JPS6015592A - 原子炉制御棒 - Google Patents
原子炉制御棒Info
- Publication number
- JPS6015592A JPS6015592A JP58122337A JP12233783A JPS6015592A JP S6015592 A JPS6015592 A JP S6015592A JP 58122337 A JP58122337 A JP 58122337A JP 12233783 A JP12233783 A JP 12233783A JP S6015592 A JPS6015592 A JP S6015592A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cross
- control rod
- tube
- poison
- nuclear reactor
- Prior art date
- 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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Classifications
-
- 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
- Vibration Dampers (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
り発８１１の技術分野］
本発明は長寿命化したポイズンチューブを有する原子炉
制御棒Ｃ関する。
制御棒Ｃ関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
原子炉を安全【二運転するには、炉内中性子の数を調節
して一定時間内に起る核分裂の数を制御する必要があり
、このため≦二制御棒を用いている。
して一定時間内に起る核分裂の数を制御する必要があり
、このため≦二制御棒を用いている。
制御棒は、その横断面が第１図を二示すように十字形を
しており、ポイズンチューブ１がシース２およびタイロ
ッド３で支持された構造となっている。第２図はポイズ
ンチューブ１の断面図であり、ここに示されるように、
ポイズンチューブ１は金属製管体４の中に固体の中性子
吸収材５を収納して構成されている。通常は金属製管体
４内にさらｌ二中性子吸収材の移動を抑止する手段（例
えはスプリング、詰め物、銅球等）および中性子吸収材
の温度上昇を緩和するための大気圧のヘリウムが封入さ
れている。
しており、ポイズンチューブ１がシース２およびタイロ
ッド３で支持された構造となっている。第２図はポイズ
ンチューブ１の断面図であり、ここに示されるように、
ポイズンチューブ１は金属製管体４の中に固体の中性子
吸収材５を収納して構成されている。通常は金属製管体
４内にさらｌ二中性子吸収材の移動を抑止する手段（例
えはスプリング、詰め物、銅球等）および中性子吸収材
の温度上昇を緩和するための大気圧のヘリウムが封入さ
れている。
中性子吸収材としては、化学的Ｃ二安定であり、中性子
吸収性能が大きいホウ素−１０（ｉｏ Ｂ）を含有する
炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）が一般に使用されているが、Ｂ４
Ｃを用いた場合、中性子の吸収により以下の核反応を生
じ、ヘリウムを生成する。
吸収性能が大きいホウ素−１０（ｉｏ Ｂ）を含有する
炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）が一般に使用されているが、Ｂ４
Ｃを用いた場合、中性子の吸収により以下の核反応を生
じ、ヘリウムを生成する。
１０Ｂ ＋ ｌｎ −＞ ７Ｌｉ ＋ ’Ｈｅ↑５ ０
８ ２ 生成したヘリウムはＢ４Ｃ固体内に分散して蓄積し、一
部は拡散してＢ４Ｃ固体内よりポイズンチューブ内の気
Ｊｉ４に二放出されるが、多くは微小気泡としてＢ４Ｃ
固体内にとどまる。その結果Ｂ４Ｃが徐々Ｃ二膨張する
こととなる。このヘリウムの生成ζ二よｌｊ Ｂ４ｅ固
体の体積が増加する現象を一般にＢ４Ｃのスエリングと
称する。
８ ２ 生成したヘリウムはＢ４Ｃ固体内に分散して蓄積し、一
部は拡散してＢ４Ｃ固体内よりポイズンチューブ内の気
Ｊｉ４に二放出されるが、多くは微小気泡としてＢ４Ｃ
固体内にとどまる。その結果Ｂ４Ｃが徐々Ｃ二膨張する
こととなる。このヘリウムの生成ζ二よｌｊ Ｂ４ｅ固
体の体積が増加する現象を一般にＢ４Ｃのスエリングと
称する。
Ｂ４Ｃがポイズンチューブ内でスエリングを起し、容器
である金属製管体と接触するようｆ二なると、金属製管
体に直接大きな応力を発生させるようになり、管体は弾
性限界を超えて塑性変形を起し、さらにスエリングが進
行すると破損の危険が生じて継続使用できなくなる。
である金属製管体と接触するようｆ二なると、金属製管
体に直接大きな応力を発生させるようになり、管体は弾
性限界を超えて塑性変形を起し、さらにスエリングが進
行すると破損の危険が生じて継続使用できなくなる。
従来の金属製管体は一般に円形の断面を有し、最小の断
面局長で最大の面積、すなわちポイズンチューブとして
は最大の容積を有し、かつ大きな内圧に耐え得るように
なっている。しかしながらスエリングのような過大な内
圧に二対しては管体断面局長の伸び以外に内圧緩和の方
法がなく、この断面周長の伸びだけでは内圧緩和の効果
が期待できないので、上記した如く破損の危険が生ずる
ことになる。
面局長で最大の面積、すなわちポイズンチューブとして
は最大の容積を有し、かつ大きな内圧に耐え得るように
なっている。しかしながらスエリングのような過大な内
圧に二対しては管体断面局長の伸び以外に内圧緩和の方
法がなく、この断面周長の伸びだけでは内圧緩和の効果
が期待できないので、上記した如く破損の危険が生ずる
ことになる。
したがって、制御棒は、中性子吸収材である１０Ｂが中
性子を吸収して核変換を起し、１０Ｂ量が減少して中性
子吸収能が低下する、いわゆる核的寿命以前に、管体の
機械的破損のおそれを生じ、制御棒の交換を余儀なくさ
れている。
性子を吸収して核変換を起し、１０Ｂ量が減少して中性
子吸収能が低下する、いわゆる核的寿命以前に、管体の
機械的破損のおそれを生じ、制御棒の交換を余儀なくさ
れている。
通常、制御棒は半年ないし２年程度で交換をしており、
交換のための原子炉停止（−よる稼動率の低下、交換物
の運搬費の増大、交換作業者の放射線被曝の増加、放射
性廃棄物の増大などの問題を生じている。したがって、
制御棒の長寿命化が強く望まれている。
交換のための原子炉停止（−よる稼動率の低下、交換物
の運搬費の増大、交換作業者の放射線被曝の増加、放射
性廃棄物の増大などの問題を生じている。したがって、
制御棒の長寿命化が強く望まれている。
［発明の目的］
本発明の目的は、制御棒におけるポイズンチューブの金
属製管体のスエリングＣ二よる破損の危険を阻止し、そ
れによって制御棒を長寿命化すること６二ある。
属製管体のスエリングＣ二よる破損の危険を阻止し、そ
れによって制御棒を長寿命化すること６二ある。
［発明の概要］
本発明はＢ４Ｃ粉体な中性子吸収材として金属製管体に
収納してなるポイズンチューブを有する原子炉制御棒に
おいて、該金属製管体の断面形状が、円形の周囲の一部
が陥没した形状をしており、中性子吸収材のスエリング
が生じても該管体の断面形状が円形Ｃ二変形することに
よってスエリングを鯰収し、管体の破損を未然Ｃ二防ぐ
ことができるようにしたものである。
収納してなるポイズンチューブを有する原子炉制御棒に
おいて、該金属製管体の断面形状が、円形の周囲の一部
が陥没した形状をしており、中性子吸収材のスエリング
が生じても該管体の断面形状が円形Ｃ二変形することに
よってスエリングを鯰収し、管体の破損を未然Ｃ二防ぐ
ことができるようにしたものである。
［発すリの実施例］
図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明の一実施例を示すポイズンチューブの金
属製管体断面の説明図である。金属製管体の１ノ１面は
円形の断面の周囲の一部が陥没した状態となっており、
４次の回転対称を形成している。
属製管体断面の説明図である。金属製管体の１ノ１面は
円形の断面の周囲の一部が陥没した状態となっており、
４次の回転対称を形成している。
しＩに示ずように、ルｌ形ＡＯＢの弧ＡＢを弦ＡＢ に
対して対称Ｃ−内内側ニー陥没せた場合、円の半径なａ
。
対して対称Ｃ−内内側ニー陥没せた場合、円の半径なａ
。
ムＡＯＢ＝２０とすると、
（三角形ＡＯＢの面積） ＝ ａ２・山θ・傷θとなる
から、 斜線部の総面積 ＝８Ｘ（（扇形ＡＯＢの面積＞ −（三角形ＡＯＢｌｉ
＠））となる。
から、 斜線部の総面積 ＝８Ｘ（（扇形ＡＯＢの面積＞ −（三角形ＡＯＢｌｉ
＠））となる。
金属製管体が軸方向に同一の断面形状を有するとすれば
、面積比が部体積比となる。
、面積比が部体積比となる。
いま、円の面ｓＳ、斜線部の総面積な△Ｓとして、θ＝
査π、−π、７πの３例につきスエリン６ グ緩和性能を試算すると、以下のよう【二なる。
査π、−π、７πの３例につきスエリン６ グ緩和性能を試算すると、以下のよう【二なる。
ここで は初期面積Ｃ二対する最終面積Ｓ−△Ｓ
の比であり、これは前述のようｆ二体積比と等価である
から、この比の値がスエリング緩和性能の目安となる。
から、この比の値がスエリング緩和性能の目安となる。
いま仮に、それぞれｆ二相尚する体積増を従来のように
円形断面のまま局長増で実現させたとすると、局長の増
加率はそれぞれｉ。
円形断面のまま局長増で実現させたとすると、局長の増
加率はそれぞれｉ。
Ｊｌ、４７９ 、・５弱丁 となり、順に約５チ、約２
２チ。
２チ。
約９１％の増加となる。現行の設計基準では最小の５％
も許されていない。もし許されたとしても、例えばステ
ンレス鋼の３００℃付近での破断伸びが約４０％である
から、これらの状況からみて、本発明のスエリング緩和
性能が極めて大きなものであることがわかる。
も許されていない。もし許されたとしても、例えばステ
ンレス鋼の３００℃付近での破断伸びが約４０％である
から、これらの状況からみて、本発明のスエリング緩和
性能が極めて大きなものであることがわかる。
第４図はポイズンチューブをシースの中Ｃ二装置した状
態を示す本発明の一実施例の断面図である。
態を示す本発明の一実施例の断面図である。
ポイズンチューブ１′の管体４′は円周の一部を陥没さ
せた４次の回転対称の断面形状を有し、４方向ある突出
部のうち相対する２方向づつが、それぞれ＠接するポイ
ズンチューブ１′およびシニス２′で保持されるように
なっている。このようにポイズンチューブを配列したこ
とにより、管体４′の断面形状が初期から最終期まで変
化する間、−貫して対シースおよび対隣接ポイズンチュ
ーブの相対位置が変化せず、ポイズンチューブがシース
内で不ｄ１すの不整配列などを生じて破損するような事
態を回避することができる。
せた４次の回転対称の断面形状を有し、４方向ある突出
部のうち相対する２方向づつが、それぞれ＠接するポイ
ズンチューブ１′およびシニス２′で保持されるように
なっている。このようにポイズンチューブを配列したこ
とにより、管体４′の断面形状が初期から最終期まで変
化する間、−貫して対シースおよび対隣接ポイズンチュ
ーブの相対位置が変化せず、ポイズンチューブがシース
内で不ｄ１すの不整配列などを生じて破損するような事
態を回避することができる。
なお本発明の一部陥没した断面形状の金属製管体を製造
する２二は、引き抜き、溶接、圧縮などの方法があり、
このような断面形状が形成できればいずれの方法でもよ
い。また実際の製造の際は陥没した角部が丸くなるが、
その場合でも本発明の効果を妨げることはない。
する２二は、引き抜き、溶接、圧縮などの方法があり、
このような断面形状が形成できればいずれの方法でもよ
い。また実際の製造の際は陥没した角部が丸くなるが、
その場合でも本発明の効果を妨げることはない。
［発明の効果］
本発明はポイズンチューブの管体断面を円形の周囲の一
部を陥没した形状としたことにより、中性子吸収材Ｂ４
Ｃのスエリング（二対する吸収性能を大きくシ、それＣ
よＶ咳管体の破損の危険を阻止して原子炉制御棒の寿命
を長期に及ぶようＣ二したものである。従来の制御棒で
は、Ｂ４Ｃのスエリングの吸収は、ポイズンチューブの
金ＦＡ製管体の周長の伸びによって行なっていたので、
高々７％程度の、増加率が許容限界でおったが、本発明
ｇ：おいては、前述の試算によって示したようＣユ、極
めて大きな吸収性能を有し、制御棒を長寿命化すること
かで′きる。
部を陥没した形状としたことにより、中性子吸収材Ｂ４
Ｃのスエリング（二対する吸収性能を大きくシ、それＣ
よＶ咳管体の破損の危険を阻止して原子炉制御棒の寿命
を長期に及ぶようＣ二したものである。従来の制御棒で
は、Ｂ４Ｃのスエリングの吸収は、ポイズンチューブの
金ＦＡ製管体の周長の伸びによって行なっていたので、
高々７％程度の、増加率が許容限界でおったが、本発明
ｇ：おいては、前述の試算によって示したようＣユ、極
めて大きな吸収性能を有し、制御棒を長寿命化すること
かで′きる。
第１図は従来の制御棒の横断面図、第２図は従来のポイ
ズンチューブの横断面図、第３図は本発明の一実施例を
示すポイズンチューブ断面の説明図、第４図は本発明の
一実施例を示すシース内に配随されたポイズンチューブ
の横断面図である。 １．１′・・・ポイズンチューブ ２，２′・・・シー
ス３・・・タイロッド ４．４′・・・金属製管体５．
５′・・・中性子吸収材Ｂ４Ｃ
ズンチューブの横断面図、第３図は本発明の一実施例を
示すポイズンチューブ断面の説明図、第４図は本発明の
一実施例を示すシース内に配随されたポイズンチューブ
の横断面図である。 １．１′・・・ポイズンチューブ ２，２′・・・シー
ス３・・・タイロッド ４．４′・・・金属製管体５．
５′・・・中性子吸収材Ｂ４Ｃ
Claims (2)
- （１）炭化ホウ素を中性子吸収材として金應製管体に収
納してなるポイズンチューブを有する原子炉＄制御棒Ｃ
おいて、該金属製管体の断面形状が、円形の周囲の一部
が陥没した形状をしていることを特許とする原子炉制御
棒。 - （２）金属製管体の断面形状が４次の回転対称である特
６′１−請求の範囲第１項記載の原子炉制御棒Ｑ（８）
金属製管体の断面形状の４方向の突出部のうち、相対
する２方向の突出部がそれぞれ隣接するポイズンチュー
ブおよびシースで保持さ一１’Ｌるようｔニボイズンチ
ューブが配置されている特許請求のＭ・１ろ聞出２項記
載の原子炉制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122337A JPS6015592A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 原子炉制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122337A JPS6015592A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 原子炉制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6015592A true JPS6015592A (ja) | 1985-01-26 |
Family
ID=14833469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58122337A Pending JPS6015592A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 原子炉制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6015592A (ja) |
Cited By (3)
| 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 |
| KR20180090337A (ko) | 2016-02-19 | 2018-08-10 | 구로사키 하리마 코포레이션 | 침지 노즐의 교환 방법 |
-
1983
- 1983-07-07 JP JP58122337A patent/JPS6015592A/ja active Pending
Cited By (3)
| 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 |
| KR20180090337A (ko) | 2016-02-19 | 2018-08-10 | 구로사키 하리마 코포레이션 | 침지 노즐의 교환 방법 |
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