JPH01288795A - Control rod for gas cooled nuclear reactor - Google Patents

Control rod for gas cooled nuclear reactor

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JPH01288795A
JPH01288795A JP63119705A JP11970588A JPH01288795A JP H01288795 A JPH01288795 A JP H01288795A JP 63119705 A JP63119705 A JP 63119705A JP 11970588 A JP11970588 A JP 11970588A JP H01288795 A JPH01288795 A JP H01288795A
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control rod
outer tube
tube
inner tube
cladding
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茂木 春義
Yuji Saito
雄二 斉藤
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  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress the generation of a plastic strain on a cladding tube of control rod elements and to contrive to keep the integrity of a control rod, by fitting upper and lower ends of an outer tube inbetween the outer edges of upper and lower caps of the tube. CONSTITUTION:A cladding tube 103 is constituted with an outer tube 104, an inner tube 105, and an upper and a lower caps 106 and 108 which are inserted at both upper and lower end of a ring space formed between the two tubes. The cladding tube 103 houses a neutron absorber 108 in the ring space, and is fixed to a spine 102 through a spider 109. In this configuration, both upper and lower ends of the outer tube 104 are fitted to an outer edges of both upper and lower caps 106 and 107, by fitting each other but not by welding method. This fitting structure allows thermal expansions along both an axial and an outward radial directions. Therefore, even if control rods are quickly inserted into a reactor core for an emergency shut down of a reactor, the thermal expansion of the outer tube 104 caused by a temperature difference between the outer tube 104 and the inner tube 105, is absorbed, and the generation of a plastic deformation caused by a thermal stress can be avoided.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の1−1的コ (産業上の利用分野) 本発明は、例えばヘリウムガスを冷却材とする高温ガス
炉等のガス冷却型原子炉に使用されるガス冷却型原子炉
用制御棒に係り、特に制御棒要素の被覆管を構成する外
管部の軸方向および半径方向外側への熱膨張を許容して
、外管部側と内管部側との間の熱膨張差に起因して外管
部及び内管部とを連結する部材の接続部における熱応力
の発生それによる塑性ひずみの発生を防止して、制御棒
要素ひいては制御棒の寿命の延長を図ることが可能なも
のに関する。
Detailed Description of the Invention [1-1 of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a gas-cooled nuclear reactor used in a gas-cooled nuclear reactor such as a high-temperature gas reactor using helium gas as a coolant. Regarding control rods for type nuclear reactors, in particular, it is possible to allow thermal expansion of the outer tube part constituting the cladding tube of the control rod element in the axial and radial directions outwards, and between the outer tube part side and the inner tube part side. This method prevents the occurrence of thermal stress at the connecting part of the member connecting the outer tube section and the inner tube section due to the difference in thermal expansion of the tubes, thereby preventing the occurrence of plastic strain, thereby extending the life of the control rod elements and, ultimately, the control rods. Concerning what is possible to achieve.

(従来の技術) 一般に原子炉においては、中性子吸収体を充填した制御
棒を炉心に挿入・引抜することにより、炉心の核分裂反
応度を制御する。
(Prior Art) Generally, in a nuclear reactor, the nuclear fission reactivity of the reactor core is controlled by inserting and withdrawing control rods filled with neutron absorbers into the reactor core.

ところで、制御棒としては種々のものがあるが、例えば
ガス冷却型原子炉の高温ガス炉においては、第3図に示
すような構成の制御棒が採用されている。第3図中符号
1は炉心であり、この炉心]には挿入孔2が形成されて
いる。この挿入孔2の上方には制御棒案内管3が設置さ
れている。この制御棒案内管3内には制御棒4が炉心1
内に挿入・引抜可能に配置されている。上記制御棒4は
複数の制御棒要素5を軸方向にスパイン6を介して連接
したもので、最上端に位置する制御棒要素5にはワイヤ
ーローブ7が連結されている。このワイヤーローブ7を
介して図示しない制御棒駆動機構が連結されている。
By the way, there are various kinds of control rods, and for example, in a high-temperature gas reactor of a gas-cooled nuclear reactor, a control rod having a configuration as shown in FIG. 3 is employed. Reference numeral 1 in FIG. 3 is a reactor core, and an insertion hole 2 is formed in this core. A control rod guide tube 3 is installed above the insertion hole 2 . The control rods 4 are placed in the core 1 within this control rod guide tube 3.
It is arranged so that it can be inserted and pulled out. The control rod 4 has a plurality of control rod elements 5 connected in the axial direction via spines 6, and a wire lobe 7 is connected to the control rod element 5 located at the uppermost end. A control rod drive mechanism (not shown) is connected via this wire lobe 7.

上記構成の制御棒4は制御棒自身に可撓性が付与されて
いて、ある程度の自由度を備えているので、制御棒案内
管3あるいは挿入孔2の曲りに対しても十分に対応する
ことができる。
The control rod 4 having the above structure is flexible and has a certain degree of freedom, so it can sufficiently cope with bends in the control rod guide tube 3 or the insertion hole 2. I can do it.

次に第4図をづ照して上記制御 について説明する。第4図は制御棒要素5の構成を示す
断面図であり、図中符号11は被覆管である。このkm
管11は図にも示すように二重円筒状をなしており、外
管部12、この外管部12の内周側に配置された内管部
13、外管部12及び内管部13により形成された環状
空間部の上端に被嵌された上部キャップ14、及び外管
部12及び内管部13により形成された環状空間部の下
端に被嵌された下部キャップ15とから構成されている
。上記環状空間部内には中空円筒状の中性子吸収体17
が充填されている。上記外管部12、内管部l3、上記
キャップ14、及び下部キャップ15はm互に溶接され
ており、図中その溶接部を符号a,b,及びCで示す。
Next, the above control will be explained with reference to FIG. FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of the control rod element 5, and reference numeral 11 in the figure is a cladding tube. This km
As shown in the figure, the tube 11 has a double cylindrical shape, and includes an outer tube section 12, an inner tube section 13 disposed on the inner circumferential side of the outer tube section 12, an outer tube section 12, and an inner tube section 13. An upper cap 14 is fitted over the upper end of the annular space formed by the outer tube section 12 and the inner tube section 13. There is. A hollow cylindrical neutron absorber 17 is provided in the annular space.
is filled. The outer tube part 12, the inner tube part 13, the cap 14, and the lower cap 15 are welded to each other, and the welded parts are indicated by symbols a, b, and C in the figure.

又、既に述べたように、複数の制御棒要素5はスパイン
6を介して連結されており、その際、各制御棒要素5は
内管部13の上部に一体に設けられたスパイダ16を介
して」−2スパイン6に固定されている。上記スパイダ
16の内周端は上記スパイン6に溶接されている(図中
溶接部を符号dで示す)。
Further, as already mentioned, the plurality of control rod elements 5 are connected via the spine 6, and in this case, each control rod element 5 is connected via the spider 16 integrally provided at the upper part of the inner tube section 13. It is fixed to the '-2 spine 6. The inner peripheral end of the spider 16 is welded to the spine 6 (the welded portion is indicated by d in the figure).

上記構成によると、例えば原子炉を緊急停止トさせるべ
く制御棒4を炉心1内に高速で挿入した場合には(いわ
ゆるスクラム動作)、制御棒要素5の被覆管11の外管
部12が挿入孔2の壁面からの輻射熱、冷却材を介した
熱伝達等により加熱されて、内管部13との間に大きな
温度差が発生ずる。かかる温度差の発生により、外管部
12と内管部13との連結部、例えば上部キャップ14
、下部キャップ15、スパイダ16と内管部13の連結
部に熱膨張差に起因する熱応力が発生し、その結果被覆
管11に塑性歪みが発生する恐れがある。これは溶接部
a,bSc,及びdで特に顕著である。すなわち、溶接
部及びその近傍では材料強度が安定しない為に、塑性歪
みが集中することが予想されるからである。そしてスク
ラム動作は原子炉運転期間中にあって度々行われること
があり、その都度yi覆管11に塑性歪みが発生すれば
、被覆管11はもとより制御棒要素5、ひいては制御棒
4自体の寿命を短縮させることになってしまう。
According to the above configuration, for example, when the control rod 4 is inserted into the reactor core 1 at high speed in order to make an emergency shutdown of the reactor (so-called scram operation), the outer tube portion 12 of the cladding tube 11 of the control rod element 5 is inserted. It is heated by radiant heat from the wall surface of the hole 2, heat transfer via the coolant, etc., and a large temperature difference occurs between it and the inner tube part 13. Due to the generation of such a temperature difference, the connecting portion between the outer tube section 12 and the inner tube section 13, for example, the upper cap 14
Thermal stress due to the difference in thermal expansion occurs at the connection portion between the lower cap 15, the spider 16, and the inner tube portion 13, and as a result, there is a possibility that plastic strain may occur in the cladding tube 11. This is particularly noticeable at welds a, bSc, and d. That is, since the material strength is not stable in the welded part and its vicinity, it is expected that plastic strain will be concentrated. Scram operations are often performed during reactor operation, and if plastic strain occurs in the yi cladding 11 each time, the lifespan of the cladding 11, the control rod elements 5, and even the control rods 4 themselves will be affected. This will shorten the period.

(発明が解決しようとする課題) このように従来の構成にあっては、制御棒要素の被覆管
に塑性歪みが繰返し発生し、それによって制御棒要素ひ
いては制御棒の健全性が損われるという問題があり、本
発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的
とするところは、制御棒要素の被覆管における塑性歪み
の発生を抑制して、制御棒要素、ひいは制御棒の健全性
の維持を図ることが可能なガス冷却型原子炉用制御棒を
提供することにある。
(Problems to be Solved by the Invention) In this conventional configuration, plastic strain repeatedly occurs in the cladding tube of the control rod element, which impairs the integrity of the control rod element and, in turn, the control rod. The present invention was made based on these points, and its purpose is to suppress the occurrence of plastic strain in the cladding tube of the control rod element, thereby improving the soundness of the control rod element and, ultimately, the control rod. An object of the present invention is to provide a control rod for a gas-cooled nuclear reactor that can maintain its properties.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するべく、本願発明によるガス冷却型原
子炉用制御棒は、外管部,この外管部の内周側に間隔を
もって配置された内管部.これら外管部及び内管部によ
り形成された環状空間部の上端に被嵌された上部キャッ
プ,上記外管部及び内管部により形成された環状空間部
の下端に被嵌さ・れた下部キャップとからなる被覆管と
、この被覆管の上記環状空間部内に収容された中性子吸
収体とを備えた制御棒要素をスパイダを介してスパイン
に連接して構成される制御棒において、上記外管部は上
記上部キャップの外周端縁及び下部キャップの外周端縁
との間にその上端及び下端を夫々係合させた状態で、か
つ軸方向及び半径方向外側に所定範囲内で自由な状態で
設置されていることを特徴とするものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the control rod for a gas-cooled nuclear reactor according to the present invention includes an outer tube portion, and a control rod arranged at intervals on the inner circumferential side of the outer tube portion. Inner pipe section. The upper cap is fitted over the upper end of the annular space formed by the outer tube and the inner tube, and the lower cap is fitted over the lower end of the annular space formed by the outer tube and the inner tube. A control rod configured by connecting a control rod element to a spine via a spider and having a cladding tube including a cap and a neutron absorber housed in the annular space of the cladding tube, the outer tube The part is installed with its upper and lower ends engaged with the outer circumferential edge of the upper cap and the outer circumferential edge of the lower cap, respectively, and in a free state within a predetermined range outward in the axial and radial directions. It is characterized by the fact that

(作用) つまり、外管部は従来のようにその上端及び下端を上部
キャップの外周端縁及び下部キャップの外周端縁に溶接
されておらず、係合関係により取付けられている。そし
てその係合構造は、外管部の軸方向への熱膨張及び半径
方向外側への熱膨張を許容するような係合(を造である
(Function) In other words, the upper and lower ends of the outer tube portion are not welded to the outer circumferential edges of the upper cap and the outer circumferential edges of the lower cap as in the conventional case, but are attached in an engaging relationship. The engagement structure is designed to allow thermal expansion of the outer tube portion in the axial direction and outward in the radial direction.

したがって、原子炉を緊急停止させるべく制御棒を高速
で炉心内に挿入しても、従来のように塑性変形が発生す
るようなことはない。すなわち、外管部が加熱されて内
管部側との間に大きな温度差が発生しても、外管部は軸
方向及び半径方向外側に対して自由な構成となっている
ので、その熱膨張は効果的に吸収され、よって熱応力の
発生それによる塑性変形の発生は確実に防止される。よ
って制御棒要素ひいては制御棒の寿命は大幅に延長され
る。
Therefore, even if the control rods are inserted into the reactor core at high speed in order to bring the reactor to an emergency shutdown, plastic deformation will not occur as in the conventional method. In other words, even if the outer tube is heated and a large temperature difference occurs between the inner tube and the inner tube, the outer tube is free to move outward in the axial and radial directions, so the heat will be absorbed. Expansion is effectively absorbed, thereby reliably preventing the generation of thermal stresses and thereby plastic deformation. The life of the control rod elements and thus of the control rods is thus significantly extended.

(実施例) 以下第1図を参照して本発明の一実施例を説明する。尚
、従来と同一部分には同一符号を付して示しその説明は
省略するとともに、制御棒4の基本的構成は第3図を参
照して説明する。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIG. It should be noted that the same parts as in the prior art are denoted by the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted, and the basic structure of the control rod 4 will be explained with reference to FIG. 3.

第1図は制御棒要素101の構成を示す断面図であり、
制御棒はこの制御棒要素101をスパイン102を介し
て複数連接して構成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a control rod element 101,
The control rod is constructed by connecting a plurality of control rod elements 101 via spines 102.

上記制御棒要素101の構成から説明する。まず図中符
号103は被覆管であり、この被覆管103は、外管部
104、この外管部104の内周側に間隔をもって配設
された内管部105、上記外管部104及び外管部10
5により形成された環状空間部の上部に被嵌された上部
キャップ10・6、上記外管部104及び外管部105
により形成された環状空間部の下部に波底された下部キ
ャップ107とから構成されている。上記環状空間部に
は中空円筒状の中性子吸収体108が収容されている。
The configuration of the control rod element 101 will be explained first. First, reference numeral 103 in the figure is a cladding tube, and this cladding tube 103 consists of an outer tube section 104, an inner tube section 105 disposed at an interval on the inner circumferential side of the outer tube section 104, the outer tube section 104, and an outer tube section 104. Pipe part 10
upper caps 10 and 6 fitted over the annular space formed by 5; the outer tube portion 104 and the outer tube portion 105;
It consists of a lower cap 107 with a corrugated bottom at the bottom of an annular space formed by. A hollow cylindrical neutron absorber 108 is accommodated in the annular space.

上記被覆管103はスパイダ109を介して上記スパイ
ン102に固定されている。上記スパイダ109はスパ
イン102が貫通する円筒部110と、この円筒部11
0の外周側に設けられた鍔部111とから構成されてい
る。上記円筒部110にはキー112が設けられており
、一方スバイン102にはキー溝113が形成されてい
る。
The cladding tube 103 is fixed to the spine 102 via a spider 109. The spider 109 has a cylindrical portion 110 through which the spine 102 passes, and this cylindrical portion 11.
0, and a flange 111 provided on the outer peripheral side. A key 112 is provided in the cylindrical portion 110, and a key groove 113 is formed in the spindle 102.

上記スパイダ109は上記キー112をスパイン102
のキー溝113に係合させることによりスパイン]02
に固定されている。又、上記鍔部111には複数のリブ
114が放射状に設けられているとともに複数の冷却材
流路が形成されており、この冷却材流路を介して被覆管
103の内周側にも冷却材を流通させる。
The spider 109 transfers the key 112 to the spine 102.
By engaging the keyway 113 of the spine]02
Fixed. In addition, a plurality of ribs 114 are provided radially on the flange portion 111, and a plurality of coolant channels are formed, and the inner peripheral side of the cladding tube 103 is also cooled through these coolant channels. distribute materials.

又、上記スパイダ109の下方であって内管部105の
内側には振れ止めリング115が設置されている。この
振れ止めリング115はスパイン102に固定されてい
る円筒部116と、この円筒部116の外側に延長され
た鍔部117とから構成されている。上記円筒部116
にはキー118が形成され、一方スバイン102側には
キー溝119が形成されている。振れ止めリング115
は上記キー118をキー溝119に係合させることによ
りスパイン102に固定されている。
Further, a steadying ring 115 is installed below the spider 109 and inside the inner tube section 105. This steady rest ring 115 is composed of a cylindrical portion 116 fixed to the spine 102 and a flange portion 117 extending outside of the cylindrical portion 116. The cylindrical part 116
A key 118 is formed on the side, and a key groove 119 is formed on the side of the spine 102. Steady rest ring 115
is fixed to the spine 102 by engaging the key 118 in the keyway 119.

又、上記鍔部117には冷却材流路が形成され、冷却材
を被覆管103の内周側に導入する。かかる構成をなす
振れ止めリング115により被覆管103の振れを防止
するものである。
Further, a coolant flow path is formed in the flange portion 117, and the coolant is introduced into the inner peripheral side of the cladding tube 103. The steady rest ring 115 having such a structure prevents the cladding tube 103 from swinging.

次に外管部104、内管部105、上部キャップ106
、及び下部キャップ107の結合構造等について説明す
る。まず内管部105の下端部には外側に突出した鍔部
120が形成されており、この鍔部120の外周縁には
段付係合部121が形成されている。一方、下部キャッ
プ107の内周端縁には上記段付係合部121に係合す
る段付係合・部122が形成されており、内管部105
と下部キャップ107とは上記段付係合部121と12
2とを係合させることにより結合されている。
Next, the outer tube part 104, the inner tube part 105, and the upper cap 106
, the coupling structure of the lower cap 107, etc. will be explained. First, a flange portion 120 that projects outward is formed at the lower end of the inner tube portion 105, and a stepped engagement portion 121 is formed on the outer peripheral edge of this flange portion 120. On the other hand, a stepped engagement portion 122 that engages with the stepped engagement portion 121 is formed on the inner peripheral edge of the lower cap 107, and the inner tube portion 105
and the lower cap 107 are the stepped engaging portions 121 and 12.
2 by engaging with each other.

又、上記下部キャップ107の外周端縁には段付係合部
123が形成されている。
Further, a stepped engagement portion 123 is formed on the outer peripheral edge of the lower cap 107.

上記内管部105の上端は縮径されて段付係合部124
が形成されている。一方上部キャップ106の内周端縁
は下方に延長されて係合部125となっており、この係
合部125が上記段付係合部124に上方から係合して
いる。又、上記上部キャップ107の外周端縁には段付
係合部126が形成されている。そしてこの上部キャッ
プ106の段付係合部126と前記下部キャップ105
の段付係合部123との間に前記外管部104が配置さ
れている。そして図からも明らかなように、外管部10
4は軸方向に自由度を有しているとともに、半径方向外
側に対して釦自由度を備えている。これによって制御棒
4の健全性の維持を図るものである。すなわち原子炉を
緊急停止させるべく、制御棒4を炉心1内に高速で挿入
した場合には、挿通孔2の壁からの輻射熱等により外管
部104が加熱されて内管部105側との間に大きな温
度差、それによる熱膨張差か発生する。従来はこの熱膨
張差を吸収することができない構成となっていたために
、溶接部等に大きな熱応力それによる塑性歪みが発生し
ていた。これに対して本実施例の場合には既に説明した
ように、外管部104の軸方向への熱膨張、及び半径方
向外側への゛熱膨張が許容されているので、従来のよう
に大きな熱応力の発生、それによる塑性歪みの発生は確
実に防止される。
The upper end of the inner tube portion 105 is reduced in diameter to form a stepped engagement portion 124.
is formed. On the other hand, the inner circumferential edge of the upper cap 106 is extended downward to form an engaging portion 125, and this engaging portion 125 engages with the stepped engaging portion 124 from above. Further, a stepped engagement portion 126 is formed on the outer peripheral edge of the upper cap 107. The stepped engagement portion 126 of the upper cap 106 and the lower cap 105
The outer tube portion 104 is disposed between the stepped engagement portion 123 and the stepped engagement portion 123 . As is clear from the figure, the outer tube part 10
4 has a degree of freedom in the axial direction, and also has a degree of freedom in the radial direction as a button. This aims to maintain the integrity of the control rod 4. That is, when the control rods 4 are inserted into the reactor core 1 at high speed in order to make an emergency shutdown of the reactor, the outer tube section 104 is heated by radiant heat from the wall of the insertion hole 2, and the inner tube section 105 side is heated. There is a large temperature difference between them, which causes a difference in thermal expansion. Conventionally, the configuration was incapable of absorbing this difference in thermal expansion, resulting in large thermal stress and resulting plastic strain in welded parts. On the other hand, in the case of this embodiment, as already explained, thermal expansion in the axial direction and radial outward thermal expansion of the outer tube portion 104 is allowed, so a large The generation of thermal stress and the resulting plastic strain are reliably prevented.

上記内管部105は上記段付係合部124の下端面を前
記スパイダ109の鍔部11]に上方から係合させてい
る。又、内管部105の上記段付係合部124と上部キ
ャップ106の係合部125にはキー穴127が連続し
て形成されており、このキー穴127にキー128が挿
入されている。
The inner tube portion 105 engages the lower end surface of the stepped engagement portion 124 with the flange portion 11 of the spider 109 from above. Further, a key hole 127 is continuously formed in the stepped engagement portion 124 of the inner tube portion 105 and the engagement portion 125 of the upper cap 106, and a key 128 is inserted into this key hole 127.

上記外管部104の下部であってその外周面にはガイド
フィン129が周方向等間隔に複数取付けら・れている
。これらガイドフィン129により外管部104が炉心
の挿入孔2に直接接触することを防止するとともに、冷
却材流路を積極的に形成するものである。
A plurality of guide fins 129 are attached at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the lower part of the outer tube section 104. These guide fins 129 prevent the outer tube portion 104 from coming into direct contact with the insertion hole 2 of the core, and actively form a coolant flow path.

以上の構成を基にその作用を説明する。The operation will be explained based on the above configuration.

まず、本実施1Jによる制御棒4を制御棒案内管3内に
配置するとともに、その上端をワイヤーロープ7を介し
て制御棒駆動機構に連結する。そして上記制御棒駆動機
構により制御棒4の炉心1内への挿入・引抜を調整して
、原子炉の出力制御をなす。
First, the control rod 4 according to the present embodiment 1J is placed in the control rod guide tube 3, and its upper end is connected to the control rod drive mechanism via the wire rope 7. The control rod drive mechanism adjusts the insertion and withdrawal of the control rods 4 into the reactor core 1 to control the output of the reactor.

尚、制御棒要素101の組立であるが、まず内管部10
5の下部に下部キャップ107を段付係合部121及び
122を介して組込む。次に外管部104を下部キャッ
プ107に段付係合部123及び122を介して組込む
。その状態で中性子吸収体108を挿入し、上部キャッ
プ106を被嵌して、キー穴127にキー128を差込
む。
Note that when assembling the control rod element 101, first the inner tube part 10 is assembled.
The lower cap 107 is assembled into the lower part of the housing 5 via the stepped engagement parts 121 and 122. Next, the outer tube part 104 is assembled into the lower cap 107 via the stepped engagement parts 123 and 122. In this state, the neutron absorber 108 is inserted, the upper cap 106 is fitted, and the key 128 is inserted into the key hole 127.

次に内管部105の段付係合部124をスパイダ109
の踵部111上に載置して制御棒要素101をスパイン
102に取付ける。
Next, the stepped engagement portion 124 of the inner tube portion 105 is attached to the spider 109.
The control rod element 101 is attached to the spine 102 by placing it on the heel 111 of the control rod element 101 .

さて、原子炉を緊急に停止させるような場合には、制御
棒を炉心内に高速で挿入する。その際、従来の制御棒に
よると、例えば溶接部等に大きな塑性変形が発生して、
制御棒の健全性が損われる恐れがあった。これに対して
、本実施例の場合には、そのような懸念はなく、制御棒
4の健全性は確実に維持されるものである。以下この点
について詳細に説明する。
Now, in the event of an emergency shutdown of a nuclear reactor, control rods are inserted into the reactor core at high speed. At that time, according to conventional control rods, large plastic deformation occurs in, for example, welded parts.
There was a risk that the integrity of the control rods would be compromised. On the other hand, in the case of this embodiment, there is no such concern, and the integrity of the control rod 4 is reliably maintained. This point will be explained in detail below.

まず制御棒4を炉心1内に高速で挿入すると、外管部1
04が挿通孔の壁からの輻射熱により加熱されるために
、外管部104側と内管部105側との間に大きな温度
差が発生し、その結果外管部104側と内管部105側
との間に大きな熱膨張差が発生する。この熱膨張差は軸
方向及び半径方向の両方に発生するものであるが、特に
軸方向に顕著に発生するものである。この時本実施例の
場合には外管部104が軸方向及び半径方向外側に対し
て自由な構成となっているので、その熱膨張は効果的に
許容される。したがって、大きな熱応力・の発生、それ
による塑性歪みの発生は確実に防止され、制御棒要素、
ひいては制御棒の健全性は確実に維持される。
First, when the control rod 4 is inserted into the core 1 at high speed, the outer tube part 1
04 is heated by radiant heat from the wall of the insertion hole, a large temperature difference occurs between the outer tube section 104 side and the inner tube section 105 side. A large difference in thermal expansion occurs between the two sides. This thermal expansion difference occurs both in the axial direction and in the radial direction, but is particularly noticeable in the axial direction. At this time, in the case of this embodiment, since the outer tube portion 104 is configured to be freely axially and radially outward, its thermal expansion is effectively allowed. Therefore, the occurrence of large thermal stress and the resulting plastic strain are reliably prevented, and control rod elements,
In turn, the integrity of the control rods is reliably maintained.

又、本実施例の場合には単に外管部104を軸方向及び
半径方向外側に自由な構成としただけではなく、外管部
104と上部キャップ106及び下部ヤップ107との
結合はもとより、内管部105と上部キャップ106及
び下部キャップ106との結合、内管部105とスパイ
ダ109との結合を全て係合構造により実現しており、
従来塑性歪みが集中していた溶接部を−切なくした構成
となっている。そして各係合構造部では各部材相互の熱
膨張差が効果的に吸収されているものである。特に、内
管部105とスパイダ109とも従来のように一体では
なく、内管部105の段付係合部124をスパイダ10
9の鍔部111上に載置させているだけである。したが
っ、て内管部105とスパイダ109との間の熱膨張差
は効果的に吸収され、熱応力の発生、それによる塑性歪
みの発生は効果的に防止される。
In addition, in the case of this embodiment, the outer tube part 104 is not only configured to be free to move outward in the axial and radial directions, but also to connect the outer tube part 104 with the upper cap 106 and the lower cover 107, as well as to connect the outer tube part 104 with the upper cap 106 and the lower cover 107. The coupling between the tube part 105 and the upper cap 106 and the lower cap 106 and the coupling between the inner tube part 105 and the spider 109 are all realized by an engagement structure,
The welded area, where conventionally plastic strain was concentrated, has been made into a sharper structure. In each engagement structure, the difference in thermal expansion between the members is effectively absorbed. In particular, the inner tube portion 105 and the spider 109 are not integrated as in the past, and the stepped engagement portion 124 of the inner tube portion 105 is connected to the spider 109.
It is simply placed on the flange 111 of No. 9. Therefore, the difference in thermal expansion between the inner tube portion 105 and the spider 109 is effectively absorbed, and the generation of thermal stress and thereby plastic strain is effectively prevented.

以上本実施例によると以下のような効果を奏することが
できる。
According to this embodiment, the following effects can be achieved.

■まず本実施例によると、各制御棒要素101における
塑性歪みの発生を防止して、その健全性の維持を図るこ
とができる。その結果、制御棒要素101はもとより、
制御棒としての寿命を大幅に延長することができる。
(1) First, according to this embodiment, it is possible to prevent the occurrence of plastic strain in each control rod element 101 and maintain its soundness. As a result, the control rod element 101 as well as
The lifespan of control rods can be significantly extended.

これは、まず溶接部を−切な(して全て係合構造により
組立てたこと、特に、外管部104を軸方向及び甲径方
向外側に対して自由な構成としてその熱膨張を吸収し得
る構成としたこと、内管部105とスパイダ109との
関係も従来のように一体化するのではなく相互の熱膨張
差を吸収し得る係合関係により組立たことに起因する。
This is achieved by first cutting the welded parts and then assembling the entire body with an engaging structure.In particular, the outer tube part 104 is configured to have a free configuration in the axial direction and outside in the diametrical direction so that its thermal expansion can be absorbed. This is because the relationship between the inner tube portion 105 and the spider 109 is not integrated as in the conventional case, but is assembled in an engaging relationship that can absorb the difference in thermal expansion between them.

■又、制御棒の健全性が維持されることによりその機能
も確実に維持されるので、原子炉の安全性も向上するも
のである。
(2) Furthermore, since the integrity of the control rods is maintained, their functions are also reliably maintained, which improves the safety of the nuclear reactor.

■さらに、制御棒の寿命が延長されたことにより、制御
棒を交換する頻度が少なくなり、交換作業に要する手間
及び時間が不要になることはもとより、それ・によって
プラントの稼働率の向上を図ることができる。
■Furthermore, as the lifespan of the control rods has been extended, the frequency of replacing control rods has been reduced, which not only eliminates the time and effort required for replacement work, but also improves plant availability. be able to.

次に第2図を参照して第2の実施例を説明する。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.

この第2の実施例は、スパイダ109の上面側にガイド
131を設けたものであり、このガイド131により内
管部104をガイドして、スパイダ109に対する位置
を確定するものである。
In this second embodiment, a guide 131 is provided on the upper surface side of the spider 109, and the guide 131 guides the inner tube portion 104 to determine its position with respect to the spider 109.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によるガス冷却型原子炉用制
御棒によると、制御棒要素の被覆管における塑性歪みの
発生を抑制して、制御棒要素ひいては制御棒の寿命の延
長を図ることができる等その効果は大である。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the control rod for a gas-cooled nuclear reactor according to the present invention, the occurrence of plastic strain in the cladding tube of the control rod element is suppressed, and the life of the control rod element and ultimately of the control rod is reduced. The effects are great, such as being able to extend the time.

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

第1図は本発明の第1の実施例を示す制御棒要素の断面
図、第2図は第2の実施例による制御棒要素の断面図、
第3図及び第4図は従来例の説明に使用した図で、第3
図は制御棒の断面図、第4図は制御棒要素の断面図であ
る。 1・・・炉心、2・・・挿入孔、3・・・制御棒案内管
、4・・・制御棒、7・・・ワイヤーローブ、]01・
・・制御棒要素、102・・・スパイン、103・・・
被覆管、104・・・外管部、105・・・内管部、1
06・・・上部キャップ、107・・・下部キャップ、
108・・・中性子吸収体、109・・・スパイダ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図
FIG. 1 is a sectional view of a control rod element according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a control rod element according to a second embodiment,
Figures 3 and 4 are diagrams used to explain the conventional example.
The figure is a sectional view of a control rod, and FIG. 4 is a sectional view of a control rod element. 1... Reactor core, 2... Insertion hole, 3... Control rod guide tube, 4... Control rod, 7... Wire lobe, ]01.
...Control rod element, 102...Spine, 103...
Cladding tube, 104... Outer tube part, 105... Inner tube part, 1
06... Upper cap, 107... Lower cap,
108...neutron absorber, 109...spider. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 外管部、この外管部の内周側に間隔をもって配置された
内管部、これら外管部及び内管部により形成された環状
空間部の上端に被嵌された上部キャップ、上記外管部及
び内管部により形成された環状空間部の下端に被嵌され
た下部キャップとからなる被覆管と、この被覆管の上記
環状空間部内に収容された中性子吸収体とを備えた制御
棒要素を夫々スパイダを介してスパインに連接して構成
される制御棒において、上記外管部は上記上部キャップ
の外周端縁及び下部キャップの外周端縁にその上端及び
下端を夫々係合させた状態で取付けられ、かつ軸方向及
び半径方向外側に所定範囲内で熱膨張吸収可能な状態で
設置されていることを特徴とするガス冷却型原子炉用制
御棒。
an outer tube part, an inner tube part arranged at intervals on the inner circumference side of the outer tube part, an upper cap fitted over the upper end of an annular space formed by the outer tube part and the inner tube part, and the outer tube. A control rod element comprising a cladding tube consisting of a lower end cap fitted onto the lower end of an annular space formed by a section and an inner tube section, and a neutron absorber housed in the annular space of the cladding tube. In the control rod, each of which is connected to a spine via a spider, the outer tube part has its upper and lower ends engaged with the outer peripheral edge of the upper cap and the outer peripheral edge of the lower cap, respectively. 1. A control rod for a gas-cooled nuclear reactor, characterized in that the control rod is attached to the axially and radially outwardly in a state capable of absorbing thermal expansion within a predetermined range.
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