JPS63753B2 - - Google Patents

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JPS63753B2
JPS63753B2 JP55174633A JP17463380A JPS63753B2 JP S63753 B2 JPS63753 B2 JP S63753B2 JP 55174633 A JP55174633 A JP 55174633A JP 17463380 A JP17463380 A JP 17463380A JP S63753 B2 JPS63753 B2 JP S63753B2
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JP
Japan
Prior art keywords
rod
control rod
cladding tube
nuclear reactor
neutron absorption
Prior art date
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Expired
Application number
JP55174633A
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Japanese (ja)
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JPS5798893A (en
Inventor
Toshiki Myamoto
Kyoshi Ueda
Shoichi Watanabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Genshiryoku Jigyo KK
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Publication date
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Publication of JPS63753B2 publication Critical patent/JPS63753B2/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉用制御棒に係る。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a control rod for a nuclear reactor.

従来の沸騰水型原子炉の制御棒は、第1図乃至
第3図に示す如く構成されている。すなわち、十
字状断面のタイロツド1の各突出脚に細長いU字
状断面のシースをその開口部において取付けてウ
イング2を形成し、各ウイング内には第3図に示
す中性子吸収棒3を装填して制御棒としている。
A control rod of a conventional boiling water nuclear reactor is constructed as shown in FIGS. 1 to 3. That is, an elongated sheath with a U-shaped cross section is attached to each protruding leg of a tie rod 1 with a cross-shaped cross section at its opening to form wings 2, and a neutron absorption rod 3 shown in FIG. 3 is loaded into each wing. It is used as a control rod.

なお、第1図中4はウイングに設けた冷却材流
通用の透孔を示す。中性子吸収棒3は、第3図に
示す如くステンレススチール製のパイプ5内に
B4C粉末6を充填し、パイプ両開口端には端栓
7,7を施して成り、パイプ5の中間部には仕切
球8およびその上下のデインプル9による複数箇
の仕切が設けられ、パイプ5内は複数の区画にわ
けられている。
Note that 4 in FIG. 1 indicates a through hole for coolant circulation provided in the wing. The neutron absorption rod 3 is placed inside a stainless steel pipe 5 as shown in Fig. 3.
Filled with B 4 C powder 6, end plugs 7 are provided at both open ends of the pipe, and a plurality of partitions are provided in the middle of the pipe 5 by a partition ball 8 and dimples 9 above and below it, The inside of the pipe 5 is divided into a plurality of sections.

上記構成の中性子吸収棒において、B4C中の
10Bは中性子を吸収してHe等のガスを生成するの
で、生成ガスの貯蔵プレナムを形成させるため、
B4Cの充填密度は理論密度の約70%としなければ
ならない。核的寿命の点から考えればB4Cの充填
密度は高い方がよいが、もし従来の約70%より高
密度の充填を行えば、生成ガス圧の上昇は著しく
核的寿命より早く機械的寿命に達することとな
る。また、充填密度を前記の約70%以下とすれ
ば、制御棒に作用する振動、衝撃等によりB4C粉
末の存在しない領域を生じ、そのため制御棒の核
的特性が劣化し機械寿命より早く核的寿命に達す
る。
In the neutron absorption rod with the above configuration, B 4 C is
10 B absorbs neutrons and generates gases such as He, so in order to form a storage plenum for the generated gas,
The packing density of B 4 C should be approximately 70% of the theoretical density. From the standpoint of nuclear lifetime, it is better to have a higher B 4 C packing density, but if the packing density is higher than about 70% of the conventional one, the pressure of the produced gas will rise significantly faster than the nuclear lifetime. It will reach the end of its lifespan. Furthermore, if the packing density is less than about 70% of the above, vibrations, shocks, etc. acting on the control rods will create areas where no B 4 C powder exists, which will deteriorate the core properties of the control rods and shorten the mechanical life. Reaching nuclear lifespan.

上記の何れにせよ、機械的寿命、核的寿命がほ
ぼ同程度でしかも長くなければならないと言う長
寿命制御棒としての条件をみたすことはできな
い。
In any case, it is not possible to satisfy the condition for a long-life control rod, which requires that the mechanical life and nuclear life be approximately the same and long.

また、B4Cは研磨材として使用されていること
からも知られるように非常に高い硬度を示し、中
性子吸収棒を構成するパイプよりも硬い。そのた
め、B4Cの粉末の挙動によつてパイプが内側から
損傷されるおそれがある。
In addition, B 4 C exhibits extremely high hardness, as is known from its use as an abrasive, and is harder than the pipes that make up the neutron absorption rod. Therefore, the behavior of the B 4 C powder may damage the pipe from the inside.

本発明は上記の事情に基きなされたもので、機
械的寿命、核的寿命が同程度でしかも長く、長寿
命型の原子炉用制御棒を得ることを目的としてい
る。
The present invention was made based on the above-mentioned circumstances, and aims to obtain a long-life control rod for a nuclear reactor that has a similar mechanical life and a long nuclear life.

本発明においては、中性子吸収棒内にB4Cの逃
げる空間を設け金属パイプの局所的応力の発生を
防止し、B4Cのない空間を設けて中性子吸収によ
り発生したHe等のガスを貯蔵するための空間と
し、前記空間を設けたことによるB4C充填量の減
少をB4C中の 10Bを濃縮したり、B4Cをペレツト
として充填密度を向上させたりして補うことによ
り前記目的を達成している。
In the present invention, a space is provided in the neutron absorption rod for B 4 C to escape to prevent the generation of local stress in the metal pipe, and a space free of B 4 C is provided to store gases such as He generated by neutron absorption. By concentrating 10 B in B 4 C or making B 4 C into pellets to improve the packing density, the decrease in B 4 C filling amount due to the provision of the space can be compensated for. The above objectives have been achieved.

以下、図面につき本発明の詳細を説明する。第
4図は本発明制御棒に使用する中性子吸収棒を示
している。第4図Aに示したのは、被覆管11を
外管12およびその内部に同心的に配置した内管
13により構成し、内管13内にB4Cペレツト1
4を充填して成るものであり、内管13には通気
孔15が設けられている。なお、B4Cペレツト1
4中のB4Cは、外管12の内部の断面積をA0
内管13のそれをAとした時、少くともA0/A
倍だけ天然ボロンを用いたB4Cよりも 10Bが濃縮
してある。
The invention will be explained in detail below with reference to the drawings. FIG. 4 shows a neutron absorption rod used in the control rod of the present invention. The cladding tube 11 shown in FIG.
4, and the inner tube 13 is provided with a ventilation hole 15. In addition, B 4 C pellets 1
B 4 C in 4 represents the internal cross-sectional area of the outer tube 12 as A 0 ,
When the inner pipe 13 is A, at least A 0 /A
It is twice as concentrated in 10 B than B 4 C using natural boron.

このような中性子吸収棒は、内外管の間の空間
16が大きなプレナムを形成するため、機械的寿
命を長くすることができる。また、B4Cペレツト
14は前記の如く 10Bが濃縮されているため、
外管12内に全断面にB4Cを充填したものと同等
の核的寿命を示す。さらに、B4Cペレツト14は
内管内に収容されているため、外管12がペレツ
トにより損傷を受けるおそれはない。
Such a neutron absorbing rod can have a long mechanical life because the space 16 between the inner and outer tubes forms a large plenum. In addition, since the B 4 C pellet 14 is enriched with 10 B as described above,
It exhibits a nuclear life equivalent to that of a case in which the entire cross section of the outer tube 12 is filled with B 4 C. Furthermore, since the B 4 C pellets 14 are contained within the inner tube, there is no risk that the outer tube 12 will be damaged by the pellets.

第5図Aは第4図Aに示した中性子吸収棒11
を使用して構成した制御棒を示している。すなわ
ち、本発明の制御棒16は第4図Aに示した中性
子吸収棒11を制御棒16先端部の核的に重要な
部分に対応する長さにし、先端部にそれらを配置
し制御棒16の他の部分には従来型の中性子吸収
棒17を配置して成る。
Figure 5A shows the neutron absorption rod 11 shown in Figure 4A.
Shows a control rod constructed using . That is, the control rod 16 of the present invention has the length of the neutron absorption rod 11 shown in FIG. A conventional neutron absorption rod 17 is arranged in the other part.

第4図Bに示した中性子吸収棒18は、被覆管
19内に被覆管内径より小径のB4Cペレツト20
が充填されている。このペレツト中の 10Bも前
記の実施例と同様に濃縮されている。この中性子
吸収棒18も大きなプレナムを有し機械的寿命長
く、核的寿命も長い。また、ペレツト19は被覆
管19内径より小径であり、逃げが形成されてい
るので、ペレツトにより被覆管19が損傷される
おそれはない。第4図Cに示した中性子吸収棒は
第4図Bのものの変形例であり、ペレツト20は
カーボンなどのような被覆管19より硬度が小さ
い材料でコーテイング21を施されている。この
変形例では被覆管19の損傷防止はより完全とな
る。第4図Dに示した中性子吸収棒は、ペレツト
20の一側を被覆管19と同一またはそれより軟
い材料から成る板ばね状のペレツト押え22で押
圧して成るものである。また第4図Eに示したの
は、ペレツト20の両側をペレツト抑え22で押
圧して成るものである。これらの中性子吸収棒で
は、ペレツトの運動は抑止され、その破損を防止
し得るので、割れたペレツトのかけらによる被覆
管に対する局所的な応力を生じることはなく、被
覆管の損傷は防止される。
The neutron absorption rod 18 shown in FIG.
is filled. 10 B in this pellet is also concentrated as in the previous example. This neutron absorption rod 18 also has a large plenum and has a long mechanical life and a long nuclear life. Further, since the pellet 19 has a smaller diameter than the inner diameter of the cladding tube 19 and has a relief, there is no fear that the cladding tube 19 will be damaged by the pellets. The neutron absorbing rod shown in FIG. 4C is a modification of the rod shown in FIG. 4B, in which the pellet 20 is coated 21 with a material less hard than the cladding tube 19, such as carbon. In this modification, damage to the cladding tube 19 is more completely prevented. The neutron absorption rod shown in FIG. 4D is constructed by pressing one side of a pellet 20 with a pellet presser 22 in the form of a leaf spring made of the same material as the cladding tube 19 or softer than it. The pellet shown in FIG. 4E is formed by pressing pellets 20 on both sides with pellet pressers 22. In these neutron-absorbing rods, the movement of the pellets is suppressed and their breakage can be prevented, so that local stress on the cladding tube due to broken pellet fragments is not generated, and damage to the cladding tube is prevented.

また、第4図Fに示したのは、被覆管19を楕
円形断面としたものである。なお、第4図D〜F
に示した中性子吸収棒において、第4図Cに示し
たようにペレツトにコーテイングを施してよい。
Moreover, what is shown in FIG. 4F is one in which the cladding tube 19 has an elliptical cross section. In addition, Figure 4 D to F
In the neutron absorbing rod shown in Figure 4C, the pellets may be coated as shown in Figure 4C.

第5図Bは第4図B〜Fに示した中性子吸収棒
を使用して構成した本発明の制御棒を示す。第4
図B〜Fに示した制御棒を制御棒16のウイング
16aの巾に見合つた寸法とし、制御棒先端の核
的に重要な部分にそれらを制御棒16の軸線に垂
直に配置し、他の部分には従来型の中性子吸収棒
17を配置する。
FIG. 5B shows a control rod of the present invention constructed using the neutron absorption rods shown in FIGS. 4B-F. Fourth
The control rods shown in Figs. A conventional neutron absorption rod 17 is placed in the section.

上記構成の本発明制御棒は、核的に最も重要な
制御棒先端部に機械的に、核的に長寿命の中性子
吸収棒を配置してあるので、長寿命型の制御棒と
なし得る。
The control rod of the present invention having the above configuration can be a long-life control rod since a neutron absorption rod with a mechanically and nuclearly long life is disposed at the tip of the control rod, which is most important from a nuclear point of view.

なお、本発明は上記実施例のみに限定されな
い。例えば、制御棒の使用状態によつては、その
全長にわたり長寿命の中性子吸収棒を使用した方
が効果的なこともある。また、第5図Bに示した
制御棒に使用する中性子吸収棒として、粒度のそ
ろつたB4C粉末に、必要ならば炭化物、窒化物、
酸化物等のコーテイングを施し、被覆管内に充填
したものを使用することができる。この場合にお
いて異る粒度の粒子を配合したB4C粉末を充填す
るのに比し、充填密度が低下するが、この低下分
10Bの濃縮によつて補うことができる。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, depending on the usage conditions of the control rods, it may be more effective to use long-life neutron absorbing rods over their entire length. In addition, as a neutron absorption rod used in the control rod shown in Fig. 5B, B 4 C powder of uniform particle size is added with carbides, nitrides, etc., if necessary.
It is possible to use a tube coated with an oxide or the like and filled in a cladding tube. In this case, the packing density is reduced compared to filling B 4 C powder blended with particles of different particle sizes, but this reduction can be compensated for by concentrating 10 B.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の制御棒の斜視図、第2図はその
横断面図、第3図はその中性子吸収棒の縦断面
図、第4図A〜Fは本発明における中性子吸収棒
の横断面図、第5図A,Bは本発明の各実施例要
部の要部縦断面図である。 11,18…中性子吸収棒、12…外管、13
…内管、14,20…ペレツト、19…被覆管、
21…コーテイング、22…ペレツト押え。
FIG. 1 is a perspective view of a conventional control rod, FIG. 2 is a cross-sectional view thereof, FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the neutron absorption rod, and FIGS. 4 A to F are cross sections of the neutron absorption rod of the present invention. 5A and 5B are longitudinal cross-sectional views of the main parts of each embodiment of the present invention. 11, 18...Neutron absorption rod, 12...Outer tube, 13
...inner tube, 14, 20... pellet, 19... cladding tube,
21...Coating, 22...Pellet presser.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被覆管内にB4Cを充填して成る中性子吸収棒
のB4Cの被覆管内充填面積をA、被覆管内部の断
面積をA0とした時、A<A0とし、且つB4C中の
10Bを天然ボロンを原料としたB4C中の 10Bより
少くともA0/A倍に濃縮したものを、ウイング
内に装填したことを特徴とする原子炉用制御棒。 2 前記の中性子吸収棒を短尺に構成しウイング
内にその軸線を制御棒軸線に対して垂直にして装
填して成る特許請求の範囲第1項記載の原子炉用
制御棒。 3 前記B4Cをペレツト状としたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項、第2項記載の原子炉用
制御棒。 4 前記B4Cを粒度のそろつた粉末とし、各粒子
に被覆管より硬度の小さな材料でコーテイングし
たことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
原子炉用制御棒。 5 B4Cをペレツト状とし、被覆管より硬度の小
さな材料でコーテイングしたことを特徴とする特
許請求の範囲第2項記載の原子炉用制御棒。
[Claims] 1. In a neutron absorbing rod in which the cladding tube is filled with B 4 C, when the filling area of the B 4 C inside the cladding tube is A and the cross-sectional area inside the cladding tube is A 0 , A<A 0 and in B 4 C
A control rod for a nuclear reactor, characterized in that a wing is loaded with 10 B concentrated at least A 0 /A times more than 10 B in B 4 C made from natural boron. 2. The control rod for a nuclear reactor according to claim 1, wherein the neutron absorption rod is configured to have a short length and is loaded in a wing with its axis perpendicular to the control rod axis. 3. A control rod for a nuclear reactor according to claims 1 and 2, characterized in that the B 4 C is in the form of pellets. 4. The control rod for a nuclear reactor according to claim 2, wherein the B 4 C is made into a powder with uniform particle size, and each particle is coated with a material whose hardness is smaller than that of the cladding tube. The control rod for a nuclear reactor according to claim 2, characterized in that 5 B 4 C is formed into pellets and coated with a material having a harderness than that of the cladding tube.
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