JPH01202692A - Nuclear reactor control rod - Google Patents

Nuclear reactor control rod

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JPH01202692A
JPH01202692A JP63028419A JP2841988A JPH01202692A JP H01202692 A JPH01202692 A JP H01202692A JP 63028419 A JP63028419 A JP 63028419A JP 2841988 A JP2841988 A JP 2841988A JP H01202692 A JPH01202692 A JP H01202692A
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JP
Japan
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region
neutron
wing
reactor
hafnium
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Application number
JP63028419A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Ueda
精 植田
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Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
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Publication date
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To plan the increment of a nuclear reactor stop margin by filling housing holes drilled in a first area of a wing with a high reactivity neutron absorber, and forming a cooling water flowing gap between facing neutron absorbing plates in a second area. CONSTITUTION:A wing 2 of a control rod 1 is partitioned into a first area l1 and a second area l2. Further, a long-lived neutron absorber 6 is provided in a housing hole 5 of a range l4 of the area l1, high reactivity neutron absorber 7 in a range l5, and a long-lived neutron absorber 8 in the range l6 respectively. Further, in the area l2 a pair of facing neutron absorbing plates 13 are provided with a gap 14 therebetween, and a water flowing hole 15 for flowing cooling water is formed. The reactivity value of the whole reactor control rods is heightened while a specially high-reactivity neutron absorber is provided in the area where reactor stop margin tends to stop. Therefore, the reactor stop margin can be enlarged.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、原子炉出力を調整し制御する原子炉用制御棒
に係り、特に高い原子炉停止余裕を有する長寿命型原子
炉用制御棒に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a nuclear reactor control rod that adjusts and controls nuclear reactor output, and particularly relates to a long-life type control rod that has a high reactor shutdown margin. Regarding control rods for nuclear reactors.

(従来の技術) 原子炉の出力を制御する原子か用制御棒として、例えば
中央に結合部材を配して4枚のステンレス鋼製ウィング
を一体的に結合し、ウィングの幅方向の内部に形成した
多数の収容穴にボロンカーバイド(B4C)などの中性
子吸収材の粉末を均一な密度で充填した新しい型式の制
御棒が開発されている。
(Prior technology) As an atomic control rod that controls the output of a nuclear reactor, for example, four stainless steel wings are integrally connected by placing a connecting member in the center, and formed inside the wing in the width direction. A new type of control rod has been developed in which a large number of accommodation holes are filled with powder of a neutron absorbing material such as boron carbide (B4C) at a uniform density.

この原子炉用制御棒を沸騰水型原子炉等の炉心部に挿入
すると、収容穴に充填した中性子吸収材は中性子の照射
を受け、中性子吸収能力を次第に失うため、所定期間の
運転に供した後に定期的に交換される。
When this nuclear reactor control rod is inserted into the core of a boiling water reactor, etc., the neutron absorbing material filled in the accommodation hole is irradiated with neutrons and gradually loses its neutron absorption ability, so it is not suitable for operation for a predetermined period of time. It will then be replaced periodically.

(発明が解決しようとする課題) ところで、原子炉の炉心部において使用される制御棒は
、各ウィングの全面に亘って一様に中性子照射を受ける
ものではなく、例えば各ウィングの挿入先端領域および
側縁領域は、強度の中性子照射を受ける。そのため、そ
の領域に充填された中性子吸収材は多聞の中性子を吸収
して他領域より早く消耗し、早期に核的寿命を終える。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, the control rods used in the core of a nuclear reactor are not irradiated with neutrons uniformly over the entire surface of each wing. The lateral edge regions are subjected to intense neutron irradiation. Therefore, the neutron absorbing material filled in that area absorbs a large number of neutrons and is consumed faster than other areas, ending its nuclear life earlier.

したがって、他領域に充填された中性子吸収材がまだ十
分核的寿命を残しているにも拘らず、原子炉用制御棒全
体を放射性廃棄物として廃棄しなければならない不経済
性があり、一方、交換頻度が高いと交換作業に長時間を
要するため、原子炉の稼動率が低下し、大きな経済的デ
メリットの原因となる。その他作業員の被曝線量も増大
する問題点も考えられる。
Therefore, even though the neutron absorbing material filled in other areas still has sufficient nuclear life remaining, there is an uneconomical need to dispose of the entire reactor control rod as radioactive waste. If the replacement frequency is high, the replacement work will take a long time, which will reduce the operating rate of the reactor and cause a major economic disadvantage. Another problem is that the radiation dose to workers may also increase.

また、従来の原子炉用制御棒は、ウィングの全領域に亘
って中性子吸収材を均一な密度で充填しており、軸方向
の中性子吸収能力すなわち反応度が等しく調製されてい
るが、前記のように中性子照射口の不均一によって経時
的に反応度にばらつきを生じ、原子炉の運転サイクル末
期においては部分的に原子炉停止余裕が低下する可能性
がある。
In addition, in conventional control rods for nuclear reactors, the entire wing area is filled with neutron absorbing material at a uniform density, and the neutron absorption capacity, or reactivity, in the axial direction is adjusted to be equal. As such, the unevenness of the neutron irradiation port causes variations in reactivity over time, and there is a possibility that the margin for reactor shutdown may partially decrease at the end of the reactor operating cycle.

すなわち、上記の原子炉用制御棒を使用して原子炉を所
定期間運転した場合における原子炉停止余裕(未臨界度
)の炉心軸方向分布は、燃料集合体の設計仕様または原
子炉の運転方法によって若干の相違を生じるが、基本的
には第7図(A)に示す分布となる。すなわち、原子炉
停止余裕は炉心の上端および下端において大きく、一方
、上端より若干下った位置において最小の値をとる。こ
の原因としては、次のことが考えられる。
In other words, the axial distribution of the reactor shutdown margin (subcriticality) when the reactor is operated for a predetermined period using the above reactor control rods is determined by the design specifications of the fuel assembly or the reactor operating method. Although there are some differences depending on the distribution, the distribution basically becomes as shown in FIG. 7(A). In other words, the reactor shutdown margin is large at the upper and lower ends of the core, while taking a minimum value at a position slightly below the upper end. Possible causes of this are as follows.

原子炉炉心の軸方向長さをLとした場合、下端から3/
4Lの位置から上端にかけての上端領域においては、運
転時の気泡率(ボイド率)が高く、炉の出力密度が若干
低下するため、核分裂性物質である質量数235のウラ
ン(U−235)の残存量が比較的多く、また発生する
気泡(ボイド)によって中性子スペクトルの硬化現象を
生じる。
If the axial length of the reactor core is L, then 3/3 from the bottom end.
In the upper end region from the 4L position to the upper end, the bubble rate (void rate) during operation is high and the power density of the reactor decreases slightly. The residual amount is relatively large, and the generated bubbles (voids) cause a phenomenon of hardening of the neutron spectrum.

その結果、プルトニウム生成反応(中性子吸収反応)が
促進されるため、原子炉の運転後において炉心上部の核
分裂性物質の濃度が轟くなり、その領域の原子炉停止余
裕が低下する。
As a result, the plutonium production reaction (neutron absorption reaction) is promoted, so that the concentration of fissile material in the upper part of the reactor core increases after the reactor is in operation, reducing the margin for reactor shutdown in that region.

一方、今後の原子炉は運転経流性の向上に対する要請か
ら核燃料の高燃焼度化および運転サイクルの長期化への
移行は必至の情勢である。その具体的な対応として濃縮
度の高い核燃料の採用が進み、それに伴って寿命が長く
、原子炉停止余裕が大きな原子炉用制御棒が強く求めら
れる。
On the other hand, it is inevitable that future nuclear reactors will shift to higher burn-up of nuclear fuel and longer operating cycles due to demands for improved operational efficiency. As a concrete response to this, the adoption of highly enriched nuclear fuel is progressing, and as a result, there is a strong demand for control rods for nuclear reactors that have a long life and a large margin for reactor shutdown.

ところが、従来の原子炉用制御棒をaS縮度の核燃料を
装荷した原子炉に採用すると、短い運転サイクル毎に原
子炉用制御棒を頻繁に交換しなければならない。原子炉
用制御棒の交換作業にあたっては、原子炉を停止し、交
換すべき制御棒の周囲に配設された多数の燃料集合体を
炉心から予め排除する煩雑な作業が必要とされる。した
がって、制御棒の交換のための原子炉停止が頻発し、ま
た停止期間が長期化することにより原子炉の運転効率、
経済性が著しく低下する一方、管理労力が著しく増大す
る可能性がある。
However, when conventional nuclear reactor control rods are employed in a nuclear reactor loaded with aS reduction degree nuclear fuel, the reactor control rods must be frequently replaced every short operating cycle. Replacing nuclear reactor control rods requires the complicated work of shutting down the reactor and removing from the reactor core a large number of fuel assemblies arranged around the control rods to be replaced. Therefore, reactor shutdowns occur frequently to replace control rods, and the extended shutdown period reduces the operating efficiency of the reactor.
Management effort may increase significantly while economics will be significantly reduced.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
り、原子炉用制御棒全体の反応度価値を高めるとともに
、原子炉停止余裕が低下しがちな領域に、特に反応度が
高く、または長寿命を有する中性子吸収材を部分的に配
設することによって、安価で効果的に原子炉停止余裕を
増大化し、かつ核的寿命の長期化を図り得る長寿命型原
子炉用制御棒を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and it increases the reactivity value of the entire control rod for a nuclear reactor, and also applies it to areas with particularly high reactivity or where the reactor shutdown margin tends to decrease. Provides a long-life nuclear reactor control rod that can inexpensively and effectively increase reactor shutdown margin and prolong nuclear life by partially installing long-life neutron absorbing materials. The purpose is to

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明に係る原子炉用制御棒は、複数のウィングの内側
端が複数の結合部材を介して結合され、各結合部材は軸
方向に間隔をおいて配設され、上記ウィングは第1領域
と第2領域とからなり、第1領域はウィングの挿入先端
から軸方向に炉心の軸方向全長に相当する長さLの1/
4〜3/4に亘って配設されるとともに、その少なくと
も一部にウィングの幅方向に多数の収容穴が穿設され、
これらの収容穴は軸方向に多数列状に配設され、これら
の収容穴のうち中性子照射量が高い部分を除く部分に配
設される収容穴に高反応度の中性子吸収材が充填される
一方、第2領域は第1領域の末端からウィング挿入末端
に亘って配設されるとともに、対向する一対の中性子吸
収板がウィングの厚さ方向に間隙をおいて配設され、そ
の中性子吸収板は長寿命かつ高反応度の中性子吸収材か
らなり、上記間隙は冷却水を流通可能に形成されたもの
である。
(Means for Solving the Problems) In the nuclear reactor control rod according to the present invention, the inner ends of a plurality of wings are coupled via a plurality of coupling members, and each coupling member is arranged at intervals in the axial direction. The wing consists of a first region and a second region, and the first region has a length L corresponding to the total axial length of the core in the axial direction from the insertion tip of the wing.
The wing is arranged over 4 to 3/4 of the wing, and a large number of accommodation holes are bored in at least a part of the wing in the width direction of the wing,
These accommodation holes are arranged in a large number of rows in the axial direction, and the accommodation holes provided in the parts other than the areas where the neutron irradiation amount is high are filled with a highly reactive neutron absorbing material. On the other hand, the second region is arranged from the end of the first region to the wing insertion end, and a pair of opposing neutron absorption plates are arranged with a gap in the thickness direction of the wing, and the neutron absorption plates is made of a long-life and highly reactive neutron absorbing material, and the gap is formed to allow cooling water to flow therethrough.

(作用) 原子炉炉心の軸方向長さをLとした場合、下端から3/
4Lの位置から上端にかけての上端領域においては、運
転時のボイド率が高く、炉の出力密度が若干低下するた
め、核分裂性物質であるウランの残存量が比較的多い。
(Function) If the axial length of the reactor core is L, then 3/3 from the bottom end.
In the upper end region from the 4L position to the upper end, the void ratio during operation is high and the power density of the reactor is slightly reduced, so the remaining amount of uranium, which is a fissile material, is relatively large.

また、ボイド現象により中性子スペクトルの硬化現象が
生じ、その結果プルトニウム生成反応が促進される。そ
のため、原子炉を一定期間運転した後に炉心上部の核分
裂性物質の濃度が高くなり、その部分の原子炉停止余裕
が激しくなる。
Furthermore, the void phenomenon causes a hardening phenomenon of the neutron spectrum, which accelerates the plutonium production reaction. Therefore, after a nuclear reactor has been operated for a certain period of time, the concentration of fissile material in the upper part of the reactor core increases, and the margin for reactor shutdown in that area increases.

本発明は、ウィングの第1領域に設けられる収容穴に高
反応度の中性子吸収材が充填されたから、原子炉を長期
間運転した後においても第1領域における中性子吸収材
の反応度価値が保持される。
In the present invention, since the accommodation hole provided in the first region of the wing is filled with a highly reactive neutron absorbing material, the reactivity value of the neutron absorbing material in the first region is maintained even after the reactor is operated for a long time. be done.

したがって、長期間運転後においても原子炉用制御棒全
体の全挿入時における原子炉停止余裕を充分に確保する
ことができる。
Therefore, even after a long period of operation, a sufficient margin for reactor shutdown can be ensured when all reactor control rods are fully inserted.

また、第2領域は一対の中性子吸収板の間に冷却水を流
通可能な間隙が形成されたから、ウィングの一方から入
射した中性子は冷却水により減速された後、いずれかの
中性子吸収板に吸収される。
In addition, in the second region, a gap is formed between a pair of neutron absorption plates that allows cooling water to flow, so neutrons incident from one of the wings are decelerated by the cooling water and then absorbed by one of the neutron absorption plates. .

したがって、効果的に中性子を吸収することができる。Therefore, neutrons can be effectively absorbed.

(実施例) 本発明に係る原子炉用制御棒の一実施例について図面を
参照して説明する。
(Example) An example of a control rod for a nuclear reactor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明に係る原子炉用制御棒の一実施例を示す
構成図である。第1図において、原子炉用制御棒1は、
4枚のウィング2の内側端が複数の結合部材3を介して
横断面十字形に結合され、挿入先端部には操作用のハン
ドル4が固着される。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a control rod for a nuclear reactor according to the present invention. In FIG. 1, the reactor control rod 1 is
The inner ends of the four wings 2 are connected through a plurality of connecting members 3 to form a cross-shaped cross section, and a handle 4 for operation is fixed to the insertion tip.

一方、図示しない挿入末端部には末端構造材が取り付け
られる。
On the other hand, an end structure member is attached to the insertion end portion (not shown).

上記各ウィング2は第1領域と第2領域とから成り、第
1領域はウィング2の挿入先端から軸方向に炉心の軸方
向全長に相当する長さLの1/4〜3/4に亘って配設
され、第2領域は第1領域の下端からウィング2の挿入
末端に亘って配設される。第1領域は第1図におけるi
llの範囲であり、長寿命で特に反応度が高い領域であ
る。第2領域は第1図における!、の範囲であり、長寿
命で反応度が高い領域である。
Each of the wings 2 is composed of a first region and a second region, and the first region extends from the insertion tip of the wing 2 in the axial direction to 1/4 to 3/4 of the length L corresponding to the total axial length of the core. The second region is arranged from the lower end of the first region to the insertion end of the wing 2. The first area is i in Figure 1.
ll range, which is a region with a long life and particularly high reactivity. The second area is in Figure 1! , which is a region with long life and high reactivity.

第1領域11は中性子の照射量が著しく高い高照射領域
Xと、中性子の照射量がそれ程高くない非高照射領IC
Yとに分けられる。そのため、第1領域ノ、は中性子照
射量を考慮して、効果的に中性子吸収材が配設される。
The first region 11 is a high irradiation region X where the neutron irradiation amount is extremely high, and a non-high irradiation region
It is divided into Y. Therefore, the neutron absorbing material is effectively disposed in the first region in consideration of the amount of neutron irradiation.

すなわち、第1領域は第1図、第2図(A)および第3
図(A)〜(F)に示すように、ウィング2の幅方向に
多数の収容穴5が穿設され、これらの収容穴5が軸方向
に多数列状に配設される。
That is, the first area is
As shown in FIGS. (A) to (F), a large number of accommodation holes 5 are bored in the width direction of the wing 2, and these accommodation holes 5 are arranged in multiple rows in the axial direction.

そして、第1領域オ、はブレナム部を形成する13と、
長寿命型の中性子吸収材が充填さ、れる範囲I4と、高
反応度の中性子吸収材が充填される範囲I5と、長寿命
型の中性子吸収材が配設される範囲J6とに分けられる
and the first region O forms the Blenheim part 13;
It is divided into a range I4 filled with a long-life neutron absorbing material, a range I5 filled with a highly reactive neutron absorbing material, and a range J6 filled with a long-life neutron absorbing material.

上記範囲のうちJ 、1 および16が高照射領域Xに
対応し、I5の範囲が非高照射領域Yに対応する。
Among the above ranges, J, 1, and 16 correspond to the high irradiation region X, and the range I5 corresponds to the non-high irradiation region Y.

上記範囲l は第1領域オ、のうち挿入先端部に設けら
れ、この範囲オ の収容穴5は範囲15に充填された中
性子吸収材7等が中性子と反応して発生するヘリウムガ
ス(Heガス)用のブレナムとして機能する。この範囲
13は原子炉停止時において高い反応度を必要としない
ため必ずしも中性子吸収材を配設しなくてもよいからで
ある。
The above-mentioned range l is provided at the insertion tip of the first region O, and the accommodation hole 5 in this range O is filled with helium gas (He gas) generated when the neutron absorbing material 7 etc. filled in the range 15 reacts with neutrons. ) serves as a blennium for This is because this range 13 does not require a high degree of reactivity when the nuclear reactor is shut down, so it is not necessarily necessary to provide a neutron absorbing material.

特に、ウィング母材12にハフニウム(Hf)やハフニ
ウム合金を用いる場合は尚更である。ハフニウム合金と
しては、例えばハフニウム−ジルコニウム(Hf−Zr
)合金、八ツニウム−チタニウム(Hi−Ti)合金等
が用いられる。
This is especially true when the wing base material 12 is made of hafnium (Hf) or a hafnium alloy. Hafnium alloys include, for example, hafnium-zirconium (Hf-Zr
) alloy, octium-titanium (Hi-Ti) alloy, etc. are used.

範囲J!3は第2図(B)に示すように、対向する一対
の長寿命型中性子吸収板9をウィング2の厚さ方向に間
隙10をおいて配設してもよい。中性子吸収板9は間隙
10に冷却水を流通させる通水孔11が穿設される。こ
のように構成すれば、間!1110を占有する冷W水に
減速作用があることから、照射される中性子を冷却水に
より減速し、減速された熱外中性子および熱中性子を中
性子吸収板9により効果的に吸収することができる。
Range J! 3, as shown in FIG. 2(B), a pair of opposing long-life neutron absorption plates 9 may be arranged with a gap 10 in the thickness direction of the wing 2. The neutron absorption plate 9 is provided with a water passage hole 11 through which cooling water flows through the gap 10 . If you configure it like this, it will be a while! Since the cold W water that occupies 1110 has a moderating effect, the irradiated neutrons can be slowed down by the cooling water, and the slowed epithermal neutrons and thermal neutrons can be effectively absorbed by the neutron absorption plate 9.

範囲第4は範囲J3と範囲オ、との間に設けられ、中性
子の照射量が高く、しかも反応度価値も小さくすべきで
ない位置であるため、ハフニウム等の長寿命型中性子吸
収材6が収容穴5に充填される。長寿命型中性子吸収材
6としては、ハフニウム以外に、ハフニウム−ジルコニ
ウム(Hf−Zr)合金等のハフニウム合金、銀−イン
ジウム−カドミウム(AG−I n−Cd)合金、酸化
ユーロピウム(Eu203)および酸化ディスプロシウ
ム(Dy203)等が用いられる。範囲I4に長寿命型
中性子吸収材6を設けるのは、この部分に小ざな中性子
束スパイクが生じ易いからである。長寿命型中性子吸収
材6は例えば収容穴5の1個か2個に充填される。
Range 4 is provided between range J3 and range O, and since it is a position where the neutron irradiation amount is high and the reactivity value should not be small, it accommodates a long-life neutron absorbing material 6 such as hafnium. Hole 5 is filled. In addition to hafnium, the long-life neutron absorbing material 6 may include hafnium alloys such as hafnium-zirconium (Hf-Zr) alloy, silver-indium-cadmium (AG-I n-Cd) alloy, europium oxide (Eu203), and oxide. Dysprosium (Dy203) or the like is used. The reason why the long-life neutron absorbing material 6 is provided in the range I4 is that small neutron flux spikes are likely to occur in this area. For example, one or two of the accommodation holes 5 are filled with the long-life neutron absorbing material 6 .

範囲J15は第1領域11のうち挿入末端側に位置し、
非高照射邑領域Yに対応する範囲であると共に、長期間
運転後の原子炉停止時に未臨界度が浅くなる部分である
。この範囲J5の収容穴5には高反応度の中性子吸収材
7が充填される。高反応度の中性子吸収材7としては、
例えば天然ボロン(B)、ボロン10(10B)を濃縮
したボロン化合物等が用いられる。ボロン化合物にはボ
ロンカーバイド(B4C)および六硼化ユーロピウム(
EuB  )が含まれる。範囲15の収容穴5にボロン
カーバイドを充填する場合には、充填密度を理論密度の
30〜65%程度とすることが、スエリング対策および
経済性の点で好ましい。
The range J15 is located on the insertion end side of the first region 11,
This is a range corresponding to the non-high irradiation area Y, and is also a part where the degree of subcriticality becomes shallow when the reactor is shut down after long-term operation. The accommodation hole 5 in this range J5 is filled with a highly reactive neutron absorbing material 7. As the neutron absorbing material 7 with high reactivity,
For example, natural boron (B), a boron compound obtained by concentrating boron 10 (10B), etc. are used. Boron compounds include boron carbide (B4C) and europium hexaboride (
EuB) is included. When filling the accommodation hole 5 in the range 15 with boron carbide, it is preferable to set the filling density to about 30 to 65% of the theoretical density from the viewpoint of preventing swelling and economical efficiency.

範囲l は第1領域オ、のうちウィング2の外側縁部に
設けられ、高照射領域Xに含まれる部分である。範囲1
6にはハフニウム等の長寿命型中性子吸収材8が配設さ
れる。範囲オ。は、制御棒が単に原子炉停止用としてし
か用いられないことが明確であれば、設ける必要はない
が、運転中に挿入して原子炉の制御に用いられる制御棒
では、運転中に高い中性子照射を受けるため、1〜2α
の幅で長寿命型中性子吸収材を配設する必要がある。
The range l is a portion of the first region O that is provided at the outer edge of the wing 2 and is included in the high irradiation region X. range 1
6 is provided with a long-life neutron absorbing material 8 such as hafnium. Range o. If it is clear that the control rods are only used for reactor shutdown, there is no need to install them. 1-2α due to irradiation
It is necessary to install long-life neutron absorbing material with a width of

一般にハフニウム等の長寿命型中性子吸収材はボロンカ
ーバイド等の高反応度の中性子吸収材に比較して反応度
価値がやや小さいため、範囲16を拡幅することは高反
応度化の目的と合致しない。
In general, long-life neutron absorbers such as hafnium have a slightly lower reactivity value than high-reactivity neutron absorbers such as boron carbide, so expanding range 16 does not match the purpose of increasing reactivity. .

そのため、範囲16の幅は1〜2α程度が好ましいので
ある。また、制御棒を原子炉運転中に使用するか否かが
不明確の場合には、範囲j!6の幅を0.5〜1α程度
としておくのが好ましい。範囲i6の幅を0.5〜1α
程度としても、制御棒の長寿命化には大きな効果がある
Therefore, the width of the range 16 is preferably about 1 to 2α. Also, if it is unclear whether or not the control rods will be used during reactor operation, the range j! It is preferable to set the width of 6 to about 0.5 to 1α. Set the width of range i6 to 0.5 to 1α
Even to a certain extent, it has a significant effect on extending the life of control rods.

範囲16の長寿命型吸収材8と各収容穴5に充填された
中性子吸収材6.7との間には、範囲15の収容穴5に
充填されたボロンカーバイド等の中性子吸収材7が中性
子と反応して発生するヘリウム等のガスを範囲i3のガ
スプレナムへ排出するため、ガスを連通させるように微
小な隙間が形成される。この微小なRWJにより、ヘリ
ウムの発生による圧力を低下させると共に、スエリング
を抑制することができ、制御棒の機械的寿命を増大させ
ることができる。
Between the long-life absorbing material 8 in range 16 and the neutron absorbing material 6.7 filled in each accommodation hole 5, a neutron absorption material 7 such as boron carbide filled in accommodation hole 5 in range 15 absorbs neutrons. In order to discharge gas such as helium generated by the reaction with the gas into the gas plenum in the range i3, a minute gap is formed to allow the gas to communicate. This minute RWJ can reduce the pressure caused by helium generation, suppress swelling, and increase the mechanical life of the control rod.

範囲16に例えばハフニウムを配設する場合には、まず
各収容穴5に中性子吸収材6,7を充填し、範囲15の
ボロンカーバイド等が漏れないように、断面半円形のハ
フニウム棒を収容穴5のウィング外側縁に当てがい、ウ
ィング母材12でそのハフニウム棒を包み込んで、外側
から溶接する。
For example, when disposing hafnium in range 16, first fill each accommodation hole 5 with neutron absorbing materials 6 and 7, and place a hafnium rod with a semicircular cross section into the accommodation hole to prevent boron carbide, etc. in range 15 from leaking. 5, the hafnium rod is wrapped in the wing base material 12, and welded from the outside.

第1領域j!1は上記のように収容穴5に多口の中性子
吸収材6,7が充填されるため、高い反応度を有するが
、さらに高反応度とするため、第4図(A)〜(G)に
示すような様々な変形が考えられる。
First area j! 1 has a high reactivity because the accommodation hole 5 is filled with multi-port neutron absorbers 6 and 7 as described above. Various modifications are possible as shown in the following.

第2図(A)に示した第1領域11においては、収容穴
5の直径は一定であり、しかも軸方向に一定の間隔で配
設されているが、第4図(A)に示すように、特に反応
度を高めたい領域Hの部分の収容穴5の間隔を狭くし、
より多くの中性子吸収材を充填するようにしてもよい。
In the first region 11 shown in FIG. 2(A), the receiving holes 5 have a constant diameter and are arranged at regular intervals in the axial direction, but as shown in FIG. 4(A), In particular, narrow the spacing between the accommodation holes 5 in the area H where you want to increase the reactivity,
More neutron absorbing material may be filled.

第4図(B)は高反応度領域Hの収容穴5をり、、h2
・・・hoのように小グループ化し、各グループ間のウ
ィング母111112の厚みを確保し、強度を保持した
ものである。
FIG. 4(B) shows the accommodation hole 5 in the high reactivity region H, h2
...ho, the wings are divided into small groups, and the thickness of the wing base 111112 between each group is ensured to maintain strength.

第4図(C)は高反応度領域Hの複数の穴を連結して収
容穴5Aを形成し、各収容穴5A間にウィング母材12
の厚みを確保し、強度を保持したものである。
In FIG. 4(C), a plurality of holes in the high reactivity region H are connected to form accommodation holes 5A, and a wing base material 12 is inserted between each accommodation hole 5A.
The thickness is ensured and the strength is maintained.

第4図(D)は範囲ノ。(先端高照射領域)に小径の収
容穴5Cを形成し、範囲J4 (高照射領域)に大径の
収容穴5を形成し、範囲15のうち高反応度領域Hに長
穴形状の収容穴5Bを形成すると共に、収容穴5Bfl
にウィング母材12の厚みを確保し、強度を保持したも
のである。
Figure 4 (D) shows the range. A small-diameter accommodation hole 5C is formed in the high-irradiation region (tip high irradiation region), a large-diameter accommodation hole 5 is formed in the range J4 (high irradiation region), and a long-hole-shaped accommodation hole is formed in the high reactivity region H of the range 15. 5B, and a housing hole 5Bfl.
The thickness of the wing base material 12 is ensured to maintain strength.

第4図(E)は同図(D)の変形であり、収容穴5B間
に小径の収容穴5Dを設け、さらに中性子吸収材の充填
但を多くしたものである。
FIG. 4(E) is a modification of FIG. 4(D), in which a small-diameter accommodation hole 5D is provided between the accommodation holes 5B, and more neutron absorbing material is filled.

第4図(F)は同図(D)の変形であり、収容穴5Bを
長方形状の収容穴5日としたものである。
FIG. 4(F) is a modification of FIG. 4(D), in which the accommodation hole 5B is a rectangular accommodation hole.

さらに第4図(G)は同様に同図(D)の変形であり、
変形長方形状の収容穴5Fと三角形状の収容穴5Gとを
組合せたものである。
Furthermore, Fig. 4 (G) is a modification of Fig. 4 (D) as well,
This is a combination of a modified rectangular housing hole 5F and a triangular housing hole 5G.

なお、第2図においては、範囲13をブレナム部とし、
範囲14にハフニウム等の長寿命型中性子吸収材6を充
填することとしたが、第4図(A)〜(G)においては
、全部の収容穴5.5〜5Gに範囲15と同じボロンカ
ーバイド等の高反応度の中性子吸収材を充填するように
してもよい。
In addition, in FIG. 2, range 13 is the Blenheim part,
It was decided to fill range 14 with a long-life neutron absorbing material 6 such as hafnium, but in Figs. It may be filled with a highly reactive neutron absorbing material such as.

第1領域J1のシース母材12は、ステンレス、ハフニ
ウムおよびハフニウム合金のうちいずれを用いてもよい
。本発明においては第1領域11の収容穴5に多量の中
性子吸収材6.7を充填するため、長mri+運転した
後でも中性子吸収材6,7の中性子吸収率は低下せず、
ウィング母材12としてステンレスを使用した場合でも
、充分に長寿命化を達成することができる。
The sheath base material 12 in the first region J1 may be made of any one of stainless steel, hafnium, and hafnium alloy. In the present invention, since the accommodation hole 5 of the first region 11 is filled with a large amount of neutron absorbing material 6.7, the neutron absorption rate of the neutron absorbing material 6, 7 does not decrease even after long mri+ operation.
Even when stainless steel is used as the wing base material 12, a sufficiently long life can be achieved.

第1領域l、のウィング母材12に長寿命型中性子吸収
材としてのハフニウムやハフニウム合金を用いる場合に
は、ハフニウム等の長寿命型中性子吸収材とボロンカー
バイド等の高反応度の中性子吸収材が中性子を分担して
吸収するため、ボロンカーバイドの中性子吸収における
負担が軽減され、その分だけ長寿命化される。
When using hafnium or a hafnium alloy as a long-life neutron absorber for the wing base material 12 in the first region l, a long-life neutron absorber such as hafnium and a highly reactive neutron absorber such as boron carbide are used. absorbs neutrons, reducing the burden on boron carbide in absorbing neutrons and extending its life accordingly.

第1領域オ、のウィング母材12に、例えばハフニウム
合金を用い、範囲j!5の収容穴5にボロンカーバイド
を充填する場合には、ハフニウムとボロンカーバイドは
単に一定の中性子吸収率を分担するのではなく、後述す
るように、それぞれの中性子吸収率は、ハフニウム合金
に含まれるハフニウムの濃度と共に変化し、ハフニウム
とボロンカーバイドの合計の中性子吸収率はハフニウム
濃度と共に増大する。すなわち、第1領域11のウィン
グ母材12のハフニウム濁度が増大すると、第1領域の
反応度価値が増大する。したがって、第1領域11のウ
ィング母材12としてはハフニウムヤハフニウム合金を
用いると、長寿命でかつ特に^い反応度1iIli11
を有する制御棒を構成することができる。
For example, a hafnium alloy is used for the wing base material 12 in the first region O, and the range j! When filling the accommodation hole 5 of 5 with boron carbide, hafnium and boron carbide do not simply share a certain neutron absorption rate, but as described later, each neutron absorption rate is the same as that contained in the hafnium alloy. The combined neutron absorption rate of hafnium and boron carbide increases with hafnium concentration. That is, as the hafnium turbidity of the wing base material 12 in the first region 11 increases, the reactivity value of the first region increases. Therefore, if a hafnium yafnium alloy is used as the wing base material 12 of the first region 11, it will have a long life and a particularly low reactivity 1iIli11.
It is possible to construct a control rod having:

ハフニウム合金とボロンカーバイドとの中性子吸収率の
変化の関係については、第5図(A)に示すようにウィ
ング母材12にハフニウム−ジルコニウム合金を用い、
収容穴5にボロンカーバイドを充填し、ウィング母材1
2の厚さt1収容穴5の直径d、ピッチpを好適な値と
し、ハフニウム−ジルコニウム合金中のハフニウム濃度
を変化させると、ハフニウム濃度と中性子吸収率との関
係は第5図(B)に示すようになる。
Regarding the relationship between the change in neutron absorption rate between hafnium alloy and boron carbide, as shown in FIG.
The accommodation hole 5 is filled with boron carbide, and the wing base material 1 is
When the diameter d and pitch p of the accommodation holes 5 are set to appropriate values and the hafnium concentration in the hafnium-zirconium alloy is changed, the relationship between the hafnium concentration and the neutron absorption rate is shown in Figure 5 (B). It comes to show.

すなわち、ハフニウム濃度がOのときは、中性子はボロ
ンカーバイドのみで吸収されるが、ハフニウム濃度が上
昇すると、ボロンカーバイドの吸収率が徐々に減少し、
一方ハフニウムの中性子吸収率が徐々に上昇する。そし
て、ボロンカーバイドとハフニウムの合計の吸収率は僅
かに上昇傾向となる。但し、ハフニウムの含有率が30
flffi%付近から上は、合計の吸収率は余り上昇せ
ず、飽和特性を示す。
That is, when the hafnium concentration is O, neutrons are absorbed only by boron carbide, but as the hafnium concentration increases, the absorption rate of boron carbide gradually decreases,
Meanwhile, the neutron absorption rate of hafnium gradually increases. Then, the total absorption rate of boron carbide and hafnium tends to increase slightly. However, if the hafnium content is 30
From around flffi% onwards, the total absorption rate does not increase much and exhibits saturation characteristics.

したがって、中性子照射量が余り多くなく、反応度価値
のみを上昇させればよい部分では、重量増、コスト増の
点から、長寿命型中性子吸収材としてのハフニウム含有
量を余り高くする必要はない。一方、長寿命化が必要な
部分では、ハフニウム/ボロンカーバイド中性子吸収率
比を^める必要があるので、ハフニウム濃度は高い方が
よいが、90重量%以上のような高濃度としても効果は
小さい。現実的には70重量%程度が好ましい。
Therefore, in areas where the amount of neutron irradiation is not so large and only the reactivity value needs to be increased, there is no need to increase the hafnium content as a long-life neutron absorber due to increased weight and cost. . On the other hand, in areas where long life is required, it is necessary to increase the hafnium/boron carbide neutron absorption rate ratio, so a higher hafnium concentration is better, but even a high concentration of 90% by weight or more is not effective. small. Practically speaking, it is preferably about 70% by weight.

第1領域! のうち範囲l 、゛ と範囲1゜1   
       3   ^4 でウィング母材12のハフニウム濃度を変える場合には
、範囲1.14が^照射領域Xであることから、範囲1
.J14側のハフニウム濃度を70重量%以上とし、範
囲J5側でハフニウム濃度を70重量%より大幅に低く
するようにしてもよい。
First area! Of these, the range l, ゛ and the range 1゜1
When changing the hafnium concentration of the wing base material 12 in 3^4, since range 1.14 is the irradiation area X, range 1.
.. The hafnium concentration on the J14 side may be 70% by weight or more, and the hafnium concentration on the J5 side may be significantly lower than 70% by weight.

第5図(C)はハフニウム合金の比重とハフニウム濃度
との関係を示す特性図である。ハフニウム合金の比重は
ハフニウム濃度の変化に伴ってほぼ直線的に変化する。
FIG. 5(C) is a characteristic diagram showing the relationship between the specific gravity and hafnium concentration of a hafnium alloy. The specific gravity of the hafnium alloy changes approximately linearly as the hafnium concentration changes.

ハフニウム−チタニウム(Hf−Ti)合金を用いる場
合には、チタニウムの比重(4,5)がジルコニウムの
比重(6゜5)よりも小さいため、軽量化の点で効果的
である。
When a hafnium-titanium (Hf-Ti) alloy is used, the specific gravity of titanium (4,5) is smaller than that of zirconium (6°5), so it is effective in terms of weight reduction.

第5図(B)に示す中性子吸収率の変化と、第5図(C
)に示すハフニウム合金の比重の変化の関係から使用条
件に適合するハフニウム濃度を決定することができる。
Changes in neutron absorption rate shown in Figure 5(B) and Figure 5(C)
) The hafnium concentration that meets the usage conditions can be determined from the relationship between the changes in the specific gravity of the hafnium alloy.

第2領域第2は、対向する一対の中性子吸収板13がウ
ィング2の厚さ方向に間隙14をおいて配設される。間
隙14は冷却水を流通可能に形成されると共に、中性子
吸収板13には間隙14に冷却水を流通させる通水孔1
5が形成される。
In the second region, a pair of opposing neutron absorption plates 13 are disposed with a gap 14 in the thickness direction of the wing 2 . The gap 14 is formed to allow cooling water to flow therethrough, and the neutron absorption plate 13 has water holes 1 that allow the cooling water to flow through the gap 14.
5 is formed.

中性子吸収板13としてはハフニウムやハフニウム合金
等の長寿命型中性子吸収材が用いられる。
As the neutron absorbing plate 13, a long-life neutron absorbing material such as hafnium or hafnium alloy is used.

長寿命型中性子吸収材としてはその他第1領域(1の説
明で例示したものがある。
Other examples of long-life neutron absorbing materials include those exemplified in the explanation of the first region (1).

第6図は第1領域)、の断面と第2領域J2の断面とを
比較して示すものであり、第6図(A)は第1領域オ 
のうち範囲15の断面を示していす る。第1領域オ、においでは、ウィング2に照射した中
性子はウィング2内に充填されたボロンカーバイト等の
中性子吸収材7により直接吸収される。また、ウィング
母材12にハフニウムやハフニウム合金を用いる場合に
は、ボロンカーバイドおよびハフニウムの双方により中
性子が直接吸収される。
FIG. 6 shows a comparison of the cross section of the first region J2 and the cross section of the second region J2, and FIG. 6A shows a cross section of the first region J2.
A cross section of range 15 is shown. In the first region (e), the neutrons irradiated onto the wing 2 are directly absorbed by the neutron absorbing material 7, such as boron carbide, filled in the wing 2. Further, when hafnium or a hafnium alloy is used for the wing base material 12, neutrons are directly absorbed by both boron carbide and hafnium.

一方、第6図(B)は第2領域12の断面を示し、ハフ
ニウムやハフニウム合金から成る中性子吸収板13の間
に間隙14が形成され、この間隙14を冷却水が流通し
て、占有する。この第2領域ノ2において、ウィング2
の一方から入射した中性子は間隙14を占有する冷却水
の減速効果により減速され、その後熱外中性子および熱
中性子となっていずれかの中性子吸収板13に吸収され
る。この場合、冷却水が占有する間隙14の幅が広い程
、反応度価値は直線的に増大する。これは、間隙14の
幅が広い程、中性子吸収板13のハフニウムの量が少な
くてもよいことを意味する。但し、間隙14の幅が3α
以上である場合、反応度価値に変化はなく、また実際の
)ll!騰水型原子炉用制御棒では間11i14の幅は
7端より広くすることが困難であるため、間隙14の幅
は7m以下とし、中性子吸収板13に必要量のハフニウ
ムを配設することが好ましい。
On the other hand, FIG. 6(B) shows a cross section of the second region 12, in which a gap 14 is formed between the neutron absorption plates 13 made of hafnium or a hafnium alloy, and cooling water flows through and occupies this gap 14. . In this second area No. 2, wing 2
Neutrons incident from either side are decelerated by the deceleration effect of the cooling water occupying the gap 14, and then become epithermal neutrons and thermal neutrons and are absorbed by one of the neutron absorption plates 13. In this case, the wider the gap 14 occupied by the cooling water, the more linearly the reactivity value increases. This means that the wider the gap 14 is, the smaller the amount of hafnium in the neutron absorption plate 13 is required. However, the width of the gap 14 is 3α
If this is the case, there is no change in the reactivity value, and the actual )ll! In control rods for flood-water reactors, it is difficult to make the width of the gap 11i14 wider than the 7 ends, so the width of the gap 14 is set to 7 m or less, and the necessary amount of hafnium is provided in the neutron absorption plate 13. preferable.

なお、第2図(A)に示すように先端構造材16や末端
構造材17にジルカロイを用いる場合には、ウィング母
材12にハフニウムやハフニウム合金を用いた場合でも
、ウィング母材12と先端構造材16とを溶接すること
ができ、また末端構−造材17と中性子吸収板13とも
溶接することができる。一方、第2図(B)に示すよう
に、先端構造材16Aや末端構造材17Aにステンレス
を用いた場合には、ステンレスとハフニウムやハフニウ
ム合金とを溶接することができないため、ステンレスビ
ン18を用いて結合する。
Note that when Zircaloy is used for the tip structure material 16 and the end structure material 17 as shown in FIG. The structural member 16 can be welded, and the terminal structural member 17 and the neutron absorbing plate 13 can also be welded. On the other hand, as shown in FIG. 2(B), when stainless steel is used for the tip structure material 16A and the end structure material 17A, stainless steel and hafnium or hafnium alloy cannot be welded, so the stainless steel bottle 18 is Use to combine.

第7図(A)は長期間運転した後の炉心について従来の
原子炉用制御棒を用いて停止させる場合の原子炉停止余
裕を示す特性図である。この図に示すように、従来の軸
方向に−様な中性子吸収特性を持った制御棒で原子炉を
停止させる場合には、上部で特に原子炉停止余裕が厳し
くなる。
FIG. 7(A) is a characteristic diagram showing a reactor shutdown margin when a conventional reactor control rod is used to shut down a reactor core after a long period of operation. As shown in this figure, when shutting down a nuclear reactor using conventional control rods that have negative neutron absorption characteristics in the axial direction, the margin for shutting down the reactor is especially severe in the upper part.

一方、上記実施例においては、第7図(B)に示すよう
に、第1領Flt7  のうち範囲14およびj!5の
中性子吸収特性を、範囲13や第2領域j!2に比較し
て特に高める構成とした。
On the other hand, in the above embodiment, as shown in FIG. 7(B), range 14 and j! of the first region Flt7 are included. 5's neutron absorption characteristics in range 13 and second region j! It has a configuration that is particularly enhanced compared to 2.

したがって、上記実施例の原子炉用制御棒1を使用すれ
ば、長期間運転した後の原子炉を停止させる場合の原子
炉停止余裕の分布を第7図(C)に示すように、炉心の
軸方向はぼ全域に亘り、はぼ−様とすることができる。
Therefore, if the reactor control rod 1 of the above embodiment is used, the distribution of the reactor shutdown margin when shutting down the reactor after long-term operation is as shown in FIG. 7(C). In the axial direction, it can be shaped like a bow over almost the entire area.

このように、上記実施例によれば、原子炉用制御棒1全
体の反応度価値を高めると共に、原子炉停止余裕が低下
しがちな領域に特に反応度が高く、または長寿命を有す
る中性子吸収材を配設することによって、安価かつ効果
的に原子炉停止余裕を増大化し、かつ核的寿命の長期化
を図ることができる長寿命型原子炉用制御棒1を提供す
ることができる。
As described above, according to the above embodiment, the reactivity value of the entire reactor control rod 1 is increased, and neutron absorption with particularly high reactivity or long life is provided in the region where the reactor shutdown margin tends to decrease. By arranging the material, it is possible to provide a long-life nuclear reactor control rod 1 that can inexpensively and effectively increase the reactor shutdown margin and prolong the nuclear life.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に係る原子炉用制御棒は、複数のウィングの内側
端が複数の結合部材を介して結合され、各結合部材は軸
方向に間隔をおいて配設され、上記ウィングは第1領域
と第2領域とからなり、第1領域はウィングの挿入先端
から軸方向に炉心の軸方向全長に相当する長さLの1/
4〜3/4に亘って配設されるとともに、その少なくと
も一部にウィングの幅方向に多数の収容穴が穿設され、
これらの収容穴は軸方向に多数列状に配設され、これら
の収容穴のうち中性子照射めが高い部分を除く部分に配
設される収容穴に高反応度の中性子吸収材が充填される
一方、第2領域は第1領域の末端からウィング挿入末端
に亘って配設されるとともに、対向する一対の中性子吸
収板がウィングの厚さ方向に間隙をおいて配設され、そ
の中性子吸収板は長寿命かつ高反応度の中性子吸収材か
らなり、上記間隙は冷却水を流通可能に形成されたから
、原子炉用制御棒全体の反応度価値を高めると共に、原
子炉停止余裕が停止しがちな領域に、特に反応度が高い
中性子吸収材を配設することにより、安価かつ効果的に
原子炉停止余裕を増大させることができると共に、核的
寿命の長期化を図ることができる。
In the nuclear reactor control rod according to the present invention, the inner ends of the plurality of wings are coupled via the plurality of coupling members, each coupling member is arranged at intervals in the axial direction, and the wing is connected to the first region. The first region has a length L corresponding to the total axial length of the core in the axial direction from the insertion tip of the wing.
The wing is arranged over 4 to 3/4 of the wing, and a large number of accommodation holes are bored in at least a part of the wing in the width direction of the wing,
These accommodation holes are arranged in multiple rows in the axial direction, and a highly reactive neutron absorbing material is filled in the accommodation holes provided in the parts other than the parts where the neutron irradiation is high. On the other hand, the second region is arranged from the end of the first region to the wing insertion end, and a pair of opposing neutron absorption plates are arranged with a gap in the thickness direction of the wing, and the neutron absorption plates The rod is made of a long-life and highly reactive neutron absorbing material, and the gap is formed to allow cooling water to flow through it, increasing the reactivity value of the entire reactor control rod and reducing the reactor's shutdown margin, which tends to stop the reactor. By disposing a neutron absorbing material with particularly high reactivity in the region, it is possible to inexpensively and effectively increase the reactor shutdown margin, and to extend the nuclear lifetime.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る原子炉用制御棒の一実施例を示す
構成図、第2図(A)は第1図においてII−I[線で
切断して示す断面図、第2図(B)は第2図(A)の変
形例を示す断面図、第3図(A)は第1図における■部
分を示す拡大図、第3図(B)は第3図(A)における
B−B線で切断して示す断面図、第3図(C)は第3図
(A)におけるC−C線で切断して示す断面図、第3図
(D)は第3図(A)におけるD−D線で切断して示す
断面図、第3図(E)は第3図(A)におけるE−E線
で切断して示す断面図、第3図(F)は第3図(A)に
おけるF−Fllで切断して示す断面図、第4図(A)
〜(G)は上記実施例における第1領域の変形例を示す
断面図、第5図(A)は上記実施例において第1領域の
各部の構成を示す断面図、第5図(B)は上記実施例に
おいてハフニウム濃度と中性子吸収率との関係を示す特
性図、第5図(C)はハフニウムの重量%とハフニウム
合金の比重との関係を示す特性図、第6図(A)は上記
実施例における範囲15を第1図におけるA−A線で切
断して示す断面図、第6図(B)は上記実施例における
第2領域を第1図におけるB−B線で切断して示す断面
図、第7図(A>は従来の原子か用制御棒を用いた場合
の原子炉停止余裕の分布を示す特性図、第7図(B)は
上記実施例における中性子吸収特性の分布を示す特性図
、第7図(C)は上記実施例における原子炉停止余裕の
分布を示す特性図である。 1・・・原子炉用制御棒、2・・・ウィング、3・・・
結合部材、5・・・収容穴、6.7.8・・・中性子吸
収材、13・・・中性子吸収板、14・・・間隙、11
・・・第1領域、12・・・第2領域。 甚 f 門 (,4)           (B)某 22 石 3 図 (,4) (B) (C) 某、5 図
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a control rod for a nuclear reactor according to the present invention, and FIG. 2(A) is a sectional view taken along line II-I in FIG. B) is a sectional view showing a modification of Fig. 2(A), Fig. 3(A) is an enlarged view showing the ■ part in Fig. 1, and Fig. 3(B) is a cross-sectional view showing a modification of Fig. 2(A). 3(C) is a sectional view taken along line C-C in FIG. 3(A), and FIG. 3(D) is a sectional view taken along line C-C in FIG. 3(A). 3(E) is a sectional view taken along line EE in FIG. 3(A), and FIG. 3(F) is a sectional view taken along line EE in FIG. 3(A). A sectional view taken along F-Fll in A), FIG. 4 (A)
~(G) is a sectional view showing a modified example of the first region in the above embodiment, FIG. 5(A) is a sectional view showing the configuration of each part of the first region in the above embodiment, and FIG. A characteristic diagram showing the relationship between hafnium concentration and neutron absorption rate in the above example, Figure 5 (C) is a characteristic diagram showing the relationship between hafnium weight percent and specific gravity of hafnium alloy, and Figure 6 (A) is the above A sectional view showing the range 15 in the example taken along the line A-A in FIG. 1, and FIG. 6(B) shows the second region in the above example taken along the line B-B in FIG. 1. Cross-sectional view, Figure 7 (A) is a characteristic diagram showing the distribution of reactor shutdown margin when conventional atomic control rods are used, and Figure 7 (B) is a characteristic diagram showing the distribution of neutron absorption characteristics in the above example. The characteristic diagram shown in FIG. 7(C) is a characteristic diagram showing the distribution of the reactor shutdown margin in the above embodiment. 1... Reactor control rod, 2... Wing, 3...
Coupling member, 5... Accommodation hole, 6.7.8... Neutron absorbing material, 13... Neutron absorbing plate, 14... Gap, 11
...first area, 12...second area. Jin f Gate (,4) (B) Certain 22 Stone 3 Figure (,4) (B) (C) Certain 5 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数のウィングの内側端が複数の結合部材を介して結合
され、各結合部材は軸方向に間隔をおいて配設され、上
記ウィングは第1領域と第2領域とからなり、第1領域
はウィングの挿入先端から軸方向に炉心の軸方向全長に
相当する長さLの1/4〜3/4に亘って配設されると
ともに、その少なくとも一部にウィングの幅方向に多数
の収容穴が穿設され、これらの収容穴は軸方向に多数列
状に配設され、これらの収容穴のうち中性子照射量が高
い部分を除く部分に配設される収容穴に高反応度の中性
子吸収材が充填される一方、第2領域は第1領域の末端
からウィング挿入末端に亘つて配設されるとともに、対
向する一対の中性子吸収板がウィングの厚さ方向に間隙
をおいて配設され、その中性子吸収板は長寿命かつ高反
応度の中性子吸収材からなり、上記間隙は冷却水を流通
可能に形成されたことを特徴とする原子炉用制御棒。
The inner ends of the plurality of wings are coupled via a plurality of coupling members, each coupling member is arranged at intervals in the axial direction, the wing is composed of a first region and a second region, and the first region is It is arranged in the axial direction from the insertion tip of the wing over 1/4 to 3/4 of the length L corresponding to the total axial length of the core, and at least a part thereof has a large number of accommodation holes in the width direction of the wing. These accommodation holes are arranged in multiple rows in the axial direction, and the accommodation holes that are arranged in the areas except for the areas where the neutron irradiation amount is high are neutron absorbing holes with high reactivity. While the material is being filled, the second region is arranged from the end of the first region to the wing insertion end, and a pair of opposing neutron absorption plates are arranged with a gap in the thickness direction of the wing. A control rod for a nuclear reactor, characterized in that the neutron absorption plate is made of a neutron absorption material with a long life and high reactivity, and the gap is formed to allow cooling water to flow therethrough.
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