JPH01304392A

JPH01304392A - 制御棒

Info

Publication number: JPH01304392A
Application number: JP63134458A
Authority: JP
Inventors: Emiko Higashinakagaha; 東中川　恵美子; Kanemitsu Sato; 佐藤　金光; Junko Kawashima; 川島　純子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1989-12-07

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ｌ−（ｆ−Ｔｉ系合金からなる構造体を有す
る制御棒に関する。

（従来の技術）従来、ステンレス管内に中性子吸収能として８４Ｃ￥！
７Ｊ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ぎいこと、
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でいる等の理由から原
子炉の制御棒の中性子吸収材オ′ミ１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
するために、例えば、特開昭６０−２５７３９１号に示
される如り３．３重量％のＺｒを添加した１」ｆ合金を
用いたり、特開昭６０−１７０７９０号に示される如く
）」ｆ製管の中に８４Ｇを充填した制御棒の開発が試み
られている。しかし、１」−「金属自体の比重が人ぎい
ために、ｌ−１１’金属の多量の使用は制御棒の過重量
化の原因になると共に、上記の制御棒では実用に適した
中性子吸収能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）本発明の目的は、軽量でおると共に、実用上充分な中性
子吸収能および耐食性を有する制御棒を提供することに
ある。

［発明の構成］（課題を解決するだめの手段および作用）本発明は、５
〜６０重最％のハフニウム（，１−１ｆ　）と残部が実
質的にチタン（Ｔ１）からなる合金製構造体を有するこ
とを特徴とする制御棒である。

本発明の制御棒は、チタン（Ｔｉ〉を含有するハフニウ
ム（Ｈｆ）合金で構成されているために、軽量であると
共に、実用上充分な中性子吸収能および耐食性を有する
。即ち、ｌ−１ｆの比重は１３ｇ／ＣＣてあり、Ｔｉの
比重４．５９／ＣＣに較べると大きいが、）−１ｆはＴ
ｉ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、制御棒の軽量化が計れる。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、実用上充分な中性子吸収能を有する。さらに、１−
１ｆは優れた制御能力と共に、原子炉の炉水中でも長期
間にわたって安定した耐食性を有し、Ｔｉと合金化して
も１−１ｆのこの優れた特性は損なわれない。

１−１ｆの含有量を重量比で５〜６０％としたのは、５
％未満では中性子吸収能か不足して制御能力が充分でな
く、また６０％を超えると重量が重くなるためてあり、
実用上は４０〜６０％の範囲とすることが好ましい。

本発明の＋」ｆ−ｒｒ金合金、耐食性をさらに向上させ
るために、重量比で０．１−５％の鉄（「ｅ）、０．１
〜５％のニッケル（Ｎ　ｌ　＞、０．１〜３％のクロム
（Ｃｒ）、０．１〜２％のニオブ（Ｎｂ）、０．１〜２
％のモリブデン（ＭＯ）のうち少なくとも１種を含有す
ることかできる。これらの元素の内、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｑｒ
は１−（ｆ、Ｔｉと金属間化合物を作りこの合金の耐食
性を向上させる。これらの元素の含有量をそれぞれ重量
比で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
食性改善か期待できず、またその上限値を超えると強度
か強くなり過ぎて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重量比で０．１〜２．５％、０．
１〜２．５％、０．１〜２％とすることが好ましい。

また、ＮｂおよびＭｏは１」ｆおよびｌ−ｉのβ安定化
元素であり、β相が特に耐食性に優れているＨｆおよび
丁ｊ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かできる。その含有量をそれ
ぞれ重量比で０．１〜２％としたのは、含有量が０．１
％未満では耐食性改善の効果が得られず、また、２％を
超えると強度が強くなり過ぎ加工性が悪くなるためであ
り、実用上は０．２〜１％とすることが好ましい。

さらに、本発明においては、必要に応じて重量比で０．
１〜３％の錫（Ｓｎ）、０．０５〜１％のシリコン（Ｓ
　ｉ　）の少なくとも１種をさらに含有させることかで
きる。３ｎはわずかに含有させることにより、機械的強
度を向上させることができ、その含有量を０．１〜３％
としたのは、０．１％未満ではその含有効果か得られず
、また３％を超えると耐食性が劣化するためであり、実
用上は０．１〜１．５％とすることが好ましい。Ｓｉ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
効果か達成されないためであり、実用上は０．０５〜０
．２％とすることが好ましい。

本発明に係わる上述の合金を用いた制御棒は、その合金
自体で制御棒を構成することも可能であリ、この場合は
従来の８４Ｃ粉末を用いたものに較べて多少中性子吸収
能が低下するものの経時的な変化を生じることなく極め
て長期間にわたって安定した中性子吸収能、耐食性を維
持することかできるという利点を有する。また、上述の
合金を用いた構造体に空間部を設けて、この空間部に８
４Ｇ粉末を充填することも可能である。この制御棒は合
金製構造体自体も優れた中性子吸収能を有するため、従
来の制御棒に較べて中性子吸収能を向上させることがで
き、かつ、耐食性も著しく改善することかできる。なお
、合金製構造体としでは、合金製管体や制御棒構造体に
所定の開口を設けて中空部を形成したもの等が挙げられ
る。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の実施例に基づく制御棒モデルを示す
斜視図であり、第２図は本発明の伯の実施例に基づく合
金製ブロックを示す斜視図であり、第３図はこの合金製
ブロックを用いた制御棒モデルを示す斜視図である。

実施例１１−１１’、Ｎ　ｉ、「ｅ、３　ｉ、　Ｎｂ、−「ｉの
粉末を所定量混合した原料を溶解し、焼入れ鍛造、熱間
圧延、冷間圧延した後、焼鈍の繰り返しにより、外径Ｌ
８ｍｍ、内径４、Ｏ＃の寸法を有し、重量比で４０％の
１−１１−１０．８％のＮｉ、１．２％のＦｅ、　　０
．１％の８１．０．５％のＮｂ、残部Ｔｉからなる合金
製管体を作製し、この中に１３，１Ｃ粉末（２）を充填
した。この合金製管体（１）を、第１図に示す様に、ス
テンレスからなるブレード（３）内に配置して制御棒モ
デル（４）を得た。

実施例２第２図に示す様に、重量比で４５％のｌ−１ｆ、１０％
のＮｉ、０．５％のＣｒ、　　１．０％のＮｂ、０．１
％の１ｖｌｏ、　　０．１％のＳｉ、残部Ｔｉからなる
合金で構成された合金製ブロック（５）を１ｑだ。この
ブロック（５）は幅１００ｍｍ、厚さ８ｍｍ、長さ４０
０＃の＝ｊ法を有し、板厚に平行にａ　ｍｍピッチで直
径６＃の開口がＵ旧プられ、その中に８４Ｃ粉末（６）
が充填された。このブロック（５）を第３図に示す様に
、ステンレスからなるブレード（７）内に配置して制御
棒モデル（８）を冑た。

実施例３重量比で５０％の１−１ｆ、０．１％の３ｉ、１，５％
のＮｂ、残部Ｔｉからなる合金製管体にＢ／Ｉ　Ｃ粉末
を充填し、実施例１と同様な制御棒モデルとした。

実施例４重量比−Ｃ１１０％の１−１　’ｌ’、２．０％のＦｅ
、０．５％のＮｂ、２％のＳｎ、残部下１からなる合金
で構成され、実施例２と同様な制御棒モデルとした。

実施例５重量比で４０％の＋−＋１．１０％のＮｂ、０．５％の
Ｍｏ、残部Ｔｉからなる合金で構成され、実施例２と同
様な制御棒モデルとした。

実施例６重量比で４０％の＋−＋ｆ、　　２．０％のＣｒ、　　
０．５％のＦｅ、１％のＳｎ、０，１％のＳｉ、残部Ｔ
ｊからなる合金製管体にｆ３＋ｃ粉末を充填し、実施例
１と同様な制御棒モデルとした。

実施例７重量比で６０％の１−１　ｆ、０．１％のＮ１．０．３
％「ｅ、１％３ｉ、０．５％のＮｂ、残部Ｔｉからなる
合金で構成された棒状体として、この棒状体をステンレ
スのブレート内に配置して制皿棒モデルを得た。

実施例８重量比で８０％のＨｆおよび残部下１からなる合金て構
成され、実施例１と同様な制御棒モデルとしｌこ。

上記実施例１〜８および′紬１−１　ｆからなる比較例
の特性を表に示す。

（以下余白）表なお、この表中の中性子吸収能は従来のステンレスから
なる管体に８４Ｃ粉末を充填した場合の吸収能を１００
とした場合の比率を表し、また、耐食性は５００°Ｃ１
１００気斤の水蒸気中に２４時間放置た場合の比率を表
し、また、耐食性は５００℃、１００気圧の水蒸気中に
２４時間放置した後の腐蝕増量を示す。

この結果から明らかな様に、本発明に係わる合金と８４
Ｃとを併用した実施例１〜６では中性子吸収能、耐食性
共に優れた特性を有し、また、実施例８では耐食性は実
用上充分であり、しかも優れた中性子吸収能を有し、さ
らに、８４Ｃ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する
。

通常、ｆｉｌＪ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の制御棒は要求される
中性子吸収能が多少率さい部位に用いるのに適している
。

［発明の効果］以上の様に、本発明ににれば、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、軽量化された制
御棒を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による制御棒モデルを示す斜視
図、第２図は本発明の他の実施例による合金製ブロック
を示ず斜視図、第３図は第２図に示された合金製ブロッ
クを用いた制御棒−Ｅデルを示ず斜視図である。１・・・合金製管２．６・・・Ｂ４Ｃ粉末３．７・・・ブレード４．８・・・制御棒モデル５・・・合金製ブロック代理人　弁理士　大　胡　典　夫＝　１２−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）５〜６０重量％のハフニウム（Ｈｆ）と残部が実
質的にチタン（Ｔｉ）からなる合金製構造体を有するこ
とを特徴とする制御棒。
（２）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請求項１記載の制
御棒。