JPH01129192A - 制御棒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は原子炉の制御棒に関する。

〔従来の技術〕

高速増殖炉には、原子炉起動用、燃焼反応度補償用、お
よび緊急炉止用と、用途に応じた種々の制御棒が備えら
れており、それぞれ、起動棒、調整捧、および安全棒と
呼ばれている。

高速増殖炉で使用されている従来の制御棒の構成例を第
２図に示す、第２図（ａ）は縦断面、第２図（ｂ）は第
２図（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図を示す、制御棒は、中性
子吸収材であるＢａＣを内部に充填した複数の中性子吸
収棒（アブソーバロッド）をもつ可動部と炉心内に設置
される可動部の案内管で構成される。この可動部は案内
管内を炉心軸方向に移動することができる。

原子炉の経済性を高めるには、炉構造（例、タンク型原
子炉のルーフスラブや炉心支持構造）を軽量化すること
が効果的であり、地震時の制御棒の炉心との相対変位に
より原子炉に印加される反応度の最大値を減少させ、炉
構造の設計条件（剛性）を緩和させて軽量化を図るのが
一つの方法である。このためには、制御棒の単位長さ当
りの反応度価値（制御棒ストローク曲線の勾配）の最大
値を減少させるべく、炉心軸方向の制御棒の単位反応度
の価値分布を平坦化すれば良い。

しかし、従来型の制御棒では、軸方向の制御棒単位長当
りの反応度価値分布は炉心構成に基づく軸方向中性子束
分布で規定され、制御棒自体で調整することはできない
、なお、この種の制御棒として関連するものには、例え
ば、特願昭６１−２３９９６号明細書が挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、制御棒の単位長さ当りの反応度価値の
軸方向分布の平坦性について考慮されておらず、炉構造
の設計条件（剛性）の緩和に寄与できなかった。

本発明の目的は、制御棒の単位長さ当りの反応度価値の
軸方向分布を平坦化する機能をもち、地震時に制御棒に
より原子炉に印加される反応度の最大値を減少させ、炉
構造の設計条件（剛性）の緩和により炉構造を軽量化さ
せる高速増殖炉の制御棒を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、中性子吸収材からなる可動部とこの可動部
の案内管部からなる制御棒において、案内管部に中性子
減速材を装荷し、その軸方向の単位長さ当りの装荷量を
軸方向にそって調整することで達成される。

〔作用〕 制御棒反応度価値を増大するには、中性子吸収材による
中性子の吸収反応率を大きくすればよく、そのためには
、制御棒の巨視的吸収断面積を大きくする必要がある。

ここで、制御棒の巨視的吸収面積は中性子吸収材の微視
的吸収断面積とその原子数密度の積にほぼ比例する量で
ある。

中性子吸収材であるボロン−１０等の微視的吸収断面積
は、平均中性子エネルギの高いところでは小さいが、平
均中性子エネルギが低くなると大きくなる。従って、中
性子吸収材の近傍に中性子減速材を配置すると制御棒反
応度価値は増加する。

これを利用し、炉の制御棒反応度価値の高い軸方向領域
に中性子減速材を少なく１反応度価値の低い領域に中性
子減速材を多く装荷することで。

制御棒単位長さ当りの反応度価値の軸方向分布を平坦化
することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図、第３図ないし第６図を
用いて説明する。

なお、ここでとりあげた制御棒では、中性子吸収材とし
て８４Ｃ、中性子減速材としてジルコニウム・ハイドラ
イド（ＺｒＨｚ）、構造材にはステンレススチールを用
いており、冷却材は、液体ナトリウムである。

第１図は本発明の制御棒の構成を示し、第１図（ａ）縦
断面、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ第１図（ａ）のＢ−
Ｂ及びＣ−Ｃ矢視横断面を示す。

この制御棒は調整棒で、アブソーバロッド１は、被覆管
２．上部端栓４．下部端栓５．ガスプレナム６、下部イ
ンシュレータペレット８．Ｂ４Ｃペレット３より構成さ
れる。また、制御棒案内管１３は、保護管１４で囲まれ
た中性子減速ロッド１５からなり、中性子減速ロッド１
５は、アブソーバロッド１と同じ構成で異なる中性子減
速密度をもつ二種のペレット１６と１７からなる。

上部タイプレート１１はその上端部に連結部をもち、こ
れは制御棒駆動装置（図示していない）と連結される。

制御棒駆動装置は、モータの回転力を用いて、制御棒の
可動部を炉心に挿入したり、炉心から引抜いたりする。

第３図はこの様式を模式的に示したもので、１９は炉心
、１８は制御棒の可動部、１３は制御棒の案内管、２０
は連結部を示し、Ｘ、Ｙ、Ｚがそれぞれ中途挿入、全挿
入。

全引抜きの状態を示している。

アブソーバロッド１は、上部および下部端栓４゜５を上
部および下部タイプレート１１，１２に、夫々、固定さ
れる。上部および下部タイプレート１１．１２は、いず
れも保護管１０の内面に結合されている。

中性子減速ロッド１５は、上部および下部端栓４．５を
上部および下部タイプレート１１，１２に、夫々、固定
される。上部および下部タイプレート１１，１２は、い
ずれも保護管１４の内面に結合されている。また、保護
管１４は、制御棒案内管１３の内面に固定される１図中
７は上部インシュレータ支持構造、９はスプリングであ
る。

制御棒可動部の８４Ｃ及び案内管部のＺｒＨｚの単位長
さ当りの装荷量は、従来型制御棒の可動部の単位長さ当
りのＢ４Ｃ体積（基準体と称す）を基準とし、それに対
する各部体積割合（％）で表わす０本発明の制御棒可動
部の単位長さ当り８４Ｇ装荷量は基準体積の４７％、案
内管部の単位長さ当りＺｒＨｚ装荷量は、ペレット１６
の領域で５３％、ペレット１７の領域で１４％とする。

ＢａＣ及びＺｒＨｚの密度は一定とし、ＺｒＨｚの体積
はペレット内に設計した中空領域の大きさで調節する。

次に、このような構成に基づく効果を説明する。

第４図は、ＺｒＨｉ装荷量に対する制御棒の反応度価値
を示し、制御棒可動部の単位長さ当りＢａＣ装荷量を基
準体積の４７％に固定し、案内管部の単位長さ当りＺｒ
Ｈｚ装荷量を変化させた時の制御棒の単位長さ当り反応
度の変化を示す図である。

図の破線は、従来型制御棒の単位憂さ当り反応度価値を
示す、この特性は、炉心内の軸方向の各領域で同等な傾
向を示す。

第５図は、本発明の制御棒の単位長さ当り反応度価値の
軸方向分布を示すもので、横軸に炉心上端からの軸方向
位置（１）、縦軸に制御棒の単位長さ当りの反応度価値
（相対値）を示す０図の破線は、従来型制御棒（第２図
）の反応度価値分布を示す、炉心中央領域では従来型制
御棒の７５％に反応度価値が下がり、炉心周辺領域では
・１５０％に高まる。双方の効果により、反応度価値分
布は平坦化し、制御棒単位長反応度価値分布の（最大値
／平均値）は２５％減少し、制御棒の上・下動許容幅は
約３３％増加する。

第６図は、本発明の制御棒の挿入深さに対する反応度価
値（ストローク曲線）を示す、制御棒挿入開始時の反応
度価値が大きく、制御棒による負の反応度投入効果が早
期に実現できる。

第二の実施例は、中性子減速ロンド領域を案内管中央に
設置し、制御棒の可動部を中心の減速ロッドと案内管側
壁間に挿入できる構造をとる。可動部挿入時、中性子減
速材領域が制御棒の中心部に、中性子吸収材領域が外側
になり、第一の実施例と逆の配置となるこの場合も、第
一の実施例と同様の効果が得られる。

第三の実施例は第二の実施例において中性子減速ロッド
領域を案内管側壁部にも設置し、制御棒の可動部を中心
、及び、側壁の減速ロッド領域間に挿入できる構造をと
る。この場合も、第一の実施例と同様の効果が得られる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、制御棒の単位長さ当りの反応度評価値
の軸方向分布を平坦にすることができ。

地震時に制御棒により、原子炉に印加される反応度の最
大値を減少させ、炉構造を軽量化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来の制
御棒の断面図、第３図は炉心と制御棒との関係を示す説
明図、第４図は中性子減速材の装荷量と制御棒反応度価
値との関係を示す図、第５図は単位長さ当りの制御棒反
応度価値の分布を示す図、第６図は制御棒ストローク曲
線を示す線図である。 １・・・アブソーバロッド、１３制御棒案内管、１４・
・・中性子減速ロッドの保護管、１５・・・中性子減速
ロッド、１６，１７・・・中性子減速物質ペレットＡ及
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉心に設置され、中性子吸収材を充填したアブソー
   バロッドを複数本束ねた可動部と、前記可動部の案内管
   部とで構成される制御棒において、 前記案内部に中性子減速材を装荷したことを特徴とする
   制御棒。