JP2006153522A - Control rod for nuclear reactor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To sufficiently obtain water circulation effect without allowing cooling water to stagnate in the vicinity of a fixing member welded section in a gap between a neutron absorbing plate and a sheath in the vicinity of the welded section, a gap between the neutron absorbing plate and a fixing member and a gap around a roller supporting pin. <P>SOLUTION: The neutron absorbing plates are disposed opposite to each other within the vertically long sheath 7 having a deep U-shaped horizontal cross-section to constitute a wing 2, and a leading end structure member 4 is fixed on the leading end of the wing in the insertion direction. A terminal end structure member 5 is fixed on the terminal end of the wing in the insertion direction. An opening of the wing is fixed on a center structure member. A fixing member 12 for fixing the neutron absorbing plate to the sheath is provided. The fixing member comprises a stem section 12b penetrating the neutron absorbing plate and having a function of causing the sheath to support the weight of the neutron absorbing plate and a trunk section 12 having a function of a spacer for keeping a specified gap between the paired neutron absorbing plates opposing each other. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は原子炉用制御棒に係り、特に沸騰水型原子炉用制御棒において中性子吸収板の固定構造および案内用ローラの固定構造の改良により、応力腐食割れ防止機能を高めた原子炉用制御棒に関する。   The present invention relates to a control rod for a nuclear reactor, and more particularly to a control rod for a nuclear reactor having an improved function for preventing stress corrosion cracking by improving a fixing structure of a neutron absorber plate and a fixing structure of a guide roller in a boiling water reactor control rod. Regarding the stick.

従来の原子炉用制御棒について、図１２〜図２０を参照して説明する。図１２は、原子炉用制御棒の構成概要を示したもので、制御棒の一部切断斜視図である。図１３は、シース内部に装着された中性子吸収板の厚さの制御棒軸方向（挿入方向、シース長手方向）分布の一構成例である。図１４は、ウイングの横断面図である。   A conventional nuclear reactor control rod will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a partial cutaway perspective view of the control rod, showing an outline of the configuration of the nuclear reactor control rod. FIG. 13 shows an example of the distribution of the thickness of the neutron absorbing plate mounted inside the sheath in the control rod axis direction (insertion direction, sheath longitudinal direction). FIG. 14 is a cross-sectional view of the wing.

これらの図に示すように、沸騰水型原子炉の制御棒１は一般に、深いＵ字状の横断面を有する複数の長尺のシース７内に、中性子吸収材からなる中性子吸収板１０を挿入して、複数（４枚）のウイング２となし、挿入方向先端側（上端側）にハンドル３を有する先端構造材４を設け、また挿入方向末端側（下端側）に末端構造材５を設け、ウイング２のＵ字の開口部を中央構造材としてのタイロッド６に固設して、断面十字型の構成としている。   As shown in these figures, the control rod 1 of a boiling water reactor generally has a neutron absorber plate 10 made of a neutron absorber inserted in a plurality of long sheaths 7 having a deep U-shaped cross section. Thus, a plurality of (four) wings 2 are provided, a distal end structural member 4 having a handle 3 is provided on the distal end side (upper end side) in the insertion direction, and an end structural member 5 is provided on the distal end side (lower end side) in the insertion direction. The U-shaped opening of the wing 2 is fixed to a tie rod 6 as a central structural member to form a cross-shaped cross section.

そして、従来の制御棒１では、シース７がステンレス鋼（ＳＵＳ）製であり、長寿命型では中性子吸収板としてハフニウム（Ｈｆ）板が用いられている。その構成として２枚の中性子吸収板１０に間隙を設けて対向させ、その間隙に水を導入する「トラップ型」構成になっている。   In the conventional control rod 1, the sheath 7 is made of stainless steel (SUS), and the long-life type uses a hafnium (Hf) plate as a neutron absorbing plate. As a configuration, a gap is provided between the two neutron absorber plates 10 so as to face each other, and water is introduced into the gap.

図１３の例では、Ｈｆ板からなる中性子吸収板１０が制御棒１の軸方向に複数個、例えば８個に分割されており、それぞれの中性子吸収板板１０は対向配置で対をなし、これらが４個の固定部材（一般に、「コマ」と呼ばれる）１２で保持されている。Ｈｆ板の場合には挿入先端ほど厚く、末端になるに連れて薄くなっている。   In the example of FIG. 13, the neutron absorber plate 10 made of an Hf plate is divided into a plurality, for example, eight in the axial direction of the control rod 1, and each neutron absorber plate 10 forms a pair in an opposing arrangement. Is held by four fixing members 12 (generally called “frames”). In the case of the Hf plate, the insertion tip is thicker and becomes thinner toward the end.

そして、図１４に示すように、シース７には炉水の流通を可能にするために、複数の通水孔９が穿設されている。このシース７の中には、２枚の中性子吸収板１０が水間隙１１を挟んで、固定部材１２により対向して配置されている。   As shown in FIG. 14, the sheath 7 is provided with a plurality of water passage holes 9 in order to allow circulation of the reactor water. In this sheath 7, two neutron absorbing plates 10 are arranged opposite to each other with a fixing member 12 with a water gap 11 interposed therebetween.

図１５は、図１４に示した中性子吸収板１０の固定部材１２を示す斜視図である。この図１５に示すように、固定部材１２は、その厚みにより互に対向する１対の中性子吸収板１０の間に間隙を保持するスペーサ機能を有する間隙保持部（スペーサ部）である円板状の胴部１２ａと、この胴部１２ａの中心部両面に一体に突出された軸部１２ｂとを有し、これらの軸部１２ｂがシース７の通水孔に挿入されて溶接され、中性子吸収板１０の荷重を支持している。   FIG. 15 is a perspective view showing the fixing member 12 of the neutron absorber plate 10 shown in FIG. As shown in FIG. 15, the fixing member 12 is a disc-like shape that is a gap holding portion (spacer portion) having a spacer function for holding a gap between a pair of neutron absorbing plates 10 facing each other depending on the thickness thereof. A body portion 12a and shaft portions 12b integrally projecting from both sides of the center portion of the body portion 12a. These shaft portions 12b are inserted into the water passage holes of the sheath 7 and welded, and a neutron absorbing plate 10 loads are supported.

ＳＵＳ製のシース７と中性子吸収板１０とは、熱膨張係数が３倍ほど異なるため、固定部材１２の軸部１２ｂを通す中性子吸収板１０の孔の直径は、固定部材１２の軸部１２ｂの直径よりも大きくして熱サイクルにおける膨張収縮問題を回避する構成となっている。   Since the SUS sheath 7 and the neutron absorber plate 10 differ in thermal expansion coefficient by about three times, the diameter of the hole of the neutron absorber plate 10 through which the shaft portion 12b of the fixing member 12 passes is the same as that of the shaft portion 12b of the fixing member 12. It is configured to avoid the expansion / contraction problem in the thermal cycle by making it larger than the diameter.

一方、制御棒１の先端構造材４および末端構造材５には、図１６に示すように、制御棒１の挿入あるいは引抜きを確実且つ滑らかに作動させる役目を受け持つ制御棒案内用ローラ１３，１６がそれぞれ４個ずつ、ローラ支持ピン１４，１７に支持されて装着されている。   On the other hand, as shown in FIG. 16, the control rod guide rollers 13, 16 are provided on the tip structural member 4 and the terminal structural member 5 of the control rod 1. Are supported by the roller support pins 14 and 17 respectively.

従来の制御棒１においては、ローラ支持ピン１４，１７が案内用ローラ１３，１６と摩擦することから、耐摩耗性は良いが溶接性が劣る材質が用いられている。   In the conventional control rod 1, since the roller support pins 14 and 17 are rubbed against the guide rollers 13 and 16, a material having good wear resistance but poor weldability is used.

図１７および図１８は、従来の制御棒１の先端構造材４に用いられている上部ローラ１３の構成を示し、図１９および図２０は、末端構造材５に用いられている下部ローラ１６を示している。   FIGS. 17 and 18 show the configuration of the upper roller 13 used for the tip structural member 4 of the conventional control rod 1, and FIGS. 19 and 20 show the lower roller 16 used for the end structural member 5. Show.

これらの図に示すように、ローラ支持ピン１４および下部ローラ支持ピン１７の回転を防止し、制御棒１からの脱落を防止するために、嵌合用の切欠きを有するローラ支持ピン１４，１７と、これらに嵌合する固定用ピンとしての上部止めピン１５とが設けられ、上部止めピン１５は制御棒本体１に全周溶接部１９，２０により固定されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２５０７８７号公報 As shown in these drawings, in order to prevent rotation of the roller support pin 14 and the lower roller support pin 17 and to prevent the roller support pin 14 and the lower roller support pin 17 from falling off, the roller support pins 14 and 17 having notches for fitting, An upper retaining pin 15 as a fixing pin fitted to these is provided, and the upper retaining pin 15 is fixed to the control rod main body 1 by all-around welds 19 and 20 (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-250787 A

ステンレス鋼については、耐食性が優れているものの、溶接されたり加工によって、その近傍に引張応力が残存する。さらにその周囲の環境が冷却水の停滞部になる場合には、前記の残留応力と合わせて電気化学的な腐食問題を起こす可能性がある。   Although stainless steel has excellent corrosion resistance, tensile stress remains in the vicinity of the stainless steel due to welding or processing. Furthermore, when the surrounding environment becomes a stagnant portion of the cooling water, there is a possibility that an electrochemical corrosion problem may occur together with the residual stress.

固定部材の固定部の近傍は、固定部材とシースとの溶接による収縮でシースがＨｆ板側に近づく方向に変形する傾向になることから、シースとＨｆ板との間隙は溶接前の状態からさらに減少し、電気化学的な腐食問題に対してさらに厳しい環境になる。   The vicinity of the fixing portion of the fixing member tends to be deformed in a direction in which the sheath approaches the Hf plate side due to shrinkage caused by welding between the fixing member and the sheath, so that the gap between the sheath and the Hf plate further increases from the state before welding. Reduced, making the environment even more harsh against electrochemical corrosion problems.

また、ローラ支持ピンについては、その構造的な要求から、ローラ支持ピンと、このローラ支持ピンを支持する構造材との間が極めて狭く設定されていることから、同様な腐食問題の可能性がある。   In addition, because of the structural requirements of the roller support pin, since the space between the roller support pin and the structural material that supports the roller support pin is set to be extremely narrow, there is a possibility of similar corrosion problems. .

そこで、これらの極めて近接した間隙部の通水性を向上させて、電気化学的な問題を極力緩和するような構造にするか、もしくはその間隙のない構造にすることが望ましい。   Therefore, it is desirable to improve the water permeability of these extremely close gaps so as to alleviate electrochemical problems as much as possible, or to have a structure without such gaps.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、固定部材溶接部近傍のシースと中性子吸収板との間隙、中性子吸収板と固定部材との間隙、およびローラ支持ピン廻りの間隙において、溶接部近傍に冷却水が停滞することなく、通水効果が十分得られる原子炉用制御棒を提供することを目的としている。   The present invention was made in view of such circumstances, in the gap between the sheath and the neutron absorber plate in the vicinity of the fixed member weld, the gap between the neutron absorber plate and the fixed member, and the gap around the roller support pin, An object of the present invention is to provide a nuclear reactor control rod that can sufficiently obtain a water flow effect without causing the cooling water to stagnate in the vicinity of the weld.

前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明では、深いＵ字状の横断面を有する縦長なシースの内部に中性子吸収板を対向配置で収納してウイングを構成し、前記ウイングの挿入方向先端側に先端構造材を固着するとともに、前記ウイングの挿入方向末端側に末端構造材を固着し、かつ前記ウイングの開口部を中央構造材に固着して構成した原子炉制御棒において、前記中性子吸収板を前記シースに固定する固定部材を備え、この固定部材は、前記中性子吸収板を貫通して前記中性子吸収板の荷重を前記シースに支持させる機能を有する軸部と、対向する一対の前記各中性子吸収板間に所定の間隙を保持するスペーサの機能を有する胴部と、前記中性子吸収板のシース長手方向側への移動を防止する機能を有する突起部とを一体に有する構成としたことを特徴とする原子炉用制御棒を提供する。   In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, a neutron absorbing plate is accommodated in a vertically long sheath having a deep U-shaped cross section so as to face each other. In the nuclear reactor control rod configured to fix the tip structural member to the distal end side in the insertion direction, fix the terminal structural member to the distal end side in the insertion direction of the wing, and fix the opening of the wing to the central structural member. A fixing member for fixing the neutron absorber plate to the sheath is provided, and the fixing member is opposed to a shaft portion having a function of penetrating the neutron absorber plate and supporting the load of the neutron absorber plate on the sheath. A body having a spacer function for maintaining a predetermined gap between the neutron absorber plates and a protrusion having a function of preventing the neutron absorber plate from moving in the longitudinal direction of the sheath. Providing reactor control rod, characterized in that configuration and the.

請求項２に係る発明では、前記固定部材の胴部のうち、複数の前記突起部のみが前記中性子吸収板に接触し、その他の部分は前記シースとの間に間隙をあけて配置されている原子炉用制御棒を提供する。   In the invention which concerns on Claim 2, only the said several projection part contacts the said neutron absorption board among the trunk | drum parts of the said fixing member, and the other part is arrange | positioned with the clearance gap between the said sheaths. Providing control rods for nuclear reactors.

請求項３に係る発明では、前記シースと前記中性子吸収板との間隙は、前記中性子吸収板に形成したテーパ状もしくは平行な座ぐり部を設けることにより形成されている原子炉用制御棒を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a control rod for a nuclear reactor in which a gap between the sheath and the neutron absorber plate is formed by providing a tapered or parallel counterbore portion formed on the neutron absorber plate. To do.

請求項４に係る発明では、前記シースには、前記中性子吸収板との間隙に冷却水を導くための複数の通水孔が穿設されている原子炉用制御棒を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a nuclear reactor control rod in which a plurality of water passage holes for guiding cooling water to the gap with the neutron absorbing plate are formed in the sheath.

請求項５に係る発明では、前記先端構造材は、制御棒案内用ローラの支持ピンを挿入する孔部を有し、前記支持ピンは、前記孔部への冷却水が通水可能な隙間を形成する切欠部を一部に有するとともに、前記切欠部以外の部分を前記先端構造材に溶接部により固定された固定用ピンと、この固定用ピンに連結されて非回転とされ、前記ローラを回転可能に支持するローラ支持ピンとを備え、または前記固定用ピンの切欠部により形成される隙間を前記ローラ支持ピンのローラ荷重支持点部となる範囲の間隙に比べて広く設定した原子炉用制御棒を提供する。   In the invention which concerns on Claim 5, the said front-end | tip structure material has a hole part which inserts the support pin of the roller for control rod guides, and the said support pin has the clearance gap which allows the cooling water to flow into the said hole part. It has a notch part to be formed in a part, and a fixing pin in which a part other than the notch part is fixed to the tip structure material by a welded part, and is connected to the fixing pin to be non-rotated to rotate the roller A control rod for a nuclear reactor that includes a roller support pin that supports it, or has a gap formed by a notch portion of the fixing pin set wider than a gap in a range of a roller load support point of the roller support pin I will provide a.

請求項６に係る発明では、前記先端構造材に耐摩耗性材料からなる突起状の肉盛部を設けて制御棒案内用ガイドとし、かつ前記肉盛部の周囲に残留応力低減処理を施した原子炉用制御棒を提供する。   In the invention according to claim 6, the tip structure member is provided with a protrusion-like build-up portion made of an abrasion-resistant material to serve as a control rod guide, and a residual stress reduction process is performed around the build-up portion. Providing control rods for nuclear reactors.

本発明によれば、固定部材の溶接部近傍に中性子吸収板が近づくことがなく、比較的高い残留応力が存在する領域にシースと中性子吸収板に近接した間隙が存在しなくなることから、応力腐食割れを防止することができる。   According to the present invention, the neutron absorber plate does not approach the vicinity of the welded portion of the fixing member, and the gap close to the sheath and the neutron absorber plate does not exist in the region where the relatively high residual stress exists. Cracking can be prevented.

また、ローラ部については、支持ピンと制御棒本体との間に冷却水の流路を確保できるので、固定部材と同様に、応力腐食割れの可能性を極めて低くすることができる。   Further, since the cooling water flow path can be secured between the support pin and the control rod body for the roller portion, the possibility of stress corrosion cracking can be extremely reduced as in the case of the fixing member.

さらに、肉盛部の周囲に残留応力低減処理を設けた場合には、腐食に強い隙間と引張残留応力のない制御棒案内機構を提供することができ、信頼性の向上が図れる。   Furthermore, when a residual stress reduction process is provided around the built-up portion, a control rod guide mechanism free from corrosion-resistant gaps and tensile residual stress can be provided, and reliability can be improved.

以下、本発明に係る原子炉用制御棒の実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。なお、原子炉用制御棒の全体構成については、図１２〜図１４および図１６を参照する。また、従来のものと共通な部材については従来例の説明と同一の符号を使用する。   Hereinafter, embodiments of a control rod for a nuclear reactor according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the whole structure of the control rod for reactors, FIGS. 12-14 and FIG. 16 are referred. The same reference numerals as those used in the conventional example are used for members common to the conventional ones.

［第１実施形態］（図１〜図３）
図１は、中性子吸収板および固定部材を拡大して示す要部構成図であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。図２は、固定部材の概観を示す側面図である。図３は、図２に示した固定部材を４体装着した状態の一体のウイングを示す側面図（図１３の「ａ１」部参照）である。 First Embodiment (FIGS. 1 to 3)
FIG. 1 is an essential part configuration diagram showing the neutron absorbing plate and the fixing member in an enlarged manner, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 2 is a side view showing an overview of the fixing member. FIG. 3 is a side view (see “a1” in FIG. 13) showing an integral wing in a state where four fixing members shown in FIG. 2 are mounted.

図１〜図３、図１２〜図１４および図１６に示すように、本実施形態の制御棒１は、深いＵ字状の横断面を有する縦長なシース７の内部に中性子吸収板１０を対向配置で収納してウイング２を構成し、このウイング２の挿入方向先端側に先端構造材４を固着するとともに、ウイング２の挿入方向末端に末端構造材５を固着し、かつウイング２の開口部を中央構造材としてのタイロッド６に固着して構成されている。   As shown in FIG. 1 to FIG. 3, FIG. 12 to FIG. 14, and FIG. 16, the control rod 1 of this embodiment has a neutron absorber plate 10 facing the inside of a vertically long sheath 7 having a deep U-shaped cross section. The wing 2 is configured by being housed in an arrangement, and the distal end structural member 4 is fixed to the distal end side of the wing 2 in the insertion direction, and the end structural member 5 is fixed to the distal end of the wing 2 in the insertion direction. Is fixed to a tie rod 6 as a central structural member.

そして、制御棒１は、中性子吸収板１０をシース７に固定する固定部材（コマ）１２を備え、この固定部材１２は、中性子吸収板１０を貫通して、中性子吸収板１０の荷重をシース７に支持させる機能を有する軸部１２ｂと、対向する一対の各中性子吸収板１０間に所定の間隙を保持するスペーサの機能を有する胴部１２ａと、中性子吸収板１０のシース長手方向側への移動を防止する機能を有する内外周に配置された２種類の突起部２１，２３とを一体に有する構成とされている。   The control rod 1 includes a fixing member (coma) 12 that fixes the neutron absorbing plate 10 to the sheath 7, and the fixing member 12 penetrates the neutron absorbing plate 10 and loads the neutron absorbing plate 10 to the sheath 7. A shaft portion 12b having a function of supporting the neutron absorber, a body portion 12a having a spacer function of maintaining a predetermined gap between each pair of opposed neutron absorber plates 10, and movement of the neutron absorber plate 10 in the sheath longitudinal direction side It is set as the structure which has integrally the two types of protrusion parts 21 and 23 arrange | positioned at the inner and outer periphery which has the function to prevent.

詳述すると、固定部材１２は大別して、中性子吸収板１０の間に配置されて両中性子吸収板１０間に所定の間隙を保持する円盤状の胴部１２ａと、この胴部１２ａの中心位置に突設され、中性子吸収板１０のスペーサ用貫通孔に挿入されるとともにシース７の孔に嵌合挿入されて溶接部（図１の仮想線「イ」参照）により固設される軸部１２ｂとを一体に有している。   More specifically, the fixing member 12 is roughly divided into a disc-shaped body portion 12a that is disposed between the neutron absorption plates 10 and holds a predetermined gap between the neutron absorption plates 10, and a center position of the body portion 12a. A shaft portion 12b that protrudes and is inserted into the spacer through-hole of the neutron absorber plate 10 and is fitted and inserted into the hole of the sheath 7 and fixed by a welded portion (see an imaginary line “A” in FIG. 1). Is integrated.

この固定部材１２の胴部１２ａの内周位置における両側面に、突出高さの大きい突起部２１が設けられている。この突起部２１は、軸部１２ｂの周囲に位置して、略半円弧状として１対設けられている。この突起部２１の突出高さは、軸部１２ｂの先端より低く、中性子吸収板１０の互いに対向する面（内側面）よりも外周側に突出し、かつシース７の内周面には達しない高さを有する構成とされている。   Protruding portions 21 having a large protruding height are provided on both side surfaces of the fixing member 12 at the inner peripheral position of the body portion 12a. A pair of projections 21 is provided as a substantially semicircular arc located around the shaft 12b. The protruding height of the protruding portion 21 is lower than the tip of the shaft portion 12b, protrudes to the outer peripheral side from the mutually opposing surfaces (inner side surfaces) of the neutron absorber plate 10, and does not reach the inner peripheral surface of the sheath 7. It is set as the structure which has thickness.

すなわち、この突起部２１は、中性子吸収板１０の長手方向の端部に当接し得る高さに突出しており、中性子吸収板１０が長手方向に移動した場合にその移動を制限することが可能となっている。   That is, the protrusion 21 protrudes to a height at which it can abut on the end of the neutron absorber plate 10 in the longitudinal direction, and the movement of the neutron absorber 10 can be restricted when the neutron absorber plate 10 moves in the longitudinal direction. It has become.

そして、本実施形態では、固定部材１２の胴部１２ａのうち、複数の突起部２１，２３のみが中性子吸収板１０に接触し、その他の部分はシース７との間に間隙をあけて配置されている。   In the present embodiment, among the body portion 12 a of the fixing member 12, only the plurality of projecting portions 21 and 23 are in contact with the neutron absorbing plate 10, and the other portions are arranged with a gap between the sheath 7. ing.

このように、軸部１２ｂから一定の距離の表面に複数の局所的に突起部２１が設けられていることにより、中性子吸収板１０が軸部１２ａ近づくことがなくなり、溶接固定されている軸部１２ｂの近傍に発生している溶接残留応力が、シース７と中性子吸収板１０と近接している比較的応力の高い領域から離れる構成とされている。   In this way, the plurality of protrusions 21 are locally provided on the surface at a constant distance from the shaft portion 12b, so that the neutron absorber plate 10 does not approach the shaft portion 12a and is fixed by welding. The welding residual stress generated in the vicinity of 12b is separated from a relatively high stress region in the vicinity of the sheath 7 and the neutron absorbing plate 10.

一方、胴部１２ａは、中性子吸収板１０を一定の水間隙１１を確保するためのものである。したがって、胴部１２ａは中性子吸収板１０と全面接触させる必要はない。   On the other hand, the trunk portion 12a is for securing a certain water gap 11 in the neutron absorbing plate 10. Therefore, it is not necessary for the trunk portion 12a to be in full contact with the neutron absorber plate 10.

そこで、本実施形態では、接触する範囲を最小限とするために、胴部１２ａの外周側位置に、複数個の凸状の突起部２３が周方向に沿って一定の間隔をあけて、内周側の突起２１よりも低い高さ（中性子吸収板１０の水間隙１１確保用高さ）で突設されている。これにより、１対の中性子吸収板１０の対向面が凸状の突起部２３により少ない面積で接触し、これら中性子吸収板１０と突起部２３との間隙における電気化学的腐食に対して有利な構造となっている。   Therefore, in the present embodiment, in order to minimize the contact range, a plurality of convex protrusions 23 are provided at regular intervals along the circumferential direction at the outer peripheral side position of the trunk portion 12a. The projection is provided at a lower height than the circumferential projection 21 (the height for securing the water gap 11 of the neutron absorber plate 10). As a result, the opposing surfaces of the pair of neutron absorber plates 10 come into contact with the convex projections 23 in a small area, and the structure is advantageous for electrochemical corrosion in the gap between the neutron absorber plates 10 and the projections 23. It has become.

また、シース７と中性子吸収板１０との間隙は、中性子吸収板１０に形成したテーパ状もしくは平行な座ぐり部を設けることにより形成されている。   Further, the gap between the sheath 7 and the neutron absorber plate 10 is formed by providing a tapered or parallel counterbore portion formed in the neutron absorber plate 10.

すなわち、中性子吸収板１０の固定部材貫通部周りは、固定部材１２の溶接によりシース７が中性子吸収板１０側に落ち込むことから、中性子吸収板１０のシース７側に、テーパ状もしくは平行な座ぐり部２２が設けられている。   That is, since the sheath 7 falls to the neutron absorbing plate 10 side by welding of the fixing member 12 around the fixing member penetrating portion of the neutron absorbing plate 10, a tapered or parallel spot facing is formed on the sheath 7 side of the neutron absorbing plate 10. A portion 22 is provided.

これにより、シース７と中性子吸収板１０との間隙（図１の「ロ」参照）を増大させることにより、電気化学的な腐食防止に対して必要な間隙を確保することが可能となっている。 As a result, by increasing the gap between the sheath 7 and the neutron absorber plate 10 (see “B” in FIG. 1), it is possible to secure a gap necessary for preventing electrochemical corrosion. .

さらに、本実施形態では、シース７に、中性子吸収板１０との間隙に冷却水を導くための複数の通水孔として、小孔２４が穿設されている。すなわち、シース７には、中性子吸収板１０を冷却するための冷却孔９が既に存在しているが、固定部材１２の溶接部近傍にはない。このことから、固定部材１２の溶接部の近傍におけるシース７と中性子吸収板１０との隙間部には、冷却水の流れが停滞しがちになっている。   Further, in the present embodiment, small holes 24 are formed in the sheath 7 as a plurality of water passage holes for guiding cooling water to the gap with the neutron absorber plate 10. In other words, the cooling hole 9 for cooling the neutron absorbing plate 10 already exists in the sheath 7, but not in the vicinity of the welded portion of the fixing member 12. For this reason, the flow of the cooling water tends to stagnate in the gap between the sheath 7 and the neutron absorbing plate 10 in the vicinity of the welded portion of the fixing member 12.

そこで、本実施形態では、中性子吸収板１０のシース７面側に設けられたテーパ状もしくは平行な座ぐり部２２の位置に、複数の小孔２４を穿設し、これにより、シース７の外側を流れる冷却水を効果的にシース７と中性子吸収板１０との隙間部へ導くことが可能となる構成とされている。   Therefore, in the present embodiment, a plurality of small holes 24 are formed at the position of the tapered or parallel counterbore portion 22 provided on the surface of the sheath 7 of the neutron absorber plate 10, thereby the outer side of the sheath 7. The cooling water flowing through is effectively configured to be guided to the gap between the sheath 7 and the neutron absorber plate 10.

これにより、隙間部の電気化学的な腐食環境が緩和されることから、シース７および固定部材１２部の腐食を有効に防止することができる。   Thereby, the electrochemical corrosive environment of the gap is alleviated, so that the corrosion of the sheath 7 and the fixing member 12 can be effectively prevented.

［第２実施形態］（図４〜図６）
図４は本発明の第２実施形態による先端構造材を一部断面で示す正面図であり（図１２の「ｂ」部参照）、図５は、図４のB矢視側面図である。図６は、先端構造材に設けられる支持ピンの構成を示す分解斜視図である。 Second Embodiment (FIGS. 4 to 6)
FIG. 4 is a front view showing the tip structural member according to the second embodiment of the present invention in a partial cross section (see “b” portion in FIG. 12), and FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration of a support pin provided in the tip structural member.

これらの図に示すように、本実施形態では、先端構造材４が、制御棒案内用の上部ローラ１３の支持ピン３５を挿入する孔部３６を有し、支持ピン３５は、孔部３６への冷却水が通水可能な隙間３２を形成する切欠部を一部に有するとともに、切欠部以外の部分を先端構造材に溶接部１９により固定された固定用ピン１５と、この固定用ピン１５に連結されて非回転とされ、上部ローラ１３を回転可能に支持するローラ支持ピン１４とを備えた構成とされている。   As shown in these drawings, in this embodiment, the tip structural member 4 has a hole 36 for inserting the support pin 35 of the upper roller 13 for guiding the control rod, and the support pin 35 is connected to the hole 36. The fixing pin 15 having a notch part in part forming a gap 32 through which cooling water can be passed, and a part other than the notch part fixed to the tip structural member by the welded part 19, and the fixing pin 15 And a non-rotating roller support pin 14 that rotatably supports the upper roller 13.

すなわち、制御棒１の先端構造材４には、案内用ローラ部が形成されている。この案内用ローラ部において、ローラ１３を貫通して支持するローラ支持ピン１４には、制御棒先端構造材４で支持する部位２６に、図６に示すように、支持ピン１４の円形断面に２面の平面部２７が設けられている。   That is, a guide roller portion is formed on the tip structural member 4 of the control rod 1. In this guide roller portion, the roller support pin 14 that penetrates and supports the roller 13 has a portion 26 that is supported by the control rod tip structural member 4 and a circular cross section of the support pin 14 as shown in FIG. A flat portion 27 of the surface is provided.

この平面部２７により、先端構造材４との間に冷却水を流す流路２８が形成されている。   A flow path 28 through which cooling water flows is formed between the flat portion 27 and the tip structural member 4.

また、この支持ピン１４の片端部２９には従来と同様に切り欠き状の嵌合部３０を有するとともに、先端構造材４との間隙を充分拡大するために、必要に応じて口径が細く形成されている。   In addition, the support pin 14 has a notch-like fitting portion 30 at one end portion 29 as in the prior art, and a narrow diameter as necessary in order to sufficiently widen the gap with the tip structural member 4. Has been.

また、この支持ピン１４には嵌合する固定用ピン１５が設けられている。この固定用ピン１５は先端構造材４と溶接１９で固定されるが、その溶接部１９は先端構造材４の端面で位置決めされる長方形状の突起部３１を有している。   The support pin 14 is provided with a fixing pin 15 to be fitted. The fixing pin 15 is fixed to the tip structural member 4 by welding 19, and the welded portion 19 has a rectangular protrusion 31 positioned on the end surface of the tip structural member 4.

そして、その溶接方向は先端構造材の板厚と直角方向とし、２箇所１９ａ，１９ｂに溶接することにより、先端構造材４の肉厚方向側には溶接では埋められない空間３２が２箇所設けられている。すなわち、本実施形態では、固定用ピン１５の位置決め用として、固定用ピン１５側が２段とされ、中間の嵌合部３３の位置でピン穴側と嵌合している。   The welding direction is a direction perpendicular to the thickness of the tip structural material, and welding is performed at two locations 19a and 19b, so that two spaces 32 that cannot be filled by welding are provided on the thickness direction side of the tip structural material 4. It has been. That is, in the present embodiment, the fixing pin 15 side has two steps for positioning the fixing pin 15 and is fitted to the pin hole side at the intermediate fitting portion 33 position.

また、固定用ピン１５の突起部には、先端構造部材のピン孔と短い長さを有する嵌合部３３が設けられる。そこから先は、先端構造材４との間隙を充分拡大するため、必要に応じて口径が細くなっている。   Further, the protrusion of the fixing pin 15 is provided with a fitting portion 33 having a short length with the pin hole of the tip structural member. From there, the aperture is narrowed as necessary to sufficiently expand the gap with the tip structural member 4.

このような構成によれば、固定用ピン１５の溶接部近傍には冷却水の流路を確保することができることから、腐食環境を緩和することが可能になる。   According to such a configuration, since the flow path of the cooling water can be secured in the vicinity of the welded portion of the fixing pin 15, the corrosive environment can be mitigated.

また、支持ピン１４の長手方向のライン上には溶接線がこないことから、そのライン上の溶接残留応力を最小限に抑えることが可能となる。   Further, since no weld line comes on the longitudinal line of the support pin 14, it is possible to minimize the welding residual stress on the line.

したがって、前述した冷却水の流路を形成する通水性の向上による腐食環境の緩和と残留応力低減により、支持ピン１４の長手方向の間隙部に発生する腐食の可能性を大幅に低減することが可能になる。   Therefore, the possibility of corrosion occurring in the gaps in the longitudinal direction of the support pins 14 can be greatly reduced by relaxing the corrosive environment and reducing the residual stress by improving the water permeability that forms the flow path of the cooling water described above. It becomes possible.

［第３実施形態］（図７〜図９）
図７は本発明の第３実施形態による先端構造材を一部断面で示す正面図であり（図１２の「ｂ」部参照）、図８は、図７のC矢視側面図である。図９は、先端構造材に設けられる支持ピンの構成を示す分解斜視図である。 [Third Embodiment] (FIGS. 7 to 9)
FIG. 7 is a front view showing the tip structural member according to the third embodiment of the present invention in a partial cross-section (see “b” portion in FIG. 12), and FIG. FIG. 9 is an exploded perspective view showing a configuration of a support pin provided in the tip structural member.

これらの図に示すように、本実施形態では、先端構造材４が、固定用ピン１５の切欠部により形成される隙間が、ローラ支持ピンのローラ荷重支持点部となる範囲の間隙に比べて広く設定されている。   As shown in these drawings, in the present embodiment, the tip structural member 4 has a gap formed by the notch portion of the fixing pin 15 as compared to a gap in a range where the roller load support point portion of the roller support pin is used. Widely set.

すなわち、前述した第２実施形態では、固定用ピン１５の位置決め用として、固定用ピン１５側を２段にして中間の嵌合部３３の位置でピン穴側と嵌合させる方式を採用しているのに対し、本実施形態では、図７〜図９に示すように、制御棒本体側に座ぐり部による空間３２を設けることにより、固定用ピン１５の突起部３１と嵌合させて位置決めさせる構造になっている。   That is, in the second embodiment described above, a method is adopted in which the fixing pin 15 side is arranged in two stages and fitted to the pin hole side at the intermediate fitting portion 33 for positioning the fixing pin 15. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIGS. 7 to 9, by providing a space 32 by a counterbore portion on the control rod body side, it is fitted with the protruding portion 31 of the fixing pin 15 and positioned. It is a structure to let you.

このような本実施形態においても、固定用ピン１５を中心に位置決めさせる効果が得られる。   Also in this embodiment, the effect of positioning with the fixing pin 15 as the center can be obtained.

［第４実施形態（図１０、図１１）
図１０および図１１は本発明の第４実施形態を示している。図１０は、従来の制御棒の先端構造材４に設けられた案内用ローラ部に相当する正面図であり、図１１は図１０のＤ−Ｄ線断面図である。 [Fourth Embodiment (FIGS. 10 and 11)
10 and 11 show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a front view corresponding to a guide roller portion provided on the tip structure member 4 of the conventional control rod, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.

本実施形態では、先端構造材４に耐摩耗性材料からなる突起状の肉盛部４０を設けて制御棒案内用ガイドとし、かつ肉盛部の周囲に残留応力低減処理部４１を施したものである。   In this embodiment, the tip structure member 4 is provided with a protruding build-up portion 40 made of an abrasion-resistant material to serve as a control rod guide, and a residual stress reduction processing portion 41 is provided around the build-up portion. It is.

すなわち、本実施形態では、先端構造部材４の従来のローラ取付け位置に相当する部位に、耐摩耗性に優れた表面硬化処理材が溶接により直接肉盛されている。なお、肉盛した部材を先端構造部材４に固定する構造としても良い。   That is, in this embodiment, the surface hardening treatment material excellent in wear resistance is directly deposited by welding at a portion corresponding to the conventional roller mounting position of the tip structural member 4. In addition, it is good also as a structure which fixes the built-up member to the front-end | tip structure member 4. FIG.

溶接による肉盛部４０の近傍には表面に引張残留応力が形成されることから、腐食上好ましくない。そこで、表面の引張応力を圧縮側に変換する表面改質処理、例えばショットピーニング処理などが施されている。   A tensile residual stress is formed on the surface in the vicinity of the welded portion 40 by welding, which is not preferable for corrosion. Therefore, a surface modification process that converts the tensile stress on the surface to the compression side, such as a shot peening process, is performed.

このような構成により、先端構造部材４には、腐食環境を形成する間隙部と、溶接部近傍の引張応力を削除することができることから、腐食に対して信頼性の高い制御棒用案内構造を提供することができる。また、部品点数を削減することができることから信頼性も向上させることができる。   With such a structure, the tip structural member 4 can eliminate the gap forming the corrosive environment and the tensile stress in the vicinity of the welded portion. Can be provided. Moreover, since the number of parts can be reduced, reliability can also be improved.

本発明の第１実施形態を示す固定部材の要部構成図（図２のＡ−Ａ線断面図）。The principal part block diagram of the fixing member which shows 1st Embodiment of this invention (AA sectional view taken on the line of FIG. 2). 図１に示した固定部材の概観を示す側面図。FIG. 2 is a side view showing an overview of a fixing member shown in FIG. 1. 図２に示したウイングを示す側面図。The side view which shows the wing shown in FIG. 本発明の第２実施形態を示す拡大図。The enlarged view which shows 2nd Embodiment of this invention. 図４のＢ−Ｂ線側面図。The BB line side view of FIG. 図４に示した支持ピンの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the support pin shown in FIG. 本発明の第３実施形態を示す拡大図。The enlarged view which shows 3rd Embodiment of this invention. 図７のＣ矢視図。C arrow line view of FIG. 図７に示した支持ピンの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the support pin shown in FIG. 本発明に係る制御棒の第４実施形態を示す正面図。The front view which shows 4th Embodiment of the control rod which concerns on this invention. 図１０のＤ−Ｄ線断面図。The DD sectional view taken on the line of FIG. 従来の制御棒本体を示す一部切断斜視図、A partially cut perspective view showing a conventional control rod body, 制御棒のウイングの一部を切り欠いて示した正面図。The front view which notched and showed a part of wing of the control rod. 制御棒のウイングの一部を切り欠いて示した横断面図。The cross-sectional view which notched and showed a part of wing of the control rod. 固定部材の斜視図。The perspective view of a fixing member. 制御棒の全体図。Overall view of control rod. 上部ローラ取付構造を示す図。The figure which shows an upper roller attachment structure. 図１７のＥ−Ｅ線断面図。EE sectional view taken on the line of FIG. 下部ローラ取付構造を示す図。The figure which shows a lower roller attachment structure. 図１９のＦ−Ｆ線断面図。FF sectional view taken on the line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 制御棒
２ ウイング
３ ハンドル
４ 先端構造材
５ 末端構造材
６ タイロッド（中央構造材）
７ シース
１０ 中性子吸収板
１２ 固定部材（コマ）
１２ａ 胴部
１２ｂ 軸部
１３ 制御棒案内用ローラ（上部ローラ）
１４ ローラ支持ピン
１５ 固定用ピン（上部止めピン）
１６ 制御棒案内用ローラ（下部ローラ）
１７ローラ支持ピン（下部ローラ支持ピン）
１９，２０ 溶接部
２１，２３ 突起部
２２ 座ぐり部
２３ 突起部
２７ 平面部
２８ 流路
２９ 片端部
３０ 嵌合部
３１ 突起部
３２ 隙間
３３ 嵌合部
３５ 支持ピン
３６ 孔部
４０ 肉盛部
４１ 残留応力低減処理部 1 Control rod 2 Wing 3 Handle 4 End structural material 5 End structural material 6 Tie rod (central structural material)
7 Sheath 10 Neutron absorber plate 12 Fixed member (top)
12a Body 12b Shaft 13 Control rod guide roller (upper roller)
14 Roller support pin 15 Fixing pin (upper stopper pin)
16 Control rod guide roller (lower roller)
17 roller support pin (lower roller support pin)
19, 20 Welded parts 21, 23 Protruding part 22 Counterbore part 23 Protruding part 27 Flat part 28 Channel 29 One end part 30 Fitting part 31 Protruding part 32 Gap 33 Fitting part 35 Support pin 36 Hole part 40 Overlaying part 41 Residual stress reduction processing section

Claims (6)

深いＵ字状の横断面を有する縦長なシースの内部に中性子吸収板を対向配置で収納してウイングを構成し、前記ウイングの挿入方向先端側に先端構造材を固着するとともに、前記ウイングの挿入方向末端側に末端構造材を固着し、かつ前記ウイングの開口部を中央構造材に固着して構成した原子炉制御棒において、前記中性子吸収板を前記シースに固定する固定部材を備え、この固定部材は、前記中性子吸収板を貫通して前記中性子吸収板の荷重を前記シースに支持させる機能を有する軸部と、対向する一対の前記各中性子吸収板間に所定の間隙を保持するスペーサの機能を有する胴部と、前記中性子吸収板のシース長手方向側への移動を防止する機能を有する突起部とを一体に有する構成としたことを特徴とする原子炉用制御棒。 A neutron absorber plate is accommodated in a vertically long sheath having a deep U-shaped cross section so as to be opposed to each other, a wing is formed, a tip structural member is fixed to the tip side in the insertion direction of the wing, and the wing is inserted. A nuclear reactor control rod having a terminal structural member fixed to the direction end side and an opening of the wing fixed to a central structural member, and a fixing member for fixing the neutron absorbing plate to the sheath is provided. The member has a shaft portion having a function of allowing the sheath to support the load of the neutron absorber plate through the neutron absorber plate, and a function of a spacer that holds a predetermined gap between each pair of the neutron absorber plates facing each other. A control rod for a nuclear reactor comprising a body portion having a protrusion and a protrusion having a function of preventing movement of the neutron absorber plate in the sheath longitudinal direction. 前記固定部材の胴部のうち、複数の前記突起部のみが前記中性子吸収板に接触し、その他の部分は前記シースとの間に間隙をあけて配置されている請求項１記載の原子炉用制御棒。 2. The nuclear reactor according to claim 1, wherein only a plurality of the projecting portions of the fixing member are in contact with the neutron absorbing plate, and other portions are disposed with a gap between the sheath and the sheath. Control rod. 前記シースと前記中性子吸収板との間隙は、前記中性子吸収板に形成したテーパ状もしくは平行な座ぐり部を設けることにより形成されている請求項２記載の原子炉用制御棒。 The control rod for a nuclear reactor according to claim 2, wherein a gap between the sheath and the neutron absorber plate is formed by providing a tapered or parallel counterbore portion formed on the neutron absorber plate. 前記シースには、前記中性子吸収板との間隙に冷却水を導くための複数の通水孔が穿設されている請求項１記載の原子炉用制御棒。 The reactor control rod according to claim 1, wherein the sheath has a plurality of water passage holes for guiding cooling water to a gap with the neutron absorber plate. 前記先端構造材は、制御棒案内用ローラの支持ピンを挿入する孔部を有し、前記支持ピンは、前記孔部への冷却水が通水可能な隙間を形成する切欠部を一部に有するとともに、前記切欠部以外の部分を前記先端構造材に溶接部により固定された固定用ピンと、この固定用ピンに連結されて非回転とされ、前記ローラを回転可能に支持するローラ支持ピンとを備え、または前記固定用ピンの切欠部により形成される隙間を前記ローラ支持ピンのローラ荷重支持点部となる範囲の間隙に比べて広く設定した請求項１記載の原子炉用制御棒。 The tip structural member has a hole portion for inserting a support pin of a control rod guide roller, and the support pin has a notch portion that forms a gap through which cooling water can flow into the hole portion. And a fixing pin in which a portion other than the notch is fixed to the tip structural member by a welded portion, and a roller support pin that is connected to the fixing pin and is non-rotating and rotatably supports the roller. The reactor control rod according to claim 1, wherein a clearance formed by the notch portion of the fixing pin is set wider than a clearance in a range to be a roller load support point portion of the roller support pin. 前記先端構造材に耐摩耗性材料からなる突起状の肉盛部を設けて制御棒案内用ガイドとし、かつ前記肉盛部の周囲に残留応力低減処理を施した請求項１記載の原子炉用制御棒。 2. The reactor according to claim 1, wherein a projection-like build-up portion made of a wear-resistant material is provided on the tip structure material to form a control rod guide, and a residual stress reduction process is performed around the build-up portion. Control rod.

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