JPS6060585A - 原子炉制御棒 - Google Patents
原子炉制御棒Info
- Publication number
- JPS6060585A JPS6060585A JP58168787A JP16878783A JPS6060585A JP S6060585 A JPS6060585 A JP S6060585A JP 58168787 A JP58168787 A JP 58168787A JP 16878783 A JP16878783 A JP 16878783A JP S6060585 A JPS6060585 A JP S6060585A
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- JP
- Japan
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- control rod
- plate
- absorbing material
- neutron absorbing
- hafnium
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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)
- Vibration Dampers (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、原子炉の制御棒に関するものである。
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、ポロンの同位元累Ｂ１０ｆ：含むボロン炭化物Ｂ４
Ｃからなる中性子吸収材をステンレス鋼製のチューブに
封入してなる多数のアブソーバロッド２が十字型に配列
され、その外側を冷却水流入孔を有するステンレス鋼製
のシース３が物っている。タイロッド４は十字型のハを
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５にはローラ６が取り付けられていて
、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お
り、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がとりつけられている。該落下
リミ、り７の下部は制御棒の駆動系統へ結合される。
る十字型制御棒（全体を符号１で示す）の斜視図であっ
て、ポロンの同位元累Ｂ１０ｆ：含むボロン炭化物Ｂ４
Ｃからなる中性子吸収材をステンレス鋼製のチューブに
封入してなる多数のアブソーバロッド２が十字型に配列
され、その外側を冷却水流入孔を有するステンレス鋼製
のシース３が物っている。タイロッド４は十字型のハを
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５にはローラ６が取り付けられていて
、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お
り、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がとりつけられている。該落下
リミ、り７の下部は制御棒の駆動系統へ結合される。
第２図は、第１図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ふら挿入される。
された通路内に炉心下部ふら挿入される。
なお、第２図の下半には、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。
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。
すなわち、中性子束は、前記の単位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。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
の翼の側方から上方にｂいて多くなる傾向を有する。
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
の翼の側方から上方にｂいて多くなる傾向を有する。
ところで、制御棒の寿命は次の因子で決定される。すな
わち、（１）中性子吸収材が中性子を吸収することによ
って核的に変質し、中性子吸収能力を十分有しなくなる
こと、（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
、性能を保持できなくなることである。
わち、（１）中性子吸収材が中性子を吸収することによ
って核的に変質し、中性子吸収能力を十分有しなくなる
こと、（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
、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、中性子吸収量の列？ロンは、
中性子を吸収すると中性子吸収能の無いリチウムとヘリ
ウムに核変換する。また生成物であるヘリウムは気体と
してアブソーバロッド２の内圧を高め、あるいはＢ４Ｃ
内に滞留してこれを膨張せしめるので、アブソーバロッ
ド２の被偉材に機械的荷重を加えるに至る。このような
核的および材料的な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。
中性子を吸収すると中性子吸収能の無いリチウムとヘリ
ウムに核変換する。また生成物であるヘリウムは気体と
してアブソーバロッド２の内圧を高め、あるいはＢ４Ｃ
内に滞留してこれを膨張せしめるので、アブソーバロッ
ド２の被偉材に機械的荷重を加えるに至る。このような
核的および材料的な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。
他方、中性子吸収能力を失わずまたヘリウムを発生しな
いハフニウムやカドミウムを用いた制御棒も公知である
が、そのような公知の制御棒は一般に重量が重いという
欠点がある。
いハフニウムやカドミウムを用いた制御棒も公知である
が、そのような公知の制御棒は一般に重量が重いという
欠点がある。
本発明の目的は、機械的および核的に寿命が長く、且つ
従来の制御棒と同程度に軽量であり、したがって従来の
落下リミッタの仕様の変更も要しない原子炉制御棒を提
供するにある。
従来の制御棒と同程度に軽量であり、したがって従来の
落下リミッタの仕様の変更も要しない原子炉制御棒を提
供するにある。
本発明の特徴は、中性子吸収材を囲むシースを具えた原
子炉制御棒において、中性子吸収材は（ｎ、γ）反応型
の相貫なった板状中性子吸収材からなり、上記板状中性
子吸収材は、シース内に収められたとき、該シース内面
と板状中性子吸収材との間に、また該板状中性子吸収材
の相互の間に減速材が入り込む空間を確保する凹凸を有
することにあり、これによシ減速材の存在と相重ってハ
フニウム等の板状中性子吸収材の小なる体積率にもかか
わらず十分な吸収能力を発揮し、かつ制御棒全体の軽量
化を図ることができる。
子炉制御棒において、中性子吸収材は（ｎ、γ）反応型
の相貫なった板状中性子吸収材からなり、上記板状中性
子吸収材は、シース内に収められたとき、該シース内面
と板状中性子吸収材との間に、また該板状中性子吸収材
の相互の間に減速材が入り込む空間を確保する凹凸を有
することにあり、これによシ減速材の存在と相重ってハ
フニウム等の板状中性子吸収材の小なる体積率にもかか
わらず十分な吸収能力を発揮し、かつ制御棒全体の軽量
化を図ることができる。
本発明の制御棒の実施例を第３図に示す。この図は十字
形制御棒の一つの翼の横断面であり、３はシース、４は
タイロッドである。シース３の内側には、ディンプル状
凹凸１０．１１付きのハフニウム板９が二枚づつ相対面
してシース３に沿って配！されている。上記ディンプル
（ｌハウニウム板９の平面図および断面図は第４図に示
ず通りでありて、シース３の内面と中性子吸収シートで
あるこのハフニウム板９との間に、また重なり合う二枚
の中性子吸収ハフニウム板９，９の相互の間に減速材（
例えば水）が入り込む空間を確保するディンプル状凹凸
１０．１１が交互に形成・配置されている。
形制御棒の一つの翼の横断面であり、３はシース、４は
タイロッドである。シース３の内側には、ディンプル状
凹凸１０．１１付きのハフニウム板９が二枚づつ相対面
してシース３に沿って配！されている。上記ディンプル
（ｌハウニウム板９の平面図および断面図は第４図に示
ず通りでありて、シース３の内面と中性子吸収シートで
あるこのハフニウム板９との間に、また重なり合う二枚
の中性子吸収ハフニウム板９，９の相互の間に減速材（
例えば水）が入り込む空間を確保するディンプル状凹凸
１０．１１が交互に形成・配置されている。
ハフニウム板９には、前記の空間内に減速材を流入させ
るための開口部１３が設けられている。
るための開口部１３が設けられている。
なお、ハフニウムは（ｎ＋γ）反応型の中性子吸収物質
であって、中性子を吸収してもヘリウムを発生せず、ま
た中性子吸収能力の低下も比較的緩慢である。
であって、中性子を吸収してもヘリウムを発生せず、ま
た中性子吸収能力の低下も比較的緩慢である。
本実施例においては従来の落下リミッタ７の現行仕様を
変更せずに中性子吸収材たるハフニウムの量を決めであ
る。すなわち、制御棒の重量が増加すると、制御棒落下
速度が増し、制御棒の重量がある一定量よりも大きくな
ると、制御棒落下速度が現行仕様値以上になって燃料の
健全性に悪影響を与えることになる。この理由によりハ
フニウム重量には、上限値が設定される。また、制御棒
として必要な制御棒価値を得るために、ハフニウム重量
には下限値が設定される。すなわち、ハフニウム重量は
上記の下限値以上であり、かつ１上限値以下であること
が些求される。この概念を第５図で説明する。
変更せずに中性子吸収材たるハフニウムの量を決めであ
る。すなわち、制御棒の重量が増加すると、制御棒落下
速度が増し、制御棒の重量がある一定量よりも大きくな
ると、制御棒落下速度が現行仕様値以上になって燃料の
健全性に悪影響を与えることになる。この理由によりハ
フニウム重量には、上限値が設定される。また、制御棒
として必要な制御棒価値を得るために、ハフニウム重量
には下限値が設定される。すなわち、ハフニウム重量は
上記の下限値以上であり、かつ１上限値以下であること
が些求される。この概念を第５図で説明する。
第５図の上イμｍｊの図は、単一厚板のシート状ハフニ
ウムの重ｆＴｉと制御棒価値の関係を示しており、現行
仕様値を満たずにはハフニウム重量の下限はａ Ｋ９と
設定される。第５図の下側の図は、シース３の板厚を変
更しない場合のハフニウム重量と制御棒落下速度との関
係を示しており、現行仕様値を満たすには、ハフニウム
重量の上限はｂＫ９と設定される。−例としてハフニウ
ム重量の上限値が３５Ｋｇの場合シース板厚を従来のも
のよりも０．７閣薄くすると、シース重量の減少量は２
０に９となる。制御棒落下速度は制御棒全体の重量によ
るため、この場合、落下速度を従来通りとすれば、ノー
ス重量の減少分だけハフニウム重量の上限値を引き上げ
ることができる。すなわち、この場合の上限値は５５に
２となる。以上のことから、ハフニウムシート９の板厚
は０．７５同以上、１．５ ｍｍ以下であるように作ら
れる。
ウムの重ｆＴｉと制御棒価値の関係を示しており、現行
仕様値を満たずにはハフニウム重量の下限はａ Ｋ９と
設定される。第５図の下側の図は、シース３の板厚を変
更しない場合のハフニウム重量と制御棒落下速度との関
係を示しており、現行仕様値を満たすには、ハフニウム
重量の上限はｂＫ９と設定される。−例としてハフニウ
ム重量の上限値が３５Ｋｇの場合シース板厚を従来のも
のよりも０．７閣薄くすると、シース重量の減少量は２
０に９となる。制御棒落下速度は制御棒全体の重量によ
るため、この場合、落下速度を従来通りとすれば、ノー
ス重量の減少分だけハフニウム重量の上限値を引き上げ
ることができる。すなわち、この場合の上限値は５５に
２となる。以上のことから、ハフニウムシート９の板厚
は０．７５同以上、１．５ ｍｍ以下であるように作ら
れる。
また本実施例では二枚のハフニウム板の間に減速材を確
保して制御棒価値を上げるためにハフニウム板に前記の
ディンプル状凹凸を設けているが、しかしこの反面、デ
ィンプル部では減速材が無いため制御棒価値が下がる。
保して制御棒価値を上げるためにハフニウム板に前記の
ディンプル状凹凸を設けているが、しかしこの反面、デ
ィンプル部では減速材が無いため制御棒価値が下がる。
したがってディンプルの面積には制約条件があり、上記
の核的および重量の制約条件から算出すると、制御棒の
中性子吸収部全面積のうちディンプル面積は約１ｏ係以
下であるように作る必要がある。
の核的および重量の制約条件から算出すると、制御棒の
中性子吸収部全面積のうちディンプル面積は約１ｏ係以
下であるように作る必要がある。
第３図に示す上述の実施例は第４図の如き成る一定長さ
のディンプル状凹凸付ノ・フニウム板９を横方向には数
枚、軸方向には有効長分だけ並べた構造であるが、第６
図に示すように、ディンプル状凹凸付ノ・フニウム板９
を横方向に一枚、軸方向に有効長分だけ並らべた構造を
持つ実施例も可能である。
のディンプル状凹凸付ノ・フニウム板９を横方向には数
枚、軸方向には有効長分だけ並べた構造であるが、第６
図に示すように、ディンプル状凹凸付ノ・フニウム板９
を横方向に一枚、軸方向に有効長分だけ並らべた構造を
持つ実施例も可能である。
射の変形を防止するためである。
第７図の実施例は、第３図の変形例であって、翼端部側
のハフニウムシートの板厚をタイロッド部側のそれの板
厚よりも厚くしたものである。本実施例は、第２図下側
の図に示したように翼端部が具申央部よりも中性子照射
量が多いことを考慮に入れたもので、同重量の単一の板
厚のシートを用いたもの、すなわち第３図の実施例の同
重量のものに比べ、制御棒価値が増大する。換言すると
、同じ制御棒価値を得る場合、軽量化が図れ、シース板
厚の減少量も小さくて済むことより、シースの強度上も
よい方向に向かう。
のハフニウムシートの板厚をタイロッド部側のそれの板
厚よりも厚くしたものである。本実施例は、第２図下側
の図に示したように翼端部が具申央部よりも中性子照射
量が多いことを考慮に入れたもので、同重量の単一の板
厚のシートを用いたもの、すなわち第３図の実施例の同
重量のものに比べ、制御棒価値が増大する。換言すると
、同じ制御棒価値を得る場合、軽量化が図れ、シース板
厚の減少量も小さくて済むことより、シースの強度上も
よい方向に向かう。
第８図の実施例（は、翼端部に）・フニウム金属塊１２
を挿入し、シース３内の残部に７・フニウムシート９を
装填した実施例で、第７図の実施例と同様な効果がある
。第８図には、金属塊［２の形状として角棒を示したが
、丸棒連接形や波板形等１也の形状のものでもよく、後
者は表面積増加の点でむしろ好ましい結果が得られる。
を挿入し、シース３内の残部に７・フニウムシート９を
装填した実施例で、第７図の実施例と同様な効果がある
。第８図には、金属塊［２の形状として角棒を示したが
、丸棒連接形や波板形等１也の形状のものでもよく、後
者は表面積増加の点でむしろ好ましい結果が得られる。
第９図には、ハフニウム重量と制御棒の寿命との関係を
示す。制御棒の寿命は）・フニウム市川にほぼ比例する
が、本発明の実施例においては最小必要・・フニウム重
量を約３０に９に抑えた場合従来の制御棒の約４／３倍
の寿命を有し、長寿命であることが明らかである。
示す。制御棒の寿命は）・フニウム市川にほぼ比例する
が、本発明の実施例においては最小必要・・フニウム重
量を約３０に９に抑えた場合従来の制御棒の約４／３倍
の寿命を有し、長寿命であることが明らかである。
本発明の制御棒は、中性子′ｆ：吸収しでも中性子吸収
能力の低下が比較的緩慢な上ヘリウムも発生しないハフ
ニウム等の（ｎ、γ〕反応型中性子吸収材を用いるので
寿命が長くなり、且つ中性子吸収材が凹凸を有する板材
であって表面積が大きく且つ減速材と接しその接触面積
が大きいので、その量を少くしても十分な制御能力が得
られ、軽量化が可能となる。そして制御棒の全重量をシ
ースとしない。
能力の低下が比較的緩慢な上ヘリウムも発生しないハフ
ニウム等の（ｎ、γ〕反応型中性子吸収材を用いるので
寿命が長くなり、且つ中性子吸収材が凹凸を有する板材
であって表面積が大きく且つ減速材と接しその接触面積
が大きいので、その量を少くしても十分な制御能力が得
られ、軽量化が可能となる。そして制御棒の全重量をシ
ースとしない。
第１図は従来の制御棒の外観図、
第２図は制御棒の配置と中性子束分布を示す概略図、
第３図は本発明の制御棒の一実施例を示す部分断面図、
第４図は第３図の制御棒に用いられるディンプル付ハフ
ニウム板の平面図および断面図、第５図は本発明の制御
棒の重量増加と、制御棒落下速度及び制御棒価値との関
係を示す図、第６図は本発明の他の実施例の部分立面図
、第７図は本発明の更に他の実施例の部分断面図、第８
図は本発明の更に他の実施例の部分断面図、第９図はハ
フニウム重量と制御棒寿命の関係図符号の説明 １・・・制御棒 ２・・・アブソー・ぐロッド３・・・
シース ４・・・タイロッド ７・・・落下リミッタ ８・・・燃料チャンネル９・・
・ハフニウム板 １０．１１・・・ディンプル（凹凸） １２・・・中性子吸収材の塊 １３・・・開口部 第１図 第２図 第３図 第７図 第４図 第５図 制御桂吏量ｊ曽加量 第６図 第１頁の続き ■発明者栗原 国力 日立市幸町３丁目２番１号 日立エンジニアリング株式
会社内
ニウム板の平面図および断面図、第５図は本発明の制御
棒の重量増加と、制御棒落下速度及び制御棒価値との関
係を示す図、第６図は本発明の他の実施例の部分立面図
、第７図は本発明の更に他の実施例の部分断面図、第８
図は本発明の更に他の実施例の部分断面図、第９図はハ
フニウム重量と制御棒寿命の関係図符号の説明 １・・・制御棒 ２・・・アブソー・ぐロッド３・・・
シース ４・・・タイロッド ７・・・落下リミッタ ８・・・燃料チャンネル９・・
・ハフニウム板 １０．１１・・・ディンプル（凹凸） １２・・・中性子吸収材の塊 １３・・・開口部 第１図 第２図 第３図 第７図 第４図 第５図 制御桂吏量ｊ曽加量 第６図 第１頁の続き ■発明者栗原 国力 日立市幸町３丁目２番１号 日立エンジニアリング株式
会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 中性子吸収材を囲むシースを具えた原子炉制御棒
において、中性子吸収材は（ｎ＋γ）反応型の相重ねら
れた板状の中性子吸収材よりなり、上記板状中性子吸収
材は、シース内に収められたとき該シース内面と該板状
中性子吸収材との間に、また該板状中性子吸収材の相互
の間に減速材の入り込む空間を確保する凹凸を有するこ
とを特徴とする原子炉制御棒。 ２、上記板状中性子吸収材は、ハフニウムもしくはカド
ミウムの板状材料からなる特許請求の範囲第１項に記載
の原子炉制御棒。 ３、板状中性子吸収材に減速材流入用の開口部を設けた
特許請求の範囲第２項に記載の原子炉制御棒。 ４、制御棒の横方向端部における板状中性子吸収材を他
の部分におけるそれよりも厚くした特許請求の範囲第２
項に記載の原子炉制御棒。 ５、制御棒の横方向端部に中性子吸収物質の塊を配し）
他の部分に前記板状中性子吸収材を配したことを特徴と
する特許請求の範囲第２項に記載の原子炉制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58168787A JPS6060585A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 原子炉制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58168787A JPS6060585A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 原子炉制御棒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060585A true JPS6060585A (ja) | 1985-04-08 |
| JPH051432B2 JPH051432B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15874458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58168787A Granted JPS6060585A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 原子炉制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6060585A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4876060A (en) * | 1986-06-30 | 1989-10-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control blade for nuclear reactor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5374697A (en) * | 1976-12-13 | 1978-07-03 | Nippon Atom Ind Group Co Ltd | Control rod |
| JPS5780592A (en) * | 1980-11-10 | 1982-05-20 | Nippon Atomic Ind Group Co | Nuclear reactor control rod |
| JPS5780591A (en) * | 1980-11-10 | 1982-05-20 | Nippon Atomic Ind Group Co | Nuclear reactor control rod |
-
1983
- 1983-09-13 JP JP58168787A patent/JPS6060585A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5374697A (en) * | 1976-12-13 | 1978-07-03 | Nippon Atom Ind Group Co Ltd | Control rod |
| JPS5780592A (en) * | 1980-11-10 | 1982-05-20 | Nippon Atomic Ind Group Co | Nuclear reactor control rod |
| JPS5780591A (en) * | 1980-11-10 | 1982-05-20 | Nippon Atomic Ind Group Co | Nuclear reactor control rod |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4876060A (en) * | 1986-06-30 | 1989-10-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control blade for nuclear reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH051432B2 (ja) | 1993-01-08 |
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