JPH01221698A - 制御棒 - Google Patents
制御棒Info
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- JPH01221698A JPH01221698A JP63045807A JP4580788A JPH01221698A JP H01221698 A JPH01221698 A JP H01221698A JP 63045807 A JP63045807 A JP 63045807A JP 4580788 A JP4580788 A JP 4580788A JP H01221698 A JPH01221698 A JP H01221698A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
- G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
- G21C7/10—Construction of control elements
- G21C7/113—Control elements made of flat elements; Control elements having cruciform cross-section
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
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Ｈｆ −Ｚｒ系合金からなる原子炉用の制御棒
に関する。
に関する。
（従来の技術）
従来はステンレス管やジルコニウム合金管内に中性子吸
収材としてＢ４Ｃ粉末等を充填し、制御棒として利用し
ていた。しかし、最近、ハフニウムは中性子吸収断面積
が大きいこと、原子炉内環境に対する耐食性に優れてい
ること、構成材料として機械的性質を充分に備えてする
ことなどの理由から原子炉の制御棒の中性子吸収材料と
して採用されつつある。
収材としてＢ４Ｃ粉末等を充填し、制御棒として利用し
ていた。しかし、最近、ハフニウムは中性子吸収断面積
が大きいこと、原子炉内環境に対する耐食性に優れてい
ること、構成材料として機械的性質を充分に備えてする
ことなどの理由から原子炉の制御棒の中性子吸収材料と
して採用されつつある。
燃料棒の高燃焼変化に伴い、制御棒の吸収能を一層高く
する為に例えば特開昭６０−２５７３９１号に示される
如＜３．３重量％のＺｒを添加したＨｆ合金を用いたり
、特開昭６０−１７０７９０号の如＜ｌｌｆ製管の中に
Ｂ４Ｃを充填した制御棒の開発が試みられているが、１
１ｆ金屈自体の比重が大きい為に、Ｉｆ金金属多量の使
用は制御棒の過電量化の原因になると共に、上記の如き
制御棒では実用に適した中性子吸収能、耐食性が得られ
ない場合があった。
する為に例えば特開昭６０−２５７３９１号に示される
如＜３．３重量％のＺｒを添加したＨｆ合金を用いたり
、特開昭６０−１７０７９０号の如＜ｌｌｆ製管の中に
Ｂ４Ｃを充填した制御棒の開発が試みられているが、１
１ｆ金屈自体の比重が大きい為に、Ｉｆ金金属多量の使
用は制御棒の過電量化の原因になると共に、上記の如き
制御棒では実用に適した中性子吸収能、耐食性が得られ
ない場合があった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は制御棒の軽量化と共に、実用上充分な中性子吸
収能及び耐食性を有する制御棒を提供するものである。
収能及び耐食性を有する制御棒を提供するものである。
（課題を解決するための手段及び作用）本発明は重量％
ｊＦｅＯ，１〜５％、 Ｎｉ Ｏ，１〜５％。
ｊＦｅＯ，１〜５％、 Ｎｉ Ｏ，１〜５％。
ＣｒＯ，１〜３％、ＮｂＯ，１〜２％、 Ｎｏ ０．１
〜２％のうち少なくとも１種と、Ｈｆ５〜５０％とを含
み残部が実質的にＺｒからなる合金で構成された制御棒
であり、又この合金に、Ｓｎ０．１〜３％、ＳＬｏ、０
５〜１％のうち少なくとも１種を含有させてもよい。
〜２％のうち少なくとも１種と、Ｈｆ５〜５０％とを含
み残部が実質的にＺｒからなる合金で構成された制御棒
であり、又この合金に、Ｓｎ０．１〜３％、ＳＬｏ、０
５〜１％のうち少なくとも１種を含有させてもよい。
なお上記合金は構造体として制御棒に用いる事もでき、
また上記合金製構造体に空間部を設け、この空間部に８
４Ｃ粉末を充填して用いることもできる。
また上記合金製構造体に空間部を設け、この空間部に８
４Ｃ粉末を充填して用いることもできる。
次に本発明における各成分の添加理由を述べる。
ハフニウム（Ｈｆ）は比重が１３ｇ／ｃｃであり、Ｚｒ
の６．５ｇ／ｃｃに較べると大きいが、ＨｆはＺｒに全
率固溶する元素であり、固溶させると重量が軽くなり、
また合金組成比を調整することにより適宜中性子吸収能
を調整することができる。さらにｌｌｆは優れた制御能
力と共に、原子炉、炉水中でも長期間にわたって安定し
た耐食性を有するが、Ｚｒと合金化することにより耐食
性が低下するという欠点を有している。そこで本発明で
は以下の添加成分により大１１に耐食性を向上させたも
のである。
の６．５ｇ／ｃｃに較べると大きいが、ＨｆはＺｒに全
率固溶する元素であり、固溶させると重量が軽くなり、
また合金組成比を調整することにより適宜中性子吸収能
を調整することができる。さらにｌｌｆは優れた制御能
力と共に、原子炉、炉水中でも長期間にわたって安定し
た耐食性を有するが、Ｚｒと合金化することにより耐食
性が低下するという欠点を有している。そこで本発明で
は以下の添加成分により大１１に耐食性を向上させたも
のである。
なお本発明におけるｌｌｆの含有量を重量％で５〜５０
％としたのは５％未満では、中性子吸収能が不足し、制
御能力が充分でなくまた５０％を超えると、重量が重く
なるためであり、実用上は１５〜４０％とすることが好
ましい。
％としたのは５％未満では、中性子吸収能が不足し、制
御能力が充分でなくまた５０％を超えると、重量が重く
なるためであり、実用上は１５〜４０％とすることが好
ましい。
次に鉄（Ｆｅ） 、ニッケル（Ｎｉ） 、クロム（Ｃｒ
） 、ニオブ（Ｎｂ） 、モリブデン（Ｎｏ）の含有は
上記のＩｆｆ Ｚｒ合金の耐食性を向上させる為の元
系である。これらの内Ｆｅ、 Ｎｉ、 ＣｒはＩｆｆ、
Ｚｒ等と金属間化合物を作り、耐食性を向上させるが、
その含有量をそれぞれ重量％で０．１〜５％、０．１〜
５％、０．１〜３％としたのは、その下限値未満では、
金属間化合物形成による耐食性改善が期待できず、また
その上限値を超えると強度が高くなり過ぎ加工性が悪く
なるためであり、実用上はそれぞれの含有量を０．１〜
２．５％、０．１〜２．５％、０．１〜２％とすること
が好ましｂ嵐。
） 、ニオブ（Ｎｂ） 、モリブデン（Ｎｏ）の含有は
上記のＩｆｆ Ｚｒ合金の耐食性を向上させる為の元
系である。これらの内Ｆｅ、 Ｎｉ、 ＣｒはＩｆｆ、
Ｚｒ等と金属間化合物を作り、耐食性を向上させるが、
その含有量をそれぞれ重量％で０．１〜５％、０．１〜
５％、０．１〜３％としたのは、その下限値未満では、
金属間化合物形成による耐食性改善が期待できず、また
その上限値を超えると強度が高くなり過ぎ加工性が悪く
なるためであり、実用上はそれぞれの含有量を０．１〜
２．５％、０．１〜２．５％、０．１〜２％とすること
が好ましｂ嵐。
またＮｂ、Ｍｏは、Ｉｆ、Ｚｒのβ安定化元素であり、
β相が特に耐食性に優れているＩｆｆ、Ｚｒに含有させ
ることにより高温高圧水における耐食性を著しく向上さ
せることができる。なおその含有量を、それぞれ重量％
で０．１〜２％としたのは、０．１％未満で耐食性改善
の効果が得られず、また２％を超えると強度が高くなり
過ぎ加工性が悪くなる為であり実用上は０．２〜１．０
％とすることが好ましい。
β相が特に耐食性に優れているＩｆｆ、Ｚｒに含有させ
ることにより高温高圧水における耐食性を著しく向上さ
せることができる。なおその含有量を、それぞれ重量％
で０．１〜２％としたのは、０．１％未満で耐食性改善
の効果が得られず、また２％を超えると強度が高くなり
過ぎ加工性が悪くなる為であり実用上は０．２〜１．０
％とすることが好ましい。
さらに本発明においては、必要に応じ重量％で０．１〜
３％のＳｎ、０．０５〜１％のＳＬの少なくとも一種を
さらに含有させることができる。
３％のＳｎ、０．０５〜１％のＳＬの少なくとも一種を
さらに含有させることができる。
錫（Ｓｎ）はわずかに含有させることにより機械的強度
を向上させる事ができ、その含有量を００１〜３％とし
たのは、０．１％未満ではその含有効果が得られず、又
３％を越えると耐食性が劣化する為であり、実用上は０
．１〜１．５％とする事が好ましい。
を向上させる事ができ、その含有量を００１〜３％とし
たのは、０．１％未満ではその含有効果が得られず、又
３％を越えると耐食性が劣化する為であり、実用上は０
．１〜１．５％とする事が好ましい。
シリコン（ＳＬ）は合金中に含有させることにより、他
の含有金属元素の合金中での分散をより均一にする効果
があり、その含有量を０．０５〜１％としたのは、この
範囲外ではその含有効果が達成されない為であり、 実
用上は０．０５〜０．２％とすることが好ましい。
の含有金属元素の合金中での分散をより均一にする効果
があり、その含有量を０．０５〜１％としたのは、この
範囲外ではその含有効果が達成されない為であり、 実
用上は０．０５〜０．２％とすることが好ましい。
次に本発明に係る前述の合金を用いた制御棒は、合金自
体で構成することも可能であり、この場合は従来のＢ４
Ｃ粉末を用いたものに較べ、多少は中性子吸収能が低下
するものの経時的な変化を生じる事なく極めて長期間に
わたって安定した中性子吸収能、耐食性を維持すること
ができるという利点を有している。また前述の合金を用
いた構造体に空間部を設け、この空間部に８４Ｃ粉末を
充填することも可能であり、この場合には合金製構造体
自体も優れた中性子吸収能を有する為、従来に較べて中
性子吸収能を向上させる事ができ、かつ耐食性も著しく
改善することが可能となる。なお合金製構造体としては
、合金製管体や、構造体に開口穴を設け、中空部を形成
したもの等が挙げられる。
体で構成することも可能であり、この場合は従来のＢ４
Ｃ粉末を用いたものに較べ、多少は中性子吸収能が低下
するものの経時的な変化を生じる事なく極めて長期間に
わたって安定した中性子吸収能、耐食性を維持すること
ができるという利点を有している。また前述の合金を用
いた構造体に空間部を設け、この空間部に８４Ｃ粉末を
充填することも可能であり、この場合には合金製構造体
自体も優れた中性子吸収能を有する為、従来に較べて中
性子吸収能を向上させる事ができ、かつ耐食性も著しく
改善することが可能となる。なお合金製構造体としては
、合金製管体や、構造体に開口穴を設け、中空部を形成
したもの等が挙げられる。
（実 施 例）
実施例１
重量％で３０％Ｈｆ、 ０．８％Ｎｉ、 １．２％Ｆｅ
、 ０．１％Ｓｉ。
、 ０．１％Ｓｉ。
０．５％Ｎｂ残部Ｚｒを溶解し、焼入れ鍛造、熱間圧延
、冷間圧延を焼鈍の繰り返しにより外径４．８ｍ、内径
４．０ｉｎの管体を作製し、その中に８４Ｃ粉末を充填
して制御棒を得た。
、冷間圧延を焼鈍の繰り返しにより外径４．８ｍ、内径
４．０ｉｎの管体を作製し、その中に８４Ｃ粉末を充填
して制御棒を得た。
実施例２
重量％で２５％Ｉｌｆ、 １．０％Ｎｉ、 ０．５％Ｃ
ｒ、 １．０％Ｎｂ。
ｒ、 １．０％Ｎｂ。
０．１％Ｍｏ、 ０．１％Ｓｉ残部Ｚｒ合金製のブロッ
ク１００圃Ｘ ４００ｎｗｎ Ｘ ８ ｎｕに板厚に平
行に８ ｎ＊ピッチで直径６１ｍの穴を開けてＢ４Ｃ粉
末を充填して制御棒とした。
ク１００圃Ｘ ４００ｎｗｎ Ｘ ８ ｎｕに板厚に平
行に８ ｎ＊ピッチで直径６１ｍの穴を開けてＢ４Ｃ粉
末を充填して制御棒とした。
実施例３
重量％で５０％Ｈｆ、 ０．１％Ｓｉ、 １．５％Ｎｂ
、残部Ｚｒ合金製の実施例１と同様の被覆管に８４Ｃ粉
末を充填して制御棒とした。
、残部Ｚｒ合金製の実施例１と同様の被覆管に８４Ｃ粉
末を充填して制御棒とした。
実施例４
重量％で３０％１ぽ、 ２０％Ｆｅ、 ０．５％Ｎｂ、
２％Ｓｎ残部Ｚｒからなる実施例２と同様の形状を有
するブロックの穴にｎ４Ｃを充填して制御棒とした。
２％Ｓｎ残部Ｚｒからなる実施例２と同様の形状を有
するブロックの穴にｎ４Ｃを充填して制御棒とした。
実施例５
重量％で３０％Ｉｌｆ、 １．０％Ｎｂ、 ０．５％Ｍ
ｏ、残部Ｚｒからなる実施例２と同様の形状を有するブ
ロックの穴に口４Ｃ粉末を充填して制御棒とした。
ｏ、残部Ｚｒからなる実施例２と同様の形状を有するブ
ロックの穴に口４Ｃ粉末を充填して制御棒とした。
実施例６
重量％で３０％ｌｌｆ、 ２．０％Ｃｒ、 ０．５％Ｆ
ｅ、 １％Ｓｎ。
ｅ、 １％Ｓｎ。
０．１％Ｓｉ残部Ｚｒからなる実施例１と同様の被覆管
に８４Ｃを充填して制御棒とした。
に８４Ｃを充填して制御棒とした。
実施例７
重量％で４０％ｌｌｆ、 ０．１％Ｎｉ、 ０．３％Ｆ
ｅ、 １％Ｓｉ。
ｅ、 １％Ｓｉ。
０．５％Ｎｂ、残部ＺｒからなるｌｏＯ＋ｎｍ Ｘ ４
００ｕｎ＋ Ｘ ８ ＋ｎｍ （１）ブロックを制御棒
とした。
００ｕｎ＋ Ｘ ８ ＋ｎｍ （１）ブロックを制御棒
とした。
上記実施例１〜７及び純＋１ｆからなる比較例１の特性
を第１表に示す。
を第１表に示す。
（以下余白）
第１表
なお第１表中の中性子吸収能は従来のステンレス被覆管
にｎ４Ｃ粉末を充填した際の吸収能を１００とした場合
の比率を表し、又耐食性は５００℃、１００気圧の水蒸
気中に２４時間放置した後の腐食増量を示す。
にｎ４Ｃ粉末を充填した際の吸収能を１００とした場合
の比率を表し、又耐食性は５００℃、１００気圧の水蒸
気中に２４時間放置した後の腐食増量を示す。
この結果から明らかな如く１本発明に係る合金と８４Ｃ
とを併用した実施例１〜Ｇでは中性子吸収能、耐食性共
に優れた特性を有し、又Ｂ４Ｃを併用しない実施例７で
は中性子吸収能は多少低下するものの優れた耐食性を有
し、かつ長期間にわたって安定した特性が得られるとい
う利点を有している。通常制御棒は部位により要求され
る中性子吸収能が異なる場合があり実施例７は要求され
る中性子吸収能が多少小さい部位に用いる事に適してい
る。
とを併用した実施例１〜Ｇでは中性子吸収能、耐食性共
に優れた特性を有し、又Ｂ４Ｃを併用しない実施例７で
は中性子吸収能は多少低下するものの優れた耐食性を有
し、かつ長期間にわたって安定した特性が得られるとい
う利点を有している。通常制御棒は部位により要求され
る中性子吸収能が異なる場合があり実施例７は要求され
る中性子吸収能が多少小さい部位に用いる事に適してい
る。
本発明は以上の如く、実用上充分な中性子吸収能を有し
優れた耐食性を維持しつつ、制御棒を軽量化することが
できるというものである。
優れた耐食性を維持しつつ、制御棒を軽量化することが
できるというものである。
代理人 弁理士 則 近 憲 佑
同 松山光之
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）重量％で鉄（Ｆｅ）０．１〜５％、ニッケル（Ｎｉ
）０．１〜５％、クロム（Ｃｒ）０．１〜３％、ニオブ
（Ｎｂ）０．１〜２％、モリブデン（Ｍｏ）０．１〜２
％のうち少なくとも１種と、ハフニウム（Ｈｆ）５〜５
０％とを含み、残部が実質的にジルコニウム（Ｚｒ）か
らなる合金で構成されたことを特徴とする制御棒。 ２）重量％で、錫（Ｓｎ）０．１〜３％、シリコン（Ｓ
ｉ）０．０５〜１％のうち少なくとも１種を含有したこ
とを特徴とする請求項１記載の制御棒。 ３）請求項１または２記載の合金製構造体に空間部を設
け、この空間部にＢ＿４Ｃ粉末を充填したことを特徴と
する制御棒。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63045807A JPH01221698A (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 制御棒 |
| FR898902681A FR2628253B1 (fr) | 1988-03-01 | 1989-03-01 | Barre de commande en alliage hf-zr pour reacteur nucleaire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63045807A JPH01221698A (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01221698A true JPH01221698A (ja) | 1989-09-05 |
Family
ID=12729530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63045807A Pending JPH01221698A (ja) | 1988-03-01 | 1988-03-01 | 制御棒 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01221698A (ja) |
| FR (1) | FR2628253B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2852479A1 (fr) | 2003-03-14 | 2004-09-17 | Air Liquide | Electrode a insert en hf-zr pour torche de coupage plasma |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5979181A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | 株式会社東芝 | 原子炉用制御棒 |
| JPS6024342A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-07 | Hitachi Ltd | 原子炉用制御棒 |
| JPS6166188A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-04 | 株式会社日立製作所 | 原子炉制御棒 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB880662A (en) * | 1958-09-29 | 1961-10-25 | Gen Electric | Improvements relating to nuclear fuel and control rod structure |
| GB1095925A (en) * | 1965-12-02 | 1967-12-20 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Hafnium alloys |
| US3712852A (en) * | 1968-07-08 | 1973-01-23 | J Fisher | Nuclear reactor control rod |
| JPS5697897A (en) * | 1980-01-07 | 1981-08-06 | Hitachi Ltd | Control rod |
-
1988
- 1988-03-01 JP JP63045807A patent/JPH01221698A/ja active Pending
-
1989
- 1989-03-01 FR FR898902681A patent/FR2628253B1/fr not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5979181A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | 株式会社東芝 | 原子炉用制御棒 |
| JPS6024342A (ja) * | 1983-07-20 | 1985-02-07 | Hitachi Ltd | 原子炉用制御棒 |
| JPS6166188A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-04 | 株式会社日立製作所 | 原子炉制御棒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2628253A1 (fr) | 1989-09-08 |
| FR2628253B1 (fr) | 1992-07-03 |
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