【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料の照射試験用装置に関し、特に実際の原子炉内で使用するに適した照射試験用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
原子炉容器内で使用する部材は、原子炉容器自体を含め原子炉運転中に中性子の照射を受ける。これらの部材を構成する材料は、中性子の照射を受けると伸びや強度などの材料特性が変化する。このような材料特性等の機械的性質を始めとする構成部材の物性変化を正確に知ることは、原子炉容器内で部材を信頼性良く、安全に使用する上で必要である。従来、このような構成部材の照射による材料特性の変化は、材料試験炉などで中性子照射の模擬条件で、照射試験を行い、その試験結果から材料の健全性などを推定してきた。しかしながら、実際の原子炉内部の中性子照射条件を含め、原子炉内部の状態を材料試験炉等で完全に模擬することは極めて困難で不可能に近い。
従って、本発明の課題は、実際の原子炉における中性子照射等を受け、その材料の特性変化を正確に知りうるテストピースの保持構成を堤供することである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
如上の課題を解決するため、本発明によれば、照射試験用テストピースを設置する場所として、炉心を構成する燃料集合体の制御棒案内管のうち、実際の制御棒が挿入されない制御棒案内管を利用する。その制御棒案内管内に設置される照射試験用構成部材は、制御棒案内管内に挿入可能に形成されていて複数の通水小孔が穿設された収納管本体、その収納管本体の上端及び下端にそれぞれ接合され通水路が形成された上部端栓及び下部端栓、前記収納管本体内に同心円状に軸方向に直列に並んで収納された複数のテストピース、並びに前記テストピース相互間に介装されたスペーサを有してなり、該スペーサの少なくとも一つは軸方向に所定長さを有する短管を備えている照射試験用テストピース収納棒として構成される。
この照射試験用テストピース収納棒の原子炉容器内における設置及び取り扱いの便を向上するため、シンブルプラグ集合体に組み込まれる。このシンブルプラグ集合体は、原子炉炉心を構成する燃料集合体の制御棒案内管の内の制御棒が挿入されないものにそれぞれ挿入される複数のシンブルプラグを保持板を介して相互に連結して構成されているが、一部のシンブルプラグと照射試験用テストピース収納棒とを置き換える。その際前記上部端栓の上端に形成された取り付け用ねじを利用して保持板に固定される。
【０００４】
【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。先ず図２を参照して、原子炉炉心を構成する燃料集合体１０の構造を説明する。図において、上部ノズル１１はほぼ正方形の水平断面を有する部材で、冷却材が通る穴と後述の制御棒案内管が取り付けられる穴が多数設けられている。下部ノズル１３も同様に冷却材が通る穴と後述の制御棒案内管が取り付けられる穴が多数設けられている。これらの上部ノズル１１と下部ノズル１３とは、複数の互いに平行な制御棒案内管（シンブル−ｔｈｉｍｂｌｅ−とも称する。）１５によって連結されている。この制御棒案内管１５は、これに軸方向に間隔をおいて取り付けられる複数の支持格子１７の特定の格子開口に挿入固定されている。支持格子１７は碁盤目状に形成された格子開口を有する格子構造物であり、制御棒案内管１５の入らない格子開口に多数の燃料棒１９が挿入されている。このような燃料集合体１０が多数、例えば百数十体、互いに隣接して装荷されて炉心を形成するのであるが、全数の燃料集合体１０に制御棒が挿入されるわけではなく、制御棒案内管１５に本来の制御棒が挿入されない燃料集合体１０がある。このような燃料集合体１０の制御棒案内管１５にシンブルプラグと称する一種の短管状プラグが挿入される。
【０００５】
次に本発明により前述のような制御棒案内管１５に挿入されるテストピース収納棒２０を図１を参照して説明する。
テストピース収納棒２０の主要部を占める収納管本体２１は、ステンレス鋼製の被覆管であり、その上端に溶接接合される上部端栓２３は、内部に通水路２３ａを有し、更に上部にねじ部２３ｂが突出形成されている。収納管本体２１の下端には砲弾形外形の下部端栓２５が溶接接合され、内部に通水路２５ａが形成されている。収納管本体２１にも通水孔２１ａが形成されている。そして収納管本体２１の中にテストピース２７ａ〜２７ｌが、スペーサ２９及び中間スペーサ３１を介して直列に連結されて収納され、適所に設けたばね３３により確りと保持される。テストピース２７ａ〜２７ｌは、試験すべき各種の材料からできており、図示の簡略のため同一形状で示されているが、供試材料の使用目的に合わせて適切な形状、寸法が選択され、照射後はサンプルとして使用される。各テストピース２７ａ〜２７ｌは、材料特性等を測定するためサンプルとして取り出されるのであるが、その際、収納管本体２１は中間スペーサ３１の位置で切断され、テストピースを損壊することはない。従って、中間スペーサ３１の取り付け位置及び数はそれに適したものとなる。
【０００６】
図３及び図４にそれぞれスペーサ２９及び中間スペーサ３１がそれぞれ示されている。スペーサ２９は、テストピースを受け入れて支持する軸部２９ａと半径方向に支持するリング部２９ｂを有し、リング部２９ｂには冷却材が流れる通水溝２９ｃが形成されている。中間スペーサ３１も基本的に同様な構造で、テストピースを受け入れて支持する軸部３１ａと半径方向に支持するリング部３１ｂを有し、リング部３１ｂには冷却材が流れる通水溝３１ｃが形成されている。中間スペーサ３１では更に、２個のリング部３１ｂの間に短管３１ｄが設けられて、前述の切断が行われるようになっている。
【０００７】
以上のように構成されたテストピース収納棒２０は、原子炉内で確りと保持され、且つ取り扱いが便利なように図５に示すようにシンブルプラグ集合体４０として組み立てられる。シンブルプラグ集合体４０は，基本的には、前述のような制御棒案内管１５の上端部に挿入される複数のシンブルプラグ４１、これらの上端が連結保持される保持板４３，保持板４３の中心部にあるハブ４５、これに嵌装されたハンドル４７及びホールドダウンスプリング４９を有し、その一部のシンブルプラグ４１がテストピース収納棒２０に置き換えられている。テストピース収納棒２０は、収納したテストピースが所定の中性子照射を受けられるような長さになっていて、例えば良く使用される可燃性毒物棒と同様な長さになっている。
【０００８】
以上のように構成されたシンブルプラグ集合体４０は、シンブルプラグ４１及びテストピース収納棒２０が対応する制御棒案内管１５の中に挿入され、上方の上部炉心板（図示しない。）に押さえられて炉心内に固定される。そして、原子炉の運転中、テストピース収納棒２０内のテストピースは、その場所の中性子照射を受ける。又、ガンマ線加熱などにより熱負荷を受けるが下部端栓２５の通水路２５ａ，上部端栓２３の通水路２３ａ、通水孔２１ａ及び通水溝２９ｃ，３１ｃを通って流れる冷却材即ち軽水によって冷却される。
所定の照射が完了すれば、原子炉外に取り出されたシンブルプラグ集合体４０からテストピース収納棒２０が取り外され、更に中間スペーサ３１の部分で収納管本体２１が切断され、内部のテストピース２７が取り出されて、サンプルとして検査される。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実機の原子炉の炉心を構成する燃料集合体の制御棒案内管内にテストピース収納棒が挿着され、その中にテストピースが入れられているので、現実の原子炉内の中性子照射を受けることができ、その材料特性の変化を正確に把握することができる。しかも、シンブルプラグ集合体として組み立てられているので、取り扱いが便利で原子炉の運転中確りと保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明が使用される原子炉の炉心を構成する燃料集合体の全体立面図である。
【図３】前記実施形態に含まれる１部材の斜視図である。
【図４】前記実施形態に含まれる他の部材の斜視図である。
【図５】前記実施形態が実際に使用される状態を示す立面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料集合体
１１ 上部ノズル
１３ 下部ノズル
１５ 制御棒案内管
１７ 支持格子
１９ 燃料棒
２０ テストピース収納棒
２１ 収納管本体
２３ 上部端栓
２５ 下部端栓
２７ａ〜２７ｌ テストピース
２９ スペーサ
３１ 中間スペーサ
４０ シンブルプラグ集合体
４１ シンブルプラグ
４３ 保持板
４５ ハブ
４７ ハンドル
４９ ホールドダウンスプリング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an irradiation test apparatus for a material, and more particularly to an irradiation test apparatus suitable for use in an actual nuclear reactor.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
The members used in the reactor vessel are irradiated with neutrons during the operation of the reactor including the reactor vessel itself. The materials constituting these members change their material properties such as elongation and strength when irradiated with neutrons. It is necessary to accurately know the change in the physical properties of the constituent members such as the mechanical properties such as the material characteristics in order to use the members with high reliability and safety in the reactor vessel. Conventionally, a change in material properties due to irradiation of such constituent members has been performed by performing an irradiation test in a material test furnace or the like under simulated conditions of neutron irradiation, and estimating the soundness of the material from the test results. However, it is extremely difficult and almost impossible to completely simulate the internal state of the reactor, including the actual neutron irradiation conditions inside the reactor, using a material test reactor or the like.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a test piece holding structure capable of receiving a neutron irradiation or the like in an actual nuclear reactor and accurately knowing a change in characteristics of the material.
[0003]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to the present invention, a control rod guide in which an actual control rod is not inserted among control rod guide tubes of a fuel assembly constituting a reactor core is provided as a place for installing an irradiation test test piece. Use a tube. The irradiation test component installed in the control rod guide tube is configured to be insertable into the control rod guide tube and has a plurality of water passage holes formed therein, a storage tube main body, an upper end of the storage tube main body and An upper end plug and a lower end plug each having a water passage formed by being joined to a lower end, a plurality of test pieces concentrically housed in the storage tube main body in series in the axial direction, and between the test pieces. It will have have a interposed a spacer, at least one of said spacer is configured in the axial direction as a test piece housed rods for irradiation tests that have a short pipe having a predetermined length.
The test piece storage rod for irradiation test is incorporated in a thimble plug assembly in order to improve installation and handling convenience in the reactor vessel. This thimble plug assembly is formed by connecting a plurality of thimble plugs, each inserted into a control rod guide tube of a fuel assembly constituting a reactor core, into which a control rod is not inserted, through a holding plate. Although it is configured, some thimble plugs and test piece storage rods for irradiation test are replaced. At this time, the upper end plug is fixed to the holding plate using a mounting screw formed at the upper end.
[0004]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, with reference to FIG. 2, the structure of the fuel assembly 10 constituting the reactor core will be described. In the figure, the upper nozzle 11 is a member having a substantially square horizontal cross section, and is provided with a number of holes through which a coolant passes and a number of holes to which a control rod guide tube described later is attached. Similarly, the lower nozzle 13 is provided with a number of holes through which the coolant passes and a number of holes to which control rod guide tubes described later are attached. The upper nozzle 11 and the lower nozzle 13 are connected by a plurality of parallel control rod guide tubes (also referred to as thimbles) 15. The control rod guide tube 15 is inserted and fixed in a specific lattice opening of a plurality of support lattices 17 attached to the control rod guide tube 15 at an interval in the axial direction. The support grid 17 is a grid structure having grid openings formed in a grid pattern, and a number of fuel rods 19 are inserted into the grid openings in which the control rod guide tubes 15 do not enter. Although a large number of such fuel assemblies 10, for example, hundreds and dozens, are loaded adjacent to each other to form a core, control rods are not inserted into all the fuel assemblies 10, and control rods are not inserted. There is a fuel assembly 10 in which the original control rod is not inserted into the guide tube 15. A kind of short tubular plug called a thimble plug is inserted into the control rod guide tube 15 of such a fuel assembly 10.
[0005]
Next, the test piece storage rod 20 inserted into the control rod guide tube 15 according to the present invention will be described with reference to FIG.
The storage pipe main body 21 occupying the main part of the test piece storage rod 20 is a cladding tube made of stainless steel, and an upper end plug 23 welded to the upper end thereof has a water passage 23a therein, and further has a water passage 23a at the top. The screw portion 23b is formed to protrude. A lower end plug 25 having a shell-shaped outer shape is welded to the lower end of the storage tube main body 21, and a water passage 25a is formed therein. The storage tube main body 21 also has a water passage hole 21a. Then, the test pieces 27a to 27l are connected in series via the spacer 29 and the intermediate spacer 31 and stored in the storage tube main body 21, and are securely held by the spring 33 provided at an appropriate position. The test pieces 27a to 27l are made of various materials to be tested, and are shown in the same shape for simplicity of illustration, but appropriate shapes and dimensions are selected according to the intended use of the test material. After irradiation, it is used as a sample. Each of the test pieces 27a to 27l is taken out as a sample in order to measure a material property or the like. At that time, the storage tube main body 21 is cut at the position of the intermediate spacer 31, and the test piece is not damaged. Therefore, the mounting position and the number of the intermediate spacers 31 are suitable.
[0006]
FIGS. 3 and 4 show the spacer 29 and the intermediate spacer 31, respectively. The spacer 29 has a shaft portion 29a that receives and supports the test piece and a ring portion 29b that supports the test piece in the radial direction. A water passage groove 29c through which the coolant flows is formed in the ring portion 29b. The intermediate spacer 31 has basically the same structure, and has a shaft portion 31a that receives and supports the test piece and a ring portion 31b that supports the test piece in the radial direction. The ring portion 31b has a water passage groove 31c through which the coolant flows. Have been. In the intermediate spacer 31, a short pipe 31d is further provided between the two ring portions 31b so that the above-described cutting is performed.
[0007]
The test piece storage rod 20 configured as described above is securely held in the nuclear reactor and is assembled as a thimble plug assembly 40 as shown in FIG. 5 for convenient handling. The thimble plug assembly 40 basically includes a plurality of thimble plugs 41 inserted into the upper end of the control rod guide tube 15 as described above, a holding plate 43 to which these upper ends are connected and held, and a holding plate 43. It has a hub 45 at the center, a handle 47 fitted to it, and a hold-down spring 49, and a part of the thimble plug 41 is replaced by a test piece storage bar 20. The test piece storage rod 20 has a length such that the stored test piece can be irradiated with a predetermined neutron irradiation, and has a length similar to, for example, a frequently used burnable poison rod.
[0008]
The thimble plug assembly 40 configured as described above is inserted into the control rod guide tube 15 in which the thimble plug 41 and the test piece storage rod 20 correspond, and is pressed by the upper core plate (not shown) above. Fixed inside the reactor core. Then, during operation of the nuclear reactor, the test piece in the test piece storage rod 20 receives neutron irradiation at that location. Although it receives a heat load due to gamma ray heating or the like, it is cooled by a coolant, that is, light water flowing through the water passage 25a of the lower end plug 25, the water passage 23a of the upper end plug 23, the water holes 21a, and the water grooves 29c, 31c. Is done.
When the predetermined irradiation is completed, the test piece storage rod 20 is removed from the thimble plug assembly 40 taken out of the reactor, and the storage pipe main body 21 is cut off at the intermediate spacer 31, and the internal test piece 27 is removed. Are removed and inspected as a sample.
[0009]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the test piece storage rod is inserted into the control rod guide tube of the fuel assembly constituting the core of the actual reactor, and the test piece is placed therein. In addition, it is possible to receive neutron irradiation in a real nuclear reactor, and to accurately grasp changes in material properties. Moreover, since it is assembled as a thimble plug assembly, it is easy to handle and is securely held during operation of the reactor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall elevation view of a fuel assembly constituting a core of a nuclear reactor to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a perspective view of one member included in the embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of another member included in the embodiment.
FIG. 5 is an elevational view showing a state in which the embodiment is actually used.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel assembly 11 Upper nozzle 13 Lower nozzle 15 Control rod guide pipe 17 Support grid 19 Fuel rod 20 Test piece storage rod 21 Storage pipe main body 23 Upper end plug 25 Lower end plugs 27a to 27l Test piece 29 Spacer 31 Intermediate spacer 40 Thimble Plug assembly 41 Thimble plug 43 Holding plate 45 Hub 47 Handle 49 Hold down spring
