JP2001108779A - 原子炉用制御棒 - Google Patents
原子炉用制御棒Info
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- JP2001108779A JP2001108779A JP28827299A JP28827299A JP2001108779A JP 2001108779 A JP2001108779 A JP 2001108779A JP 28827299 A JP28827299 A JP 28827299A JP 28827299 A JP28827299 A JP 28827299A JP 2001108779 A JP2001108779 A JP 2001108779A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加圧水型原子炉用制御棒の下端部の被覆管損
傷を防止する。 【解決手段】 加圧水型原子炉用制御棒２０は、被覆管
２１と、被覆管２１の上端及び下端をそれぞれ閉じる上
部端栓及び下部端栓２３と、被覆管２１の内部に設けら
れた上部吸収体及び下部吸収体２５とを有し、下部吸収
体２５の下端部の截頭逆円錐部２５ａに接する受け部材
２７が設けられ、受け部材２７の上方及び内部に空間２
８、２９が画成されている。
傷を防止する。 【解決手段】 加圧水型原子炉用制御棒２０は、被覆管
２１と、被覆管２１の上端及び下端をそれぞれ閉じる上
部端栓及び下部端栓２３と、被覆管２１の内部に設けら
れた上部吸収体及び下部吸収体２５とを有し、下部吸収
体２５の下端部の截頭逆円錐部２５ａに接する受け部材
２７が設けられ、受け部材２７の上方及び内部に空間２
８、２９が画成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉用制御棒に
関し、特に加圧水型原子炉の制御棒の先端部構造に関す
る。
関し、特に加圧水型原子炉の制御棒の先端部構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の炉内反応度を制御する制御棒
は、原子炉炉心に挿入されたり、炉心から引抜かれたり
して使用されるので、炉心の主要構成要素である燃料集
合体の構造と密接に関連している。加圧水型原子炉にお
いては、互いに平行に配置された多数の燃料棒と、この
燃料棒の間にこれらと平行に配置された制御棒案内管と
を束状に組立てた所謂キャンレス燃料集合体を一般に使
用しているので、制御棒案内管に挿入される複数の細長
い制御棒を束状に組み立てた制御棒組立体所謂制御棒ク
ラスタを使用している。これを図面を参照して説明する
と、図８において、制御棒クラスタ１の複数の制御棒３
は、燃料集合体５の複数の制御棒案内管７に位置が対応
しており、この中に挿入されたり、これから抜き出され
たりして使用される。図における燃料集合体５は、構造
を分かりやすくするため、その一部を切り出して斜視図
として示したものである。従って、燃料集合体全体の構
造は、社団法人日本機械学会編「機械工学便覧」等に例
示されているものと同様のものである。このような制御
棒３は炉心内にあるとき、内部の中性子吸収体が中性子
を吸収して反応度を所定値に維持する。而して、現在の
加圧水型原子炉の運転方法では、定格出力近くの出力で
運転する場合が多いが、この場合、制御棒クラスタ１は
炉心の上方に引き上げられて支持され、下端部のみが炉
心の上端部内に位置している。従って、制御棒３内の中
性子吸収体のスエリング（体積膨張）が下端部において
相対的に大きくなるという現象が生ずる。
は、原子炉炉心に挿入されたり、炉心から引抜かれたり
して使用されるので、炉心の主要構成要素である燃料集
合体の構造と密接に関連している。加圧水型原子炉にお
いては、互いに平行に配置された多数の燃料棒と、この
燃料棒の間にこれらと平行に配置された制御棒案内管と
を束状に組立てた所謂キャンレス燃料集合体を一般に使
用しているので、制御棒案内管に挿入される複数の細長
い制御棒を束状に組み立てた制御棒組立体所謂制御棒ク
ラスタを使用している。これを図面を参照して説明する
と、図８において、制御棒クラスタ１の複数の制御棒３
は、燃料集合体５の複数の制御棒案内管７に位置が対応
しており、この中に挿入されたり、これから抜き出され
たりして使用される。図における燃料集合体５は、構造
を分かりやすくするため、その一部を切り出して斜視図
として示したものである。従って、燃料集合体全体の構
造は、社団法人日本機械学会編「機械工学便覧」等に例
示されているものと同様のものである。このような制御
棒３は炉心内にあるとき、内部の中性子吸収体が中性子
を吸収して反応度を所定値に維持する。而して、現在の
加圧水型原子炉の運転方法では、定格出力近くの出力で
運転する場合が多いが、この場合、制御棒クラスタ１は
炉心の上方に引き上げられて支持され、下端部のみが炉
心の上端部内に位置している。従って、制御棒３内の中
性子吸収体のスエリング（体積膨張）が下端部において
相対的に大きくなるという現象が生ずる。
【０００３】前述の現象を図９を参照し、制御棒３の詳
細構造と関連づけて説明する。図９（ａ）において、制
御棒３の細長い円筒形の被覆管１１の上端及び下端は、
上部端栓１３及び下部端栓１５により密封されている。
そして、被覆管１１の内部に上部吸収体１７と下部吸収
体１９とが挿入され、これらは最上部に入れられた押さ
えばね１８により下方に押し付けられている。前述した
ように、下部吸収体１９の中性子吸収による体積膨張が
大きいため、その外径を上部吸収体１７よりも僅かに小
さくして被覆管１１との半径方向隙間を相対的に大きく
し、体積膨張による干渉延いては被覆管１１の押し広げ
を避けるようにしている（図は説明の都合上、隙間を誇
張して示している。）。中性子吸収による下部吸収体１
９の体積膨張は、その累積吸収量に依存するから、その
１例をを直径の増大として示せば、図９（ｂ）の膨張曲
線９のようになる。
細構造と関連づけて説明する。図９（ａ）において、制
御棒３の細長い円筒形の被覆管１１の上端及び下端は、
上部端栓１３及び下部端栓１５により密封されている。
そして、被覆管１１の内部に上部吸収体１７と下部吸収
体１９とが挿入され、これらは最上部に入れられた押さ
えばね１８により下方に押し付けられている。前述した
ように、下部吸収体１９の中性子吸収による体積膨張が
大きいため、その外径を上部吸収体１７よりも僅かに小
さくして被覆管１１との半径方向隙間を相対的に大きく
し、体積膨張による干渉延いては被覆管１１の押し広げ
を避けるようにしている（図は説明の都合上、隙間を誇
張して示している。）。中性子吸収による下部吸収体１
９の体積膨張は、その累積吸収量に依存するから、その
１例をを直径の増大として示せば、図９（ｂ）の膨張曲
線９のようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】然るに、下部吸収体１
９には、押さえばね１８のばね力、上部吸収体１７の重
量及び制御棒の挿入、引き抜き時のステップ移動の動的
荷重等により大きな軸方向圧縮力が作用する。このよう
な大きい軸方向圧縮力は下部中性子吸収体にポアソン変
形を生起し、スエリングによる半径方向膨張に加味され
る。更には、スエリングによる下部中性子吸収体の軸方
向伸びも前述の軸方向圧縮力により制限され、径増大に
転換される。このため、干渉予防の膨張代が用意されて
いるにもかかわらず、下部吸収体１９が被覆管１１に接
触して押し広げ、応力的に厳しい状態を生じたり、又押
し広げられた被覆管が制御棒案内管と接触し易くなって
摩耗が促進されたりするなどの種々の不具合を招来し易
い。これらの不具合は、被覆管自体の照射脆化等と相俟
って、被覆管１１の品質、機能の低下を起こす虞れがあ
る。従って、本発明は、被覆管内の下部中性子吸収体の
スエリングによる径増大を最小に保持して被覆管の品質
低下や損傷を防止した下部構造を持つ原子炉用制御棒を
提供することを目的とする。
９には、押さえばね１８のばね力、上部吸収体１７の重
量及び制御棒の挿入、引き抜き時のステップ移動の動的
荷重等により大きな軸方向圧縮力が作用する。このよう
な大きい軸方向圧縮力は下部中性子吸収体にポアソン変
形を生起し、スエリングによる半径方向膨張に加味され
る。更には、スエリングによる下部中性子吸収体の軸方
向伸びも前述の軸方向圧縮力により制限され、径増大に
転換される。このため、干渉予防の膨張代が用意されて
いるにもかかわらず、下部吸収体１９が被覆管１１に接
触して押し広げ、応力的に厳しい状態を生じたり、又押
し広げられた被覆管が制御棒案内管と接触し易くなって
摩耗が促進されたりするなどの種々の不具合を招来し易
い。これらの不具合は、被覆管自体の照射脆化等と相俟
って、被覆管１１の品質、機能の低下を起こす虞れがあ
る。従って、本発明は、被覆管内の下部中性子吸収体の
スエリングによる径増大を最小に保持して被覆管の品質
低下や損傷を防止した下部構造を持つ原子炉用制御棒を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】如上の目的を達成するた
め、本発明によれば、被覆管と、この被覆管の上端及び
下端をそれぞれ閉じる上部端栓及び下部端栓と、被覆管
の内部に設けられた上部中性子吸収体及び下部中性子吸
収体とを有する原子炉用制御棒において、下部中性子吸
収体の軸方向伸び乃至膨張を吸収する軸方向空間がその
下部中性子吸収体の端部又は周辺に形成されるように構
成される。好適には、下部中性子吸収体の下端部を截頭
逆円錐形に形成し、該下端部の截頭逆円錐形面に接して
下部中性子吸収体を受ける着座部材を前記下部端栓に隣
接して又は一体的に設け、その着座部材の内部にその軸
方向空間が形成される。又、下部中性子吸収体を中空状
に形成し、その下部中性子吸収体を貫通する軸部を備え
た受台を上部中性子吸収体の下端部に配設し、下部端栓
内に設けたばねを介して前記受台の軸部下端を支持し
て、上部中性子吸収体と下部中性子吸収体との間に軸方
向空間が形成される。更に又、下部端栓と下部中性子吸
収体との間に圧縮ばねを介装し、下部端栓と該下部中性
子吸収体との間に軸方向空間を形成するのも好適であ
る。更に又、上下端面に凹みを持つ中性子吸収材ペレッ
トを複数個積み重ねて下部中性子吸収体とし、隣接する
中性子吸収材ペレットの隣接端面の凹みが軸方向空間を
分散的に形成するように構成することも好適である。
め、本発明によれば、被覆管と、この被覆管の上端及び
下端をそれぞれ閉じる上部端栓及び下部端栓と、被覆管
の内部に設けられた上部中性子吸収体及び下部中性子吸
収体とを有する原子炉用制御棒において、下部中性子吸
収体の軸方向伸び乃至膨張を吸収する軸方向空間がその
下部中性子吸収体の端部又は周辺に形成されるように構
成される。好適には、下部中性子吸収体の下端部を截頭
逆円錐形に形成し、該下端部の截頭逆円錐形面に接して
下部中性子吸収体を受ける着座部材を前記下部端栓に隣
接して又は一体的に設け、その着座部材の内部にその軸
方向空間が形成される。又、下部中性子吸収体を中空状
に形成し、その下部中性子吸収体を貫通する軸部を備え
た受台を上部中性子吸収体の下端部に配設し、下部端栓
内に設けたばねを介して前記受台の軸部下端を支持し
て、上部中性子吸収体と下部中性子吸収体との間に軸方
向空間が形成される。更に又、下部端栓と下部中性子吸
収体との間に圧縮ばねを介装し、下部端栓と該下部中性
子吸収体との間に軸方向空間を形成するのも好適であ
る。更に又、上下端面に凹みを持つ中性子吸収材ペレッ
トを複数個積み重ねて下部中性子吸収体とし、隣接する
中性子吸収材ペレットの隣接端面の凹みが軸方向空間を
分散的に形成するように構成することも好適である。
【０００６】
【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。先ず、本発明による制御棒
２０の全体像を把握するため、図２を参照して説明する
と、制御棒２０は複数本組合わせられて制御棒クラスタ
３０を形成する。即ち、ベーン３１の先端部或いは中間
部に形成されたフィンガー部３３に制御棒２０の上端部
が取り付けられ、複数のベーン３１の基端は、図示しな
い制御棒駆動軸に分離自在に連結されるスパイダ３５に
接合されている。
発明の実施形態を説明する。先ず、本発明による制御棒
２０の全体像を把握するため、図２を参照して説明する
と、制御棒２０は複数本組合わせられて制御棒クラスタ
３０を形成する。即ち、ベーン３１の先端部或いは中間
部に形成されたフィンガー部３３に制御棒２０の上端部
が取り付けられ、複数のベーン３１の基端は、図示しな
い制御棒駆動軸に分離自在に連結されるスパイダ３５に
接合されている。
【０００７】図１に制御棒２０の下端部の構造が示され
ている。図１において、中空の被覆管２１の上端は従来
と同様に図示しない上部端栓で閉じられ、下端は先端が
略砲弾形の下部端栓２３によって閉じられている。そし
て図示しない上部中性子吸収体即ち上部吸収体の下側に
下部中性子吸収体即ち下部吸収体２５が設けられ、その
下部が截頭逆円錐部２５ａとして形成されている。そし
て、截頭逆円錐部２５ａの円錐面に接する着座面を有す
る合金製受け部材２７が設けられ、下部端栓２３の内端
面の上に載っている。そして、下部吸収体２５の下端面
及び円錐面に隣接して体積膨張吸収用空間２８，２９が
それぞれ形成されている。
ている。図１において、中空の被覆管２１の上端は従来
と同様に図示しない上部端栓で閉じられ、下端は先端が
略砲弾形の下部端栓２３によって閉じられている。そし
て図示しない上部中性子吸収体即ち上部吸収体の下側に
下部中性子吸収体即ち下部吸収体２５が設けられ、その
下部が截頭逆円錐部２５ａとして形成されている。そし
て、截頭逆円錐部２５ａの円錐面に接する着座面を有す
る合金製受け部材２７が設けられ、下部端栓２３の内端
面の上に載っている。そして、下部吸収体２５の下端面
及び円錐面に隣接して体積膨張吸収用空間２８，２９が
それぞれ形成されている。
【０００８】前述した構造の制御棒２０において、図示
しない押さえばねのばね力、上部吸収体の重量及び挿
入、引き抜き時のステップ操作の加速度により軸方向圧
縮力Ｐが矢印に示すように作用するが、これは受け部材
２５の截頭円錐面で受けられる。このため、支屈応力が
低くなる。更に、下部吸収体２５は炉心の中性子を吸収
して膨張するが、その膨張体積の軸方向分は、空間２
８，２９によって吸収される。このようにして、本実施
形態においては、軸方向圧縮力Ｐが半径方向の変形乃至
膨張を生起せず、又中性子吸収による半径方向体積膨張
も被覆管２１の大きな抵抗を受ければ、容易に軸方向の
変形に転換されて空間２８，２９によって吸収される。
従って、下部吸収体２５が被覆管２１に接触するにして
も、作用する荷重は従来のものに比し大幅に低下され
る。このようにして、被覆管２１の健全性は長期間保持
されて、制御棒の寿命が大幅に増大される。尚、図３に
示すように、下部端栓２３の代わりに、受け部材２７と
一体化した下部端栓２４を使用しても、同様の作用効果
を生ずることは明らかである。
しない押さえばねのばね力、上部吸収体の重量及び挿
入、引き抜き時のステップ操作の加速度により軸方向圧
縮力Ｐが矢印に示すように作用するが、これは受け部材
２５の截頭円錐面で受けられる。このため、支屈応力が
低くなる。更に、下部吸収体２５は炉心の中性子を吸収
して膨張するが、その膨張体積の軸方向分は、空間２
８，２９によって吸収される。このようにして、本実施
形態においては、軸方向圧縮力Ｐが半径方向の変形乃至
膨張を生起せず、又中性子吸収による半径方向体積膨張
も被覆管２１の大きな抵抗を受ければ、容易に軸方向の
変形に転換されて空間２８，２９によって吸収される。
従って、下部吸収体２５が被覆管２１に接触するにして
も、作用する荷重は従来のものに比し大幅に低下され
る。このようにして、被覆管２１の健全性は長期間保持
されて、制御棒の寿命が大幅に増大される。尚、図３に
示すように、下部端栓２３の代わりに、受け部材２７と
一体化した下部端栓２４を使用しても、同様の作用効果
を生ずることは明らかである。
【０００９】更に、図４を参照して、本発明の別の実施
形態を説明する。図４を参照するに、制御棒４０の被覆
管４１の下端に溶接接合された下部端栓４３の中に圧縮
ばね室４５が形成され、その中に圧縮ばね４７が上下方
向を向いて入れられている。被覆管４１の上部には上部
吸収体４９が入れられていて、その下方に中空円柱状の
下部吸収体５１が設けられている。下部吸収体５１を貫
いて延びる軸５３を備えた受台５５は、上部吸収体４９
の下面を支え、軸５３は圧縮ばね室４５の蓋５７をも貫
いて、圧縮ばね４７の上面に接している。そして、下部
吸収体５１の上面と受台５５の下面との間に軸方向空間
５９が画成されている。空間５９の軸方向長さは、圧縮
ばね４７の最大ストロークよりも小さく、下部吸収体５
１及び上部吸収体４９の軸方向伸びの合計値より大きく
設定されている。
形態を説明する。図４を参照するに、制御棒４０の被覆
管４１の下端に溶接接合された下部端栓４３の中に圧縮
ばね室４５が形成され、その中に圧縮ばね４７が上下方
向を向いて入れられている。被覆管４１の上部には上部
吸収体４９が入れられていて、その下方に中空円柱状の
下部吸収体５１が設けられている。下部吸収体５１を貫
いて延びる軸５３を備えた受台５５は、上部吸収体４９
の下面を支え、軸５３は圧縮ばね室４５の蓋５７をも貫
いて、圧縮ばね４７の上面に接している。そして、下部
吸収体５１の上面と受台５５の下面との間に軸方向空間
５９が画成されている。空間５９の軸方向長さは、圧縮
ばね４７の最大ストロークよりも小さく、下部吸収体５
１及び上部吸収体４９の軸方向伸びの合計値より大きく
設定されている。
【００１０】このような制御棒４０において、前述の軸
方向圧縮力Ｐは下部吸収体５３に作用せず、受台５５を
介して圧縮ばね４７に作用する。従って、下部吸収体５
３には軸方向圧縮力Ｐによる半径方向の変形は発生しな
い。又、中性子吸収による下部吸収体５１の軸方向膨張
体積も隣接した空間５９に吸収され、被覆管４１への過
大な拡張力は作用しない。
方向圧縮力Ｐは下部吸収体５３に作用せず、受台５５を
介して圧縮ばね４７に作用する。従って、下部吸収体５
３には軸方向圧縮力Ｐによる半径方向の変形は発生しな
い。又、中性子吸収による下部吸収体５１の軸方向膨張
体積も隣接した空間５９に吸収され、被覆管４１への過
大な拡張力は作用しない。
【００１１】更に別の実施形態を図５及び図６を参照し
て説明する。図５において、制御棒６０の被覆管６１の
下端に密着接合された下部端栓６３には、上部が開放さ
れたばね室６５が形成され、その中に拘束ばね７０が設
けられている。この拘束ばね７０は、図６に示すよう
に、コイル状の圧縮ばね７１、この上端面及び下端面に
接する上部受台７３及び下部支持台７５、更に下部支持
台７５に接合された逆Ｕ字形金具７７と上部受台７３に
固定された鉤形金具７９とから構成されている。この構
造では、逆Ｕ字形金具７７と鉤形金具７９と引っかけら
れているので、拘束ばね７０の全長は規制されるが、圧
縮ばね７１の変形により短縮は許容される。再び、図５
を参照するに、拘束ばね７０の上方に下部吸収体６７が
設けられる。そして、拘束ばね７０の圧縮ばね７１は初
期変形を受けるが、その時点で下部端栓６３の上端面と
上部受台７３との間に体積膨張吸収用軸方向空間６９が
形成される。以上、説明したような構造の制御棒６０に
おいて、下部吸収体６７が中性子吸収により軸方向に膨
張しても、その膨張体積は空間６９に吸収されて被覆管
６１に過大な拡張力として作用しない。又、制御棒６０
のステップ操作による大きな軸荷重は圧縮ばね７１の変
形によって緩和され、大きな衝撃荷重として下部吸収体
６７に作用しない。このようにして、軸方向荷重による
下部吸収体６７の径方向の膨らみは生ぜず、被覆管７１
には過大な力は作用しないから、損傷は効果的に防止さ
れる。
て説明する。図５において、制御棒６０の被覆管６１の
下端に密着接合された下部端栓６３には、上部が開放さ
れたばね室６５が形成され、その中に拘束ばね７０が設
けられている。この拘束ばね７０は、図６に示すよう
に、コイル状の圧縮ばね７１、この上端面及び下端面に
接する上部受台７３及び下部支持台７５、更に下部支持
台７５に接合された逆Ｕ字形金具７７と上部受台７３に
固定された鉤形金具７９とから構成されている。この構
造では、逆Ｕ字形金具７７と鉤形金具７９と引っかけら
れているので、拘束ばね７０の全長は規制されるが、圧
縮ばね７１の変形により短縮は許容される。再び、図５
を参照するに、拘束ばね７０の上方に下部吸収体６７が
設けられる。そして、拘束ばね７０の圧縮ばね７１は初
期変形を受けるが、その時点で下部端栓６３の上端面と
上部受台７３との間に体積膨張吸収用軸方向空間６９が
形成される。以上、説明したような構造の制御棒６０に
おいて、下部吸収体６７が中性子吸収により軸方向に膨
張しても、その膨張体積は空間６９に吸収されて被覆管
６１に過大な拡張力として作用しない。又、制御棒６０
のステップ操作による大きな軸荷重は圧縮ばね７１の変
形によって緩和され、大きな衝撃荷重として下部吸収体
６７に作用しない。このようにして、軸方向荷重による
下部吸収体６７の径方向の膨らみは生ぜず、被覆管７１
には過大な力は作用しないから、損傷は効果的に防止さ
れる。
【００１２】以上説明した実施形態においては、いずれ
も下部吸収体を一体構造部材として形成したが、後述す
るように複数個のペレットを積み重ねて積重体とし、こ
れを下部吸収体として使用しても良い。即ち、図７
（ａ）を参照するに、制御棒８０の被覆管８１の下端は
下部端栓８３に嵌め合わされ、これらは円周溶接により
気密に接合される。被覆管８１の中には、上部吸収体８
５と下部吸収体９０が入られている。下部吸収体９０は
複数の中性子吸収材ペレット９１を積み重ねて形成さ
れ、これらの直径は上部吸収体８５の直径より僅かに小
さく形成されている。即ち、中性子吸収材ペレット９１
の外周面と被覆管８１の内面との間に、説明の都合上誇
張して図示された間隙が形成されている。図７(ｂ)に、
中性子吸収材ペレット９１の斜視図が拡大して示されて
いる。中性子吸収材ペレット９１は通常の円柱状ペレッ
トの上下の端面９３及び外周面９５にドーム状凹み９７
及び溝状凹み９９を付与した形になっている。凹み９９
は略円弧形の断面を有し、等しい円周間隔で４個形成さ
れているが、この溝の形状及び個数などは例示のもので
あり、スエリングを吸収するという機能を達成するとい
う範囲内で適宜変更可能である。端面９３の凹み９７
は、中性子吸収材ペレット９１が図７（ａ）に示すよう
に重ね合わされると、互いに向き合って軸方向空間９２
を画成する。この軸方向空間９２は、隣り合う中性子吸
収材ペレット９１毎に全体として複数分散的に形成され
る。
も下部吸収体を一体構造部材として形成したが、後述す
るように複数個のペレットを積み重ねて積重体とし、こ
れを下部吸収体として使用しても良い。即ち、図７
（ａ）を参照するに、制御棒８０の被覆管８１の下端は
下部端栓８３に嵌め合わされ、これらは円周溶接により
気密に接合される。被覆管８１の中には、上部吸収体８
５と下部吸収体９０が入られている。下部吸収体９０は
複数の中性子吸収材ペレット９１を積み重ねて形成さ
れ、これらの直径は上部吸収体８５の直径より僅かに小
さく形成されている。即ち、中性子吸収材ペレット９１
の外周面と被覆管８１の内面との間に、説明の都合上誇
張して図示された間隙が形成されている。図７(ｂ)に、
中性子吸収材ペレット９１の斜視図が拡大して示されて
いる。中性子吸収材ペレット９１は通常の円柱状ペレッ
トの上下の端面９３及び外周面９５にドーム状凹み９７
及び溝状凹み９９を付与した形になっている。凹み９９
は略円弧形の断面を有し、等しい円周間隔で４個形成さ
れているが、この溝の形状及び個数などは例示のもので
あり、スエリングを吸収するという機能を達成するとい
う範囲内で適宜変更可能である。端面９３の凹み９７
は、中性子吸収材ペレット９１が図７（ａ）に示すよう
に重ね合わされると、互いに向き合って軸方向空間９２
を画成する。この軸方向空間９２は、隣り合う中性子吸
収材ペレット９１毎に全体として複数分散的に形成され
る。
【００１３】以上のように構成された下部吸収体９０を
備えた制御棒８０を使用し続けると、中性子吸収材ペレ
ット９１は中性子を吸収し続け体積膨張を続けていく。
体積膨張は３次元的に起こるものであり、半径方向成分
と軸方向成分に分けて観念されるが、体積膨張の軸方向
分は軸方向空間９２により吸収され、半径方向分は凹み
９９と被覆管８１との間の空間で吸収される。勿論、下
部吸収体９０の最上端面及び最下端面の凹み９７が形成
する容積半分の軸方向空間９２ａも同様の体積膨張吸収
作用を呈する。
備えた制御棒８０を使用し続けると、中性子吸収材ペレ
ット９１は中性子を吸収し続け体積膨張を続けていく。
体積膨張は３次元的に起こるものであり、半径方向成分
と軸方向成分に分けて観念されるが、体積膨張の軸方向
分は軸方向空間９２により吸収され、半径方向分は凹み
９９と被覆管８１との間の空間で吸収される。勿論、下
部吸収体９０の最上端面及び最下端面の凹み９７が形成
する容積半分の軸方向空間９２ａも同様の体積膨張吸収
作用を呈する。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原子炉用制御棒の被覆管内部に設けられる下部中性子吸
収体の端部に隣接して或いは内部に軸方向空間を形成
し、この軸方向空間により下部中性子吸収体のスエリン
グの軸方向分を専ら吸収するようにしたので、被覆管内
面との間の半径方向空間と相俟ってスエリング全体を効
果的に吸収し、下部中性子吸収体による被覆管との干
渉、押し広げ、延いては被覆管の損傷を防止することが
できる。
原子炉用制御棒の被覆管内部に設けられる下部中性子吸
収体の端部に隣接して或いは内部に軸方向空間を形成
し、この軸方向空間により下部中性子吸収体のスエリン
グの軸方向分を専ら吸収するようにしたので、被覆管内
面との間の半径方向空間と相俟ってスエリング全体を効
果的に吸収し、下部中性子吸収体による被覆管との干
渉、押し広げ、延いては被覆管の損傷を防止することが
できる。
【図１】本発明の実施形態に係る制御棒の下端部の構造
を示す拡大部分断面図である。
を示す拡大部分断面図である。
【図２】前記実施形態に係る制御棒クラスタの斜視図で
ある。
ある。
【図３】前記実施形態の一部を改変した改変実施形態の
部分断面図である。
部分断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態を示す部分断面図であ
る。
る。
【図５】本発明の更に別の実施形態を示す部分断面図で
ある。
ある。
【図６】図５の一部を取り出して示す部分側面図であ
る。
る。
【図７】(ａ)は本発明の更に別の実施形態を示す部分立
断面図であり、（ｂ）はその一部を拡大して示す拡大斜
視図である。
断面図であり、（ｂ）はその一部を拡大して示す拡大斜
視図である。
【図８】従来の制御棒の使用状況を説明する概念図であ
る。
る。
【図９】（ａ）は、制御棒の下端部の従来構造を示す部
分断面図であり、（ｂ）はその問題点を説明するための
概念的グラフである。
分断面図であり、（ｂ）はその問題点を説明するための
概念的グラフである。
２０ 制御棒 ２１ 被覆管 ２３、２４ 下部端栓 ２５ 下部吸収体 ２７ 受け部材 ２８、２９ 空間 ３０ 制御棒クラスタ ３１ ベーン ３３ フィンガー部 ３５ スパイダ ４０ 制御棒 ４１ 被覆管 ４３ 下部端栓 ４５ 圧縮ばね室 ４７ 圧縮ばね ４９ 上部吸収体 ５１ 下部吸収体 ５３ 軸 ５５ 受台 ５７ 蓋 ５９ 空間 ６０ 制御棒 ６１ 被覆管 ６３ 下部端栓 ６５ ばね室 ６７ 下部吸収体 ７０ 拘束ばね ７１ 圧縮ばね ７３ 上部受台 ７５ 下部支持台 ７７ 逆Ｕ字形金具 ７９ 鉤形金具 ８０ 制御棒 ８１ 被覆管 ８３ 下部端栓 ８５ 上部吸収体 ９０ 下部吸収体 ９１ 中性子吸収材ペレット ９２，９２ａ 軸方向空間 ９３ 端面 ９５ 外周面、 ９７、９９ 凹み
Claims (5)
- 【請求項１】 被覆管と、同被覆管の上端及び下端をそ
れぞれ閉じる上部端栓及び下部端栓と、前記被覆管の内
部に設けられた上部中性子吸収体及び下部中性子吸収体
とを有する原子炉用制御棒において、少なくとも該下部
中性子吸収体の軸方向体積膨張を吸収する軸方向空間を
画成していることを特徴とする原子炉用制御棒。 - 【請求項２】 前記下部中性子吸収体の下端部を截頭逆
円錐形に形成し、該下端部の截頭逆円錐形面に接触して
該下部中性子吸収体を受ける着座部材を前記下部端栓に
隣接して又は一体的に設け、前記着座部材の内部に該下
部中性子吸収体の下端面に隣接して前記軸方向空間を画
成していることを特徴とする請求項１記載の原子炉用制
御棒。 - 【請求項３】 前記下部中性子吸収体を中空状に形成
し、該下部中性子吸収体を貫通する軸部を備えた受台を
前記上部中性子吸収体の下端部に配設し、前記下部端栓
内に設けたばねを介して前記受台の軸部下端を支持し、
該下部中性子吸収体と前記上部中性子吸収体との間に前
記軸方向空間を画成していることを特徴とする請求項１
記載の原子炉用制御棒。 - 【請求項４】 前記下部端栓と前記下部中性子吸収体と
の間に圧縮ばねを介装し、該下部端栓と該下部中性子吸
収体との間に前記軸方向空間を画成していることを特徴
とする請求項１記載の原子炉用制御棒。 - 【請求項５】 上下端面に凹みを持つ中性子吸収材ペレ
ットを複数個積み重ねて前記下部中性子吸収体とし、隣
接する前記中性子吸収材ペレットの隣接端面の凹みが前
記軸方向空間を画成していることを特徴とする請求項１
記載の原子炉用制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28827299A JP2001108779A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 原子炉用制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28827299A JP2001108779A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 原子炉用制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001108779A true JP2001108779A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=17728041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28827299A Withdrawn JP2001108779A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 原子炉用制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001108779A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009503463A (ja) * | 2005-07-29 | 2009-01-29 | アレヴァ エンペー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 加圧水形原子炉の制御棒 |
-
1999
- 1999-10-08 JP JP28827299A patent/JP2001108779A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009503463A (ja) * | 2005-07-29 | 2009-01-29 | アレヴァ エンペー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 加圧水形原子炉の制御棒 |
| US8295427B1 (en) | 2005-07-29 | 2012-10-23 | Areva Np Gmbh | Control rod for a pressurized water nuclear reactor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070109 |