JP2013195304A - Neutron detector support structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施態様は、原子炉炉内の中性子束レベルを電流に変換して測定する中性子検出器を備えた中性子検出器支持構造体に関する。 Embodiments of the present invention relate to a neutron detector support structure including a neutron detector that converts a neutron flux level in a nuclear reactor into a current and measures it.
原子炉の炉内に、中性子検出器(小型核分裂電離箱)が設けられている。すなわち、二つの電極が密閉室の内部に間隔を置いて配置され、外部電極内面のウラン(U235)が熱中性子を吸収して核分裂を起こし、その核分裂破片が検出器内部のアルゴンガスを電離する。電離したイオン対(陽イオンと電子)を、極性の異なる電圧を印加した二つの電極に集め、電流信号として測定する。電流信号は中性子束に比例した値となる。 A neutron detector (small fission ionization chamber) is provided in the reactor. That is, two electrodes are arranged inside the sealed chamber with a space therebetween, uranium (U235) on the inner surface of the outer electrode absorbs thermal neutrons and causes fission, and the fission fragments ionize argon gas inside the detector. . Ionized ion pairs (positive ions and electrons) are collected on two electrodes to which voltages of different polarities are applied, and measured as current signals. The current signal is a value proportional to the neutron flux.
たとえば[特許文献1]には、原子炉内中性子計装案内管が開示されている。なお具体的に述べると、図6に示すように、下端部に複数の中性子検出器が取付けられた検出器炉内案内管1、プランジャー2A、ばね体3、外装管4、ばね押え5Aで構成される。プランジャー2は、棒ピストンガイド6と棒ピストン7Aからなる。外装管4の上端部に棒ピストン押え9Aが連結され、この内周壁に棒ピストン7Aの外周壁が嵌め込まれる。
For example, [Patent Document 1] discloses an in-reactor neutron instrumentation guide tube. More specifically, as shown in FIG. 6, a detector in-
ところで、中性子検出器支持構造体の周囲には冷却用として炉水が流れ、内部には隙間を介して炉水が浸入している。長期の使用に亘ると、炉水に中性子検出管支持構造体を構成する前記部材等が溶け出し、不純物(クラッド)が生成されてしまう。この不純物を含む炉水も、中性子検出器支持構造体の周囲を流れるとともに、内部に浸入する。 By the way, the reactor water flows for cooling around the neutron detector support structure, and the reactor water infiltrates through a gap. Over a long period of use, the members constituting the neutron detector tube support structure are dissolved in the reactor water, and impurities (cladding) are generated. Reactor water containing impurities also flows around the neutron detector support structure and enters the interior.
また中性子検出器支持構造体には、棒ピストン7Aの外周壁と棒ピストン押え9Aの内周壁との間、検出器炉内案内管1の上端部外周壁と棒ピストン7Aの内周壁との間、ばね押え5Aの内周壁と検出器炉内案内管1の外周壁との間に、0.11〜0.16mm程度の隙間(狭隘部)が形成され、互いに摺動自在となっている。
The neutron detector support structure includes a space between the outer peripheral wall of the
しかるに、長期の使用に亘ると不純物が各隙間に堆積して、これら部品相互の円滑な摺動を阻害する。ついには、部材相互が固着(ステック)し、局所的に応力がかかって破壊に至る虞れがある。そこで、固着があると、中性子検出器支持構造体を中途部から切断して除去する必要があり、手間がかかる。 However, over a long period of use, impurities accumulate in the gaps and hinder smooth sliding between these parts. Eventually, the members stick to each other (stick), and stress may be locally applied, leading to destruction. Therefore, if there is sticking, it is necessary to cut and remove the neutron detector support structure from the middle part, which is troublesome.
このような事情から、炉水に不純物が含まれても、部品相互の隙間(狭隘部)を炉水が円滑に流れて、不純物の堆積を阻止し、円滑な摺動を確保できる中性子検出器支持構造体が望まれていた。 Under these circumstances, even if impurities are contained in the reactor water, the reactor water flows smoothly through the gaps (narrow parts) between the components, preventing the accumulation of impurities and ensuring a smooth sliding. A support structure was desired.
本実施形態では、炉内検出器案内管は、原子炉炉内の中性子束レベルを電流信号に変換して測定する中性子検出器を内蔵する。
コイル状のばね体は、外装管に内蔵され炉内検出器案内管の外周壁に巻装して熱膨張を吸収する。
外装管は、ばね体および炉内検出器案内管の外周壁を間隙を存して覆う。
プランジャーは、下端部が外装管内側壁に嵌め込まれるとともにばね体に支持され、上端頭部は原子炉内構造物である上部格子板にばね体により弾性的に当接する。
プランジャーと外装管との嵌め合い部において、外装管内周壁は一端部をプランジャーと嵌合する嵌合部とし、この嵌合部を除く外装管内周壁は、プランジャーとの間に炉水が流通する炉水用流通凹部とした。
In this embodiment, the in-core detector guide tube incorporates a neutron detector that converts the neutron flux level in the reactor into a current signal and measures it.
The coiled spring body is built in the outer tube and wound around the outer peripheral wall of the in-furnace detector guide tube to absorb thermal expansion.
The outer tube covers the outer peripheral wall of the spring body and the in-furnace detector guide tube with a gap.
The lower end of the plunger is fitted into the inner wall of the outer tube and is supported by the spring body, and the upper end head is elastically brought into contact with the upper lattice plate, which is a reactor internal structure, by the spring body.
In the fitting portion between the plunger and the outer tube, the inner peripheral wall of the outer tube is used as a fitting portion for fitting one end with the plunger, and the inner peripheral wall of the outer tube excluding this fitting portion receives reactor water between the plunger. A circulation recess for circulating reactor water was used.
以下、本実施形態を図面にもとづいて説明する。
図1は、中性子検出器支持構造体Sの一部縦断面図である。
図中1は検出器炉内案内管であって、この検出器炉内案内管1の図示しない下端部に複数の中性子検出器が取付けられる。検出器炉内案内管1の上端部にはプランジャー2が取付けられ、検出器炉内案内管1とプランジャー2との間には、検出器炉内案内管1に巻装されプランジャー2を押上げるばね体3と、このばね体3を内蔵するばねカバーチューブである外装管4が配設されている。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view of the neutron detector support structure S. FIG.
In the figure,
前記外装管4は、下端部から上端部に亘って検出器炉内案内管1を覆い、外装管4上端部の内側にプランジャー2の下端側が嵌め込まれる。前記ばね体3の下端部が外装管4内に固定されるばね押え5に支持され、前記プランジャー2は、ばね体3によって押上げられて、軸方向に移動自在になっている。
The
前記プランジャー2は、上部が有実状の棒ピストンガイド6であり、下部側が中空状の棒ピストン7からなり、棒ピストン7の上端部が棒ピストンガイド6の下端部に嵌着され、一体に連結されている。
The
前記棒ピストンガイド6の上端部は、他の部分よりも直径の大きな頭部6aに形成され、棒ピストンガイド6の下部にも他の部分よりも直径の大きな鍔部6bが形成される。棒ピストン7と棒ピストンガイド6との連結部位に、鍔部6bと同じ直径の連結リング8が嵌め込まれていて、連結リング8と鍔部6bとの間には所定の間隙が形成される。
The upper end portion of the
前記プランジャー2の下部を構成する棒ピストン7の下端部のみ、他の部分よりも直径が大であり、外装管4の内周壁に摺動自在に掛合する掛合部7aとして一体形成される。前記掛合部7aを除く棒ピストン7の下部外周壁に、外装管4の上端部に一体に連結される棒ピストン押え9の内周壁が摺動自在に嵌め込まれる。
Only the lower end portion of the
すなわち、外装管4と、外装管4の上端部に一体に連結される棒ピストン押え9および外装管4の下端部に固着されるばね押え5に対し、プランジャー2を構成する棒ピストン7と棒ピストンガイド6がばね体3に押上げられて移動自在に嵌め込まれ、さらに、棒ピストン7の中空部内に検出器炉内案内管1が移動自在に嵌め込まれることになる。
That is, with respect to the
このようにして構成され、直径に対して全長(約13M)が極端に細長い中性子検出器支持構造体Sであって、原子炉炉内への組立にあたって、炉内脱着用機器を用いてプランジャー2を上部にして垂直状態に立てる。図示しない中性子検出器はこの最下部に位置する。 The neutron detector support structure S constructed in this way and having an extremely long overall length (about 13M) with respect to the diameter, and a plunger using an in-furnace desorption device for assembly into the reactor Stand upright with 2 on top. A neutron detector (not shown) is located at the bottom.
中性子検出器支持構造体Sを原子炉炉内の所定位置に運び、炉内脱着用機器からインコアモニタ取扱い具に掴み替えをして、中性子検出器支持構造体Sのプランジャー2を構成する棒ピストンガイド6の鍔部と連結リング8との間を掴んで押し下げる。
The neutron detector support structure S is transported to a predetermined position in the nuclear reactor, and is held by the in-core monitor handling tool from the in-reactor demounting device, and the rod constituting the
プランジャー2を弾性的に支持するばね体3を押下げ、棒ピストンガイド6の頭部6aを所定距離だけ強制的に降下させる。この状態のまま、原子炉炉内の上部格子板10の凹部10aまで移動してからインコアモニタ取扱い具はプランジャー2を解放する。
The
再びばね体3の弾性力が作用してプランジャー2が押上がり、棒ピストンガイド6の頭部6aが上部格子板10の凹部10aに弾性的に掛合する。中性子検出器支持構造体Sは、このようにして上部格子板1に支持される。
The elastic force of the
放射線被曝その他の問題上、原子炉内から炉水を抜取れないために水中作業となる。しかも、直径の細いわりには全長の長い中性子検出器支持構造体Sの取扱いは慎重を要し、作業者が遠隔操作により手探り状態で行っている。中性子検出器支持構造体Sの取外しは、この逆の操作手順となる。 Due to radiation exposure and other problems, it is an underwater operation because the reactor water cannot be removed from the reactor. Moreover, the handling of the neutron detector support structure S having a long overall length is required carefully for a thin diameter, and the operator performs a groping state by remote control. Removal of the neutron detector support structure S is the reverse operation procedure.
この中性子検出器支持構造体Sにおいては、以下に述べる部材相互間に隙間(狭隘部)が形成され、互いに摺動自在、もしくは一方の部材が固定で、他方の部材が摺動自在になっている。 In this neutron detector support structure S, a gap (narrow part) is formed between the members described below, and one member is slidable or one member is fixed and the other member is slidable. Yes.
すなわち、
(1) 棒ピストン7の外周壁と、棒ピストン押え9の内周壁との間。
(2) 検出器炉内案内管1の上端部外周壁と、棒ピストン7の内周壁との間。
(3) ばね押え5の内周壁と、検出器炉内案内管1の外周壁との間。
That is,
(1) Between the outer peripheral wall of the
(2) Between the upper end outer peripheral wall of the detector
(3) Between the inner peripheral wall of the
本来、中性子検出器支持構造体Sは炉水中に浸かっているので、上述した隙間にも炉水が浸入する。しかしながら、長期の使用にともなって、中性子検出器支持構造体Sの構成部材の一部が溶け出し、炉水に不純物が生成されるのは避けられない。不純物が隙間に滞り、やがては堆積してゆき、ついには隙間を埋め尽くし、互いの部品相互が固着する虞れがある。 Originally, since the neutron detector support structure S is immersed in the reactor water, the reactor water also enters the gap described above. However, with long-term use, it is inevitable that some of the constituent members of the neutron detector support structure S melt and impurities are generated in the reactor water. There is a possibility that the impurities stay in the gap and eventually accumulate, eventually filling up the gap and sticking the components to each other.
なお、棒ピストン7の下端部に形成される掛合部7a外周壁と、外装管1の内周壁との間にも隙間があるが、ここについては従来から、外装管4に対してプランジャー2の棒ピストン7が円滑にスライドできるよう、充分な隙間(0.4〜0.65mm)が形成されているので、不純物の堆積がみられない。
Note that there is a gap between the outer peripheral wall of the engaging
また、プランジャー2を構成する棒ピストン7は中空状をなし、内部に検出器炉内案内管1が移動自在に嵌め込まれている。棒ピストン7の上端部は、中実状の棒ピストンガイド6の下端部に嵌め込まれていて閉塞状態にある。
Further, the
検出器炉内案内管1の外周壁と、棒ピストン7の内周壁との隙間から炉水が浸入して、検出器炉内案内管1の上端部に溜ったとしても、棒ピストン7の上端部は棒ピストンガイド6によって閉塞されているから、これらの間に溜った空気の逃げ道がない。検出器炉内案内管1上端部で棒ピストン7内部に空気溜りが形成されてしまう。
Even if the reactor water enters from the gap between the outer peripheral wall of the detector
(4) その一方で、検出器炉内案内管1がばね体3によって押上げられると、検出器炉内案内管1の上端部である棒ピストン7の中空部に溜った炉水の液面が上下する。棒ピストン7の炉水液面部分は乾湿状態を繰り返し、長期の使用に亘ると腐蝕の原因となる。
(4) On the other hand, when the detector
本実施形態では、図2(A)(B)に示す構成により、上述の不具合の解消を図っている。
(1) 棒ピストン7の外周壁と、棒ピストン押え9の内周壁との間の隙間について。
In the present embodiment, the above-described problems are solved by the configuration shown in FIGS.
(1) About the gap between the outer peripheral wall of the
棒ピストン押え9の上端部内径は、棒ピストン7の外周壁に対して従来と同一隙間(0.11〜0,16mm)を形成しているが、上端部内径を除く、残りの内径は棒ピストン7の外周壁に対する隙間を拡大し、凹部99aを形成する。
The inner diameter of the upper end of the
すなわち、棒ピストン7が棒ピストンガイド6とともにプランジャー2を構成する一方で、棒ピストン押え9が外装管4の上端部に一体に設けられ、棒ピストン押え9は外装管4の一部を構成する。
That is, while the
したがって上記構造は、ブランジャー2外周壁と外装管4内周壁との嵌め合い部において、外装管4内周壁は一端部をプランジャー2と嵌合する嵌合部とし、この嵌合部を除く外装管内周壁は、プランジャー2との間に炉水が流通する炉水用流通凹部99aとした、と言い換えることができる。
Therefore, in the above structure, in the fitting portion between the outer peripheral wall of the
(2) 検出器炉内案内管1の上端部外周壁と、棒ピストン7の内周壁との間の隙間について。
検出器炉内案内管1の外径寸法は変えずに、棒ピストン7の内径を拡大する。
(3) ばね押え5の内周壁と、検出器炉内案内管1の外周壁との間について。
検出器炉内案内管1の外径寸法は変えずに、ばね押え5の内径を拡大し、検出器炉内案内管1との間に、炉水を円滑に案内する炉水案内部55aを形成する。
(2) About the gap between the outer peripheral wall of the upper end portion of the detector
The inner diameter of the
(3) Between the inner peripheral wall of the
Without changing the outer diameter of the detector
以上の構成により、隙間(狭隘部)の軸方向長さが短縮され、もしくは、隙間が拡大する。長期の使用に亘って中性子検出器支持構造体Sを構成する各部材から不純物が溶け出し、炉水とともに上記拡大した隙間に流れても、不純物は堆積する前に流出してしまう。隙間に不純物が堆積しないから、各部材相互は円滑に摺動できる。炉水は、各隙間を円滑に流れて、冷却効果を確保する。 With the above configuration, the axial length of the gap (narrow portion) is shortened or the gap is enlarged. Even if the impurities are melted from each member constituting the neutron detector support structure S over a long period of use and flows into the enlarged gap together with the reactor water, the impurities flow out before being deposited. Since no impurities are accumulated in the gap, the members can slide smoothly. The reactor water flows smoothly through each gap to ensure a cooling effect.
(4) 検出器炉内案内管1がばね体3によって押上げられ、棒ピストン7の中空部に空気溜り部が形成される問題について。
棒ピストン7の上端部に、2個の小径の空気抜き用孔部12、12を設ける。検出器炉内案内管1が上下動を繰り返して、この上端部に空気溜り部が形成されても、空気抜き用孔部12を介して空気が抜ける。
(4) Regarding the problem that the detector
Two small-diameter air vent holes 12, 12 are provided at the upper end of the
あるいは、プランジャー2周囲の炉水が空気抜き用孔部12,12を介して棒ピストン7の中空体内部に流入し、ここから外部へ流出する。空気抜き用孔部12,12により、検出器炉内案内管1の上下動に対する抵抗が軽減され、円滑に移動できるとともに、新たな検出器炉内案内管冷却用水路を形成でき、冷却性能の向上を図れる。
Alternatively, the reactor water around the
つぎに、先に説明した(1)に対する隙間構造の具体例を示す。
図3(A)は従来構造の棒ピストン押え9Aの一部を省略した製作図であり、図3(B)は本実施形態の棒ピストン押え9の一部を省略した製作図である。
Next, a specific example of the gap structure with respect to (1) described above will be shown.
FIG. 3A is a manufacturing diagram in which a part of the
図3(A)に示すように、従来構造の棒ピストン押え9Aは、軸方向全長に亘って内径がφ13.6mmに形成される。したがって、内部に挿通する棒ピストン7に対して全長に亘って同一の狭小の隙間を存している。
As shown in FIG. 3A, the
図3(B)に示すように、本実施形態の棒ピストン押え9の内径は、上端部から5mmの長さで従来と同一のφ13.6mmのままであるが、この下端部から全長に亘ってφ14.4mmの内径にした。内部に挿通する棒ピストン7の外周壁に対する隙間を拡大した炉水用流通凹部99aが形成されることになる。
As shown in FIG. 3 (B), the inner diameter of the
先に説明した(3)に対する隙間構造の具体例は、以下のようになる。
図4(A)は従来構造のばね押え5Aの製作図であり、図4(B)は本実施形態のばね押え5の製作図である。
外径寸法は従来と本実施形態とで変りがなく、φ23.7mmでままであるが、内径寸法は、従来φ10mmであったのを、本実施形態ではφ12.7mmに拡大した。これにより、ばね押え5の内径を挿通する検出器炉内案内管1の外周壁との隙間が拡大し、炉水案内部55aが形成されて、炉水の流通が円滑化され、不純物の堆積がない。
A specific example of the gap structure for (3) described above is as follows.
FIG. 4A is a manufacturing diagram of the
The outer diameter is the same between the prior art and the present embodiment and remains at 23.7 mm, but the inner diameter has been expanded from the conventional 10 mm to 12.7 mm in the present embodiment. As a result, a gap with the outer peripheral wall of the detector
先に説明した(4)に対する隙間構造の具体例は、以下のようになる。
図5(A)は従来構造の棒ピストン7Aの製作図であり、図5(B)は本実施形態の棒ピストン7の製作図である。
A specific example of the gap structure with respect to (4) described above is as follows.
FIG. 5A is a manufacturing diagram of a
従来構造と、本実施形態のいずれにおいても、棒ピストン7,7Aの掛合部7aを含む外径と内径および長さの寸法は変りがない。ただし、本実施形態においては、棒ピストン7の上端部から8.6mmの位置に、φ1.5mmの小孔を2ヶ所設け、これを空気抜き用孔部12,12とする。
In both the conventional structure and the present embodiment, the outer diameter, the inner diameter, and the length including the engaging
上述したように棒ピストン7上端部は棒ピストンガイド6下端部に嵌着し、外周壁に連結具8が嵌め込まれる。空気抜き用孔部12は連結具8によって閉塞されない上限位置を選択している。検出器炉内案内管1が最も移動した位置で、空気抜き用孔部12を越えているが、棒ピストンガイド6の下端部には当接しないように寸法設定されている。
As described above, the upper end portion of the
つぎの[表 1]は、不純物の代用としてアルミナパウダーを用いて、各タイプの嵌合部に用いた結果を表している。
具体的には、アルミナパウダー(#800または#500)に水を混ぜて、上述した中性子検出器支持構造体Sの構成部品の隙間(狭隘部)に詰め、横荷重1Kを掛けた状態で摺動力を測定し、対策の有無で比較した。
[Table 1] below shows the results of using alumina powder as a substitute for impurities for each type of fitting part.
More specifically, alumina powder (# 800 or # 500) is mixed with water, packed in the gaps (narrow portions) of the components of the neutron detector support structure S described above, and slid with a lateral load of 1K applied. Power was measured and compared with and without countermeasures.
実験結果として、アルミナパウダー有りの状態の摺動力から、アルミナパウダー無しの摺動力を引いた摺動抵抗で、対策の有無で統計的に有意義であることが確認された。
以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although this embodiment was described, the above-mentioned embodiment is shown as an example and does not intend limiting the range of embodiment. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…検出器炉内案内管、4…外装管、3…ばね体、10…上部格子板、2…プランジャー、99a…炉水用流通凹部、7…棒ピストン、6…棒ピストンガイド、12…空気抜き用孔部、5…ばね押え、55a…炉水案内部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記炉内検出器案内管の外周壁に巻装し、この熱膨張を吸収するコイル状のばね体と、
前記ばね体および前記炉内検出器案内管の外周壁を間隙を存して覆う外装管と、
下端部が前記外装管の内側壁に嵌め込まれるとともに前記ばね体に支持され、上端頭部は原子炉内構造物である上部格子板に前記ばね体により弾性的に当接するプランジャーとを備え、
前記プランジャーと前記外装管との嵌め合い部において、前記外装管内周壁は、一端部を前記プランジャーと嵌合する嵌合部とし、前記嵌合部を除く前記外装管内周壁は、ブランジャーとの間に炉水が流通する炉水用流通凹部とした
ことを特徴とする中性子検出器支持構造体。 An in-core detector guide tube having a built-in neutron detector that converts the neutron flux level in the reactor into a current signal and measures it,
A coiled spring body wound around the outer peripheral wall of the in-furnace detector guide tube and absorbing this thermal expansion;
An outer tube that covers the outer circumferential wall of the spring body and the in-furnace detector guide tube with a gap;
A lower end is fitted to the inner wall of the outer tube and supported by the spring body, and an upper end head includes a plunger that elastically contacts the upper lattice plate, which is a reactor internal structure, by the spring body,
In the fitting portion between the plunger and the outer tube, the outer tube inner peripheral wall has one end as a fitting portion to be fitted with the plunger, and the outer tube inner peripheral wall excluding the fitting portion is a blanker. A neutron detector support structure characterized in that a reactor water circulation recess through which reactor water flows is provided.
前記外装管の内側壁に嵌め込まれ、内部に前記炉内検出器案内管が挿通し、下端部に前記ばね体が弾性的に当接する、中空管からなる棒ピストンと、
前記棒ピストンの上端部に連結され、頭部を前記ばね体により前記上部格子板に弾性的に当接する中実状の棒ピストンガイドと、からなり、
前記棒ピストンに、前記炉内検出器案内管の移動にともない棒ピストンの中空部に溜った空気を抜くための空気抜き用孔部を設けた
ことを特徴とする請求項1記載の中性子検出器支持構造体。 The plunger is
A rod piston made of a hollow tube, fitted into the inner wall of the outer tube, the furnace detector guide tube is inserted inside, and the spring body elastically contacts the lower end portion;
A solid rod piston guide connected to the upper end of the rod piston and elastically abutting the head with the upper lattice plate by the spring body;
The neutron detector support according to claim 1, wherein the rod piston is provided with an air vent hole for venting air accumulated in the hollow portion of the rod piston as the in-furnace detector guide tube moves. Structure.
前記ばね押えの内周壁は、前記炉内検出器案内管外周壁との間に炉水の流通が可能な炉水案内部とした
ことを特徴とする請求項1および請求項2のいずれかに記載の中性子検出器支持構造体。 The lower end of the spring body is supported by a spring retainer in which the outer peripheral wall is fitted and fixed in the outer tube, and the in-furnace detector guide tube is inserted into the inner peripheral wall.
3. The reactor water guide part according to claim 1, wherein an inner peripheral wall of the spring retainer is a reactor water guide portion capable of circulating reactor water between the inner periphery of the detector guide tube and the outer peripheral wall of the reactor. The neutron detector support structure described.
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