪
酸ガラス管から構成され、前記硼珪酸ガラス管の内面の
直径を下部端栓に近くなるほど大きくなるように形成し
て該硼珪酸ガラス管と該スペーサ管との間の間隙を徐々
に変化させて成ることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。図１において核反応度制御棒
となる中性子吸収棒１０は、下部端栓１１及び上部端栓
１３によって両端がそれぞれ閉じられたステンレス鋼製
の被覆管１５、下端が下部端栓１１に固定され被覆管１
５内に同軸的に配置されたステンレス鋼製のスペーサ管
１７、並びにこれらの間に介装された中空の硼珪酸ガラ
ス管１９を有している。このように構成された中性子吸
収棒１０は、図２に示すように核反応度制御棒集合体と
して組み立てられて使用される。即ち、上面図が図３に
示されているようなホールドダウン組立体２０の取付け
板２１に、複数の中性子吸収棒１０の上部端栓１３が締
結される。中性子吸収棒１０は、図２に示すように房状
に垂れ下がる。取付け板２１の中央部にあるハブ２３
は、上方に延び且つコイルスプリング２５によって囲ま
れている。コイルスプリング２５は、炉心内に核反応度
制御棒集合体が取り付けられたときに中性子吸収棒１０
に下向き力を与え、しっかりと保持する。
の実施の形態を説明する。図１において核反応度制御棒
となる中性子吸収棒１０は、下部端栓１１及び上部端栓
１３によって両端がそれぞれ閉じられたステンレス鋼製
の被覆管１５、下端が下部端栓１１に固定され被覆管１
５内に同軸的に配置されたステンレス鋼製のスペーサ管
１７、並びにこれらの間に介装された中空の硼珪酸ガラ
ス管１９を有している。このように構成された中性子吸
収棒１０は、図２に示すように核反応度制御棒集合体と
して組み立てられて使用される。即ち、上面図が図３に
示されているようなホールドダウン組立体２０の取付け
板２１に、複数の中性子吸収棒１０の上部端栓１３が締
結される。中性子吸収棒１０は、図２に示すように房状
に垂れ下がる。取付け板２１の中央部にあるハブ２３
は、上方に延び且つコイルスプリング２５によって囲ま
れている。コイルスプリング２５は、炉心内に核反応度
制御棒集合体が取り付けられたときに中性子吸収棒１０
に下向き力を与え、しっかりと保持する。
【０００６】図４に被覆管１５，スペーサ管１７及び硼
珪酸ガラス管１９の初期径の相互関係が部分拡大図とし
て示されている。被覆管１５の内径より硼珪酸ガラス管
１９の外径が小さく、長手方向に一様な環状の隙間１８
が画成されている。この隙間１８は、硼珪酸ガラス管１
９から被覆管１５への熱伝達に支障が生じない大きさで
あり、硼珪酸ガラス管１９が中性子吸収により体積膨張
を起こし、被覆管１５がクリープにより内径が減少する
と無くなる。この隙間１８は、従来のものと同じ大きさ
でよい。スペーサ管１７と硼珪酸ガラス管１９の当初の
環状隙間１６は、従来のものよりも０．１２mm程度大き
くしてあり、更に下部端栓１１の近くで図示のように漸
増している。即ち、スペーサ管１７の外径は一様である
が、硼珪酸ガラス管１９の内面が研磨加工等により外径
が下部端栓１１に近いほど大きくなるように加工されて
いる。
珪酸ガラス管１９の初期径の相互関係が部分拡大図とし
て示されている。被覆管１５の内径より硼珪酸ガラス管
１９の外径が小さく、長手方向に一様な環状の隙間１８
が画成されている。この隙間１８は、硼珪酸ガラス管１
９から被覆管１５への熱伝達に支障が生じない大きさで
あり、硼珪酸ガラス管１９が中性子吸収により体積膨張
を起こし、被覆管１５がクリープにより内径が減少する
と無くなる。この隙間１８は、従来のものと同じ大きさ
でよい。スペーサ管１７と硼珪酸ガラス管１９の当初の
環状隙間１６は、従来のものよりも０．１２mm程度大き
くしてあり、更に下部端栓１１の近くで図示のように漸
増している。即ち、スペーサ管１７の外径は一様である
が、硼珪酸ガラス管１９の内面が研磨加工等により外径
が下部端栓１１に近いほど大きくなるように加工されて
いる。
【０００７】以上のように構成された中性子吸収棒１０
の内部の挙動を説明すると、硼珪酸ガラス管１９は、炉
心内において熱中性子を吸収するに従い体積膨張し内径
及び外径を増大して行く。中性子の照射を受けて発生し
たヘリウムガスは被覆管１５内の上部に集められる。一
方、被覆管１５は、中性子照射と冷却材の圧力により照
射クリープを起こし、内径及び外径が減少する。このよ
うにして環状の隙間１８が無くなり、両者は接触する。
しかして、被覆管１５は、内側からも力を受けるように
なるが、硼珪酸ガラス管１９の降伏点が被覆管１５のそ
れよりも十分小さいため（約１／２０）、それ以降の体
積膨張は、内径増大としてのみ現れる。従って、この内
径増大は、硼珪酸ガラス管１９の内面がスペーサ管１７
の外面に接するまで続く。このようにして硼珪酸ガラス
管１９の外面及び内面が被覆管１５及びスペーサ管１７
にそれぞれ接することとなる。更に使用を続けて硼珪酸
ガラス管１９が中性子を吸収し続ければ、体積膨張が続
くから、これは外径の増大となって現れ、被覆管１を外
側に向けて圧迫することになり、応力を増大し続ける。
しかしながら、前述のように環状隙間１６は、従来のも
のに比し大きくしているので、スペーサ管１７と硼珪酸
ガラス管１９の接触発生時期即ち被覆管の応力増大開始
時期が遅くなっている。又、被覆管１５は、下部端栓１
１の近くでは変形に対する拘束が大きく、過大応力発生
時期が早くなりやすいが、その領域の硼珪酸ガラス管１
９の内径がより大きくなっていて、スペーサ管１７と硼
珪酸ガラス管１９の接触も更に遅れるので、かかる問題
は生じない。
の内部の挙動を説明すると、硼珪酸ガラス管１９は、炉
心内において熱中性子を吸収するに従い体積膨張し内径
及び外径を増大して行く。中性子の照射を受けて発生し
たヘリウムガスは被覆管１５内の上部に集められる。一
方、被覆管１５は、中性子照射と冷却材の圧力により照
射クリープを起こし、内径及び外径が減少する。このよ
うにして環状の隙間１８が無くなり、両者は接触する。
しかして、被覆管１５は、内側からも力を受けるように
なるが、硼珪酸ガラス管１９の降伏点が被覆管１５のそ
れよりも十分小さいため（約１／２０）、それ以降の体
積膨張は、内径増大としてのみ現れる。従って、この内
径増大は、硼珪酸ガラス管１９の内面がスペーサ管１７
の外面に接するまで続く。このようにして硼珪酸ガラス
管１９の外面及び内面が被覆管１５及びスペーサ管１７
にそれぞれ接することとなる。更に使用を続けて硼珪酸
ガラス管１９が中性子を吸収し続ければ、体積膨張が続
くから、これは外径の増大となって現れ、被覆管１を外
側に向けて圧迫することになり、応力を増大し続ける。
しかしながら、前述のように環状隙間１６は、従来のも
のに比し大きくしているので、スペーサ管１７と硼珪酸
ガラス管１９の接触発生時期即ち被覆管の応力増大開始
時期が遅くなっている。又、被覆管１５は、下部端栓１
１の近くでは変形に対する拘束が大きく、過大応力発生
時期が早くなりやすいが、その領域の硼珪酸ガラス管１
９の内径がより大きくなっていて、スペーサ管１７と硼
珪酸ガラス管１９の接触も更に遅れるので、かかる問題
は生じない。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
核反応度制御棒となる中性子吸収棒の被覆管内に設けら
れる硼珪酸ガラス管の内径を従来のものより増大し、且
つ被覆管の下部端栓に近付くほど大きくなるように構成
したので、内側のスペーサ管との接触時期が遅れ、被覆
管の損傷が発生しない健全使用寿命を増大することがで
きる。
核反応度制御棒となる中性子吸収棒の被覆管内に設けら
れる硼珪酸ガラス管の内径を従来のものより増大し、且
つ被覆管の下部端栓に近付くほど大きくなるように構成
したので、内側のスペーサ管との接触時期が遅れ、被覆
管の損傷が発生しない健全使用寿命を増大することがで
きる。
【図１】本発明の実施形態にかかる中性子吸収棒の立断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる核反応度制御棒集合
体の立面図である。
体の立面図である。
【図３】前記核反応度制御棒集合体の上面図である。
【図４】前記実施形態の要部を示す部分断面図である。
【図５】従来のものの問題点を説明するための部分断面
図である。
図である。
１０ 中性子吸収棒 １１ 下部端栓 １５ 被覆管 １６ 環状隙間 １７ スペーサ管 １９ 硼珪酸ガラス管
Claims (1)
- 【請求項１】 ホールドダウン組立体に連結されて原子
炉炉心内に固定される中性子吸収棒を上下端が端栓で閉
じられた被覆管、同被覆管内の中心部に同軸的に配置さ
れたスペーサ管及び前記被覆管とスペーサ管との間に設
けられた硼珪酸ガラス管から構成し、前記硼珪酸ガラス
管の内面の直径を下部端栓に近くなるほど大きくなるよ
うに形成して該硼珪酸ガラス管と該スペーサ管との間の
間隙を変化させて成ることを特徴とする原子炉出力分布
制御用核反応度制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231738A JPH0980181A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 原子炉出力分布調整用核反応度制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231738A JPH0980181A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 原子炉出力分布調整用核反応度制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0980181A true JPH0980181A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=16928271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7231738A Withdrawn JPH0980181A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 原子炉出力分布調整用核反応度制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0980181A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101502761B1 (ko) * | 2013-10-29 | 2015-03-18 | 한양대학교 산학협력단 | 사용후핵연료와 방사성폐기물 유리고화체의 동시 저장처분을 통한 임계도 제어방법 |
| JP2017116504A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 三菱重工業株式会社 | 燃料貯蔵ピット用制御棒集合体 |
| JP2019007916A (ja) * | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 三菱重工業株式会社 | 燃料貯蔵ピット用内挿物 |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7231738A patent/JPH0980181A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101502761B1 (ko) * | 2013-10-29 | 2015-03-18 | 한양대학교 산학협력단 | 사용후핵연료와 방사성폐기물 유리고화체의 동시 저장처분을 통한 임계도 제어방법 |
| WO2015064979A1 (ko) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 한양대학교 산학협력단 | 사용후핵연료와 방사성폐기물 유리고화체의 동시 저장처분을 통한 임계도 제어방법 |
| JP2017116504A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 三菱重工業株式会社 | 燃料貯蔵ピット用制御棒集合体 |
| JP2019007916A (ja) * | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 三菱重工業株式会社 | 燃料貯蔵ピット用内挿物 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |