JP4997023B2 - 制御棒およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)式を整理することによって(2)式が得られる。
(2)式の左辺は、図5(C)の状態でシース8Aに発生している圧縮ひずみである。(2)式の右辺は収縮量δLを含んでいない。シース8Aに発生している歪みにヤング率を乗じることにより応力を求めることができる。フレームを加熱した後にフレームとシース8Aを溶接し、全体が初期温度になることによりシース8Aに発生する応力をσthとしたとき、応力σthは絶対値が(3)式で与えられる圧縮応力となる。
モックアップ試験体で測定されたシース部の引張残留応力の最大値である180MPaよりも、(3)式で与えられる圧縮応力の絶対値が大きい場合には、シース8Aの残留応力は圧縮応力になる。すなわち、シース8Aの伸び量dを含む(4)式の不等式が成り立つ場合には、シース8Aの残留応力を圧縮応力にすることができる。
ここで、加熱によるフレームの伸び量dは、初期温度と加熱完了時の温度差をΔT(℃)としたとき、(5)式で求めることができる。
(5)式を(4)式に代入し、温度差ΔTについて整理すると、(6)式が得られる。
ここで、SUS316Lオーステナイト系ステンレス鋼では、ヤング率Eは195000(MPa)、線膨張係数αは1.52×10−5(1/℃)である。タイロッド2の横断面積をAは420(mm2)、4枚分のシース8の横断面積をBは632(mm2)である。また、σth=180(MPa)とする。これらの値を(6)式に代入することによって(7)式が得られる。
したがって、シース8の初期温度が20℃の場合には、フレームの温度を温度差ΔTが152℃よりも大きくなるように、すなわち、フレームを172℃よりも高くなるように加熱して、その後にシース8とフレームの溶接を行うことにより、シース8の各端部の引張残留応力をそれぞれ圧縮にすることができる。
Claims (24)
- タイロッドと、前記タイロッドの一端部に取り付けられたハンドルと、前記タイロッドの他端部に取り付けられた下部支持部材と、前記タイロッド、前記ハンドルおよび前記下部支持部材に取り付けられ、前記タイロッドから四方に延びて横断面がU字状をしている4つのシース部材と、各前記シース部材内に配置された中性子吸収部材とを備え、
前記シースの前記ハンドル側の端部に圧縮残留応力が付与されていることを特徴とする制御棒。 - タイロッドと、前記タイロッドの一端部に取り付けられたハンドルと、前記タイロッドの他端部に取り付けられた下部支持部材と、前記タイロッド、前記ハンドルおよび前記下部支持部材に取り付けられ、前記タイロッドから四方に延びて横断面がU字状をしている4つのシース部材と、各前記シース部材内に配置された中性子吸収部材とを備え、
前記シースの軸方向全長に亘って圧縮残留応力が付与されていることを特徴とする制御棒。 - 前記タイロッドに軸方向の引張残留応力が付与されている請求項1または請求項2に記載の制御棒。
- タイロッドと、前記タイロッドの一端部に取り付けられたハンドルと、前記タイロッドの他端部に取り付けられた下部支持部材と、前記タイロッド、前記ハンドルおよび前記下部支持部材に取り付けられ、前記タイロッドから四方に延びて横断面がU字状をしている4つのシース部材と、各前記シース部材内に配置された中性子吸収部材とを備え、
前記タイロッドの軸方向に伸びて前記タイロッドが溶融して固まった溶融部が、前記タイロッドの表面に形成されていることを特徴とする制御棒。 - 前記溶融部は前記シース部材の上端と前記シース部材の下端の間で連続して形成されている請求項4に記載の制御棒。
- 前記溶融部は前記タイロッドの軸方向に断続的に形成されており、この溶融部は前記タイロッドと前記シース部材の溶接部と並んで配置されている請求項4に記載の制御棒。
- 前記溶融部を形成するために前記タイロッドに入熱を行った入熱領域におけるデンドライド組織の間隔が、前記タイロッドにおける、前記入熱領域以外の領域における前記デンドライド組織のそれよりも広くなっている請求項4ないし請求項6のいずれか1項に記載の制御棒。
- タイロッドの一端部にハンドルを取り付けて前記タイロッドの他端部に下部支持部材を取り付けることによってフレーム部材を製作し、前記フレーム部材に中性子吸収部材を取り付け、前記フレーム部材の前記タイロッドを加熱し、横断面がU字状をしているシース部材を、前記シース部材内に前記中性子吸収部材が存在する状態で、加熱された前記タイロッド、前記ハンドルおよび前記下部支持部材に、前記シース部材を溶接することを特徴とする制御棒の製造方法。
- 前記加熱によって前記タイロッドの温度が前記シース部材の温度よりも高くなる請求項8に記載の制御棒の製造方法。
- 前記タイロッドの加熱が火炎バーナーにより行われる請求項8または請求項9に記載の制御棒の製造方法。
- 前記タイロッドの加熱が高周波誘導加熱により行われる請求項8または請求項9に記載の制御棒の製造方法。
- 前記タイロッドの加熱は、前記シースの前記ハンドル側の端部に対応する領域で行われる請求項8に記載の制御棒の製造方法。
- 前記タイロッドへの前記シース部材の溶接は、前記タイロッドの軸方向に配置され、前記シース部材の一部である複数の突起部を、前記タイロッドに溶接することである請求項8ないし請求項12のいずれか1項に記載の原子炉用制御棒の製造方法。
- 前記タイロッドの加熱の範囲は、前記タイロッドに溶接される前記突起部付近である請求項13に記載の制御棒の製造方法。
- タイロッドの一端部にハンドルを取り付けて前記タイロッドの他端部に下部支持部材を取り付けることによってフレーム部材を製作し、前記フレーム部材に中性子吸収部材を取り付け、前記タイロッドの軸方向の引張力を前記タイロッドに加え、横断面がU字状をしているシース部材を、前記シース部材内に前記中性子吸収部材が存在しかつ前記引張力が前記タイロッドに加わえられている状態で、前記タイロッド、前記ハンドルおよび前記下部支持部材に溶接することを特徴とする制御棒の製造方法。
- 前記引張力は、引張装置を用いて前記ハンドルおよび前記下部支持部材を反対方向に引っ張ることによって、前記タイロッドに加えられる請求項15に記載の制御棒の製造方法。
- タイロッドの一端部にハンドルを取り付けて前記タイロッドの他端部に下部支持部材を取り付けることによってフレーム部材を製作し、前記フレーム部材に中性子吸収部材を取り付け、前記タイロッドの軸方向の圧縮力を横断面がU字状をしているシース部材に加え、その圧縮力が加えられている前記シース部材を、前記シース部材内に前記中性子吸収部材が存在する状態で、前記タイロッド、前記ハンドルおよび前記下部支持部材に溶接することを特徴とする制御棒の製造方法。
- 前記圧縮力は、圧縮装置を用いて前記シース部材を前記軸方向に圧縮することによって、前記シース部材に加えられる請求項17に記載の制御棒の製造方法。
- タイロッドの一端部にハンドルを取り付けて前記タイロッドの他端部に下部支持部材を取り付けることによってフレーム部材を製作し、前記フレーム部材に中性子吸収部材を取り付け、横断面がU字状をしているシース部材を、前記シース部材内に前記中性子吸収部材が存在する状態で、前記タイロッド、前記ハンドルおよび前記下部支持部材に溶接し、前記シース部材と前記タイロッドの溶接が終了した後、および前記シース部材と前記タイロッド、前記ハンドルおよび前記下部支持部材の溶接が終了した後のいずれかにおいて、前記タイロッドに熱入射を行って前記タイロッドの一部を前記タイロッドの軸方向に溶融させ、前記タイロッドの溶融した部分を凝固させて前記軸方向に伸びる溶融部を前記タイロッドに形成することを特徴とする制御棒の製造方法。
- 前記熱入射は前記シース部材の一端と前記シース部材の他端との間で前記タイロッドに対して連続して行われる請求項19に記載の制御棒の製造方法。
- 前記タイロッドへの前記シース部材の溶接は、前記タイロッドの軸方向に配置され、前記シース部材の一部である複数の突起部を、前記タイロッドに溶接することであり、
前記熱入射は、前記軸方向において不連続で、前記突起部と前記タイロッドの溶接部に沿って行われる請求項19に記載の制御棒の製造方法。 - 前記熱入射はTIGトーチを用いて行われる請求項19ないし請求項21のいずれか1項に記載の制御棒の製造方法。
- 前記熱入射は溶融する金属を供給しながら行われる請求項19ないし請求項21のいずれか1項に記載の制御棒の製造方法。
- 前記タイロッドから四方に伸びる4枚の前記シース部材と前記タイロッドの溶接が、一緒に行われる請求項8ないし請求項23のいずれか1項に記載の制御棒の製造方法。
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