JPS587196B2

JPS587196B2 - 制御棒

Info

Publication number: JPS587196B2
Application number: JP53121565A
Authority: JP
Inventors: 新野毅; 盛山武夫; 落合兼寛
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1983-02-08
Also published as: JPS5548692A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は制御棒に係り、特に沸騰水型原子炉に使用する
原子炉燃料体の地震時の変形に追従して変形し、かつ、
適当な剛さと十分な強度をもたせるのに好適な構造の制
御棒に関する。

従来の沸騰水型原子炉に使用される制御棒は、第１図、
第２図に示すように構成されていた。

第１図において、１は十字型のタイロツドで、タイロツ
ド１の十字型の各辺には、第２図に示すように、内部に
中性子吸収材であるボロンカーバイト５が允填してある
ポイズンチューブ６が複数本配列してあり、冷却効果を
増大するだめの複数個の穴７が設けてあるステンレスシ
ース２が根元で溶接によって固定してあり、全体として
も十字型になっている。

そしてステンレスシース２の長手方向の上端には上端固
定板３が、下端には下端固定板４が溶接接合されていて
、十字型が保持されており、全体が一体となった剛構造
となっている。

第３図は原子炉炉心の概略図で、原子炉炉心を支持して
いる円筒状のシュラウド７の内部には数百本の燃料体８
がその上端を上部格子板９で下端を炉心サポート１０で
いわゆるピン支持された状態で収納されており、制御棒
案内管１１内に納められた制御棒１２が燃料体８相互間
の間隙に挿入された構成になっている。

ところで、第３図に示す原子炉炉心に水平地震力が加わ
った場合、燃料体８は上記したように支持されているた
め振動するが、燃料体８は制御棒１２に比較して大きい
重量をもっているので、このとき制御棒１２が燃料体８
によって押し曲げられた形で燃料体８相互間の間隙に挿
入されていく。

第４図は原子炉炉心部に水平地震力が加わった場合の制
御棒の変形状態を示した図で、地震力がない場合は、同
図ａに示すように、制御棒１２が燃料体８相互間の間隙
に変形することなく挿入される。

しかし、水平地震力が加わった場合は同図ｂに示すよう
に、制御棒１２はタイロツド１を中立軸とする面内曲げ
変形をおこした状態で挿入され、中央部ではわずかの変
形でも、ステンンスシース２の外端部においては変形量
が大きくなり、ステンレスシース２の破損をまねきやす
くなる。

そのだめ、従来、第１図、第２図のタイロツド１とステ
ンレスシース２とを切り離すか、あるいは、第５図に示
すように、ステンレスシース２の外端部に外側に開口す
る切欠き２ａを所定間隔で複数個設け、シース２の外端
部の応力緩和をはかり、制御棒１２の剛性を低下させ、
燃料体８の地震時の変形に追従しやすいようにすること
が提案されている。

しかしながら、前者においては、切り離されたタイロツ
ド１が地震時の水平加振力を受ける際に、タイロツド１
が独自で激しく振動して曲げ変形を起し、加振と直角方
向のシース２と接触し、シース２を破損させることがあ
る。

また、後者においては、シース２の応力緩和策としては
非常に有効であるが、制御棒１２が曲げ変形を受ける際
、切欠き２ａが変形し、燃料体８との接触摩擦の増加を
引き起し、制御棒１２の挿入性が阻害される。

一方、あまりに柔構造となるため、挿入性に欠けるとい
う問題がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、燃
料体の変形に容易に追従でき、かつ、適当な剛さと十分
な強度をもち、挿入性を良好にできる制御棒を提供する
ことにある。

本発明の特徴は、断面が十字形で長手方向に所定間隔毎
に外側に開口するように切欠きが設けてあるシースのそ
れぞれの切欠きの間の部分に凸部を設けるようにした点
にある。

以下本発明を第６図ないし第８図に示した実施例および
第９図を用いて詳細に説明する。

第６図は本発明の制御棒の一実施例を示す斜視図、第７
図は第６図のＣ−Ｃ線断面図である。

第６図、第７図において、第１図、第２図と同一部分は
同じ符号で示し、説明を省略する。

第１図、第２図と異なるところは、第６図に示すように
、ステンレスシース２の長手方向の外端部に所定間隔毎
に外側に開口するように複数詞の切欠き２ａが設けてあ
り、また、それぞれの切欠き２ａの間のシース２の内部
には、第７図に示すように、ステイフナ１３が固着され
ており、ステイフナ１３は第８図に示すように紡錘型に
なっているので、ステンレスシース２の内部にステイフ
ナ１３が固着されている部分のシース２の外側にはステ
イフナ１３の形状に合った形の凸部１４が形成されてい
る。

上記したように、本発明の実施例によれば、ステンレス
シース２の長手方向外端部には所定間隔毎に切欠き２ａ
が設けてあり、また、それぞれの切欠き２ａの間には凸
部１４が設けてあるので、地震時等の水平外力が原子炉
炉心部に作用したときに、いくつかの有効性を発揮する
。

以下その効果について説明する。

第９図は原子炉炉心部に地震等の水平外力が作用し、燃
料体８が曲げ変形しているときに、燃料体８の間際に制
御棒１２が挿入された状態の一例を示した図で、同図ａ
は燃料体８が曲げ変形していない状態、ｂは燃料体８が
曲げ変形している状態を示している。

燃料体８が第９図ａのように外力によって曲げ変形した
場合、制御棒１２のステンレスシース２は、上記したよ
うに２面内曲ケ変形を受けるが、シース２の外端部に切
欠き２ａが設けてあるので、シース２は燃料体８の変位
に対して挿入時の追従性が良好で、また、シース２の外
端応力は大幅に緩和され、シース２が破損することがな
い。

次に、燃料体８と制御棒１２との接触形態は、シース２
に凸部１４が形成されているので、部分接触となり、制
御棒１２の挿入性に大きな影響をおよぼす燃料体８と制
御棒１２間の摩擦力が大幅に低減され、同時にステイフ
ナ１３は中実構造となっていて、充分な強度を有してい
るので、燃料体８と点接線あるいは線接触するときにも
、燃料体８と制御棒１２間に極少の空隙を確実に確保で
き、シース２の切欠き２ａ部分が制御棒１２の挿入時に
燃料体８に当って変形するというようなことは起らない
。

また、シース２内にステイフナ１３が埋め込んであるの
で、適度の剛性を保持でき、切欠き２ａによる柔とステ
イフナ１３による剛の組合せによって、制御棒１２の挿
入性がさらに良好となる。

このような効果は、第９図に示すような燃料体８に対し
て直角方向の水平外力が作用した場合のみならず、対角
方句の水平外力が作用した場合にも同様に発揮される。

また、本発明の制御棒は、外形を従来のものとほぼ同一
にできるので、プラント全体に及ぼす悪影響は別にない
。

なお、ステンレスシース２の長手方向外端部に設ける切
欠き２ａの大きさおよび場所、並びに切欠き２ａ間に設
ける凸部１４の形状、大きさ、位置（ステイフナ１３に
よって決まる。

）等については、本発明の効果が期待される範囲で適宜
選択できることは特に説明するまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、燃料体の変形に
容易に追従でき、かつ、適当な剛さと十分な強度をもっ
ているので、挿入性を良好にできるという顕著な効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒の斜視図、第２図は第１図のＡ−
Ａ線断面図、第３図は原子炉炉心の概略図、第４図は従
来の制御棒が地震時に水平外力を受けた際の変形状況の
説明図、第５図は改良型制御棒の斜視図、第６図は本発
明の制御棒の一実施例を示す斜視図、第７図は第６図の
Ｃ−Ｃ線断面図、第８図は第７図のステイフナの斜視図
、第９図は、本発明に係る制御棒の燃料体変形時におけ
る挿入性の説明図である。１・・・タイロツド、２・・・ステンレスシース、５・
・・ボロンカーバイト、６・・・ポイズンチューブ、８
・・・燃料体、１２・・・制御棒、２ａ・・・切欠き、
１３・・・ステイフナ、１４・・・凸部。

Claims

【特許請求の範囲】

１断面が十字形で長手方向に所定間隔毎に外側に開口
する切欠きが設けてあるシースと該シース内に装填され
た中性子吸収材とよりなる制御棒において、前記シース
のそれぞれの切欠きの間の部分に凸部が設けてあること
を特徴とする制御棒。