JPS6046488A - 原子炉制御棒 - Google Patents
原子炉制御棒Info
- Publication number
- JPS6046488A JPS6046488A JP58153212A JP15321283A JPS6046488A JP S6046488 A JPS6046488 A JP S6046488A JP 58153212 A JP58153212 A JP 58153212A JP 15321283 A JP15321283 A JP 15321283A JP S6046488 A JPS6046488 A JP S6046488A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control rod
- tube
- pellet
- gap
- rod
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、原子炉の制御棒に係シ、特にポロンカーバイ
ト（Ｂ４Ｃ）を焼結してベレット化したものを吸収材と
して充填した制御棒に関する。
ト（Ｂ４Ｃ）を焼結してベレット化したものを吸収材と
して充填した制御棒に関する。
第１図は沸騰水型原子炉に一般に用いられているいわゆ
る十字型制御棒（全体を符号１で示す］の斜視図であっ
て、ポロンの同位元素ＢＩＯを含むポロンカーパイ）（
Ｂ４Ｃ）の粉末からなる中性子吸収材２２をステンレス
鋼製のチューブ２１に封入してなる多数のアブンーバー
ロツド２が十字型に配列され、その外側を冷却水流入孔
を多数有するステンレス鋼製のシース３が覆っている。
る十字型制御棒（全体を符号１で示す］の斜視図であっ
て、ポロンの同位元素ＢＩＯを含むポロンカーパイ）（
Ｂ４Ｃ）の粉末からなる中性子吸収材２２をステンレス
鋼製のチューブ２１に封入してなる多数のアブンーバー
ロツド２が十字型に配列され、その外側を冷却水流入孔
を多数有するステンレス鋼製のシース３が覆っている。
タイロッド４は十字型の翼を形成する４枚のシース３を
中央で結合している。シース３の上部にはハンドル５が
取付けられ、これにより制御棒をその上部より把握して
取扱うことができる構造としである。ハンドル７にはロ
ーラ６が取シ付けられていて、制御棒が炉心内を移動（
炉心への挿入および引抜）する時に制御棒の通過経路を
形成する燃料チャンネル（第２図参照）の側壁との間の
摩擦を減少させるようになっている。また、シース３の
下部には制御棒の落下速度を規制するための落下リミッ
タ７が取付けられている。該落下リミッタ７の下部は制
御棒の駆動系統へ結合きれる。
中央で結合している。シース３の上部にはハンドル５が
取付けられ、これにより制御棒をその上部より把握して
取扱うことができる構造としである。ハンドル７にはロ
ーラ６が取シ付けられていて、制御棒が炉心内を移動（
炉心への挿入および引抜）する時に制御棒の通過経路を
形成する燃料チャンネル（第２図参照）の側壁との間の
摩擦を減少させるようになっている。また、シース３の
下部には制御棒の落下速度を規制するための落下リミッ
タ７が取付けられている。該落下リミッタ７の下部は制
御棒の駆動系統へ結合きれる。
第２図は、第１阻に示した制御棒が炉心に挿入される場
合の燃料集合体との相互位置関係を示す横断面図であっ
て、４体の燃料集合体８で形成される単位セルに対し一
本の制御棒１が配置される。
合の燃料集合体との相互位置関係を示す横断面図であっ
て、４体の燃料集合体８で形成される単位セルに対し一
本の制御棒１が配置される。
制御棒１は燃料集合体８の燃料チャンネル側壁間に形成
された通路内に炉心下部から挿入される。
された通路内に炉心下部から挿入される。
なお第２図の下半には１以上に説明した制御棒が炉心内
で中性子を吸収し原子炉の出力を制御する場合の中性子
束の分布の典型例を示しである。
で中性子を吸収し原子炉の出力を制御する場合の中性子
束の分布の典型例を示しである。
すなわち、中性子束は、前記の単泣セルの中心部におい
て低く、また該セルの外側部において高くなる。ま、た
、通常、制御棒の先端部はど中性子照射量が多くなる。
て低く、また該セルの外側部において高くなる。ま、た
、通常、制御棒の先端部はど中性子照射量が多くなる。
これらの当然の結果として制御棒の中性子吸収量は十字
型の翼の外側部から上方において多くなる傾向を有する
。
型の翼の外側部から上方において多くなる傾向を有する
。
ところで、制御棒の寿命は１次の因子で決定される。す
なわち、（幻中性子吸収材が中性子を吸収することによ
って、中性子を吸収しない物質に核的に変質し、中性子
吸収能力を十分有しなくなること、及び（２）中性子吸
収材および制御棒構造部材が中性子を吸収することによ
って材料的に変質し必要な強度および性能を保持できな
くなることである。
なわち、（幻中性子吸収材が中性子を吸収することによ
って、中性子を吸収しない物質に核的に変質し、中性子
吸収能力を十分有しなくなること、及び（２）中性子吸
収材および制御棒構造部材が中性子を吸収することによ
って材料的に変質し必要な強度および性能を保持できな
くなることである。
前記の制御棒においては、中性子吸収材のボロｙｌＯ（
Ｂ”）Ｕ、中性子全吸収するとＢ１０（ｎ。
Ｂ”）Ｕ、中性子全吸収するとＢ１０（ｎ。
α）Ｉ、ｉ７という反応を起こし、中性子吸収能のない
リチウムのα粒子に核変換する。このα粒子は他の原子
に衝突してＢ４Ｃ粒子を相互に結合するという事象を発
生させる。また更にα粒子は電子を捕獲することによっ
てヘリウムへと変化し。
リチウムのα粒子に核変換する。このα粒子は他の原子
に衝突してＢ４Ｃ粒子を相互に結合するという事象を発
生させる。また更にα粒子は電子を捕獲することによっ
てヘリウムへと変化し。
このヘリウムが上記作用によって結合されたＢ４Ｃ粒子
内に滞留すると、これを膨張せしめ、ステンレス鋼製チ
ューブ２１に接触することによシこれに機械的荷重を加
えるに至る。他方、発生したヘリウムは気体としてステ
ンレス鋼製チューブ２１内に留まシ、内圧を高めてチュ
ーブ２１に機械的荷重を加える。
内に滞留すると、これを膨張せしめ、ステンレス鋼製チ
ューブ２１に接触することによシこれに機械的荷重を加
えるに至る。他方、発生したヘリウムは気体としてステ
ンレス鋼製チューブ２１内に留まシ、内圧を高めてチュ
ーブ２１に機械的荷重を加える。
このような核的および材料的変化によって前記従来の制
御棒は寿命が比較的短いという欠点がある。
御棒は寿命が比較的短いという欠点がある。
上記の吸収材の膨張およびヘリウム圧力の上昇を抑える
ために、Ｂ４Ｃ粒子をペレット化した制御棒は公知であ
るが、ペレットとチューブとの間のギャップの規定は未
だ無い。
ために、Ｂ４Ｃ粒子をペレット化した制御棒は公知であ
るが、ペレットとチューブとの間のギャップの規定は未
だ無い。
本発明の目的は、Ｂ、Ｃのペレットと、チューブとの間
のギャップの大きさを、Ｂ１０の濃縮度及びＢ、Ｃのペ
レットの焼結密度の関数として規定することによシ、従
来の制御棒と同等以上の制御棒価値及び核的な寿命を有
し、かつペレットの膨張によるチューブへの機械的荷重
をなくすことによって機械的な寿命の長い制御棒を提供
することに；らる。
のギャップの大きさを、Ｂ１０の濃縮度及びＢ、Ｃのペ
レットの焼結密度の関数として規定することによシ、従
来の制御棒と同等以上の制御棒価値及び核的な寿命を有
し、かつペレットの膨張によるチューブへの機械的荷重
をなくすことによって機械的な寿命の長い制御棒を提供
することに；らる。
Ｂ、Ｃのペレットと、チューブとの間のギャップの大き
さδは％Ｂ、Ｃのペレットの外径をＤｐ。
さδは％Ｂ、Ｃのペレットの外径をＤｐ。
チューブの内径をＤｉとしたとき、
δ＝ （１−（Ｄｐ／Ｄｉ））ｘＤｉ／２と表わされる
が、その大きさδは次の３点の事項によシ規定される。
が、その大きさδは次の３点の事項によシ規定される。
（１）Ｂ４Ｃの膨張によるペレットとチューブとの間の
ギャップの減少を吸収できるだけの初期ギャップの大き
さを有すること。
ギャップの減少を吸収できるだけの初期ギャップの大き
さを有すること。
（２） 従来の制御棒と同等以上の核的寿命をもつため
に、アプンーバロツド内のＢｌｏの数が従来の制御棒に
比して同数以上を持つこと。
に、アプンーバロツド内のＢｌｏの数が従来の制御棒に
比して同数以上を持つこと。
（３）従来の制御棒と同等以上の制（至）棒価値を有す
るために、Ｂ１０の表面密度が従来の制御棒に比して同
等以上であること。
るために、Ｂ１０の表面密度が従来の制御棒に比して同
等以上であること。
本発明においては、上の３点の事項が Ｂｔｏの濃縮度
およびＢ、Ｃのペレットの焼結密度によって異なること
を考慮して制御棒製造時のＢ、Ｃのペレットとチューブ
との間のギャップの大きさδを規定したことを特徴とす
るものであって、これＫＪ：Ｊ）、Ｂ４Ｃの膨張による
チューブへの機械的荷重の発生を防止して制御棒の長寿
命化を図ったものである。
およびＢ、Ｃのペレットの焼結密度によって異なること
を考慮して制御棒製造時のＢ、Ｃのペレットとチューブ
との間のギャップの大きさδを規定したことを特徴とす
るものであって、これＫＪ：Ｊ）、Ｂ４Ｃの膨張による
チューブへの機械的荷重の発生を防止して制御棒の長寿
命化を図ったものである。
本発明の実施例を第３図に示す。ここで、Ｂ４Ｃペレッ
ト９とチューブ２１との間のギャップの大きさδは以下
のように規定される。
ト９とチューブ２１との間のギャップの大きさδは以下
のように規定される。
（１）Ｂ、Ｃベレットの体積膨張率は ＢＩＧの１％燃
焼当ｐ０．３％である。一方、核的寿命として、制御棒
価値が１０％劣下した時をとると、それはＢｔｏが４２
％燃焼した時であるので、体積膨張は１２．６％である
と考えられる。
焼当ｐ０．３％である。一方、核的寿命として、制御棒
価値が１０％劣下した時をとると、それはＢｔｏが４２
％燃焼した時であるので、体積膨張は１２．６％である
と考えられる。
したがってＢｔｏが４２％燃焼して核的寿命を迎えた時
にｂＢ４ｃ ベレット９がチューブ２１に接触しないた
めには、 Ｄｐ （１＋０．１２６ ）ｌ／３ ＜Ｄｉという関係
が必要となり、そのときベレット９とチューブ２１の間
に設けるべき初期ギャップδは。
にｂＢ４ｃ ベレット９がチューブ２１に接触しないた
めには、 Ｄｐ （１＋０．１２６ ）ｌ／３ ＜Ｄｉという関係
が必要となり、そのときベレット９とチューブ２１の間
に設けるべき初期ギャップδは。
δ〉０．０１９ Ｄ ｉ
すなわち、チューブ内径の１．９％が少なくとも必要で
ある。
ある。
（２）核的寿命を従来の制御棒と比して同等以上にする
ためには、アブソーバ−ロッド２の中のＢＩＧの薮を従
来の制御棒と同等以上とする必要がある。ベレット９に
おけるＢＩＧの存在比をεとし、焼結密度をρとすると
、従来の制御棒においては ＢＩＧの存在比は０．１９
８であシ、また充填密度は７０％Ｔ、 Ｄ、であるので
、 １） ｐ ２ Ｘε×ρ〉Ｄｉ２ｘＯ，１９８Ｘ０．７
である必要がある。このとき、ベレット９とチューブ２
１０間に設けるべき初期ギャップδは。
ためには、アブソーバ−ロッド２の中のＢＩＧの薮を従
来の制御棒と同等以上とする必要がある。ベレット９に
おけるＢＩＧの存在比をεとし、焼結密度をρとすると
、従来の制御棒においては ＢＩＧの存在比は０．１９
８であシ、また充填密度は７０％Ｔ、 Ｄ、であるので
、 １） ｐ ２ Ｘε×ρ〉Ｄｉ２ｘＯ，１９８Ｘ０．７
である必要がある。このとき、ベレット９とチューブ２
１０間に設けるべき初期ギャップδは。
δ（（ｌ−０，３７３（ｇす）−’／”）Ｄｉ／２であ
ることが必要である。
ることが必要である。
（３） ＢＩＯは中性子吸収断面積が大きいので、制御
棒価値は、吸収材の表面にあるＢＩＧの数に比例すると
考えられる。Ｂ４Ｃベレット９の制御棒価値が、従来の
制御棒と同等以上であるには、 Ｄｐ（ε×ρ）２／３≧Ｄｉ （０，１，９８Ｘ０．７
）２／３である必要がある。このときＢ４Ｃベレット９
とチューブ２１との間のギャップδは、δく（１−０，
２６８（ε×ρ戸３）Ｄｉ／２であることが必要である
。
棒価値は、吸収材の表面にあるＢＩＧの数に比例すると
考えられる。Ｂ４Ｃベレット９の制御棒価値が、従来の
制御棒と同等以上であるには、 Ｄｐ（ε×ρ）２／３≧Ｄｉ （０，１，９８Ｘ０．７
）２／３である必要がある。このときＢ４Ｃベレット９
とチューブ２１との間のギャップδは、δく（１−０，
２６８（ε×ρ戸３）Ｄｉ／２であることが必要である
。
第４図は１以上の（１）、 （２）、 （３）の結果を
グラフに示したものである。この図より、１３４ｃペレ
ツト９とチューブ２１との間のギャップδは、０．０１
９Ｄｉくδく（１−０，３７３（ε×ρ） −１／２）
Ｄ ｌ／２の範囲にあることが必要である。
グラフに示したものである。この図より、１３４ｃペレ
ツト９とチューブ２１との間のギャップδは、０．０１
９Ｄｉくδく（１−０，３７３（ε×ρ） −１／２）
Ｄ ｌ／２の範囲にあることが必要である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、中性子吸収材たるＢ４Ｃが中性子の照
射をうけてもチューブに接触して機械的荷重をかけるこ
とがないので、制御棒としての寿命を長くすることがで
きる。
射をうけてもチューブに接触して機械的荷重をかけるこ
とがないので、制御棒としての寿命を長くすることがで
きる。
第１図は従来の制御棒およびアブソーバロッドの説明図
、第２図は制御棒の配置およびその中性子束分布を示す
概略図、第３図は本発明の一実施例におけるアブソーバ
ロッドの断面図、第４図は本発明におけるＢ、Ｃベレッ
トとチューブとの間のギャップの規定範囲を示すギャッ
プと焼結密度並びにＢＩＧ存在比との関係図でおる。 １・・・制御棒、２・・・アブソーバロッド、２１・・
・ステンレス鋼製チューブ、２２・・・Ｂ４Ｃｆｉ子、
３・・・シース、４・・・タイロッド、５・・・ハンド
ル、６・・・ローラ、７・・・落下速度リミッタ、８・
・・燃料集合体、９第２ 図 第３Ｉ２１ 第４ 口 とｘｆ
、第２図は制御棒の配置およびその中性子束分布を示す
概略図、第３図は本発明の一実施例におけるアブソーバ
ロッドの断面図、第４図は本発明におけるＢ、Ｃベレッ
トとチューブとの間のギャップの規定範囲を示すギャッ
プと焼結密度並びにＢＩＧ存在比との関係図でおる。 １・・・制御棒、２・・・アブソーバロッド、２１・・
・ステンレス鋼製チューブ、２２・・・Ｂ４Ｃｆｉ子、
３・・・シース、４・・・タイロッド、５・・・ハンド
ル、６・・・ローラ、７・・・落下速度リミッタ、８・
・・燃料集合体、９第２ 図 第３Ｉ２１ 第４ 口 とｘｆ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、中性子吸収材としてＢ４Ｃ（ポロンカーバイド）を
焼結してベレットにしたものを、チューブに充填した制
御棒において、ベレットの焼結密度 −を７６％以上に
したことを特徴とする原子炉制御棒。 ２、Ｂ４Ｃ中のＢ１４の存在比ε、焼結密度ρを有する
Ｂ４Ｃのベレットと、内径Ｄｉを有するチューブとの間
に、０．０１９Ｄｉ以上でかつ（１−０，３７３×（ｅ
×ρ）−Ｖ２）Ｄｉ／２以下のギャップを有することを
特徴とする特ｒｔ請求の範囲第１項の原子炉制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58153212A JPS6046488A (ja) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | 原子炉制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58153212A JPS6046488A (ja) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | 原子炉制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6046488A true JPS6046488A (ja) | 1985-03-13 |
Family
ID=15557494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58153212A Pending JPS6046488A (ja) | 1983-08-24 | 1983-08-24 | 原子炉制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046488A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5492155A (en) * | 1993-04-14 | 1996-02-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Wire laying-out apparatus |
| FR2741186A1 (fr) * | 1995-11-15 | 1997-05-16 | Commissariat Energie Atomique | Aiguille absorbante pour barre de controle de reacteur nucleaire a neutrons rapides |
-
1983
- 1983-08-24 JP JP58153212A patent/JPS6046488A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5492155A (en) * | 1993-04-14 | 1996-02-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Wire laying-out apparatus |
| FR2741186A1 (fr) * | 1995-11-15 | 1997-05-16 | Commissariat Energie Atomique | Aiguille absorbante pour barre de controle de reacteur nucleaire a neutrons rapides |
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