JP5610943B2 - 沸騰水型原子炉用制御棒 - Google Patents
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Description
ここで、Fcはスクラム駆動力、Pはアキュムレータ水圧、Aは駆動軸受圧面積、mは制御棒質量、αは加速度、gは重力加速度、Ffrは駆動系に加わる摩擦力及びFdは駆動系に加わる流体抵抗である。
(2)式のうち、右辺第1項は図23の翼b−d断面によるもの、右辺第2項は図23の翼a−c断面によるものである。沸騰水型原子炉に用いられる制御棒の形状から、T/W≒1/25程度の比率であり、(2)式で表される断面二次モーメントIoに対する翼b−d断面の寄与は(3)式のようになる。
すなわち、図23に示すような一体十字断面形状での断面二次モーメントには、地震時に燃料集合体から受ける反力及びそれと平行な方向の制御棒翼の断面二次モーメントの寄与が圧倒的であり、地震時における制御棒の挿入性の改善のためには、図23における翼a−cと翼b−dを切離す必要があることが分かる。
図7は構成エレメント103の拡大斜視図である。図9は図7のX−X断面図であり、図10は図7の矢印Y’の方向における水平断面図である。
オイラーの臨界座屈荷重式によれば、臨界座屈荷重は前記曲げ剛性と同様、断面二次モーメントに一次比例する。従って、地震時における制御棒の挿入性改善のために、単に、制御棒の実効断面二次モーメントの低減を図ると、スクラム時の慣性荷重が制御棒の臨界座屈荷重を超過する可能性がある。図11では、制御棒に軸圧縮荷重が加わった場合の座屈モードを模式化している。図11(a)は、実効長さL’が周辺に何ら支持部のない状態での上限端部単純支持条件での座屈モードを示している。図11(b)は、実効軸方向領域L’を長さの等しい上部窓14Bの高さh1’と下部窓14Bの高さh2’に分割するような長手方向の中央位置に剛な支持点PSを設けた場合の座屈モードを示している。
Claims (3)
- 中性子吸収材が収容される中性子吸収材充填領域を有して互いに直交する4つの翼を備えた沸騰水型原子炉用制御棒であって、
前記制御棒の軸方向に形成された複数の領域が、互いに結合された4つの翼の第1一体横断面である第1横断面を有する第1の領域、前記4つの翼のそれぞれ分離された横断面を含む第2横断面を有する第2領域、及び反対方向に配置されて互いに向かい合っている、前記4つの翼のうちの2つの前記翼がつながっている第2一体横断面及び前記4つの翼のうちの残りの2つの翼のそれぞれ分離された横断面を含む第3横断面を有する第3領域を含んでおり、
構成エレメントと、前記構成エレメントの上端部に取り付けられたハンドルと、前記構成エレメントの下端部に取り付けられた下部支持部材とを備え、
前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域が前記構成エレメント内に形成され、前記構成エレメントが前記4つの翼のそれぞれの前記中性子吸収材充填領域を含んでおり、
前記第1領域が、前記構成エレメントの前記ハンドル側の第1端部及び前記構成エレメントの前記下部支持部材側の第2端部にそれぞれ配置され、
前記第3領域が前記第1端部に形成された前記第1領域と前記第2端部に形成された他の前記第1領域の間に配置され、
前記第2領域が前記第3領域を除いて前記第1端部に形成された前記第1領域と前記第2端部に形成された他の前記第1領域の間に配置され、
前記4つの翼が、第1翼及び第2翼、及び前記第1翼及び前記第2翼のそれぞれに直交している第3翼及び第4翼を含んでおり、
前記第1翼及び前記第2翼が反対方向に配置されて互いに向かい合っており、前記第3翼及び前記第4翼が反対方向に配置されて互いに向かい合っており、
前記第1領域の前記第1横断面、前記第2領域の前記第2横断面及び前記第3領域の前記第3横断面が、前記第1翼、第2翼、第3翼及び第4翼のそれぞれの横断面を含んでおり、
第1領域が、前記第1、第2、第3及び第4翼を互いに結合する十字型連結部材を含んでおり、
前記第3領域が前記第2一体横断面に含まれた前記2つの翼をつなぐ架橋部材を含んでおり、
前記架橋部材が第1架橋部材及び第2架橋部材を含んでおり、
前記第3領域が、前記第1翼と前記第2翼を互いにつなぐ前記第1架橋部材を有する第4領域、及び前記第3翼と前記第4翼を互いにつなぐ前記第2架橋部材を有する第5領域を含んでおり、
前記第4領域が、前記第1架橋部材の横断面及び前記第1架橋部材でつながれている前記第1翼及び前記第2翼のそれぞれの横断面を含む第3一体横断面、及び互いに分離された前記第3翼及び前記第4翼のそれぞれの横断面を含む、前記第3横断面である第4横断面を有し、
前記第5領域が、前記第2架橋部材の横断面及び前記第2架橋部材でつながれている前記第3翼及び前記第4翼のそれぞれの横断面を含む第4一体横断面、及び互いに分離された前記第1翼及び前記第2翼のそれぞれの横断面を含む、前記第3横断面である第5横断面を有し、
前記第2領域において、第1開口部が前記第1翼と前記第2翼の間に形成され、前記第2開口部が前記第3翼と前記第4翼との間に形成され、
前記第4領域において、前記第1架橋部材と前記第3翼及び前記第4翼のそれぞれとの間に、前記第2開口部が形成され、
前記第5領域において、前記第2架橋部材と前記第1翼及び前記第2翼のそれぞれとの間に、前記第1開口部が形成され、
前記制御棒の軸方向において、前記第1架橋部材と前記第2架橋部材の間に隙間が形成され、この隙間が前記第1開口部及び前記第2開口部のいずれかであり、
前記第4領域において、前記翼の幅に対する前記第1架橋部材と前記第3翼の間の距離の比が2/25で、前記翼の幅に対する前記第1架橋部材と前記第4翼の間の距離の比が2/25であり、
前記第5領域において、前記翼の幅に対する前記第2架橋部材と前記第1翼の間の距離の比が2/25で、前記翼の幅に対する前記第2架橋部材と前記第2翼の間の距離の比が2/25であることを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒。 - 前記構成エレメントは互いに直交して配置されて互いに結合されている複数の板部材を有し、前記第1領域、前記第2領域及び前記第3領域が前記複数の板部材内に形成され、前記複数の板部材が前記4つの翼のそれぞれの前記中性子吸収材充填領域を含んでいる請求項1に記載の沸騰水型原子炉用制御棒。
- 前記第1架橋部材が前記第2開口部内に配置され、前記第2架橋部材が前記第1開口部内に配置されている請求項1に記載の沸騰水型原子炉用制御棒。
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