JPH0352598B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高速増殖炉の制御棒集合体に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に高速増殖炉の制御棒集合体は第１図およ
び第２図に示す如く構成されている。すなわち、
１は下部案内管であつて、この下部案内管１の下
端部にはエントランスノズル２が設けられてい
る。そして、このエントランスノズル２は炉心支
持板（図示せず）に挿入されハイドロリツクホー
ルドダウン等により下部案内管１の浮き上りを防
止し、この下部案内管１を炉心内の所定位置に保
持するように構成されている。そして、この下部
案内管１内には制御棒３が上下動自在に挿入され
ている。そして、この制御棒３の上端にはハンド
リングヘツド４が設けられている。そして、この
ハンドリングヘツド４には制御棒駆動機構（図示
せず）の延長管が連結され、この制御棒駆動機構
によつて制御棒３が上下に移動され、原子炉の制
御をなすように構成されている。なお、第１図は
制御棒３が上方に引抜かれた状態を示している。
またこの制御棒３の下端には円柱状のダツシユラ
ム５が突設されている。また、上記下部案内管１
内下部には有底円筒状のダツシユポツト６が設け
られている。そして、制御棒３が挿入すなわち下
降した場合にはこのダツシユラム５が第２図に示
す如くダツシユポツト６内に挿入され、このダツ
シユラム５の外周面とダツシユポツト６の内周面
との間には所定の間隙７が形成されるように構成
されている。そして、スクラム時にこの制御棒３
が挿入された場合、ダツシユラム５がダツシユポ
ツト６内に進入し、このダツシユポツト６内の冷
却材が間隙７から押し出され、その際の抵抗によ
つて制御棒３の速度を減速し、緩衝をなすように
構成されている。そして、このスクラム時におけ
る制御棒３の挿入特性すなわちスクラム特性を第
３図に示す。第３図中Ａは制御棒駆動構内のガス
圧あるいはスプリングの付勢力によつて下向に加
速される加速区間、Ｂは制御棒３が一定速度で下
降する下降区間、Ｃはダツシユラム５とダツシユ
ポツト６によつて制御棒３が減速されて停止する
緩衝区間である。そして、前記したダツシユラム
５とダツシユポツト６との間の間隙７は制御棒３
の全挿入までの時間すなわちスクラム時間が所定
の時間以上とならないように、かつ停止時の衝撃
が所定の値を超えないようにその寸法が設定され
ている。なお、上記下部案内管１、制御棒３の構
造部材、ダツシユラム５、ダツシユポツト６等は
一般に耐食性および耐熱性の大なオーステナイト
系ステンレス鋼で形成されている。

〔背景技術の問題点〕

一般に炉心内にある部材は高速中性子の照射に
よつてボイドスエリングを生じ、体積が膨張す
る。このため、ダツシユラム５の外径およびダツ
シユポツト６の内径が変化してしまいこれらの間
の間隙７の寸法が変化する。このため第３図に示
すスクラム特性のうち緩衝区間Ｃの特性が変化す
る。この場合、上記ダツシユポツト６は炉心の下
端に位置し、温度が低くかつ中性子照射量が小さ
い。これに対し制御棒３は通常は引抜状態で使用
されるため、ダツシユラム５はほぼ炉心の中心位
置８の近傍に位置し、温度が高くかつ中性子照射
量も大きい。このため、ダツシユラム５の方がダ
ツシユポツト６よりボイドスエリング量が大き
く、よつてダツシユポツト６の内径増大量よりダ
ツシユラム５の外径増大量の方が大きい。このた
め間隙７の寸法が小さくなり、緩衝区間Ｃの時間
が長くなり、スクラム時間が長くなる不具合があ
つた。このような不具合を解消するにはボイドス
エリングの影響を見込んでダツシユポツト６とダ
ツシユラム５との間の間隙７をあらかじめ大きく
しておくことも考えられるが、このようにすると
初期の状態においてこの間隙７が過大となり、充
分な緩衝をなすことができず、スクラム時の衝撃
が大きくなる等の不具合を生じる。

〔発明の目的〕

本発明はボイドスエリングによつてスクラム特
性に影響が与えられることがなく、より安したス
クラム作動をなさしめることができる制御棒集合
体を得ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は高速増殖炉の炉心内に設けられ底部に
オーステナイト系ステンレス鋼からなる有底円筒
状のダツシユポツトを有する下部案内管と、この
下部案内管内に制御棒駆動機構により上方から挿
入又は引抜き操作される制御棒と、この制御棒の
下端に設けられスクラム時に上記ダツシユポツト
内に挿入されて制御棒の落下衝撃を緩和するダツ
シユラムとを有する制御棒集合体において、上記
ダツシユラムの少なくともダツシユポツトに挿入
される部分を冷間加工が施されたオーステナイト
系ステンレス鋼で形成したものである。そして、
オーステナイト系ステンレス鋼は冷間加工するこ
とによつてボイドスエリング量が減少し、冷間加
工度が大きくなるに従つてボイドスエリング量の
減少量も大きくなる。よつてダツシユラムとダツ
シユポツトに対する温度、中性子照射量等の中性
子照射量の差は上記冷間加工度の差により相殺さ
れ、ダツシユラムとダツシユポツトのボイドスエ
リング量はほぼ等しくなり、これらの間の間隙の
寸法が変化しないのでスクラム特性に影響が与え
られることがなく、安定したスクラム作動が得ら
れるものである。

〔発明の実施例〕

以下第４図および第５図を参照して本発明の一
実施例を説明する。

図中１０１は下部案内管であつて、この下部案
内管１０１の下端部にはエントランスノズル１０
２が設けられている。そして、このエントランス
ノズル１０２は炉心支持板（図示せず）に挿入さ
れハイドロリツクホールドダウン等により下部案
内管１０１の浮き上りを防止し、この下部案内管
１０１を炉心内の所定位置に保持するように構成
されている。そして、この下部案内管１０１内に
は制御棒１０３が上下動自在に挿入されている。
そして、この制御棒１０３の上端にはハンドリン
グヘツド１０４が設けられている。そして、この
ハンドリングヘツド１０４には制御棒駆動機構
（図示せず）の延長管が連結され、この制御棒駆
動機構によつて制御棒１０３が上下に移動され、
原子炉の制御をなすように構成されている。な
お、第４図は制御棒１０３が上方に引抜かれた状
態を示している。また、この制御棒１０３の下端
には円柱状のダツシユラム１０５が突設されてい
る。また、上記下部案内管１０１内下部には有底
円筒状のダツシユポツト１０６が設けられてい
る。そして、制御棒１０３が挿入すなわち下降し
た場合にはこのダツシユラム１０５が第５図に示
す如くダツシユポツト１０６内に挿入され、この
ダツシユラム１０５の外周面とダツシユポツト１
０６の内周面との間には所定の間隙１０７が形成
されるように構成されている。そして、スクラム
時にこの制御棒１０３が挿入された場合、ダツシ
ユラム１０５がダツシユポツト１０６内に進入
し、このダツシユポツト１０６内の冷却材が間隙
１０７から押し出され、その際の抵抗によつて制
御棒１０３の速度を減速し、緩衝をなすように構
成されている。そして、このダツシユラム１０５
とダツシユポツト１０６との間の間隙１０７は制
御棒１０３の全挿入までの時間すなわちスクラム
時間が所定の時間以上とならないように、かつ停
止時の衝撃が所定の値を超えないようにその寸法
が設定されている。そして、上記下部案内管１０
１、制御棒１０３の構造部材、ダツシユラム１０
５、ダツシユポツト１０６等は耐食性および耐熱
性の大きなオーステナイト系ステンレス鋼で形成
されている。そして、上記ダツシユラム１０５は
オーステナイト系ステンレス鋼を溶体化処理で形
成したのち、冷間加工を加えたものである。ま
た、上記ダツシユポツト１０６はオーステナイト
系ステンレス鋼を溶体化処理で形成したままの材
料あるいはこれに上記ダツシユラム１０５の冷間
加工度より小さな加工度で冷間加工したものであ
る。したがつて、このダツシユラム１０５とダツ
シユポツト１０６との間に所定の冷間加工度の差
が与えられており、この冷間加工度の差は両者に
対する中性子照射条件の差に対応して以下の如く
設定されている。

すなわち、炉心内における軸方向の温度分布お
よび中性子照射量の分布は第６図に示す如きもの
であり、このような特性は設計時あるいは運転実
績のデータの解析によつてあらかじめ知られてい
る。よつて、第６図に示す如くダツシユラム１０
５およびダツシユポツト１０６の炉心に対する位
置P₁，P₂をこのような分布特性に対応させれば
ダツシユラム１０５およびダツシユポツト１０６
の温度、中性子照射量等の中性子照射条件をそれ
ぞれ求めることができる。なお、制御棒１０３は
原子炉運転中における位置が変更される場合もあ
るが、このような場合には各位置における時間か
ら平均的な中性子照射条件を求めればよい。

次にこのような中性子照射条件から、ダツシユ
ラム１０５およびダツシユポツト１０６を同一の
材料で形成した場合にこれらダツシユラム１０５
およびダツシユポツト１０６に生じるボイドスエ
リングの量を求める。なお、オーステナイト系ス
テンレス鋼に対する中性子照射条件とボイドスエ
リングとの関係は実験的に知られている。たとえ
ば第７図には中性子照射量を一定とした場合にお
ける温度とボイドスエリング量との特性を示す。
また第８図には温度を一定とした場合における中
性子照射量とボイドスエリングとの特性を示す。
よつて、これらの特性から、上記ダツシユラム１
０５とダツシユポツト１０６を同一材料で形成し
た場合にこれらに生じるボイドスエリング量を求
めることができる。

次にこれらダツシユラム１０５とダツシユポツ
ト１０６に生じるボイドスエリング量の差を相殺
するに必要な冷間加工度の差を求める。一般にオ
ーステナイト系ステンレス鋼は冷間加工を施こす
ことによつてボイドスエリング量が減少し、しか
も冷間加工度が大きくなるに従つてボイドスエリ
ングの減少量も大きくなることが知られている。
なお、第９図にはこの特性の一例を示す。よつ
て、このような特性から上記ダツシユラム１０５
とダツシユポツト１０６の中性子照射条件の差に
よるボイドスエリング量の差をちようど相殺する
に必要な冷間加工度の差を求めることができるも
のである。

なお、本発明は上記の一実施例には限定されて
ない。

たとえばダツシユラム、ダツシユポツト全体を
前述の如く冷間加工度に差を与えた材料で形成す
る必要はなく、一部のみたとえばダツシユラムの
外周面の部分、ダツシユポツトの内周面の部分の
みを前述の如く冷間加工度に差を与えたオーステ
ナイト系ステンレス鋼で形成してもよい。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明は高速増殖炉の炉心内に設け
られ底部にオーステナイト系ステンレス鋼からな
る有底円筒状のダツシユポツトを有する下部案内
管と、この下部案内管内に制御棒駆動機構により
上方から挿入又は引抜き操作される制御棒と、こ
の制御棒の下端に設けられスクラム時に上記ダツ
シユポツト内に挿入されて制御棒の落下衝撃を緩
和するダツシユラムとを有する制御棒集合体にお
いて、上記ダツシユラムの少なくともダツシユポ
ツトに挿入される部分を冷間加工が施されたオー
ステナイト系ステンレス鋼で形成したものであ
る。そして、オーステナイト系ステンレス鋼は冷
間加工することによつてボイドスエリング量が減
少し、冷間加工度が大きくなるに従つてボイドス
エリング量の減少量も大きくなる。よつてダツシ
ユラムとダツシユポツトに対する温度、中性子照
射量等の中性子照射量の差は上記冷間加工度の差
により相殺され、ダツシユラムとダツシユポツト
のボイドスエリング量はほぼ等しくなり、これら
の間の間隙の寸法が変化しないのでスクラム特性
に影響が与えられることがなく、安定したスクラ
ム作動が得られる等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示し、第１図は
全体の縦断面図、第２図はダツシユラムとダツシ
ユポツトの部分の縦断面図である。また、第３図
はスクラム特性を示す線図である。第４図および
第５図は本発明の一実施例を示し、第４図は全体
の縦断面図、第５図はダツシユラムとダツシユポ
ツトの部分の縦断面図である。また、第６図は炉
心の温度、中性子照射量の分布および制御棒集合
体との位置関係を示す図、第７図は温度に対する
ボイドスエリングの特性を示す線図、第８は中性
子照射量に対するボイドスエリングの特性を示す
線図、第９図は冷間加工度がボイドスエリングに
与える影響を示す線図である。 １０１……下部案内管、１０３……制御棒、１
０５……ダツシユラム、１０６……ダツシユポツ
ト、１０７……ダツシユラム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高速増殖炉の炉心内に設けられ底部にオース
   テナイト系ステンレス鋼からなる有底円筒状のダ
   ツシユポツトを有する下部案内管と、この下部案
   内管内に制御棒駆動機構により上方から挿入又は
   引抜き操作される制御棒と、この制御棒の下端に
   設けられスクラム時に上記ダツシユポツト内に挿
   入されて制御棒の落下衝撃を緩和するダツシユラ
   ムとを有する制御棒集合体において、上記ダツシ
   ユラムの少なくともダツシユポツトに挿入される
   部分を冷間加工が施されたオーステナイト系ステ
   ンレス鋼で形成したことを特徴とする制御棒集合
   体。