JP2000039491A - Nuclear reactor control rod - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は原子炉制御棒に関
し、特に加圧水型原子炉の制御棒の構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control rod for a nuclear reactor, and more particularly to a control rod structure for a pressurized water reactor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、広く使用されている加圧水型原子
炉において、原子炉の炉内核反応を制御するために使用
されている制御棒集合体乃至制御棒クラスタの代表的構
造は、図１８に示すようになっている。これを概説する
と、制御棒クラスタ１は、主としてスパイダ構造体３と
複数の制御棒５とから構成されている。スパイダ構造体
３は、図示しない制御棒駆動装置の駆動軸に連結される
ハブ部材３ａとこれから放射状に延出する複数のベーン
部材３ｂとからなり、このベーン部材３ｂの先端部に制
御棒５の上端が連結されている。このような複数の制御
棒５は互いに平行に垂下されており、原子炉炉心を構成
する図示しない燃料集合体の制御棒案内シンブルの中に
挿入される。その燃料集合体は周知の構造をしており、
その１例が社団法人日本機械学会編「機械工学便覧」Ｂ
６編第１４７頁に記載されている。このようにして、制
御棒５の炉心への挿入度合いを調整して、炉内反応度を
制御する。2. Description of the Related Art In a pressurized water reactor widely used at present, a typical structure of a control rod assembly or a control rod cluster used for controlling a nuclear reaction in a nuclear reactor of a nuclear reactor is shown in FIG. As shown. In brief, the control rod cluster 1 mainly includes a spider structure 3 and a plurality of control rods 5. The spider structure 3 includes a hub member 3a connected to a drive shaft of a control rod driving device (not shown) and a plurality of vane members 3b extending radially from the hub member 3a. The upper ends are connected. The plurality of control rods 5 hang down in parallel with each other and are inserted into a control rod guide thimble of a fuel assembly (not shown) constituting a reactor core. The fuel assembly has a well-known structure,
One example is "Mechanical Engineering Handbook" edited by The Japan Society of Mechanical Engineers B
6, page 147. Thus, the degree of insertion of the control rod 5 into the core is adjusted to control the reactivity in the furnace.
【０００３】図１９に従来の制御棒５の代表的な構造が
示されている。図示するように、制御棒５は、スパイダ
部材３への連結部を持つ上部端栓７、下部端栓９、これ
らに両端が密封溶接されたステンレス鋼製長尺被覆管１
１，その中に挿入された中性子吸収材としての銀・イン
ジュウム・カドミウム（Ag−In−Cd）合金棒１３及び押
さえばね１４を有している。そして、被覆管１１の外面
には、耐摩性を向上するためクロムメッキが施されてい
る。FIG. 19 shows a typical structure of a conventional control rod 5. As shown in the figure, the control rod 5 has an upper end plug 7 and a lower end plug 9 each having a connection portion to the spider member 3, and a stainless steel long cladding tube 1 having both ends hermetically welded thereto.
1, a silver-indium-cadmium (Ag-In-Cd) alloy rod 13 and a pressing spring 14 as neutron absorbing materials inserted therein. The outer surface of the cladding tube 11 is plated with chromium to improve abrasion resistance.
【０００４】而して、最近二酸化ウラン燃料に代えて混
合酸化物燃料所謂ＭＯＸ燃料の使用が提唱されている。
そして、これに適する制御棒が図２０に示すハイブリッ
ド型制御棒１５として提案されている。ハイブリッド型
制御棒１５も全体的な構造は制御棒５と同様であるが、
その構成を具体的に説明すれば、上部端栓１７、下部端
栓１９、ステンレス鋼製で相対的に厚肉の長尺被覆管２
１及び押さえばね２４を有し，その被覆管２１中に設け
られた中性子吸収材２３は、下側の銀・インジュウム・
カドミウム合金棒２３ａ及び上側の炭化硼素ペレットの
積重体２３ｂとから構成されている。尚、硼素は天然或
いは硼素１０の含有成分を増大した濃縮硼素である。こ
のようなハイブリッド型制御棒１５は、炉心にＭＯＸ燃
料が大量に装荷された時の必要な停止余裕を確保できる
と共に、１本当たりの制御棒価値が大きくなって通常型
炉心においては必要な制御棒の本数又は制御棒クラスタ
の体数を削減できるなどのメリットがある。[0004] Recently, it has been proposed to use a mixed oxide fuel, a so-called MOX fuel, instead of the uranium dioxide fuel.
A control rod suitable for this is proposed as a hybrid control rod 15 shown in FIG. The overall structure of the hybrid control rod 15 is the same as that of the control rod 5,
More specifically, the structure of the upper end plug 17, the lower end plug 19, and the relatively thick long clad tube 2 made of stainless steel is described.
1 and a presser spring 24, and the neutron absorber 23 provided in the cladding tube 21 is formed of silver, indium,
It comprises a cadmium alloy rod 23a and a stack 23b of upper boron carbide pellets. Boron is natural or enriched boron in which the content of boron 10 is increased. Such a hybrid control rod 15 can secure a necessary stop margin when a large amount of MOX fuel is loaded in the reactor core, and at the same time, increases the control rod value per rod, thereby increasing the control required in the normal reactor core. There are advantages such as the number of rods or the number of control rod clusters can be reduced.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述した制御棒５を使
用した従来の原子炉の運転管理においても、又新提案の
ハイブリッド型制御棒１５を使用する場合においても、
制御棒被覆管の摩耗損傷は定期的、或いは必要に応じて
行われる検査点検において検出され、その信頼性は確保
されるのであるが、確率的にその破損損傷を零にするこ
とには無理がある。そして、もし仮に被覆管２１に損傷
が発生して内部に水が侵入すると、炭化硼素ペレットが
水と反応して溶け出す虞がある。特に、中性子照射を受
けた炭化硼素ペレットは溶けやすい性質があるので、被
覆管の摩耗損傷により制御棒の機能低下を招来する虞が
ある。従って、本発明の課題は、中性子吸収材として炭
化硼素を使用しても、制御棒被覆管の損傷によってその
機能低下の生じないハイブリット型制御棒のような制御
棒を提供するにある。In the conventional operation management of a nuclear reactor using the control rod 5 described above, and in the case of using the hybrid control rod 15 newly proposed,
Abrasion damage to the control rod cladding is detected periodically or as needed, and inspections are conducted to ensure its reliability.However, it is impossible to stochastically reduce the damage to zero. is there. If the cladding tube 21 is damaged and water enters, the boron carbide pellets may react with the water and melt out. In particular, since boron carbide pellets that have been irradiated with neutrons have a property of being easily melted, there is a possibility that the function of the control rods may be reduced due to wear damage of the cladding tube. Accordingly, an object of the present invention is to provide a control rod such as a hybrid control rod in which even if boron carbide is used as a neutron absorber, its function does not deteriorate due to damage to the control rod cladding tube.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、両端が上部端栓及び下部端栓によ
り密封された被覆管と、同被覆管内に入れられた中性子
吸収材とを有する原子炉制御棒は、炭化硼素ペレットや
炭化硼素パウダー等の炭化硼素を主成分とする中性子吸
収材を、被覆管内空間において更に隔離された空間内に
配置して内部侵入水分との直接の接触を防止し得る構造
とする。好適には、前記被覆管の内部にカプセル構造体
を入れて、その中に炭化硼素ペレットや炭化硼素パウダ
ー等の炭化硼素を主成分とする中性子吸収材を収容す
る。又は、被覆管の損傷発生頻発部位に隣接した内部空
間とその他の内部空間とを分離円板により水密に区画
し、その他の内部空間に炭化硼素ペレットや炭化硼素パ
ウダー等の炭化硼素を主成分とする中性子吸収材を収容
するのも好適である。更に又、被覆管を二重壁構造にす
るなどして、漏洩侵入水分の中性子吸収部材への接近抵
抗を増大するのも好適である。According to the present invention, there is provided a cladding tube having both ends sealed by an upper end plug and a lower end plug, and a neutron absorbing material contained in the cladding tube. The reactor control rod having a neutron absorbing material containing boron carbide as a main component such as boron carbide pellets or boron carbide powder is disposed in a further isolated space in the cladding tube space to directly communicate with the moisture that has penetrated inside. And a structure that can prevent the contact of Preferably, a capsule structure is placed inside the cladding tube, and a neutron absorbing material containing boron carbide as a main component such as boron carbide pellets or boron carbide powder is contained therein. Alternatively, the inner space adjacent to the frequently occurring damage site of the cladding tube and the other inner space are water-tightly partitioned by a separating disk, and the other inner space mainly contains boron carbide such as boron carbide pellets or boron carbide powder. It is also preferable to accommodate a neutron absorbing material. Further, it is also preferable to increase the approach resistance to the neutron absorbing member of the leaked infiltration water by, for example, forming the cladding tube into a double wall structure.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。尚、全図に亙り、同一部分には
同一符号を付すこととする。先ず図１及び図２を参照す
るに、制御棒３０のステンレス鋼製被覆管３１は、従来
のものと同様な形状の上部端栓３３及び下部端栓３５と
円周溶接３７により接合されて閉じている。被覆管３１
の内部に下部端栓３５に隣接して中性子吸収材である銀
・インジウム・カドミウム合金棒３９が配置されてい
る。そして、その上にカプセル構造体４０が設けられ、
更にはカプセル構造体４０と上部端栓３３の間に押さえ
ばね３８が介装され、これによりカプセル構造体４０及
び銀・インジウム・カドミウム合金棒３９を下部端栓３
５側に押し付けている。カプセル構造体４０は、被覆管
３１と同様な内側被覆管４１及びこれの両端に円周溶接
４３によって密封接合された内側上部端栓４５及び内側
下部端栓４７とから構成されており、その中に炭化硼素
（Ｂ４Ｃ）ペレット５１が複数積重されている。尚、カ
プセル内には銀・インジウム・カドミウム合金棒３９の
一部を挿入しても良い。そして、内側上部端栓４５に隣
接してカプセル構造体４０の中に設けられた螺旋状の内
側押さえばね５３により、炭化硼素ペレット５１の積重
体は安定的に保持される。内側被覆管４１の外周面に
も、被覆管３１と同様にクロムメッキ４１ａが施されて
いるが、このクロムメッキ４１ａは省略しても良い。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. It is to be noted that the same portions are denoted by the same reference numerals throughout the drawings. First, referring to FIGS. 1 and 2, a stainless steel cladding tube 31 of a control rod 30 is joined to an upper end plug 33 and a lower end plug 35 having the same shape as a conventional one by a circumferential weld 37 and closed. ing. Cladding tube 31
A silver / indium / cadmium alloy rod 39 which is a neutron absorbing material is disposed adjacent to the lower end plug 35 inside the inside. And a capsule structure 40 is provided thereon,
Further, a presser spring 38 is interposed between the capsule structure 40 and the upper end plug 33, whereby the capsule structure 40 and the silver / indium / cadmium alloy rod 39 are connected to the lower end plug 3.
Pressed to the 5 side. The capsule structure 40 is composed of an inner cladding tube 41 similar to the cladding tube 31 and an inner upper end plug 45 and an inner lower end plug 47 hermetically joined to both ends thereof by circumferential welding 43. , A plurality of boron carbide (B 4 C) pellets 51 are stacked. A part of the silver / indium / cadmium alloy rod 39 may be inserted into the capsule. The stacked body of the boron carbide pellets 51 is stably held by the spiral inner pressing spring 53 provided in the capsule structure 40 adjacent to the inner upper end plug 45. The outer peripheral surface of the inner cladding tube 41 is also provided with chrome plating 41a as in the case of the cladding tube 31, but the chrome plating 41a may be omitted.
【０００８】以上説明したハイブリッド型構造の制御棒
３０は、従来のものと同様に制御棒駆動装置によって炉
心に挿脱されて炉内核反応を制御するために使用される
が、銀・インジウム・カドミウム合金棒棒３９は定格運
転時の反応度制御に主として用いられ、炭化硼素ペレッ
ト５１は主として炉内反応停止時に用いられる。そし
て、内側押さえばね５３の収容空間は又、中性子吸収に
よって炭化硼素ペレット５１から発生するヘリウムガス
を収容して内圧上昇を緩和する。そして、原子炉の運転
に長らく使用されて、被覆管３１に摩耗による貫通損傷
が仮に発生し、外部の水が侵入しても、炭化硼素ペレッ
ト５１は健全なカプセル構造体４０により囲繞され、保
護されているので、水との接触反応及び溶出が防止され
る。また、カプセル構造体４０による二重管構造のた
め、定検時の検査方法を簡易的にでき、且つ検査頻度を
緩やかにできる。即ち、１重管の場合は常に摩耗深さを
定検時に計測する必要があるが、２重管の場合は、外側
被覆管のみの貫通摩耗を確認するだけで良く、外観検査
など簡易な方法で対応可能である。これは、以下に述べ
る他の実施形態にもいえるものである。The control rod 30 having the hybrid structure described above is used to control the nuclear reaction in the furnace by being inserted into and removed from the core by a control rod driving device in the same manner as the conventional one, and is used for silver, indium, cadmium. The alloy rod 39 is mainly used for controlling the reactivity during the rated operation, and the boron carbide pellet 51 is mainly used for stopping the reaction in the furnace. The accommodation space of the inner presser spring 53 also accommodates helium gas generated from the boron carbide pellets 51 by neutron absorption to reduce an increase in internal pressure. And, even if it is used for a long time in the operation of the nuclear reactor and penetration damage due to abrasion occurs in the cladding tube 31 and external water enters, the boron carbide pellet 51 is surrounded by the sound capsule structure 40 and protected. The contact reaction with water and elution are prevented. In addition, because of the double tube structure of the capsule structure 40, the inspection method at the time of regular inspection can be simplified, and the inspection frequency can be reduced. That is, in the case of a single pipe, it is necessary to always measure the wear depth at the time of regular inspection, but in the case of a double pipe, it is only necessary to check the penetration wear of only the outer cladding pipe, and a simple method such as appearance inspection It is possible to respond. This can be applied to the other embodiments described below.
【０００９】尚、前記実施形態において、内側押さえば
ね５３の収容空間は、中性子吸収による発生ヘリウムガ
スの蓄積空間として利用されるのであるが、制御棒が負
荷追従運転に使用されてヘリウムガスの蓄積量が多くな
る場合には、コイルスプリング型の内側押さえばね５３
に代えて図４に示すようなＣ型クリップ５５を使用する
と良い。この場合、Ｃ型クリップ５５は図３に示すよう
に内側被覆管４１の内面に固定し、炭化硼素ペレット５
１の積重体を押さえるように保持する。又、若干の関連
部分を改変すれば、炭化硼素ペレット５１の積重体の代
わりに炭化硼素パウダー等も使用できるが、これは当業
者にとって明らかであろう。更に又、前記実施形態にお
いては、中性子吸収材として炭化硼素ペレットと銀・イ
ンジウム・カドミウム合金棒３９の二種類を使用した
が、炭化硼素ペレットのみとしても良く、この場合はカ
プセル構造体の下端は下部端栓３５に隣接することとな
る。更に又、押えばね３８の機能はカプセル構造体４０
と銀・インジウム・カドミウム合金棒３９を確りと保持
するものであるから、銀・インジウム・カドミウム合金
棒３９の下側に置いても良く、この場合はカプセル構造
体４０の内側上部端栓４５と上部端栓３３とを一体化し
ても良い。又、本発明では炭化硼素ペレットを用いる場
合について述べたが、他の中性子吸収物質例えばHfやE
u、Dy、Gdなどの希土類或いはそれらを含む化合物や混
合物などを用いる制御棒に適用しても良い。これは以下
に述べる他の発明に対しても同じである。In the above embodiment, the accommodation space of the inner presser spring 53 is used as a storage space for the helium gas generated by neutron absorption. However, the control rod is used for the load following operation to store the helium gas. If the amount is large, a coil spring type inner holding spring 53 is used.
Instead, a C-type clip 55 as shown in FIG. 4 may be used. In this case, the C-type clip 55 is fixed to the inner surface of the inner cladding tube 41 as shown in FIG.
1 to hold the stack. Also, with some modifications, boron carbide powder or the like can be used instead of the stack of boron carbide pellets 51, as will be apparent to those skilled in the art. Furthermore, in the above embodiment, two types of boron carbide pellets and silver / indium / cadmium alloy rods 39 were used as the neutron absorbing material, but only the boron carbide pellets may be used, in which case the lower end of the capsule structure is It will be adjacent to the lower end plug 35. Furthermore, the function of the presser spring 38 is the function of the capsule structure 40.
And the silver-indium-cadmium alloy rod 39 are firmly held, so that they may be placed under the silver-indium-cadmium alloy rod 39. In this case, the inner upper end plug 45 of the capsule structure 40 The upper end plug 33 may be integrated. Further, in the present invention, the case of using boron carbide pellets has been described, but other neutron absorbing substances such as Hf and E
The present invention may be applied to a control rod using a rare earth element such as u, Dy, Gd, or a compound or mixture containing them. This is the same for the other inventions described below.
【００１０】次に図５乃至図９を参照して本発明の別の
実施形態を説明する。図５及び図６において、ハイブリ
ッド型の制御棒６０の被覆管６１は、ステンレス鋼から
なる外側被覆管６１ａと内側被覆管６１ｂとから構成さ
れ、これらの両端即ち上端及び下端は上部端栓６３及び
下部端栓６５によって密に閉じられている。外側被覆管
６１ａと内側被覆管６１ｂの外周面には、それぞれ約３
０μｍ程度の厚さのクロムメッキ６１ａａ，６１ｂａが
それぞれ形成されているが、後者は省略しても良い。そ
して、被覆管６１の内部には、下部端栓６５寄りに銀・
インジウム・カドミウム合金棒６７が、上部端栓６３寄
りには炭化硼素ペレット６９の積重体がそれぞれ配設さ
れ、更に炭化硼素ペレット６９の積重体と上部端栓６３
と間にはコイルスプリング形の押さえばね７１が介装さ
れている。この押さえばね７１の機能は、前述の押さえ
ばね３８，５３と同様のものである。そして、銀・イン
ジウム・カドミウム合金棒６７と炭化硼素ペレット６９
の積重体との間に分離円板７３が挟まれている。この分
離円板７３の形状が拡大して図７及び図８に示されてい
る。図７及び図８に示されるように、分離円板７３は、
相対的に厚肉の中心本体部７３ａとテーパー面を持つ環
状のリップ部７３ｂとを有し、ステンレス鋼から形成さ
れている。勿論、他の適当な材料で製作しても良い。分
離円板７３の分離性能は、リップ部７３ｂと内側被覆管
６１ｂとの接触状況に依存するから、リップ部７３ｂの
外径寸法は内側被覆管６１ｂの内径寸法より若干大きく
設定され、組立時にリップ部７３ｂが窄むようになって
いる。この組み立て手順が図９の分解図に示されてい
る。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6, the cladding tube 61 of the hybrid control rod 60 is composed of an outer cladding tube 61a and an inner cladding tube 61b made of stainless steel. The lower end plug 65 is tightly closed. The outer cladding tube 61a and the inner cladding tube 61b each have an outer peripheral surface of about 3
The chromium platings 61aa and 61ba each having a thickness of about 0 μm are formed, but the latter may be omitted. Then, inside the cladding tube 61, the silver
An indium-cadmium alloy rod 67 is provided near the upper end plug 63, and a stack of boron carbide pellets 69 is disposed near the upper end plug 63. Further, a stack of boron carbide pellets 69 and the upper end plug 63 are provided.
A coil spring-type holding spring 71 is interposed between and. The function of the holding spring 71 is the same as that of the holding springs 38 and 53 described above. Then, a silver-indium-cadmium alloy rod 67 and a boron carbide pellet 69
The separation disk 73 is sandwiched between the stacks. The shape of the separation disk 73 is shown in FIGS. 7 and 8 in an enlarged manner. As shown in FIGS. 7 and 8, the separation disk 73 is
It has a relatively thick central body portion 73a and an annular lip portion 73b having a tapered surface, and is made of stainless steel. Of course, it may be made of another suitable material. Since the separation performance of the separation disk 73 depends on the contact state between the lip portion 73b and the inner cladding tube 61b, the outer diameter of the lip portion 73b is set to be slightly larger than the inner diameter of the inner cladding tube 61b. The portion 73b is narrowed. This assembly procedure is shown in the exploded view of FIG.
【００１１】従って、前述の構成において、分離円板７
３を内側被覆管６１ｂに挿入する際に、リップ部７３ｂ
が撓む（窄む）ことが重要であり、挿入性に影響の無い
範囲でリップ部７３ｂの剛性（柔軟性）を小さく設定し
ている。更に、ステンレス鋼製の内側被覆管６１ｂに比
べ、銀・インジウム・カドミウム合金棒６７の方が熱膨
張係数が大きいため、リップ部７３ｂの剛性が大きけれ
ば、運転時（高温）から停止時（低温）に移り終えた時
点で、分離円板７３と銀合金棒６７との間に空間領域が
発生する虞がある。しかしながら、前述のようにリップ
部７３ｂの剛性を小さく、具体的には押さえばね７１の
ばね常数より小さくなるように分離円板７３の形状寸法
を設定しているため、分離円板７３は押さえばね７１の
ばね力により下方に押しやられて、銀・インジウム・カ
ドミウム合金棒棒６７に追従して、空間領域は発生しな
い。Therefore, in the above-described configuration, the separation disk 7
3 is inserted into the inner cladding tube 61b.
It is important that the lip 73b is bent (constricted), and the rigidity (flexibility) of the lip 73b is set to be small within a range that does not affect the insertability. Further, since the silver / indium / cadmium alloy rod 67 has a larger coefficient of thermal expansion than the stainless steel inner cladding tube 61b, if the lip portion 73b has a high rigidity, the lip portion 73b is switched from the operation (high temperature) to the stop (low temperature). At the point of time when the process has been completed, a space region may be generated between the separation disk 73 and the silver alloy rod 67. However, since the stiffness of the lip portion 73b is small as described above, specifically, the shape and size of the separation disk 73 are set to be smaller than the spring constant of the pressing spring 71, the separation disk 73 is It is pushed downward by the spring force of 71 and follows the silver / indium / cadmium alloy rod 67 so that no space area is generated.
【００１２】尚、図５乃至図９に示した実施形態におい
て、分離円板７３は、その外径寸法を内側被覆管６１ｂ
の内径寸法より大きくなるように形状寸法が設定された
が、図１０乃至図１１に示すように分離円板８３の外径
寸法を内側被覆管６１ｂの内径寸法より小さく設定して
も良い。この制御棒８０の構造を、制御棒６０の構造と
異なる部分のみ説明すると、前述の分離円板８３のリッ
プ部と銀・インジウム・カドミウム合金棒８７の上端部
の形状は次のようになっている。即ち、前述と同様に、
図１１に示す手順で被覆管６１の内側被覆管６１ａ内に
分離円板８３と銀・インジウム・カドミウム合金棒８７
とを順次挿入されて組み立てられるのであるが、最終組
み立て状態において、図１２（ａ），（ｂ）に示すよう
に相互関係が変化する。図１２（ｂ）に示すように、分
離円板８３の本体部８３ａは銀・インジウム・カドミウ
ム合金棒８７と炭化硼素ペレット６９の積重体との間に
確りと挟持され、リップ部８３ｂが銀・インジウム・カ
ドミウム合金棒８７により押し広げられて内側被覆管６
１ａの内周面に全周に亙り密接される。このようにし
て、銀・インジウム・カドミウム合金棒８７の配置空間
と炭化硼素ペレット６９の積重体の配置空間とは完全に
分離され、前述と同様な作用効果が得られる。このこと
から理解されるように、本発明においては分離円板の形
状寸法は限定的ではない。In the embodiment shown in FIGS. 5 to 9, the separation disk 73 has an outer diameter dimension of the inner cladding tube 61b.
Although the shape and dimensions are set to be larger than the inner diameter of the inner disk 61, the outer diameter of the separation disk 83 may be set to be smaller than the inner diameter of the inner cladding tube 61b as shown in FIGS. The structure of the control rod 80 will be described only with respect to the parts different from the structure of the control rod 60. The lip portion of the separation disk 83 and the upper end of the silver / indium / cadmium alloy rod 87 have the following shapes. I have. That is, similar to the above,
According to the procedure shown in FIG. 11, the separation disk 83 and the silver / indium / cadmium alloy rod 87 are placed in the inner cladding tube 61a of the cladding tube 61.
Are sequentially inserted and assembled. In the final assembled state, the mutual relationship changes as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b). As shown in FIG. 12B, the main body 83a of the separation disk 83 is firmly held between the silver / indium / cadmium alloy rod 87 and the stacked body of the boron carbide pellet 69, and the lip 83b is formed of silver / indium. The inner cladding tube 6 is spread by an indium-cadmium alloy rod 87 and expanded.
1a is tightly contacted over the entire circumference. In this manner, the space for disposing the silver / indium / cadmium alloy rod 87 and the space for disposing the stacked body of the boron carbide pellets 69 are completely separated, and the same operation and effect as described above can be obtained. As can be understood from this, the shape and dimensions of the separation disk are not limited in the present invention.
【００１３】そして、この改変実施形態においては、分
離円板８３の外径寸法が内側被覆管６１ａの内径より小
さいので、組立時の挿入が容易である上に最終的には分
離円板８３が内側被覆管６１ａに密着されて完全な分離
が行われる。更に、ステンレス鋼製の内側被覆管６１ｂ
に比べ、銀・インジウム・カドミウム合金棒６７の方が
熱膨張係数は大きいため、運転時では分離円板８７の位
置は停止時より上方に移動するが、運転時（高温）から
停止時（低温）に移り終えた時点で、分離円板８３は押
さえばね７１のばね力により下方に押しやられて、銀・
インジウム・カドミウム合金棒６７に追従するから、分
離円板８３と銀・インジウム・カドミウム合金棒８７と
の間には空間領域が発生しない。尚、制御棒６０，８０
において、制御棒６０、８０を移動するときの先導部分
は銀・インジウム・カドミウム合金棒８７を取り巻く部
分であるので、この部分に摩耗の発生が限定される場合
には、被覆管６１を一重管としても同様の作用効果が得
られる。In this modified embodiment, since the outer diameter of the separation disk 83 is smaller than the inner diameter of the inner cladding tube 61a, the separation disk 83 can be easily inserted at the time of assembly, and finally the separation disk 83 is Complete separation is performed by closely contacting the inner cladding tube 61a. Furthermore, the inner cladding tube 61b made of stainless steel
In comparison with the above, since the silver / indium / cadmium alloy rod 67 has a larger coefficient of thermal expansion, the position of the separation disk 87 moves upward during operation, but from the operation (high temperature) to the stop (low temperature). At the point of time when the operation is shifted to ()), the separation disk 83 is pushed downward by the spring force of the holding spring 71, and
Since it follows the indium-cadmium alloy rod 67, no space region is generated between the separation disk 83 and the silver-indium-cadmium alloy rod 87. The control rods 60, 80
Since the leading portion when the control rods 60 and 80 are moved is a portion surrounding the silver / indium / cadmium alloy rod 87, if the occurrence of wear is limited to this portion, the cladding tube 61 is connected to the single pipe. The same operation and effect can be obtained.
【００１４】更に図１３及び図１４を参照して更に別の
実施形態を説明する。図１３及び図１４において、ハイ
ブリッド型の制御棒９０は、次のように構成されてい
る。即ち、ステンレス鋼からなる外側被覆管６１ａと内
側被覆管６１ｂとから構成された被覆管６１は、その両
端即ち上端及び下端が上部端栓６３及び下部端栓６５に
よって密に閉じられている。外側被覆管６１ａと内側被
覆管６１ｂの外周面には、それぞれクロムメッキ６１ａ
ａ，６１ｂａがそれぞれ形成されている。但し、後者は
省略しても良い。そして、被覆管６１の内部には、下部
端栓６５寄りに銀・インジウム・カドミウム合金棒９７
が、上部端栓６３寄りには炭化硼素ペレット６９の積重
体がそれぞれ配設され、更に炭化硼素ペレット６９の積
重体と上部端栓６３と間にはコイルスプリング形の押さ
えばね７１が介装されている。この押さえばね７１は、
Ｃ型クリップ５５（図４参照）のようなものに代えても
良い。このような構造の制御棒９０では、内側被覆管６
１ｂが、摩耗による貫通損傷の第２の防壁となり、炭化
硼素ペレット６９と侵入水との接触反応を遅らせること
ができる。Still another embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14, the hybrid control rod 90 is configured as follows. That is, the cladding tube 61 composed of the outer cladding tube 61a and the inner cladding tube 61b made of stainless steel has its both ends, that is, the upper end and the lower end, tightly closed by the upper end plug 63 and the lower end plug 65. The outer peripheral surfaces of the outer cladding tube 61a and the inner cladding tube 61b are provided with chrome plating 61a, respectively.
a and 61ba are respectively formed. However, the latter may be omitted. Then, inside the cladding tube 61, a silver / indium / cadmium alloy rod 97 is placed near the lower end plug 65.
However, a stack of boron carbide pellets 69 is disposed near the upper end plug 63, and a coil spring type holding spring 71 is interposed between the stack of boron carbide pellets 69 and the upper end plug 63. ing. This holding spring 71
A C-shaped clip 55 (see FIG. 4) may be used instead. In the control rod 90 having such a structure, the inner cladding tube 6
1b serves as a second barrier against penetration damage due to wear, and can delay the contact reaction between boron carbide pellets 69 and intruding water.
【００１５】更に又、二重壁構造の被覆管６１の内側被
覆管６１ｂを図１５及び図１６に示すようなカプセル構
造体として構成しても良い。図１５及び図１６に示す制
御棒１００は、前述の制御棒３０（図１及び図２参照）
とも類似した構造なので、それとの差異を中心に説明す
ると、カプセル構造体１０１は、被覆管３１と同様なス
テンレス鋼管からなる被覆管１０３とこの上下端に円周
溶接４３により接合された内側上部端栓４５及び内側下
部端栓４７とから構成されている。尚、被覆管１０３の
外周面のクロムめっき１０３ａは省略しても良い。そし
て、その中に下側から銀・インジウム・カドミウム合金
棒１０９、炭化硼素ペレット５１の積重体及び内側押え
ばね５３が入れられている。このような構成の制御棒１
００の制御棒としての本来機能は、制御棒３０について
の説明から容易に理解できるであろう。制御棒３０の場
合と同様に炭化硼素ペレット５１からのヘリウムガスの
発生量が多くなる場合には、内側押えばね５３に代えて
図４に示すようなＣ型クリップ５５を図１７に示すよう
な状態で取り付けても良い。Further, the inner cladding tube 61b of the cladding tube 61 having the double wall structure may be formed as a capsule structure as shown in FIGS. The control rod 100 shown in FIGS. 15 and 16 is the same as the control rod 30 described above (see FIGS. 1 and 2).
Since the structure is similar to that described above, the difference will be mainly described. The capsule structure 101 is composed of a cladding tube 103 made of the same stainless steel tube as the cladding tube 31 and an inner upper end joined to the upper and lower ends by circumferential welding 43. A plug 45 and an inner lower end plug 47 are provided. The chrome plating 103a on the outer peripheral surface of the cladding tube 103 may be omitted. The silver / indium / cadmium alloy rod 109, the stacked body of the boron carbide pellets 51, and the inner pressing spring 53 are placed therein from below. Control rod 1 having such a configuration
The original function of the control rod 00 can be easily understood from the description of the control rod 30. When the amount of helium gas generated from the boron carbide pellets 51 increases as in the case of the control rod 30, a C-shaped clip 55 as shown in FIG. You may attach it in a state.
【００１６】以上説明したような構造の制御棒１００で
も、制御棒９０の場合と同様に外側の被覆管３１が摩耗
による貫通損傷を生じても、内側被覆管１０３が摩耗及
び浸水の第２の防壁となり、炭化硼素ペレット５１と侵
入水との接触反応を遅らせることができる。In the control rod 100 having the structure described above, even if the outer cladding tube 31 suffers penetration damage due to abrasion as in the case of the control rod 90, the inner cladding tube 103 is subjected to the second cladding due to abrasion and flooding. It acts as a barrier, and can delay the contact reaction between the boron carbide pellets 51 and the intruding water.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶けやすい炭化硼素ペレットなどの中性子吸収材は、被
覆管の内側にあるカプセル構造体の中に収容されている
ので、被覆管が摩耗損傷を生じても侵入水から隔離さ
れ、溶けないので制御棒価値の低下が確実に防止され
る。更に本発明によれば、制御棒の被覆管の中に分離円
板が設けられて摩耗しやすい部位に隣接した内部空間と
隔離された内部空間とに分割され、その隔離空間の中に
溶けやすい中性子吸収材を収容しているので、摩耗損傷
が発生しても侵入水とその中性子吸収材は隔離されてい
るので、制御棒価値の低下が確実に防止される。更に
又、本発明によれば、制御棒被覆管は、内側被覆管と外
側被覆管からなる二重壁構造としているので、摩耗貫通
の抵抗性を増大しているから、制御棒価値の低下が確実
に防止される。尚、以上のように２重管構造にする場合
は、定検時の検査方法を簡易的に且つ、検査頻度を上げ
ないというメリットも生まれる。As described above, according to the present invention,
The neutron absorbing material such as easily soluble boron carbide pellets is contained in a capsule structure inside the cladding tube, so even if the cladding tube is damaged by abrasion, it is isolated from intruding water and does not melt, so the control rod is not melted. The reduction in value is reliably prevented. Further, according to the present invention, a separating disk is provided in the cladding tube of the control rod, and is divided into an internal space adjacent to a part which is easily worn and an internal space which is isolated, and easily melts in the isolated space. Since the neutron absorbing material is housed, even if abrasion damage occurs, the infiltration water and the neutron absorbing material are isolated from each other, so that a reduction in control rod value is reliably prevented. Furthermore, according to the present invention, since the control rod cladding has a double wall structure composed of an inner cladding and an outer cladding, the resistance to wear penetration is increased. It is surely prevented. In addition, in the case of the double tube structure as described above, there is an advantage that the inspection method at the regular inspection is simplified and the inspection frequency is not increased.
【図１】本発明の１実施形態を示す短縮立断面図であ
る。FIG. 1 is a shortened vertical sectional view showing one embodiment of the present invention.
【図２】図１中のII-II線に沿う拡大平断面図である。FIG. 2 is an enlarged plan sectional view taken along the line II-II in FIG.
【図３】前記実施形態の一部を改変した改変実施形態の
部分立断面図である。FIG. 3 is a partial sectional elevation view of a modified embodiment in which a part of the embodiment is modified.
【図４】前記改変実施形態に使用される部材の斜視図で
ある。FIG. 4 is a perspective view of a member used in the modified embodiment.
【図５】本発明の別の実施形態を示す短縮立断面図であ
る。FIG. 5 is a shortened standing sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図６】図５中のVI-VI線に沿う拡大平断面図である。FIG. 6 is an enlarged plan sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5;
【図７】図５中のVII部を拡大して示す部分立断面図で
ある。FIG. 7 is an enlarged partial sectional view showing a portion VII in FIG. 5;
【図８】図７に対応する平断面図である。FIG. 8 is a plan sectional view corresponding to FIG. 7;
【図９】図５に示す実施形態の組立手順を示す分解図で
ある。FIG. 9 is an exploded view showing an assembling procedure of the embodiment shown in FIG. 5;
【図１０】図５に示す実施形態の一部を改変した改変実
施形態を示す短縮立断面図である。10 is a shortened vertical sectional view showing a modified embodiment in which a part of the embodiment shown in FIG. 5 is modified.
【図１１】図１０に示す改変実施形態の組立手順を示す
分解図である。FIG. 11 is an exploded view showing an assembling procedure of the modified embodiment shown in FIG. 10;
【図１２】図１０に示す改変実施形態の状態変化を説明
する拡大部分断面図である。FIG. 12 is an enlarged partial sectional view illustrating a state change of the modified embodiment shown in FIG. 10;
【図１３】本発明の更に別の実施形態を示す短縮立断面
図である。FIG. 13 is a shortened vertical sectional view showing still another embodiment of the present invention.
【図１４】図１３の実施形態の拡大平断面図である。FIG. 14 is an enlarged plan sectional view of the embodiment of FIG.
【図１５】図１３の実施形態の一部を改変した改変実施
形態を示す短縮部分立断面図である。FIG. 15 is a shortened partial sectional elevation view showing a modified embodiment in which a part of the embodiment of FIG. 13 is modified.
【図１６】図１５の改変実施形態の拡大平断面図であ
る。FIG. 16 is an enlarged plan sectional view of the modified embodiment of FIG.
【図１７】図１５の改変実施形態の更に一部を改変した
改変実施形態を示す部分断面図である。FIG. 17 is a partial sectional view showing a modified embodiment in which a part of the modified embodiment of FIG. 15 is further modified.
【図１８】従来の制御棒から構成される制御棒クラスタ
を示す短縮立面図である。FIG. 18 is a shortened elevation view showing a control rod cluster composed of conventional control rods.
【図１９】従来の制御棒の構造を示す短縮立面図であ
る。FIG. 19 is a shortened elevational view showing the structure of a conventional control rod.
【図２０】従来の制御棒の別の構造を示す短縮立面図で
ある。FIG. 20 is a shortened elevational view showing another structure of a conventional control rod.
３０ 制御棒 ３１ 被覆管 ３３ 上部端栓 ３５ 下部端栓 ３７ 円周溶接 ３８ 押えばね ３９ 銀・インジウム・カドミウム合金棒 ４０ カプセル構造体 ４１ 被覆管 ４３ 円周溶接 ４５ 内側上部端栓 ４７ 内側下部端栓 ５１ 炭化硼素ペレット ５３ 内側押えばね ５５ Ｃ型クリップ ６０ 制御棒 ６１ 被覆管 ６１ａ 外側被覆管 ６１ｂ 内側被覆管 ６３ 上部端栓 ６５ 下部端栓 ６７ 銀・インジウム・カドミウム合金棒 ６９ 炭化硼素ペレット ７１ 押えばね ７３ 分離円板 ７３ａ 本体部 ７３ｂ リップ部 ８３ 分離円板 ８３ａ 本体部 ８ｂ リップ部 ８７ 銀・インジウム・カドミウム合金棒 ９０ 制御棒 ９７ 銀・インジウム・カドミウム合金棒 １００ 制御棒 １０１ カプセル構造体 １０３ 内側被覆管 １０９ 銀・インジウム・カドミウム合金棒 REFERENCE SIGNS LIST 30 control rod 31 cladding tube 33 upper end plug 35 lower end plug 37 circumferential welding 38 presser spring 39 silver / indium / cadmium alloy rod 40 capsule structure 41 cladding tube 43 circumferential welding 45 inner upper end plug 47 inner lower end plug Reference Signs List 51 boron carbide pellet 53 inner presser spring 55 C-type clip 60 control rod 61 cladding tube 61a outer cladding tube 61b inner cladding tube 63 upper end plug 65 lower end plug 67 silver / indium / cadmium alloy rod 69 boron carbide pellet 71 presser spring 73 Separating disk 73a Main part 73b Lip part 83 Separating disk 83a Main part 8b Lip part 87 Silver / Indium / Cadmium alloy rod 90 Control rod 97 Silver / Indium / Cadmium alloy rod 100 Control rod 101 Capsule structure 103 Inner cladding tube 109 Silver / Indium / Cadmium alloy rod
Claims (3)
された被覆管と、同被覆管内に入れられた中性子吸収材
とを有する制御棒において、前記中性子吸収材が炭化硼
素を主成分に形成され、前記被覆管内に配置されたカプ
セル構造体の中に該中性子吸収材が密閉されていること
を特徴とする原子炉制御棒。1. A control rod having a cladding tube whose both ends are sealed by an upper end plug and a lower end plug, and a neutron absorbing material contained in the cladding tube, wherein the neutron absorbing material is mainly composed of boron carbide. A reactor control rod, wherein the neutron absorbing material is sealed in a capsule structure formed and disposed in the cladding tube.
された被覆管と、同被覆管内に入れられた中性子吸収材
とを有する制御棒において、前記中性子吸収材をタンデ
ム配置された炭化硼素ペレットの積重体と銀・インジウ
ム・カドミウム合金棒とから構成し、前記炭化硼素ペレ
ットの積重体の配置空間と前記銀・インジウム・カドミ
ウム合金棒の配置空間とを分離円板により隔離してなる
ことを特徴とする原子炉制御棒。2. A control rod having a cladding tube sealed at both ends by an upper end plug and a lower end plug, and a neutron absorbing material contained in the cladding tube, wherein the neutron absorbing material is tandemly arranged with boron carbide. It is composed of a stack of pellets and a silver / indium / cadmium alloy rod, and the space for disposing the stack of boron carbide pellets and the space for disposing the silver / indium / cadmium alloy rod are separated by a separating disk. Reactor control rod.
された外側被覆管と、同外側被覆管内に入れられた中性
子吸収材とを有する制御棒において、前記外側被覆管の
内側に内側被覆管を配置して二重壁構造とし、前記中性
子吸収材のすべてを前記内側被覆管の内部に収容してい
ることを特徴とする原子炉制御棒。3. A control rod having an outer cladding tube sealed at both ends by an upper end plug and a lower end plug, and a neutron absorbing material contained in the outer cladding tube. A nuclear reactor control rod, wherein a pipe is arranged to have a double wall structure, and all of the neutron absorbing material is housed inside the inner cladding pipe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10206585A JP2000039491A (en) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Nuclear reactor control rod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10206585A JP2000039491A (en) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Nuclear reactor control rod |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000039491A true JP2000039491A (en) | 2000-02-08 |
Family
ID=16525848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10206585A Withdrawn JP2000039491A (en) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Nuclear reactor control rod |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000039491A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002214378A (en) * | 2001-01-15 | 2002-07-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Reactor control rod |
| KR20200089651A (en) * | 2017-08-31 | 2020-07-27 | 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 | High temperature control rod for light water reactor |
-
1998
- 1998-07-22 JP JP10206585A patent/JP2000039491A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
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| KR102590363B1 (en) * | 2017-08-31 | 2023-10-16 | 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 | High temperature control rods for light water reactors |
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