JPS6032151B2 - 制御棒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原子炉に使用される制御榛に関する。

一般に沸騰水形原子炉に使用される制御榛は、断面が略
十字状をなす制御綾ブレード内に、中性子吸収材たとえ
ば炭化ほう素を収容する多数のポイズンチューブを設け
たものである。

しかして、上記吸収材は粉末状であり、かつその熱膨張
、ヘリウムガス等の発生を考慮して充填率を７０％程度
に押えてあるために、充填後この吸収材がポィズンチュ
ーブ内の底部においてその自重によって押・し固められ
て密となり、その反面チューブの上部においては粗とな
って最上部に空隙を生じる場合があり、このことは制御
棒の機能低下につながる。そこでこのような空隙の発生
を防止するために、ポィズンチューブの途中の複数箇所
に区割用球体を設けてチューブ内を複数の収容分室に分
割し、その各々に中性子吸収材を収容することにより各
底部に加わる自重を軽減するようにしたものが提供され
ている。しかしながら上記区割用球体は、従釆ステンレ
ス鋼などのように中性子吸収体でない材料により形成さ
れていることに加えて、スクラム時等に発生する制御榛
の振動によって中性子吸収材がある程度圧縮され、各区
割用球体の真下に空隙を生じ、中性子を吸収できなくな
る場合があり、これらの理由から球体まわりの中性子密
度が高くなり、その周辺の中性子吸収材が激しく反応し
て焼損が早まり、制御能力の低下が早期に生じることが
あった。この発明は上記事情にもとづきなされたもので
その目的とするところは、特に区割用球体周辺における
中性子吸収材の早期の焼損を防止でき、長期に亘り制御
能力を維持できる制御棒を提供することにある。

以下この発明の第１実施例を第１図ないし第３図にもと
づき説明する。

図中１は十字形断面を有する沸騰水形原子炉用の制御榛
ブレードであつて、このブレード１内にには多数のポィ
ズンチューブ２…が設けられている。このポイズンチユ
ーブ２と上記ブレード１はステンレス鋼製である。３・
・・はチューブ冷却孔を示す。

そして各ポィズンチューブ２には、所定間隔毎にチュー
ブを縮律してなる小径部４・・・が形成されており、こ
の小径部４・・・にはそれぞれ区劃用球体５・・・が支
持され、この球体５・・・によってボィズンチューブ２
内は軸方向に沿う複数の収容分室２ａ…に分割されてい
る。そしてその各々の収容分室２ａ・・・に、中性子吸
収材Ａとしての炭化ほう素（Ｂ４Ｃ）の粉末が収容され
ている。しかして、上記区割用球体５・・・は、ハフニ
ウム、カドミウム、あるいはガドリニウムなどのような
中性子吸収材料、すなわち熱中性子吸収断面積の大きな
材料によって形成されている。

なお、これらは酸化物の焼結体にして固形球状に形成し
てもよいし、あるいはステンレス鋼等からなる球状容器
内にこれら中性子吸収材料を装填したものであってもよ
い。一方、制御榛プレード１の外周面には、上記区劃用
球体５からその下側に位置する収容分室２ａの上部に亘
る範囲を被うようにして、それぞれ中性子遮蔽板６が設
けられている。

各中性子遮蔽板６は、例えばハフニウム、カドミウムな
どのような中性子吸収材料により形成されている。なお
、この遮蔽板６の上下幅Ｗは、実験によると一般の制御
棒では約６弧で充分であるという結果が得られた。また
、制御榛プレードーの最上織部には、上記遮蔽板６と同
様の材料からなる端部遮蔽板６′が被着されている。な
お、制御榛プレードーに上記遮蔽板６の厚さに相当する
深さの凹部を形成し、この凹部に遮蔽板６を鮫め込むよ
うにしてもよく、この場合、プレードーの表面に遮蔽板
６が突出しなくなり、表面を平坦に保てるために、制御
棒を昇降させる上で好ましい。なお、上記中性子遮蔽板
６は、全ての区割用球体５・・・に対応した位置に設け
るようにしてもよいが、原子炉運転中に制御棒が挿入さ
れる長さは、制御棒の全長に対してその上側２／３程度
であり、かつ上端部にいくほど中性子照射量が多くなる
ので、実際上制御樟の寿命にかかわるのは上部１／３程
度である。

したがって、中性子遮蔽板６・・・は、少なくとも制御
棒の全長に対する上側１／３の範囲内に位置する区割用
球体５・・・に対応して設けてあればよいことになる。
また、制御榛ブレード１の幅方向最外端部には、上記中
性子遮蔽板６と同様の中性子吸収材料からなる端部構造
材７・・・が取着されている。

この端部構造材Ｔ・・・は、少なくともポィズンチュー
ブ２・・・と同等の長さを有し、最も外端部に位置する
ポィズンチューブ２′・・・の外端側の側面をその全長
に亘つて被っている。しかして上記のように構成された
制御棒であれば、区割用球体５…を中性子吸収材料で形
成したことに加えて、制御棒ブレード１‘ま、球体５か
らその下側に位置する収容分室２ａの上部に亘る範囲を
被う中性子遮蔽板６を備えて形成されているため、たと
え各収容分室２ａ内の中性子吸収材Ａが制御榛に加わる
振動等によってある程度圧縮され、収容分室２ａの上部
に空隙が生じるようなことがあっても、この球体５と遮
蔽板６によって中性子を吸収することができる。

したがって、制御棒の全長に亘つてほぼ均等に中性子を
吸収することができ、球体５のまわりの中性子密度が異
常に高まることを防止できる。よって中性子吸収材Ａが
局部的に焼損して制御能力の低下が早期に生ずるという
不具合を防止できるものである。また本実施例によれば
、制御榛ブレード１の幅方向最外端部にそれぞれ中性子
吸収材からなる端部構造材７・・・を備えたため、中性
子照射を最も受け易い最外端部のポイズンチューブ２′
・・・の中性子照射を低減でき、他のポイズンチュープ
２・・・と同等の中性子照射量にすることができるため
、この外端部における制御能力の局部的劣化を防止でき
る。

なお第４図はこの発明の第２実施例を示すものであり、
中性子遮蔽板６・・・を制御様ブレード１の内面側に取
着してある。

この場合、これら遮蔽板６・・・がブレード１の表面に
突出せずブレード表面を滑らかにできるため、制御榛を
昇降させる際に周囲の構造材たとえばチャネルボックス
等に接触して損傷するなどの不具合を防止できるもので
ある。この発明は以上説明したように、ポィズンチュー
ブ内を分割する区割用球体を中性子吸収材料により形成
し、また制御榛プレードは球体からその下側に位置する
収容分室の上部に亘る範囲を被う中性子遮蔽板を備えて
形成されるとともに、幅方向最外端部および轍方向上端
部には夫々中性子吸収材料からなる端部構造材が設けら
れているので、制御棒の中性子密度が局部的に高くなる
という従釆の欠点を解消することができ、局部的に中性
子吸収材が激しく反応して焼損が早まることを防止でき
る。

特に制御榛ブレードの幅方向最外端部に夫々中性子吸収
材料からなる端部構造材を設けたことにより、中性子照
射を最っとも受け易い最外織部のポィズンチューブの中
性子照射量を低減させることができ、他のポィズンチュ
ーブと同等の中性子照射量にすることができるため、外
端部における制御能力の局部的劣化を効果的に防止する
ことができる。したがって、制御能力を長期に亘つて安
定に保つことができ、原子炉の安全性を向上できるもの
である。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第３図はこの発明の第１実施例を示し、第
１図は制御棒の斜視図、第２図は第１図中０部分の縦断
面図、第３図は同０部分の横断面図、第４図は第２実施
例を示す要部の縦断面図である。 １…制御捧プレード、２・・・ポィズンチューフ、２′
・・・最外周位置のポィズンチューブ、２ａ・・・収容
分室、４・・・小窪部（ディンプル）、５・・・区割用
球体、６・・・中性子遮蔽板、６′・・・端部遮蔽板、
７・・・端部構造材、Ａ…中性子吸収材。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 制御棒ブレード内に中性子吸収材を収容する多数の
   ポイズンチユーブを有し、各ポイズンチユーブ内をその
   途中に設けたデインプルおよびこのデインプルに該位置
   を保持される区割用球体によつて軸方向に複数の収容分
   室に分割してその各々に中性子吸収材を収容したものに
   おいて、上記区割用球体を中性子吸収材により形成し、
   上記制御棒ブレードは上記区割用球体からその下側に位
   置する収容分室上部に亘る範囲に中性子遮蔽板を備える
   とともに、その幅方向最外端部および軸方向上端部に中
   性子吸収材からなる端部構造材を備えて形成されている
   ことを特徴とする制御棒。 ２ 上記中性子遮蔽板は制御棒の全長に対する上側１／
   ３の範囲内に位置する区割用球体に対応して設けてある
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御棒。