JPH05172978A - Ｐｗｒ用制御棒 - Google Patents
Ｐｗｒ用制御棒Info
- Publication number
- JPH05172978A JPH05172978A JP3355816A JP35581691A JPH05172978A JP H05172978 A JPH05172978 A JP H05172978A JP 3355816 A JP3355816 A JP 3355816A JP 35581691 A JP35581691 A JP 35581691A JP H05172978 A JPH05172978 A JP H05172978A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control rod
- boron
- carbon fiber
- resin
- rod
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＰＷＲ用制御棒において、被覆管あるいは制
御棒自体をカーボンファイバー等のコンポジットで構成
することにより、制御棒案内管に対する耐磨耗性の向上
と中性子照射に対するクラック発生の防止、ならびに中
性子吸収体のコストダウンと無公害化を図ることを目的
とする。 【構成】 カーボンファイバーコンポジットで形成した
被覆管（２）にボロンまたはハフニウム（６）を充填せ
しめた構成、または、カーボンとボロンの混合ファイバ
ーコンポジットにより制御棒（１）を直接形成せしめた
構成を特徴としている。
御棒自体をカーボンファイバー等のコンポジットで構成
することにより、制御棒案内管に対する耐磨耗性の向上
と中性子照射に対するクラック発生の防止、ならびに中
性子吸収体のコストダウンと無公害化を図ることを目的
とする。 【構成】 カーボンファイバーコンポジットで形成した
被覆管（２）にボロンまたはハフニウム（６）を充填せ
しめた構成、または、カーボンとボロンの混合ファイバ
ーコンポジットにより制御棒（１）を直接形成せしめた
構成を特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧水型原子炉（ＰＷ
Ｒ）にて使用される制御棒クラスタ集合体の制御棒に関
するものである。
Ｒ）にて使用される制御棒クラスタ集合体の制御棒に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】加圧水型原子炉用燃料集合体では選択さ
れた位置に制御棒案内管が挿通され、これに中性子吸収
による炉心出力制御のために制御棒クラスタ集合体が挿
入されるようになっているが、この制御棒クラスタ集合
体は一般に、図３に示すように、制御棒駆動機構に連結
される連結棒（８）の下部から放射状にアーム（９）を
突出させると共に、該アーム（９）先端から制御棒固定
端（１０）を垂下させてスパイダー（１１）となし、こ
のスパイダー（１１）の上記固定端（１０）に１６〜２
４本の制御棒（１）をその上部端栓（３）により結合し
た構成を有している。
れた位置に制御棒案内管が挿通され、これに中性子吸収
による炉心出力制御のために制御棒クラスタ集合体が挿
入されるようになっているが、この制御棒クラスタ集合
体は一般に、図３に示すように、制御棒駆動機構に連結
される連結棒（８）の下部から放射状にアーム（９）を
突出させると共に、該アーム（９）先端から制御棒固定
端（１０）を垂下させてスパイダー（１１）となし、こ
のスパイダー（１１）の上記固定端（１０）に１６〜２
４本の制御棒（１）をその上部端栓（３）により結合し
た構成を有している。
【０００３】そして、この制御棒（１）は、図４に示す
ように、中性子吸収体（６）、被覆管（２）、上部端栓
（３）、下部端栓（４）、及びプレナムスプリング
（５）からなっており、上記被覆管（２）としては、通
常ステンレス鋼が採用され、また上記中性子吸収体
（６）としては、上記被覆管内径と略同径の棒状の銀−
インジウム−カドミウム合金（通常Ag80％,In15 ％, Cd
５％）が使用されている。
ように、中性子吸収体（６）、被覆管（２）、上部端栓
（３）、下部端栓（４）、及びプレナムスプリング
（５）からなっており、上記被覆管（２）としては、通
常ステンレス鋼が採用され、また上記中性子吸収体
（６）としては、上記被覆管内径と略同径の棒状の銀−
インジウム−カドミウム合金（通常Ag80％,In15 ％, Cd
５％）が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記制御棒は、効果的
に中性子を吸収して前記燃料集合体の出力制御を行う
が、中性子吸収体となる前記合金に高価な銀を多量に必
要とすると共に、外部に放出されると有害なカドミウム
を含有するとの問題を有し、また、上記中性子吸収体は
被覆管を構成するステンレス鋼ともども合金であること
から、中性子照射による格子欠陥によりもろくなってク
ラック発生までの寿命が炉外におけるそれよりも短くな
ることや、さらには、燃料集合体の制御棒案内管との間
のフレッティングによる摩耗も問題となっている。
に中性子を吸収して前記燃料集合体の出力制御を行う
が、中性子吸収体となる前記合金に高価な銀を多量に必
要とすると共に、外部に放出されると有害なカドミウム
を含有するとの問題を有し、また、上記中性子吸収体は
被覆管を構成するステンレス鋼ともども合金であること
から、中性子照射による格子欠陥によりもろくなってク
ラック発生までの寿命が炉外におけるそれよりも短くな
ることや、さらには、燃料集合体の制御棒案内管との間
のフレッティングによる摩耗も問題となっている。
【０００５】本発明は上述の如き実状に鑑みてなされた
ものであり、制御棒自体に新規な構成を見出すことによ
り、制御棒の耐磨耗性の向上とクラック発生の防止、な
らびに中性子吸収体のコストダウンと無公害化を図るこ
とを目的とするものである。
ものであり、制御棒自体に新規な構成を見出すことによ
り、制御棒の耐磨耗性の向上とクラック発生の防止、な
らびに中性子吸収体のコストダウンと無公害化を図るこ
とを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的を達成す
るための本発明制御棒の特徴は、先ず、第１は、カーボ
ンファイバーを用い円筒状に形成してなる棒状体にター
ルまたは樹脂を含浸すると共に、これを炭化処理して被
覆管を形成せしめ、該被覆管にボロンまたはハフニウム
からなる中性子吸収体を充填したところにある。次に、
本発明第２の制御棒は、カーボンとボロンの混合ファイ
バーを用い円筒または円柱状に形成してなる棒状体に、
タールまたは樹脂を含浸せしめて炭化処理したことを特
徴とする。
るための本発明制御棒の特徴は、先ず、第１は、カーボ
ンファイバーを用い円筒状に形成してなる棒状体にター
ルまたは樹脂を含浸すると共に、これを炭化処理して被
覆管を形成せしめ、該被覆管にボロンまたはハフニウム
からなる中性子吸収体を充填したところにある。次に、
本発明第２の制御棒は、カーボンとボロンの混合ファイ
バーを用い円筒または円柱状に形成してなる棒状体に、
タールまたは樹脂を含浸せしめて炭化処理したことを特
徴とする。
【０００７】
【作用】上記の如く、カーボンファイバーあるいはボロ
ン・カーボンファイバーを炭化させた樹脂にて固化せし
めて形成したコンポジットは、軽量かつ強靱であり、耐
磨耗性に優れると共に照射によるクラック発生の恐れも
なく、制御棒の寿命を延ばしライフサイクルコストを低
減することが可能で、また、ボロンを含有するカーボン
ファイバーによって形成されたコンポジットは、それ自
体で中性子吸収体を構成して被覆管を必要とせず、前記
第１発明の中性子吸収体であるボロンやハウニウムと同
様に無公害かつ廉価に中性子を吸収することが可能であ
る。
ン・カーボンファイバーを炭化させた樹脂にて固化せし
めて形成したコンポジットは、軽量かつ強靱であり、耐
磨耗性に優れると共に照射によるクラック発生の恐れも
なく、制御棒の寿命を延ばしライフサイクルコストを低
減することが可能で、また、ボロンを含有するカーボン
ファイバーによって形成されたコンポジットは、それ自
体で中性子吸収体を構成して被覆管を必要とせず、前記
第１発明の中性子吸収体であるボロンやハウニウムと同
様に無公害かつ廉価に中性子を吸収することが可能であ
る。
【０００８】
【実施例】以下、さらに添付図面を参照し、本発明ＰＷ
Ｒ用制御棒の実施例を説明する。図１は本発明第１実施
例の制御棒を示す断面図であり、図において、（１）は
制御棒、（２）は被覆管、（３）は上部端栓、（４）は
下部端栓、（５）はプレナムスプリング、（６）は中性
子吸収体を夫々示している。
Ｒ用制御棒の実施例を説明する。図１は本発明第１実施
例の制御棒を示す断面図であり、図において、（１）は
制御棒、（２）は被覆管、（３）は上部端栓、（４）は
下部端栓、（５）はプレナムスプリング、（６）は中性
子吸収体を夫々示している。
【０００９】上記被覆管（２）は、図２に示すように、
直径0.1 〜1.0 μのカーボンファイバー（７）を、メッ
シュ状の円筒に編み上げ、これに樹脂やタールを含浸さ
せて、この含浸した樹脂等を高温で蒸すようにして炭化
し、固化させた構成を有し、一般の制御棒と同径になる
ように設けられている。
直径0.1 〜1.0 μのカーボンファイバー（７）を、メッ
シュ状の円筒に編み上げ、これに樹脂やタールを含浸さ
せて、この含浸した樹脂等を高温で蒸すようにして炭化
し、固化させた構成を有し、一般の制御棒と同径になる
ように設けられている。
【００１０】また、上記中性子吸収体（６）としては、
B4 C またはHf合金が使用され、図１に示す如く、被覆
管（２）内で下部端栓（４）とプレナムスプリング
（５）によって固定されている。
B4 C またはHf合金が使用され、図１に示す如く、被覆
管（２）内で下部端栓（４）とプレナムスプリング
（５）によって固定されている。
【００１１】一方、上記被覆管（２）を更に強化する手
段として、カーボンファイバー上に、SiC を析出させる
方法がある。この方法は、前記の如く円筒状に形成した
カーボンファイバーにクロロシランガスを浸透させ、こ
のガスを熱分解することによって上記カーボンファイバ
ー上にSiC を析出させC-SiC 複合ファイバーとする。こ
の方法によって作成された被覆管は、後工程の樹脂含浸
・炭化は先のものと同じでも、硬度の高いSiC を表面に
有しているため、耐磨耗性が一層向上し、フレッティン
グ摩耗からのリークによる内部吸収材の外部への漏出
は、より生じ難くなる。なお、この実施例と先の実施例
の被覆管は、燃料棒用としても使用しうる。
段として、カーボンファイバー上に、SiC を析出させる
方法がある。この方法は、前記の如く円筒状に形成した
カーボンファイバーにクロロシランガスを浸透させ、こ
のガスを熱分解することによって上記カーボンファイバ
ー上にSiC を析出させC-SiC 複合ファイバーとする。こ
の方法によって作成された被覆管は、後工程の樹脂含浸
・炭化は先のものと同じでも、硬度の高いSiC を表面に
有しているため、耐磨耗性が一層向上し、フレッティン
グ摩耗からのリークによる内部吸収材の外部への漏出
は、より生じ難くなる。なお、この実施例と先の実施例
の被覆管は、燃料棒用としても使用しうる。
【００１２】最後に、カーボンファイバーとボロンファ
イバーを混合して形成した制御棒を説明する。この制御
棒は、ボロンファイバーをカーボンファイバーと混合す
ると共に、この混合ファイバーを円筒または円柱状に組
み上げ、この組み上げた混合ファイバーに樹脂やタール
を含浸して、これを高温で蒸すようにして炭化すること
により固化されている。即ち、この制御棒は、中性子吸
収材であるボロンを含むために、上記混合ファイバー自
体で中性子吸収体を構成することが可能で、被覆管なし
の上記コンポジット単体で制御棒を形成しうる。このこ
とから、中性子吸収体封入用の空間部や密閉性を考慮す
る必要がなくなって、その加工性が向上する。
イバーを混合して形成した制御棒を説明する。この制御
棒は、ボロンファイバーをカーボンファイバーと混合す
ると共に、この混合ファイバーを円筒または円柱状に組
み上げ、この組み上げた混合ファイバーに樹脂やタール
を含浸して、これを高温で蒸すようにして炭化すること
により固化されている。即ち、この制御棒は、中性子吸
収材であるボロンを含むために、上記混合ファイバー自
体で中性子吸収体を構成することが可能で、被覆管なし
の上記コンポジット単体で制御棒を形成しうる。このこ
とから、中性子吸収体封入用の空間部や密閉性を考慮す
る必要がなくなって、その加工性が向上する。
【００１３】以上、本発明の３つの実施例について説明
したが、上記の如くカーボンファイバーあるいはボロン
・カーボンファイバーをタールまたは樹脂に含浸し、該
樹脂等を炭化・固化せしめたものは軽量かつ強靱であ
り、耐磨耗性に優れると共に、合金のように中性子照射
によるクラック発生の恐れもなく、制御棒の寿命を延ば
しライフサイクルコストを低減することが可能である。
したが、上記の如くカーボンファイバーあるいはボロン
・カーボンファイバーをタールまたは樹脂に含浸し、該
樹脂等を炭化・固化せしめたものは軽量かつ強靱であ
り、耐磨耗性に優れると共に、合金のように中性子照射
によるクラック発生の恐れもなく、制御棒の寿命を延ば
しライフサイクルコストを低減することが可能である。
【００１４】また、ボロンを含有するカーボンファイバ
ーによって形成された第３実施例のコンポジットは、そ
れ自体で中性子吸収体を構成して被覆管を必要とせず、
前記第１，第２実施例の中性子吸収体である B4 C やHf
合金と同様に、従来の銀−インジウム−カドミウム合金
に比し、無公害かつ廉価に中性子を吸収することが可能
である。
ーによって形成された第３実施例のコンポジットは、そ
れ自体で中性子吸収体を構成して被覆管を必要とせず、
前記第１，第２実施例の中性子吸収体である B4 C やHf
合金と同様に、従来の銀−インジウム−カドミウム合金
に比し、無公害かつ廉価に中性子を吸収することが可能
である。
【００１５】なお、下記表１に、従来のステンレス被覆
管＋銀、インジウム、カドミウム合金制御棒と前記本発
明の３つの実施例との比較を示す。また、同表における
重量は、原子炉の緊急停止時において制御棒クラスタ集
合体を自由落下させる際に落下時間を許容値以内とする
ために必要なものを規準として設定されたものであり、
本発明の制御棒では鉛等の錘を付設してこれに対応させ
る。 以下余白
管＋銀、インジウム、カドミウム合金制御棒と前記本発
明の３つの実施例との比較を示す。また、同表における
重量は、原子炉の緊急停止時において制御棒クラスタ集
合体を自由落下させる際に落下時間を許容値以内とする
ために必要なものを規準として設定されたものであり、
本発明の制御棒では鉛等の錘を付設してこれに対応させ
る。 以下余白
【００１６】
【表１】
【００１７】以上、本発明の実施例を説明したが、カー
ボンやボロンのファイバーに含浸させる樹脂としては、
例えばフェノール樹脂やフラン樹脂等の炭化収率の高い
樹脂がこれを炭化させる上で好適である。
ボンやボロンのファイバーに含浸させる樹脂としては、
例えばフェノール樹脂やフラン樹脂等の炭化収率の高い
樹脂がこれを炭化させる上で好適である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＰＷＲ用
制御棒は、先ず１つは、カーボンファイバーコンポジッ
トで形成した被覆管にボロンまたはハフニウムを充填せ
したものであって、さらにもう１つは、カーボンとボロ
ンの混合ファイバーコンポジットにより制御棒を直接形
成せしめたものであり、従来の制御棒に比し、耐磨耗性
及び加工性に優れると共に中性子照射によるクラック発
生の恐れもなく、制御棒の寿命を延ばしてライフサイク
ルコストを低減することが可能で、また、ボロンを含有
するカーボンファイバーによって形成された上記コンポ
ジットは、それ自体で中性子吸収体を構成して被覆管を
必要とせず、先の発明の吸収体と同様に、従来の銀、イ
ンジウム、カドミウム合金からなる吸収体に比し、無公
害かつ廉価に中性子を吸収するとの顕著な効果を奏する
ものである。
制御棒は、先ず１つは、カーボンファイバーコンポジッ
トで形成した被覆管にボロンまたはハフニウムを充填せ
したものであって、さらにもう１つは、カーボンとボロ
ンの混合ファイバーコンポジットにより制御棒を直接形
成せしめたものであり、従来の制御棒に比し、耐磨耗性
及び加工性に優れると共に中性子照射によるクラック発
生の恐れもなく、制御棒の寿命を延ばしてライフサイク
ルコストを低減することが可能で、また、ボロンを含有
するカーボンファイバーによって形成された上記コンポ
ジットは、それ自体で中性子吸収体を構成して被覆管を
必要とせず、先の発明の吸収体と同様に、従来の銀、イ
ンジウム、カドミウム合金からなる吸収体に比し、無公
害かつ廉価に中性子を吸収するとの顕著な効果を奏する
ものである。
【図１】本発明第１実施例の制御棒を示す断面図であ
る。
る。
【図２】同実施例の被覆管を示す部分拡大図である。
【図３】制御棒クラスタ集合体を示す概要図である。
【図４】従来の制御棒を示す断面図である。
（１） 制御棒 （２） 被覆管 （３） 上部端栓 （４） 下部端栓 （５） プレナムスプリング （６） 中性子吸収体 （７） カーボンファイバー
Claims (2)
- 【請求項１】 カーボンファイバーを用い円筒状に形成
してなる棒状体にタールまたは樹脂を含浸すると共に、
これを炭化処理して被覆管を形成せしめ、該被覆管にボ
ロンまたはハフニウムからなる中性子吸収体を充填した
ことを特徴とするＰＷＲ用制御棒。 - 【請求項２】 カーボンファイバーとボロンファイバー
の混合ファイバーを用い円筒または円柱状に形成してな
る棒状体に、タールまたは樹脂を含浸せしめて炭化処理
したことを特徴とするＰＷＲ用制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3355816A JPH05172978A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Ｐｗｒ用制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3355816A JPH05172978A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Ｐｗｒ用制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172978A true JPH05172978A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=18445899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3355816A Withdrawn JPH05172978A (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | Ｐｗｒ用制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05172978A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103098142A (zh) * | 2010-06-16 | 2013-05-08 | 原子能与替代能源委员会 | 用于核控制杆的具有开孔的固态界面接头 |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP3355816A patent/JPH05172978A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103098142A (zh) * | 2010-06-16 | 2013-05-08 | 原子能与替代能源委员会 | 用于核控制杆的具有开孔的固态界面接头 |
| JP2016186491A (ja) * | 2010-06-16 | 2016-10-27 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 核制御棒のための開孔を有する固体インターフェースジョイント |
| US9620251B2 (en) | 2010-06-16 | 2017-04-11 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Solid interface joint with open pores for nuclear control rod |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |