JP2000227491A - Control rod assembly - Google Patents

Control rod assembly

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JP2000227491A
JP2000227491A JP11026807A JP2680799A JP2000227491A JP 2000227491 A JP2000227491 A JP 2000227491A JP 11026807 A JP11026807 A JP 11026807A JP 2680799 A JP2680799 A JP 2680799A JP 2000227491 A JP2000227491 A JP 2000227491A
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JP
Japan
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control rod
liquid metal
coolant
main body
metal coolant
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JP11026807A
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Japanese (ja)
Inventor
Sumitora Gonda
純虎 権田
Koji Matsumoto
浩二 松本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • 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)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a control rod assembly capable of removing a thermal stress generated on the upper part of a reactor core, and capable of removing a delay of an insertion time at the time of a scrum. SOLUTION: The inner diameter of a guide pipe 1 and the outer diameter of a control rod body 2 are narrowed to such a degree that the pressure between an entrance nozzle 3 and the control rod body 2 becomes higher than those of the outlet part of a guide pipe handling head 4 and the inlet part of the entrance nozzle 3, at the time of rapid insertion when a scrumming operation of the control rod body 2 is executed by a control rod driving mechanism, and a flow rate of a liquid metal coolant flowing between the guide pipe 1 and the control rod body 2 is restricted, and flowing of the liquid metal coolant into the control rod body 2 is accelerated, to thereby enable to reduce the maximum temperature difference between the control rod body 2 and the outlets of a control rod assembly and a fuel assembly.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液体金属冷却によ
る原子炉の炉心出力を制御する制御棒集合体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control rod assembly for controlling the core power of a nuclear reactor by liquid metal cooling.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、液体金属冷却による原子炉の炉
心出力を制御する制御棒集合体は、複数個の中性子吸収
体を内蔵する制御棒本体を案内管内に昇降自在に設け、
その中性子吸収体を炉心領域に挿脱することによって炉
心出力の制御を行うものである。
2. Description of the Related Art Generally, a control rod assembly for controlling the core power of a nuclear reactor by liquid metal cooling is provided with a control rod main body containing a plurality of neutron absorbers in a guide tube so as to be movable up and down.
The core power is controlled by inserting and removing the neutron absorber into the core region.

【0003】制御棒本体に内蔵された中性子吸収体は、
炉心内の中性子を吸収することによって発熱する。この
ことから、案内管の内部には、制御棒本体の内外に液体
金属冷却材が流通し得る構造となっており、中性子吸収
体相互間に流通する液体金属冷却材により、中性子吸収
体の熱を吸熱するようにしている。
The neutron absorber built in the control rod body is
Heat is generated by absorbing neutrons in the core. For this reason, inside the guide tube, a structure in which the liquid metal coolant can flow in and out of the control rod body is provided, and the liquid metal coolant flowing between the neutron absorbers heats the neutron absorber. So that it absorbs heat.

【0004】つまり、このような制御棒集合体では、制
御棒本体内部の中性子吸収体は炉心領域への挿入によっ
て発熱するので、その熱の除熱のために、制御棒集合体
を流れる液体金属冷却材を、極力制御棒本体内部の中性
子吸収体の集合部へ集中して流通する必要がある。
That is, in such a control rod assembly, since the neutron absorber inside the control rod body generates heat by being inserted into the core region, the liquid metal flowing through the control rod assembly is removed to remove the heat. It is necessary to distribute the coolant to the neutron absorber collection portion inside the control rod body as much as possible.

【0005】これによって、制御棒集合体の液体金属冷
却材の出口温度と、制御棒集合体に隣接する燃料棒集合
体の出口温度との温度差を低減でき、後述の熱応力の問
題を緩和できる。
[0005] Thus, the temperature difference between the outlet temperature of the liquid metal coolant of the control rod assembly and the outlet temperature of the fuel rod assembly adjacent to the control rod assembly can be reduced, and the problem of thermal stress described below is alleviated. it can.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この制
御棒本体内部の中性子吸収体の集合部の圧損は大きいの
で、この部位に液体金属冷却材を集中させると、制御棒
集合体のスクラム動作時に挿入反力が大きくなり過ぎ
て、スクラム時間が延びるなどの不具合が生じる。
However, since the pressure loss of the neutron absorber inside the control rod body is large, if the liquid metal coolant is concentrated on this part, it will be inserted during the scram operation of the control rod assembly. The reaction force becomes too large, causing problems such as a longer scrum time.

【0007】一方、スクラム時間の低減という性能要求
からは、スクラム挿入時の反力を抑制することが望まし
い。そのためには、制御棒本体の周囲での圧損を低減す
る必要があるので、液体金属冷却材の流量配分は、逆に
制御棒本体内部の中性子吸収体の集合部へ集中して流通
させることをやめ、制御棒本体と案内管との間の間隙に
集中させることになる。
[0007] On the other hand, in view of the performance requirement of reducing the scrum time, it is desirable to suppress the reaction force when inserting the scrum. For that purpose, it is necessary to reduce the pressure loss around the control rod body, so the flow rate distribution of the liquid metal coolant must be made to concentrate on the neutron absorber inside the control rod body. Instead, it concentrates on the gap between the control rod body and the guide tube.

【0008】その場合には、制御棒集合体の液体金属冷
却材の出口温度は、制御棒集合体に隣接する燃料棒集合
体の液体金属冷却材の出口温度に比較して、例えば数百
℃程度も低くなり、大きな温度差が発生する。しかも、
このような温度差を有する制御棒集合体および燃料集合
体からの各液体金属冷却材によるストライビング状の温
度波が、炉心上方部に設けられる炉心上部機構の下端部
の整流装置に当るため、その整流装置に大きな繰返しの
熱応力を生じさせ、局所的な熱疲労をもたらすことがあ
った。
In this case, the outlet temperature of the liquid metal coolant of the control rod assembly is, for example, several hundred degrees centigrade compared to the outlet temperature of the liquid metal coolant of the fuel rod assembly adjacent to the control rod assembly. To a lesser extent, large temperature differences occur. Moreover,
Since the striking temperature wave by the liquid metal coolant from the control rod assembly and the fuel assembly having such a temperature difference hits the rectifier at the lower end of the core upper mechanism provided at the upper part of the core, The rectifier could generate large and repeated thermal stresses, resulting in local thermal fatigue.

【0009】そこで、制御棒本体で発生される熱を極力
液体金属冷却材にて除去し、制御棒集合体と燃料集合体
との出口温度差の低減を図るようにするためには、制御
棒本体の内部を流れる液体金属冷却材の流量を増やし、
熱除去に寄与しない制御棒本体の外部を流れる流量を減
らすようにしなければならない。
Therefore, in order to remove the heat generated in the control rod body by the liquid metal coolant as much as possible and to reduce the difference in the outlet temperature between the control rod assembly and the fuel assembly, the control rod is required. Increase the flow rate of liquid metal coolant flowing inside the body,
The flow rate outside the control rod body that does not contribute to heat removal must be reduced.

【0010】そうした場合には、制御棒集合体の出口圧
損が増加するので、上述のように制御棒本体のスクラム
時間の遅延を引き起こす。このように、従来の制御棒集
合体では、スクラム性能と出口温度差とはトレードオフ
の関係にあり、この両条件を満たすことは困難であっ
た。
In such a case, since the pressure loss at the outlet of the control rod assembly increases, the scram time of the control rod body is delayed as described above. As described above, in the conventional control rod assembly, there is a trade-off relationship between the scrum performance and the outlet temperature difference, and it is difficult to satisfy both conditions.

【0011】本発明の目的は、炉心上部に発生する熱応
力を解消すると共にスクラム時の挿入時間の遅延を防止
できる制御棒集合体を得ることである。
An object of the present invention is to provide a control rod assembly that can eliminate thermal stress generated in the upper part of the core and can prevent a delay in insertion time during scram.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
制御棒集合体は、液体金属冷却型原子炉の炉心内に設け
られ上端部に案内管ハンドリングヘッドを有し下端部に
液体金属冷却材を流入させるエントランスノズルを有す
る案内管と、この案内管内に昇降自在に設けられ内部に
複数個の中性子吸収体を内蔵し上部に前記案内管ハンド
リングヘッドの中心孔を挿通して制御棒駆動機構に連結
される制御棒ハンドリングロッドを有した制御棒本体と
を備えた制御棒集合体において、前記案内管内径と前記
制御捧本体外径との間隙は、前記制御棒本体が制御棒駆
動機構によりスクラム動作される際の急速挿入時に、前
記エントランスノズルと前記制御棒本体との間の圧力が
スクラム動作の遅延を許容する範囲内となる間隙である
ことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control rod assembly provided in a reactor core of a liquid metal-cooled reactor, having a guide tube handling head at an upper end and a liquid metal cooling head at a lower end. A guide tube having an entrance nozzle through which a material is introduced, and a control rod driving mechanism which is provided in the guide tube so as to be movable up and down, has a plurality of neutron absorbers built therein, and is inserted into a center hole of the guide tube handling head at an upper portion. In a control rod assembly including a control rod main body having a control rod handling rod connected to the control rod assembly, the gap between the guide tube inner diameter and the control dedicated main body outer diameter is controlled by a control rod driving mechanism. At the time of rapid insertion during scram operation, the gap between the entrance nozzle and the control rod body is within a range that allows a delay in scram operation.

【0013】請求項1の発明に係わる制御棒集合体で
は、制御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作さ
れる際の急速挿入時に、エントランスノズルと制御棒本
体との間の圧力が案内管ハンドリングヘッド出口部およ
びエントランスノズル入口部よりも高くなる程度に、案
内管内径と制御棒本体外径を狭くし、案内管と制御棒本
体との間を流れる液体金属冷却材流量を制限し、制御棒
本体への液体金属冷却材の流入を促進し、制御棒集合体
および隣接する燃料集合体の出口との間の最大温度差の
低減を可能とする。
In the control rod assembly according to the first aspect of the present invention, the pressure between the entrance nozzle and the control rod main body is controlled by the guide pipe handling during rapid insertion when the control rod main body is scrammed by the control rod driving mechanism. The inner diameter of the guide tube and the outer diameter of the control rod main body are reduced to such an extent that they are higher than the head outlet part and the entrance nozzle inlet part, and the flow rate of the liquid metal coolant flowing between the guide pipe and the control rod main body is restricted. It facilitates the flow of liquid metal coolant into the body and allows for a reduction in the maximum temperature difference between the control rod assembly and the outlet of an adjacent fuel assembly.

【0014】請求項2の発明に係わる制御棒集合体は、
請求項1の発明のエントランスノズルにおいて、前記制
御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う急
速挿入をなす際に逆流する液体金属冷却材の入口となる
部位の角をテーパ状あるいは丸くしたことを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control rod assembly,
2. The entrance nozzle according to claim 1, wherein the control rod body has a tapered or rounded corner at a portion serving as an inlet of a liquid metal coolant flowing backward when the control rod drive mechanism performs rapid insertion accompanying a scram operation. It is characterized by.

【0015】請求項2の発明に係わる制御棒集合体で
は、請求項1の発明の作用に加え、制御棒本体が制御棒
駆動機構によりスクラム動作される際の急速増入時に、
エントランス/ズルと制御棒本体の回の圧力が案内管ハ
ンドリングヘッド出口部およびエントランスノズル入口
部よりも高くなる場合でも、角がテーパ状あるいは丸く
形成された液体金属冷却材の入口を通り、エントランス
ノズル側への逆流時の圧損が低減されて容易に逆流で
き、スクラム時間の遅延を防止することができる。ま
た、通常時は炉心流配分に準じた流量を維持するための
順方向流れに対する適正な圧損を維持できる。
In the control rod assembly according to the second aspect of the present invention, in addition to the operation of the first aspect, at the time of rapid increase when the control rod body is scrammed by the control rod driving mechanism,
Even if the rotation pressure of the entrance / separation and the control rod body is higher than the guide tube handling head outlet and the entrance nozzle entrance, the entrance nozzle passes through the entrance of the liquid metal coolant having a tapered or rounded corner. The pressure loss at the time of backflow to the side is reduced, the backflow can be easily performed, and the delay of the scrum time can be prevented. Also, at normal times, it is possible to maintain an appropriate pressure loss in the forward flow for maintaining the flow rate according to the core flow distribution.

【0016】請求項3の発明に係わる制御棒集合体は、
請求項1または請求項2の発明のエントランスノズルに
おいて、前記制御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラ
ム動作に伴う急速挿入をなす際に逆流する液体金属冷却
材の出口となる部位の断面の変化を緩やかにしたことを
特徴とする。
A control rod assembly according to a third aspect of the present invention is
In the entrance nozzle according to the first or second aspect of the present invention, a change in a cross-section of a portion serving as an outlet of a liquid metal coolant that flows backward when the control rod main body performs a rapid insertion accompanying a scram operation by a control rod driving mechanism. It is characterized by being moderate.

【0017】請求項3の発明に係わる制御棒集合体で
は、請求項1または請求項2の発明の作用に加え、制御
棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作される際の
急速挿入時に、エントランスノズルと制御棒本体との間
の圧力が案内管ハンドリングヘッド出口部およびエント
ランスノズル入口部よりも高くなる場合でも、断面の変
化が緩やかに形成された液体金属冷却材の出口を通り、
エントランス側へさらに容易に逆流でき、スクラム時間
の遅延防止をさらに高めることができる。
In the control rod assembly according to the third aspect of the present invention, in addition to the operation of the first or second aspect, the entrance of the control rod body at the time of rapid insertion when the control rod driving mechanism is scrammed is performed. Even when the pressure between the nozzle and the control rod body is higher than the guide tube handling head outlet and the entrance nozzle inlet, the cross section changes through the gently formed liquid metal coolant outlet,
Backflow can be more easily made to the entrance side, and the prevention of delay of the scrum time can be further enhanced.

【0018】請求項4の発明に係わる制御棒集合体は、
請求項1の発明のエントランスノズルにおいて、前記制
御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う急
速挿入をなす際に逆流する液体金属冷却材を通すための
逆流時冷却材流路を設け、前記逆流時冷却材流路内に逆
流時に開き通常時には閉じる弁を設けたことを特徴とす
る。
A control rod assembly according to a fourth aspect of the present invention
The entrance nozzle according to claim 1, wherein the control rod main body is provided with a backflow coolant channel for passing a liquid metal coolant flowing backward when the control rod drive mechanism performs rapid insertion accompanying scram operation, A valve is provided in the coolant flow passage at the time of backflow, and the valve is opened at the time of backflow and normally closed.

【0019】請求項4の発明に係わる制御棒集合体で
は、請求項1の発明の作用に加え、制御棒本体が制御棒
駆動機構によりスクラム動作される際の急速挿入時にお
いて、エントランスノズルと制御棒本体との間の圧力が
案内管ハンドリングヘッド出口部およびエントランスノ
ズル入口部よりも高くなる場合に、エントランス側へ逆
流時冷却材流路を通り容易に逆流でき、スクラム時間の
遅延を防止することができる。また、通常時は炉心流量
配分に準じた流量を維持するための順方向流れに対する
適正な圧損を維持できる。
In the control rod assembly according to the fourth aspect of the present invention, in addition to the function of the first aspect of the invention, the entrance nozzle and the control nozzle can be controlled during rapid insertion when the control rod body is scrammed by the control rod driving mechanism. When the pressure between the rod body and the outlet of the guide tube handling head and the entrance of the entrance nozzle becomes higher, the backflow can easily flow through the coolant flow path at the time of backflow to the entrance side, and the delay of the scrum time is prevented. Can be. Also, at normal times, it is possible to maintain an appropriate pressure loss with respect to the forward flow for maintaining the flow rate according to the core flow rate distribution.

【0020】請求項5の発明に係わる制御棒集合体は、
請求項1の発明のエントランスノズルにおいて、前記制
御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う急
速挿入をなす際に逆流する液体金属冷却材の出口となる
部位に、液体金属冷却材が通常の順方向に流れる場合に
比べて逆流時には流体抵抗の小さい渦巻型流体ダイオー
ドを設けたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control rod assembly comprising:
In the entrance nozzle according to the first aspect of the present invention, when the control rod main body forms an outlet of the liquid metal coolant that flows backward when the control rod drive mechanism performs rapid insertion in accordance with the scram operation, the liquid metal coolant is normally used. A spiral fluid diode having a smaller fluid resistance at the time of reverse flow than that at the time of forward flow is provided.

【0021】請求項5の発明に係わる制御棒集合体は、
請求項1の発明の作用に加え、制御棒本体が制御棒駆動
機構によりスクラム動作される際の急速挿入時におい
て、エントランスノズルと制御棒本体との間の圧力が案
内管ハンドリングヘッド出口部およびエントランスノズ
ル入口部よりも高くなる場合に、エントランス側へ逆流
時に流体抵抗が小さくなる渦巻型流体ダイオードを通り
容易に逆流でき、スクラム時間の遅延を防止することが
できる。また、通常時は流体抵抗が大きい渦巻型流体ダ
イオードを通り、炉心流量配分に準じた流量を維持する
ための順方向流れに対する適正な圧損を維持できる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control rod assembly comprising:
In addition to the effect of the invention of claim 1, during the rapid insertion when the control rod main body is scrammed by the control rod driving mechanism, the pressure between the entrance nozzle and the control rod main body increases the guide tube handling head outlet and the entrance. When the height is higher than the nozzle inlet, the backflow can be easily made through the spiral fluidic diode in which the fluid resistance becomes small at the time of backflow to the entrance side, and the delay of the scrum time can be prevented. In addition, it is possible to maintain an appropriate pressure loss with respect to a forward flow for maintaining a flow rate in accordance with the core flow rate distribution through a spiral fluid diode having a large fluid resistance in normal times.

【0022】請求項6の発明に係わる制御棒集合体は、
請求項1の発明の制御棒本体において、前記制御棒本体
が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う急速挿入を
なす際に、通常の順方向に流れる液体金属冷却材の入口
側となる部位の角をテーパ状あるいは丸くしたことを特
徴とする。
The control rod assembly according to the invention of claim 6 is:
In the control rod body according to the present invention, when the control rod body performs a rapid insertion accompanying a scram operation by a control rod driving mechanism, a corner of a portion on the inlet side of a liquid metal coolant flowing in a normal forward direction. Is tapered or rounded.

【0023】請求項6の発明に係わる制御棒集合体で
は、請求項1の発明の作用に加え、制御棒本体が制御棒
駆動機構によりスクラム動作される際の急速挿入時に、
エントランスノズルと制御棒本体との間の圧力が案内管
ハンドリングヘッド出口部およびエントランスノズル入
口部よりも高くなる場合でも、角がテーパ状あるいは丸
く形成された流入孔を通り案内管ハンドリングヘッド出
口側への液体金属冷却材の流出を容易にでき、スクラム
時間の遅延を防止することができる。
In the control rod assembly according to the sixth aspect of the present invention, in addition to the operation of the first aspect, at the time of rapid insertion when the control rod body is scrammed by the control rod driving mechanism,
Even when the pressure between the entrance nozzle and the control rod body is higher than the guide tube handling head outlet and the entrance nozzle inlet, the guide tube handling head exit side passes through the tapered or rounded inlet hole. Out of the liquid metal coolant can be easily performed, and delay of the scrum time can be prevented.

【0024】請求項7の発明に係わる制御棒集合体は、
請求項1または請求項6の発明の制御棒本体において、
前記制御棒本体が制御捧駆動機構によりスクラム動作に
伴う急速挿入をなす際に、通常の順方向に流れる液体金
属冷却材の出口側となる部位の断面の変化を緩やかにし
たことを特徴とする。
A control rod assembly according to a seventh aspect of the present invention
In the control rod body according to claim 1 or 6,
When the control rod main body performs rapid insertion accompanying a scrum operation by a control dedicated drive mechanism, a change in a cross section of a portion on an outlet side of a normal forward flowing liquid metal coolant is moderated. .

【0025】請求項7の発明に係わる制御棒集合体で
は、請求項1または請求項6の発明の作用に加え、制御
棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作される際の
急速挿入時に、エントランスノズルと制御棒本体との間
の圧力が案内管ハンドリングヘッド出口部およびエント
ランスノズル入口部よりも高くなる場合でも、断面の変
化が緩やかに形成された流出孔を通り、案内管ハンドリ
ングヘッド出口側への液体金属冷却材の流出を容易にで
き、スクラム時間の遅延を防止することができる。
In the control rod assembly according to the seventh aspect of the present invention, in addition to the functions of the first or sixth aspect, the entrance of the control rod body at the time of rapid insertion when the control rod main body is scram-operated by the control rod driving mechanism. Even when the pressure between the nozzle and the control rod body is higher than the guide tube handling head outlet and the entrance nozzle inlet, the cross section changes through the gently formed outflow hole to the guide tube handling head outlet. Out of the liquid metal coolant can be easily performed, and delay of the scrum time can be prevented.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態
に係わる制御棒集合体の縦断面図である。この第1の実
施の形態は、案内管1の内径と制御捧本体2の外径との
間隙(冷却材流路21の幅)を所定の間隙としたもので
あり、その間隙は、制御棒本体2が制御棒駆動機構によ
りスクラム動作される際の急速挿入時に、エントランス
ノズル3と制御棒本体2との間の圧力がスクラム動作の
遅延を許容する範囲内となる間隙としたものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a control rod assembly according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the gap between the inner diameter of the guide tube 1 and the outer diameter of the control body 2 (the width of the coolant passage 21) is a predetermined gap, and the gap is the control rod. At the time of rapid insertion when the main body 2 is scrammed by the control rod drive mechanism, the gap between the entrance nozzle 3 and the control rod main body 2 is set within a range in which the delay of the scrum operation is allowed.

【0027】つまり、制御棒本体2の急速挿入時に、エ
ントランスノズル3と制御棒本体2との間の圧力が案内
管ハンドリングヘッド4の出口部およびエントランスノ
ズル4の入口部よりも高くなる程度に、案内管1の内径
と制御棒本体2の外径を狭くし、案内管1と制御棒本体
2との間を流れる液体金属冷却材流量を制限し、制御棒
本体2への液体金属冷却材の流入を促進し、制御棒集合
体および隣接する燃料集合体の出口との間の最大温度差
の低減を可能とするものである。
That is, when the control rod body 2 is rapidly inserted, the pressure between the entrance nozzle 3 and the control rod body 2 becomes higher than the outlet of the guide tube handling head 4 and the inlet of the entrance nozzle 4. The inner diameter of the guide tube 1 and the outer diameter of the control rod main body 2 are reduced, and the flow rate of the liquid metal coolant flowing between the guide pipe 1 and the control rod main body 2 is limited. This facilitates inflow and allows for a reduction in the maximum temperature difference between the control rod assembly and the outlet of an adjacent fuel assembly.

【0028】図1は、案内管1に収納された制御棒本体
2の全挿入状態を示している。制御棒本体2は、案内管
1の内部に昇降自在に収納され、この案内管1は、その
下端部にエントランスノズル3を有すると共に、その上
端部に案内管ハンドリングヘッド4を形成したものとな
っている。
FIG. 1 shows a state in which the control rod body 2 housed in the guide tube 1 is fully inserted. The control rod main body 2 is housed inside the guide tube 1 so as to be movable up and down. The guide tube 1 has an entrance nozzle 3 at its lower end and a guide tube handling head 4 at its upper end. ing.

【0029】エントランスノズル3は、原子炉に固定さ
れた炉心支持板5に装着される。原子炉への脱着は、図
示省略の機構によって案内管ハンドリングヘッド4を支
持して行われる。エントランスノズル3の下端部には、
案内管1の内部に、例えば液体ナトリウムなどの液体金
属冷却材を導入するための冷却材流入孔6が形成されて
いる。
The entrance nozzle 3 is mounted on a core support plate 5 fixed to the nuclear reactor. Desorption from the reactor is performed by supporting the guide tube handling head 4 by a mechanism not shown. At the lower end of the entrance nozzle 3,
A coolant inlet hole 6 for introducing a liquid metal coolant such as liquid sodium is formed in the guide tube 1.

【0030】案内管1の上端部には、当該案内管1の内
部に導入された液体金属冷却材を排出するための冷却材
排出孔7が設けられている。案内管1の内部で冷却材排
出孔7よりも若干下位置には、この案内管1の内部を上
下に2分するように固定板8が一体的に設けられてい
る。この固定板8の中心部には、液体金属冷却材の流通
のための中心孔9が設けられている。
A coolant discharge hole 7 for discharging the liquid metal coolant introduced into the guide tube 1 is provided at the upper end of the guide tube 1. At a position slightly below the coolant discharge hole 7 inside the guide tube 1, a fixing plate 8 is integrally provided so as to vertically divide the inside of the guide tube 1 into two parts. In the center of the fixing plate 8, a center hole 9 for flowing the liquid metal coolant is provided.

【0031】制御棒本体2は、複数本の中性子吸収体1
1と、これら中性子吸収体11の上端を支持する上部格
子板13と、中性子吸収体11の下端を支持する下部格
子板14と、これらを収納する保護管15と、この保護
管15の上端部に設けられた制御棒本体の引抜きのため
の制御棒ハンドリングロッド16とで構成されている。
そして、上部格子板13および下部格子板14には、液
体金属冷却材を通すための複数個の冷却材流通孔12が
設けられている。また、保護管15の下端部には、複数
個の冷却材流入孔17を有したラム部18が設けられ、
保護管15の上端部には、複数個の冷却材排出孔19が
設けられている。
The control rod body 2 includes a plurality of neutron absorbers 1
1, an upper lattice plate 13 supporting the upper ends of the neutron absorbers 11, a lower lattice plate 14 supporting the lower ends of the neutron absorbers 11, a protective tube 15 for accommodating them, and an upper end of the protective tube 15. And a control rod handling rod 16 for pulling out the control rod body provided in the control rod.
The upper grid plate 13 and the lower grid plate 14 are provided with a plurality of coolant circulation holes 12 for passing the liquid metal coolant. Further, a ram portion 18 having a plurality of coolant inflow holes 17 is provided at a lower end portion of the protection tube 15,
A plurality of coolant discharge holes 19 are provided at the upper end of the protection tube 15.

【0032】この保護管15の外径は、案内管1の内径
よりも小さく設定されており、両者の間の間隙に冷却材
流路21が形成されるようになっており、各々の中性子
吸収体11の間の間隙部にも冷却材流路22が形成され
ている。また、制御棒ハンドリングロッド16は、案内
管ハンドリングヘッド4の中心孔9および冷却材排出孔
7を挿通して、図示省略の制御棒駆動機構に連結されて
おり、制御棒駆動機構により案内管1の上部に引上げら
れる。
The outer diameter of the protection tube 15 is set smaller than the inner diameter of the guide tube 1 so that a coolant flow path 21 is formed in a gap between the two, and each neutron absorption is performed. A coolant channel 22 is also formed in the gap between the bodies 11. The control rod handling rod 16 is connected to a control rod drive mechanism (not shown) through the center hole 9 and the coolant discharge hole 7 of the guide pipe handling head 4. Pulled up at the top.

【0033】ここで、この第1の実施の形態では、案内
管1の内径と制御捧本体2の外径(保護管15の外形)
との間隙、つまり冷却材流路21の幅を、制御棒本体2
の急速挿入時に、エントランスノズル3と制御棒本体2
との間の圧力がスクラム動作の遅延を許容する範囲内で
極力狭くなる間隙としている。これにより、通常時は、
案内管1と制御棒本体2との間を流れる液体金属冷却材
の流量を制限し、制御棒本体2への液体金属冷却材の流
入を促進する。従って、中性子吸収体11の発熱は液体
金属冷却材により吸熱される。一方、制御棒本体2の急
速挿入時には、スクラム動作の遅延を許容する範囲で動
作できる。従って、制御棒集合体および隣接する燃料集
合体の出口との間の温度差を低減できる。
Here, in the first embodiment, the inner diameter of the guide tube 1 and the outer diameter of the control body 2 (the outer shape of the protection tube 15).
, That is, the width of the coolant flow path 21,
At the time of rapid insertion, the entrance nozzle 3 and the control rod body 2
The gap between the pressure and the pressure is as narrow as possible within a range in which the delay of the scrum operation is allowed. As a result, at normal times,
The flow rate of the liquid metal coolant flowing between the guide tube 1 and the control rod main body 2 is limited, and the flow of the liquid metal coolant into the control rod main body 2 is promoted. Therefore, the heat generated by the neutron absorber 11 is absorbed by the liquid metal coolant. On the other hand, when the control rod main body 2 is rapidly inserted, the operation can be performed within a range in which the delay of the scrum operation is allowed. Therefore, the temperature difference between the control rod assembly and the outlet of the adjacent fuel assembly can be reduced.

【0034】次に、このように構成された第1の実施の
形態に係わる制御棒集合体の作用について説明する。い
ま、制御棒本体2が図1に示す全挿入位置にある時、エ
ントランスノズル3の冷却材流入孔6から案内管1の内
部に導入された液体金属冷却材は、図1中の矢印で示す
ように、冷却材流路21または冷却材流路22を介して
固定板8の中心孔9に流れる。そして、固定盤8の中心
孔9を通過して冷却材排出孔7から排出される。
Next, the operation of the control rod assembly according to the first embodiment thus configured will be described. Now, when the control rod body 2 is at the full insertion position shown in FIG. 1, the liquid metal coolant introduced into the guide tube 1 from the coolant inlet 6 of the entrance nozzle 3 is indicated by an arrow in FIG. As described above, the coolant flows into the center hole 9 of the fixing plate 8 via the coolant passage 21 or the coolant passage 22. Then, the coolant passes through the center hole 9 of the fixed plate 8 and is discharged from the coolant discharge hole 7.

【0035】冷却材流路21の間隙は十分に狭いので、
液体金属冷却材の総流量は圧損増加分だけ減るが、制御
棒本体2の内部を流れる液体金属冷却材の流量配分が増
え、除熱に寄与する液体金属冷却材比率が増える。従っ
て、制御棒集合体の出口温度が高まるので、制御棒集合
体に隣接する燃料棒集合体の出口温度との温度差が緩和
され、大きな繰返し熱応力とそれに伴う局所的な熱疲労
の発生を防止できる。
Since the gap of the coolant channel 21 is sufficiently small,
Although the total flow rate of the liquid metal coolant is reduced by the increased pressure loss, the flow rate distribution of the liquid metal coolant flowing inside the control rod body 2 is increased, and the ratio of the liquid metal coolant that contributes to heat removal is increased. Therefore, since the outlet temperature of the control rod assembly increases, the temperature difference between the outlet temperature of the fuel rod assembly adjacent to the control rod assembly and the temperature of the fuel rod assembly are alleviated. Can be prevented.

【0036】図2は、制御棒本体2の引抜き状態からス
クラムへ移行している状態を示している。図2に示すよ
うに、制御棒本体2をスクラム動作により急速に挿入し
ていくと、制御棒本体2の動作により発生する内部圧力
により、液体金属冷却材の逆流23が生じる。
FIG. 2 shows a state in which the control rod body 2 has shifted from the withdrawn state to the scrum. As shown in FIG. 2, when the control rod main body 2 is rapidly inserted by the scram operation, a backflow 23 of the liquid metal coolant occurs due to the internal pressure generated by the operation of the control rod main body 2.

【0037】すなわち、図2中の矢印に示すような流出
時の流れの乱れなどがあり、逆流時の圧損は大きいもの
となり、エントランスノズル3と制御棒本体2との間の
圧力が案内管ハンドリングヘッド4出口部およびエント
ランスノズル3入口部よりも高くなる。この第1の実施
の形態では、この逆流で発生する内部圧力によるスクラ
ム時間の遅延を許容できる範囲にしている。従って、通
常時には制御棒本体2内に液体金属冷却材がなるべく多
く流れるようにでき、スクラム時にはスクラム時間の遅
延を許容できる。
That is, there is a turbulence in the flow at the time of outflow as shown by an arrow in FIG. 2 and the pressure loss at the time of backflow is large, and the pressure between the entrance nozzle 3 and the control rod main body 2 increases the guide pipe handling. It is higher than the outlet of the head 4 and the inlet of the entrance nozzle 3. In the first embodiment, the delay of the scrum time due to the internal pressure generated by the backflow is set within an allowable range. Therefore, the liquid metal coolant can flow as much as possible in the control rod body 2 in the normal state, and the scram time can be delayed in the scram.

【0038】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。図3は本発明の第2の実施の形態に係わる燃料集合
体のエントランスノズル2の部分の縦断面図である。こ
の第2の実施の形態は、第1の実施の形態に対し、制御
棒本体2を急速挿入する際に発生する液体金属冷却材の
逆流23の入口となる部位の角をテーパ状あるいは丸く
し、また、液体金属冷却材の出口となる部位の断面の変
化を緩やかにしたものものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a portion of an entrance nozzle 2 of a fuel assembly according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that the corner of the portion serving as the inlet of the backflow 23 of the liquid metal coolant generated when the control rod body 2 is rapidly inserted is tapered or rounded. In addition, the change in the cross section of the portion serving as the outlet of the liquid metal coolant is moderated.

【0039】図3において、液体金属冷却材の逆流23
の入口となる部位S1の角をテーパ状あるいは丸くして
いる。そして、液体金属冷却材の出口となる部位T1の
断面の変化を緩やかにしている。同様に、液体金属冷却
材の流れの途中においても、逆流23の入口となる部位
S2の角をテーパ状あるいは丸くし、液体金属冷却材の
出口となる部位T2の断面の変化を緩やかにしている。
In FIG. 3, the backflow 23 of the liquid metal coolant
The corner of the portion S1 serving as the entrance of the taper is tapered or rounded. And the change of the cross section of the part T1 which becomes the outlet of the liquid metal coolant is moderated. Similarly, even in the middle of the flow of the liquid metal coolant, the corner of the portion S2 serving as the inlet of the backflow 23 is tapered or rounded, and the change in the cross section of the portion T2 serving as the outlet of the liquid metal coolant is moderated. .

【0040】このように、エントランスノズル3の冷却
材流入孔6の形状を逆流時に圧損が低減するように、逆
流する液体金属冷却材の入口となる部位S1、S2の角
をテーパ状あるいは丸くし、逆流する液体金属冷却材の
出口となる部位T1、T2の断面の変化を緩やかにする
ことで、エントランスノズル3側への逆流時の圧損が低
減されて容易に逆流できる。従って、スクラム時間の遅
延を防止することができ、かつ通常時は炉心流量配分に
準じた流量を維持するための順方向流れに対する適正な
圧損を維持できる。
As described above, the shape of the coolant inlet hole 6 of the entrance nozzle 3 is reduced by tapering or rounding the corners of the portions S1 and S2 serving as the inlets of the backflowing liquid metal coolant so that the pressure loss during backflow is reduced. By gradually changing the cross section of the portions T1 and T2 serving as outlets of the liquid metal coolant flowing backward, the pressure loss at the time of the backflow to the entrance nozzle 3 side is reduced, and the backflow can be easily carried out. Therefore, it is possible to prevent a delay in the scrum time and to maintain an appropriate pressure loss in the forward flow for maintaining a flow rate according to the core flow rate distribution in normal times.

【0041】次に、本発明の第3の実施の形態を説明す
る。図4は本発明の第3の実施の形態に係わる燃料集合
体のエントランスノズル2の部分の縦断面図である。こ
の第3の実施の形態は、第1の実施の形態に対し、通常
時冷却材通路27に加え、制御棒本体2の急速挿入時に
逆流する液体金属冷却材を通すための逆流時冷却材流路
28を設け、逆流時冷却材流路28内に逆流時に開き通
常時には閉じる弁25を設けたものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a portion of an entrance nozzle 2 of a fuel assembly according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment in that, in addition to the normal coolant passage 27, the coolant flow at the time of reverse flow for passing the liquid metal coolant flowing backward at the time of rapid insertion of the control rod body 2 is described. A passage 28 is provided, and a valve 25 that is opened in the backflow and closed in the normal state is provided in the backflow coolant passage 28.

【0042】図4は、案内管1に収納された制御棒本体
2の全挿入状態を示している。エントランスノズル3に
おいて、通常時冷却材流路27に加えて、逆流時冷却材
流路28が設けれれている。逆流時冷却材流路28には
液体金属冷却材の逆流時に開く弁25が設けられてお
り、この弁25は復元のための弾性体26で支持されて
いる。図4中の矢印は、通常時の液体金属冷却材の流れ
を示す。この通常状態では弁25は弾性体26の押し力
により閉止しているので、液体金属冷却材は、通常時冷
却材流路27を通り制御棒本体2の内部および冷却材流
路21を流れていく。
FIG. 4 shows a state in which the control rod body 2 housed in the guide tube 1 is fully inserted. In the entrance nozzle 3, in addition to the normal coolant channel 27, a backflow coolant channel 28 is provided. A valve 25 that opens when the liquid metal coolant flows backward is provided in the backflow coolant passage 28, and the valve 25 is supported by an elastic body 26 for restoration. The arrows in FIG. 4 indicate the flow of the liquid metal coolant during normal times. In this normal state, the valve 25 is closed by the pressing force of the elastic body 26, so that the liquid metal coolant flows through the coolant channel 27 during normal times, the inside of the control rod body 2 and the coolant channel 21. Go.

【0043】図5は、本発明の第3の実施の形態におけ
る制御棒集合体での制御棒本体2の引抜き状態からスク
ラムへ移行している状態を示している。図5に示すよう
に、制御棒本体2をスクラム動作により急速に挿入して
いくと、液体金属冷却材の逆流23による内部圧力によ
り、弁25は弾性体26の力に抗して開口する。
FIG. 5 shows a state in which the control rod body 2 in the control rod assembly according to the third embodiment of the present invention is shifted from the pulled-out state to the scrum. As shown in FIG. 5, when the control rod body 2 is rapidly inserted by the scram operation, the valve 25 is opened against the force of the elastic body 26 due to the internal pressure due to the backflow 23 of the liquid metal coolant.

【0044】このように、通常時は炉心流量配分に準じ
た流量を維持するための順方向流れに対する適正な圧損
を維持でき、一方、スクラム動作される際の急速挿入時
には、弁25が開放され、エントランスノズル3側へ容
易に逆流できるようになり、スクラム時間の遅延を防止
することができる。つまり、スクラム動作時には、エン
トランスノズル3と制御棒本体2との間の圧力が案内管
ハンドリングヘッド4の出口部およびエントランスノズ
ル3の入口部よりも高くなり、弁25が開放される。
As described above, normally, an appropriate pressure loss with respect to the forward flow for maintaining the flow rate according to the core flow rate distribution can be maintained, while the valve 25 is opened at the time of rapid insertion during scram operation. , It is possible to easily flow backward to the entrance nozzle 3 side, and it is possible to prevent a delay in the scrum time. That is, during the scram operation, the pressure between the entrance nozzle 3 and the control rod body 2 becomes higher than the outlet of the guide tube handling head 4 and the inlet of the entrance nozzle 3, and the valve 25 is opened.

【0045】次に、本発明の第4の実施の形態を説明す
る。図6は本発明の第4の実施の形態に係わる燃料集合
体のエントランスノズル2の部分の縦断面図である。こ
の第4の実施の形態は、第1の実施の形態に対し、制御
棒本体2のスクラム動作時に逆流する液体金属冷却材の
出口となる部位に、渦巻型流体ダイオード30を設けた
ものであり、この渦巻型流体ダイオード30は、液体金
属冷却材が通常の順方向に流れる場合に比べて、逆流時
には流体抵抗が小さくなる特性を有している。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a portion of an entrance nozzle 2 of a fuel assembly according to a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a spiral-type fluid diode 30 is provided at a portion serving as an outlet of a liquid metal coolant flowing backward when the control rod body 2 performs a scram operation. The spiral-type fluid diode 30 has such a characteristic that the fluid resistance becomes smaller when the liquid metal coolant flows backward as compared with the case where the liquid metal coolant flows in the normal forward direction.

【0046】図6(a)は、案内管1に収納された制御
棒本体2の全挿入状態を示しており、図6(b)は図6
(a)のA−A線での断面図を示している。
FIG. 6A shows a state in which the control rod body 2 housed in the guide tube 1 is fully inserted, and FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line AA.

【0047】図6(a)のエントランスノズル3におい
て、制御棒本体2のスクラム動作時に逆流する液体金属
冷却材の出口となる部位に、液体金属冷却材の流れを制
御するための渦巻型流体ダイオード30が設けられてい
る。渦巻型流体ダイオード30は、渦室31と通常時冷
却材流出口32および通常時冷却材供給口33より成
り、通常時における液体金属冷却材の順方向の流れに対
しては、液体金属冷却材を通常時冷却材供給口33から
渦室31に導き、渦室31で渦を発生させて通常時冷却
材排出口32から排出する。従って、図6(b)に示す
ように、渦室31では渦が発生することから流体抵抗が
大きくなる。
In the entrance nozzle 3 of FIG. 6 (a), a spiral fluid diode for controlling the flow of the liquid metal coolant is provided at the portion serving as the outlet of the liquid metal coolant flowing backward when the control rod body 2 performs the scram operation. 30 are provided. The spiral type fluid diode 30 includes a vortex chamber 31, a normal coolant outlet 32, and a normal coolant supply port 33. The normal flow of the liquid metal coolant in the normal direction causes the liquid metal coolant to flow. Is guided from the normal coolant supply port 33 to the vortex chamber 31, and a vortex is generated in the vortex chamber 31 to be discharged from the normal coolant discharge port 32. Therefore, as shown in FIG. 6B, a vortex is generated in the vortex chamber 31, so that the fluid resistance increases.

【0048】図7は、本発明の第4の実施の形態におけ
る制御棒集合体での制御棒本体2の引抜き状態からスク
ラムへ移行している状態を示している。図7(a)は縦
断面図、図7(b)は図7(b)のB−B線での断面図
である。
FIG. 7 shows a state in which the control rod body 2 in the control rod assembly according to the fourth embodiment of the present invention is shifted from the pulled-out state to the scrum. 7A is a longitudinal sectional view, and FIG. 7B is a sectional view taken along line BB of FIG. 7B.

【0049】図7(a)に示すように、制御棒本体2を
スクラム動作により急速に挿入していくと、渦巻型流体
ダイオード30において通常時冷却材流出口32より逆
流入した液体金属冷却材が渦室31にて渦無し流れ35
となって、通常時冷却材供給口33より逆流していく。
従って、図7(b)に示すように、渦室31では渦が発
生しないことから流体抵抗が小さくなる。
As shown in FIG. 7 (a), when the control rod body 2 is rapidly inserted by the scram operation, the liquid metal coolant which has flowed in reverse from the coolant outlet 32 in the normal state in the spiral type fluid diode 30. Flows in the vortex chamber 31 without vortex 35
As a result, the coolant flows backward from the coolant supply port 33 during normal times.
Therefore, as shown in FIG. 7 (b), no vortex is generated in the vortex chamber 31, so that the fluid resistance is reduced.

【0050】このように、通常時においては、渦巻型流
体ダイオード30の通常時冷却材供給口33より流入す
る液体金属冷却材が渦室31で渦巻流れ34を発生し、
通常時冷却材流出口32より出ていく。一方、逆流時に
おいては、渦巻型流体ダイオード30の通常時冷却材流
出口32より逆流入した液体金属冷却材が渦室31にて
渦無し流れ35となって通常時冷却材供給口33より逆
流していく。
As described above, in the normal state, the liquid metal coolant flowing from the normal-time coolant supply port 33 of the spiral-type fluid diode 30 generates a swirl flow 34 in the swirl chamber 31.
It normally exits through the coolant outlet 32. On the other hand, at the time of backflow, the liquid metal coolant which has flowed back from the normal coolant outlet 32 of the spiral type fluid diode 30 becomes a non-vortex flow 35 in the swirl chamber 31 and flows backward from the normal coolant supply port 33. I will do it.

【0051】このことから、通常時は流体抵抗が大きく
なり、炉心流量配分に準じた流量を維持するための順方
向流れに対する適正な圧損を維持できる。一方、逆流時
には渦無し流れ35を形成するので流体抵抗は小さく、
これによりスクラム動作される際の急速挿入時に、エン
トランスノズル3と制御棒本体2との間の圧力が案内管
ハンドリングヘッド4の出口部およびエントランスノズ
ル3入口部よりも高くなる場合でも、エントランスノズ
ル3側へ容易に逆流でき、スクラム時間の遅延を防止す
ることができる。
From this, the fluid resistance is normally increased, and an appropriate pressure loss for the forward flow for maintaining the flow rate in accordance with the core flow rate distribution can be maintained. On the other hand, at the time of reverse flow, a vortex-free flow 35 is formed, so that the fluid resistance is small,
Accordingly, even when the pressure between the entrance nozzle 3 and the control rod body 2 becomes higher than the outlet of the guide tube handling head 4 and the entrance of the entrance nozzle 3 during the rapid insertion during the scram operation, the entrance nozzle 3 The backflow can be easily made to the side, and the delay of the scrum time can be prevented.

【0052】次に、本発明の第5の実施の形態を説明す
る。図8は本発明の第5の実施の形態に係わる燃料集合
体のエントランスノズル2の部分の縦断面図である。こ
の第5の実施の形態は、第1の実施の形態に対し、制御
棒本体2が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う急
速挿入をなす際に、通常の順方向に流れる液体金属冷却
材の入口側となる部位の角をテーパ状あるいは丸くし、
通常の順方向に流れる液体金属冷却材の出口側となる部
位の断面の変化を緩やかにしたものである。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a portion of an entrance nozzle 2 of a fuel assembly according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is different from the first embodiment in that when the control rod body 2 performs rapid insertion accompanying the scrum operation by the control rod drive mechanism, the liquid metal coolant flowing in the normal forward direction is used. The corner of the entrance side is tapered or rounded,
The change in the cross section of the portion on the outlet side of the normal liquid metal coolant flowing in the forward direction is moderated.

【0053】図8は、制御棒本体2において、通常の順
方向に流れる液体金属冷却材の入口側となる部位、制御
棒本体2の下端外周、制御捧本体2の冷却材流入孔17
の入口部、冷却材排出孔19の入口部、上部格子板13
および下部格子板14の冷却材流通孔12の入口部、案
内管ハンドリングヘッド4の冷却材排出孔7の入口部、
中心孔9の入口部の角をテーパあるいは丸くしている。
FIG. 8 shows a portion of the control rod body 2 on the inlet side of the liquid metal coolant flowing in the normal forward direction, the outer periphery of the lower end of the control rod body 2, and the coolant inlet hole 17 of the control dedicated body 2.
, The inlet of the coolant discharge hole 19, the upper lattice plate 13
And an inlet of the coolant passage hole 12 of the lower lattice plate 14, an inlet of the coolant discharge hole 7 of the guide tube handling head 4,
The corner of the entrance of the center hole 9 is tapered or rounded.

【0054】また、通常の順方向に流れる液体金属冷却
材の出口側となる部位、制御棒本体2の上端外周、制御
捧本体2の冷却材流入孔17、冷却材排出孔19、上部
格子板13および下部格子板14の冷却材流通孔12、
案内管ハンドリングヘッド4の冷却材排出孔7、中心孔
9の出口側の部位の断面の変化を緩やかにしている。
Further, a portion on the outlet side of the liquid metal coolant flowing in the normal forward direction, the outer periphery of the upper end of the control rod body 2, the coolant inlet 17, the coolant outlet 19 of the control body 2, and the upper grid plate 13 and the coolant flow holes 12 in the lower grid plate 14,
The change in the cross section at the outlet side of the coolant discharge hole 7 and the center hole 9 of the guide tube handling head 4 is moderated.

【0055】従って、スクラム動作される際の急速挿入
時に、エントランスノズル3と制御棒本体2との間の圧
力が案内管ハンドリンヴヘッド4の出口部およびエント
ランスノスル3の入口部よりも高くなる場合でも、案内
管ハンドリングヘッド4の出口側への液体金属冷却材の
流出を容易にでき、スクラム時間の遅延を防止すること
ができる。
Therefore, at the time of rapid insertion during scram operation, the pressure between the entrance nozzle 3 and the control rod main body 2 becomes higher than the outlet of the guide tube hand ring head 4 and the inlet of the entrance nozzle 3. Even in this case, the liquid metal coolant can easily flow out to the outlet side of the guide tube handling head 4, and the delay of the scrum time can be prevented.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通常時には制御棒集合体の制御棒集合体に液体金属冷却
材を供給できるので、制御棒集合体から排出される液体
金属冷却材の出口温度を高めることができる。このた
め、制御棒集合体の出口温度と隣接する燃料棒集合体の
出口温度との間の温度差を低減でき、原子炉構造物の熱
応力や熱疲労の緩和が図れる。
As described above, according to the present invention,
Normally, the liquid metal coolant can be supplied to the control rod assembly of the control rod assembly, so that the outlet temperature of the liquid metal coolant discharged from the control rod assembly can be increased. Therefore, the temperature difference between the outlet temperature of the control rod assembly and the outlet temperature of the adjacent fuel rod assembly can be reduced, and the thermal stress and thermal fatigue of the reactor structure can be reduced.

【0057】また、制御棒本体のスクラム動作時には、
逆流する液体金属冷却材を容易に排出できるので、スク
ラム時の挿入時間の遅延も防止でき、原子炉の信頼性向
上に寄与することができる。
Also, during the scram operation of the control rod body,
Since the liquid metal coolant flowing backward can be easily discharged, a delay in the insertion time during scram can be prevented, and the reliability of the nuclear reactor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる制御棒集合
体の縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a control rod assembly according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態における制御棒本体
の引抜き状態からスクラムへ移行している状態の説明
図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a state in which the control rod body is shifted from a pulled-out state to a scrum according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施の形態に係わる燃料集合体
のエントランスノズルの部分の縦断面図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a portion of an entrance nozzle of a fuel assembly according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施の形態に係わる燃料集合体
のエントランスノズルの部分の縦断面図。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a portion of an entrance nozzle of a fuel assembly according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態における制御棒本体
の引抜き状態からスクラムへ移行している状態の説明
図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a state in which a control rod body is shifted from a pulled-out state to a scrum according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態に係わる燃料集合体
のエントランスノズルの部分の説明図。
FIG. 6 is an explanatory view of a part of an entrance nozzle of a fuel assembly according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施の形態における制御棒本体
の引抜き状態からスクラムへ移行している状態の説明
図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a state in which the control rod body is shifted from a withdrawn state to a scrum according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施の形態に係わる燃料集合体
のエントランスノズルの部分の縦断面図。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a part of an entrance nozzle of a fuel assembly according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 案内管 2 制御棒本体 3 エントランスノズル 4 案内管ハンドリングヘッド 5 炉心支持板 6、17 冷却材流入孔 7、19 冷却材排出孔 8 固定板 9 中心孔 11 中性子吸収体 12 冷却材流通孔 13 上部格子板 14 下部格子板 15 保護管 16 制御棒ハンドリングロッド 18 ラム部 21、22 冷却材流路 23 逆流 25 弁 26 弾性体 27 通常時冷却材流路 28 逆流時冷却材流路 30 渦巻型流体ダイオード 31 渦室 32 通常時冷却材流出口 33 通常時冷却材供給口 34 渦巻流れ 35 渦無し流れ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Guide tube 2 Control rod main body 3 Entrance nozzle 4 Guide tube handling head 5 Core support plate 6, 17 Coolant inflow hole 7, 19 Coolant discharge hole 8 Fixing plate 9 Center hole 11 Neutron absorber 12 Coolant circulation hole 13 Upper part Lattice plate 14 Lower lattice plate 15 Protective tube 16 Control rod handling rod 18 Ram part 21, 22 Coolant flow path 23 Backflow 25 Valve 26 Elastic body 27 Normal coolant flow path 28 Reverse flow coolant flow path 30 Spiral type fluid diode 31 Vortex chamber 32 Normal coolant outlet 33 Normal coolant supply port 34 Spiral flow 35 Vortex-free flow

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体金属冷却型原子炉の炉心内に設けら
れ上端部に案内管ハンドリングヘッドを有し下端部に液
体金属冷却材を流入させるエントランスノズルを有する
案内管と、この案内管内に昇降自在に設けられ内部に複
数個の中性子吸収体を内蔵し上部に前記案内管ハンドリ
ングヘッドの中心孔を挿通して制御棒駆動機構に連結さ
れる制御棒ハンドリングロッドを有した制御棒本体とを
備えた制御棒集合体において、前記案内管内径と前記制
御捧本体外径との間隙は、前記制御棒本体が制御棒駆動
機構によりスクラム動作される際の急速挿入時に、前記
エントランスノズルと前記制御棒本体との間の圧力がス
クラム動作の遅延を許容する範囲内となる間隙であるこ
とを特徴とする制御棒集合体。
1. A guide tube provided in a core of a liquid metal cooled reactor having a guide tube handling head at an upper end and an entrance nozzle at a lower end for flowing a liquid metal coolant, and a guide tube rising and falling into the guide tube. A control rod body having a plurality of neutron absorbers provided freely therein and having a control rod handling rod connected to a control rod driving mechanism through a center hole of the guide tube handling head at an upper portion thereof. In the control rod assembly, the gap between the inner diameter of the guide tube and the outer diameter of the control dedicated body is such that when the control rod body is rapidly inserted when the control rod drive mechanism performs scram operation, the entrance nozzle and the control rod A control rod assembly, characterized in that the pressure between the control rod and the main body is a gap within a range that allows a delay of the scrum operation.
【請求項2】 前記エントランスノズルにおいて、前記
制御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う
急速挿入をなす際に逆流する液体金属冷却材の入口とな
る部位の角をテーパ状あるいは丸くしたことを特徴とす
る請求項1に記載の制御棒集合体。
2. In the entrance nozzle, a corner of a portion serving as an inlet of a liquid metal coolant flowing backward when the control rod main body performs rapid insertion accompanying a scram operation by a control rod driving mechanism is tapered or rounded. The control rod assembly according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記エントランスノズルにおいて、前記
制御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う
急速挿入をなす際に逆流する液体金属冷却材の出口とな
る部位の断面の変化を緩やかにしたことを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の制御棒集合体。
3. In the entrance nozzle, a change in the cross-section of a portion serving as an outlet of a liquid metal coolant flowing backward when the control rod main body performs rapid insertion accompanying a scram operation by a control rod driving mechanism is moderated. The control rod assembly according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 前記エントランスノズルにおいて、前記
制御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う
急速挿入をなす際に逆流する液体金属冷却材を通すため
の逆流時冷却材流路を設け、前記逆流時冷却材流路内に
逆流時に開き通常時には閉じる弁を設けたことを特徴と
する請求項1に記載の制御棒集合体。
4. In the entrance nozzle, a backflow coolant channel is provided for passing a backflow liquid metal coolant when the control rod main body performs a rapid insertion accompanying a scram operation by a control rod drive mechanism. 2. The control rod assembly according to claim 1, wherein a valve that opens at the time of backflow and closes at normal time is provided in the coolant flow path at the time of backflow.
【請求項5】 前記エントランスノズルにおいて、前記
制御棒本体が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う
急速挿入をなす際に逆流する液体金属冷却材の出口とな
る部位に、液体金属冷却材が通常の順方向に流れる場合
に比べて逆流時には流体抵抗の小さい渦巻型流体ダイオ
ードを設けたことを特徴とする請求項1に記載の制御棒
集合体。
5. In the entrance nozzle, a liquid metal coolant is supplied to a portion serving as an outlet of a liquid metal coolant flowing backward when the control rod main body performs rapid insertion accompanying a scram operation by a control rod driving mechanism. 2. The control rod assembly according to claim 1, wherein a spiral-type fluid diode having a smaller fluid resistance at the time of backflow than at the time of backward flow is provided.
【請求項6】 前記制御棒本体において、前記制御棒本
体が制御棒駆動機構によりスクラム動作に伴う急速挿入
をなす際に、通常の順方向に流れる液体金属冷却材の入
口側となる部位の角をテーパ状あるいは丸くしたことを
特徴とする請求項1に記載の制御棒集合体。
6. A corner of the control rod main body, which is located on the inlet side of a liquid metal coolant flowing in a normal forward direction when the control rod main body performs rapid insertion accompanying a scram operation by a control rod driving mechanism. The control rod assembly according to claim 1, wherein the control rod assembly is formed in a tapered or round shape.
【請求項7】 前記制御棒本体において、前記制御棒本
体が制御捧駆動機構によりスクラム動作に伴う急速挿入
をなす際に、通常の順方向に流れる液体金属冷却材の出
口側となる部位の断面の変化を緩やかにしたことを特徴
とする請求項1または請求項6に記載の制御棒集合体。
7. A cross section of a part of the control rod main body, which is located at an outlet side of a liquid metal coolant flowing in a normal forward direction, when the control rod main body performs a rapid insertion accompanying a scram operation by a control dedicated driving mechanism. The control rod assembly according to claim 1 or 6, wherein the change of the control rod is gradual.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103778972A (en) * 2014-02-24 2014-05-07 中国科学院合肥物质科学研究院 Control rod assembly comprising axial partition control rod and heavy metal absorber rod
CN112037943A (en) * 2020-07-28 2020-12-04 中国原子能科学研究院 Hydraulic suspension split type passive shutdown assembly for fast neutron reactor

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