JPH11153686A - 原子炉用制御棒 - Google Patents
原子炉用制御棒Info
- Publication number
- JPH11153686A JPH11153686A JP9319693A JP31969397A JPH11153686A JP H11153686 A JPH11153686 A JP H11153686A JP 9319693 A JP9319693 A JP 9319693A JP 31969397 A JP31969397 A JP 31969397A JP H11153686 A JPH11153686 A JP H11153686A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- neutron absorber
- control rod
- end plug
- cladding tube
- absorber
- 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.)
- Pending
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-
- 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】
【課題】 加圧水型原子炉用制御棒の先端部における被
覆管と中性子吸収体との干渉を防止する。 【解決手段】 原子炉用の制御棒３０は、両端が上部端
栓３３及び下部端栓３５によりそれぞれ密封された被覆
管３１と被覆管３１内に収納された上部中性子吸収体３
７及び下部中性子吸収体３６を有し、下部中性子吸収体
３６は中空棒状に形成されている。
覆管と中性子吸収体との干渉を防止する。 【解決手段】 原子炉用の制御棒３０は、両端が上部端
栓３３及び下部端栓３５によりそれぞれ密封された被覆
管３１と被覆管３１内に収納された上部中性子吸収体３
７及び下部中性子吸収体３６を有し、下部中性子吸収体
３６は中空棒状に形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉に使用され
る制御棒の構造に関する。
る制御棒の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉用制御棒は、主として燃料集合体
から構成される原子炉炉心に挿入されるので、その構造
は燃料集合体の構造と密接に関係している。図８に加圧
水型原子炉の燃料集合体の構造の一例が示されている。
燃料集合体１の構造を概説すると、図において上部ノズ
ル２と下部ノズル４とは、互いに平行な複数の制御棒案
内管６によって連結されている。制御棒案内管６には、
正方形の格子構造物である支持格子８が長手方向に間隔
を置いて取り付けられていて、支持格子８の格子開口に
複数の燃料棒９が１本づつ挿入されて支持されている。
制御棒案内管６に挿入されて使用される制御棒は、図９
に示されるような制御棒クラスタ１０として組み立てら
れている。制御棒クラスタ１０は、複数の細長い棒状体
である制御棒１１とスパイダー組立体１３とから構成さ
れているが、スパイダー組立体１３は、図示しない駆動
軸に分離自在に連結されるハブ部１５と、そこから放射
状に延出する複数のアーム部１７と、制御棒１１を受け
入れて固定するフィンガー部１９とを有している。
から構成される原子炉炉心に挿入されるので、その構造
は燃料集合体の構造と密接に関係している。図８に加圧
水型原子炉の燃料集合体の構造の一例が示されている。
燃料集合体１の構造を概説すると、図において上部ノズ
ル２と下部ノズル４とは、互いに平行な複数の制御棒案
内管６によって連結されている。制御棒案内管６には、
正方形の格子構造物である支持格子８が長手方向に間隔
を置いて取り付けられていて、支持格子８の格子開口に
複数の燃料棒９が１本づつ挿入されて支持されている。
制御棒案内管６に挿入されて使用される制御棒は、図９
に示されるような制御棒クラスタ１０として組み立てら
れている。制御棒クラスタ１０は、複数の細長い棒状体
である制御棒１１とスパイダー組立体１３とから構成さ
れているが、スパイダー組立体１３は、図示しない駆動
軸に分離自在に連結されるハブ部１５と、そこから放射
状に延出する複数のアーム部１７と、制御棒１１を受け
入れて固定するフィンガー部１９とを有している。
【０００３】以上のような制御棒１１は、一般的に図１
０に示すような構造をしている。図において、中空のス
テンレス鋼管である被覆管２１の上端は上部端栓２３で
密封され、一方下端は砲弾形外形の下部端栓２５で密封
されている。被覆管２１の中には、銀−インジウム−カ
ドミウム（Ag−In−Cd）合金棒からなる下部中性子吸収
体２６と上部中性子吸収体２７及び押さえばね２９とが
収納されている。更に図１１に誇張して示すように、下
部中性子吸収体２６の外径は、上部中性子吸収体２７の
外径より小さくなっていて、下部中性子吸収体２６と被
覆管２１との隙間ｃ１は、上部中性子吸収体２７と被覆
管２１との隙間ｃ２より大きくなっている。
０に示すような構造をしている。図において、中空のス
テンレス鋼管である被覆管２１の上端は上部端栓２３で
密封され、一方下端は砲弾形外形の下部端栓２５で密封
されている。被覆管２１の中には、銀−インジウム−カ
ドミウム（Ag−In−Cd）合金棒からなる下部中性子吸収
体２６と上部中性子吸収体２７及び押さえばね２９とが
収納されている。更に図１１に誇張して示すように、下
部中性子吸収体２６の外径は、上部中性子吸収体２７の
外径より小さくなっていて、下部中性子吸収体２６と被
覆管２１との隙間ｃ１は、上部中性子吸収体２７と被覆
管２１との隙間ｃ２より大きくなっている。
【０００４】以上のような制御棒クラスタ１０の制御棒
１１は、炉心を構成する燃料集合体１の制御棒案内管６
の中への挿入長さが調節されて原子炉の出力を制御する
のであるが、緊急時には自由落下等を利用して迅速に挿
入される。又、現在の原子炉の運転においては定格出力
運転が多いので、原子炉炉心の上方にある制御棒クラス
タ案内管の中に引き上げられている割合が多い。このよ
うな場合、制御棒１１の下端部分、即ち中性子吸収体２
６のある部分が炉心内にあることが多い。下部中性子吸
収体２６及び上部中性子吸収体２７は、炉心内にあって
中性子の照射を受けると体積膨脹（スェリング）を起こ
すが、これが大きくなると被覆管２１の内面に接触、干
渉し被覆管２１を外側に押し広げようとする。この様な
現象を考慮し、前述のように下部中性子吸収体２６の方
が中性子照射量が大きく、従って体積膨脹度合が大きい
ので、前述のようにその外径を相対的に小さくして被覆
管２１への干渉度合いを調整することとしている。
１１は、炉心を構成する燃料集合体１の制御棒案内管６
の中への挿入長さが調節されて原子炉の出力を制御する
のであるが、緊急時には自由落下等を利用して迅速に挿
入される。又、現在の原子炉の運転においては定格出力
運転が多いので、原子炉炉心の上方にある制御棒クラス
タ案内管の中に引き上げられている割合が多い。このよ
うな場合、制御棒１１の下端部分、即ち中性子吸収体２
６のある部分が炉心内にあることが多い。下部中性子吸
収体２６及び上部中性子吸収体２７は、炉心内にあって
中性子の照射を受けると体積膨脹（スェリング）を起こ
すが、これが大きくなると被覆管２１の内面に接触、干
渉し被覆管２１を外側に押し広げようとする。この様な
現象を考慮し、前述のように下部中性子吸収体２６の方
が中性子照射量が大きく、従って体積膨脹度合が大きい
ので、前述のようにその外径を相対的に小さくして被覆
管２１への干渉度合いを調整することとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の制御棒においては、中性子吸収体のスェリングに起因
する中性子吸収体と被覆管との干渉度合、被覆管の広が
り度合を許容値に保つために使用初期において中性子吸
収体と被覆管との間に隙間を形成している。而して、中
性子吸収体のスェリング量は概して累積照射量に比例す
るから、今制御棒の使用寿命を長くしようとして前記当
初隙間を大きくすると、次のような問題が生ずる。即
ち、制御棒は非常に高圧の原子炉冷却材空間中で使用さ
れるから、被覆管が大きな外圧を受けてクリープオーバ
リティ変形する量が大きくなる。特に制御棒の先端部
は、緊急挿入時のダッシュポット作用を行うべく、制御
棒案内管との間の隙間が非常に小さく設定されているか
ら、クリープオーバリティ変形量が大きくなると、干渉
問題が生ずる。又、中性子吸収体の外径即ち容積が減少
して制御棒価値が小さくなる。従って、本発明は、前述
のような問題を生ぜずに長期間例えば２０年以上の運転
に耐えるような制御棒を提供することを課題とする。
の制御棒においては、中性子吸収体のスェリングに起因
する中性子吸収体と被覆管との干渉度合、被覆管の広が
り度合を許容値に保つために使用初期において中性子吸
収体と被覆管との間に隙間を形成している。而して、中
性子吸収体のスェリング量は概して累積照射量に比例す
るから、今制御棒の使用寿命を長くしようとして前記当
初隙間を大きくすると、次のような問題が生ずる。即
ち、制御棒は非常に高圧の原子炉冷却材空間中で使用さ
れるから、被覆管が大きな外圧を受けてクリープオーバ
リティ変形する量が大きくなる。特に制御棒の先端部
は、緊急挿入時のダッシュポット作用を行うべく、制御
棒案内管との間の隙間が非常に小さく設定されているか
ら、クリープオーバリティ変形量が大きくなると、干渉
問題が生ずる。又、中性子吸収体の外径即ち容積が減少
して制御棒価値が小さくなる。従って、本発明は、前述
のような問題を生ぜずに長期間例えば２０年以上の運転
に耐えるような制御棒を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】如上の課題を解決するた
め、本発明によれば、両端が上部端栓及び下部端栓によ
りそれぞれ密封された被覆管と同被覆管内に収納された
中性子吸収体とを有する原子炉用制御棒は、その中性子
吸収体が上部中性子吸収体と下部中性子吸収体を含んで
いて、該下部中性子吸収体は中空棒状に形成されて構成
される。その中空棒状の下部中性子吸収体の中空部は、
体積膨脹を吸収するためであるが、該下部中性子吸収体
を中実棒状に形成し、その外表面に軸方向溝乃至スリッ
トを形成してそのスリット容積で体積膨脹を吸収しても
良い。更に、本発明によれば同様な構成の原子炉用制御
棒は、該下部中性子吸収体を取り囲む部分の被覆管の内
径を相対的に小さく形成すると共に肉厚を相対的に大き
く形成して構成される。
め、本発明によれば、両端が上部端栓及び下部端栓によ
りそれぞれ密封された被覆管と同被覆管内に収納された
中性子吸収体とを有する原子炉用制御棒は、その中性子
吸収体が上部中性子吸収体と下部中性子吸収体を含んで
いて、該下部中性子吸収体は中空棒状に形成されて構成
される。その中空棒状の下部中性子吸収体の中空部は、
体積膨脹を吸収するためであるが、該下部中性子吸収体
を中実棒状に形成し、その外表面に軸方向溝乃至スリッ
トを形成してそのスリット容積で体積膨脹を吸収しても
良い。更に、本発明によれば同様な構成の原子炉用制御
棒は、該下部中性子吸収体を取り囲む部分の被覆管の内
径を相対的に小さく形成すると共に肉厚を相対的に大き
く形成して構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。尚、全図に亘り同一部分には同
一の符号を付している。先ず、図１を参照するに、制御
棒３０の被覆管３１はステンレス鋼から製作されてお
り、その上端は溶接された上部端栓３３により密封され
ている。その上部端栓３３には、図示しないスパイダー
組立体のフィンガー部に挿入される細径部３３ａと固定
するためのねじ部３３ｂが形成され、制御棒クラスタを
構成するときは、締結用袋ナット等がねじ部３３ｂに螺
合される。更に被覆管３１の下端には下部が砲弾形の下
部端栓３５が円周溶接により気密に連結固定されてい
る。そして、下部端栓３５の上方の被覆管３１の内部に
下部中性子吸収体３６が収納され、更にその上に上部中
性子吸収体３７が載せられ、更にその上に押さえ用の圧
縮コイルばね３９が介装されている。その下部中性子吸
収体３６及び上部中性子吸収体３７は、銀−インジウム
−カドミウム（Ag−In−Cd）合金棒から出来ている。
の実施形態を説明する。尚、全図に亘り同一部分には同
一の符号を付している。先ず、図１を参照するに、制御
棒３０の被覆管３１はステンレス鋼から製作されてお
り、その上端は溶接された上部端栓３３により密封され
ている。その上部端栓３３には、図示しないスパイダー
組立体のフィンガー部に挿入される細径部３３ａと固定
するためのねじ部３３ｂが形成され、制御棒クラスタを
構成するときは、締結用袋ナット等がねじ部３３ｂに螺
合される。更に被覆管３１の下端には下部が砲弾形の下
部端栓３５が円周溶接により気密に連結固定されてい
る。そして、下部端栓３５の上方の被覆管３１の内部に
下部中性子吸収体３６が収納され、更にその上に上部中
性子吸収体３７が載せられ、更にその上に押さえ用の圧
縮コイルばね３９が介装されている。その下部中性子吸
収体３６及び上部中性子吸収体３７は、銀−インジウム
−カドミウム（Ag−In−Cd）合金棒から出来ている。
【０００８】その下部中性子吸収体３６の構造が図２の
部分拡大図に示されている。上部中性子吸収体３７は中
実棒状であるが、下部中性子吸収体３６は中心部に中空
部３６ａを持つ中空軸状の形をしている。その中空部３
６ａは下部中性子吸収体３６の全長にわたって延び、細
径部３６ｂと大径部３６ｃを有して段付き外面となって
いる。そして中空部３６ａの径などは、中性子吸収能力
に実質的な影響を与えないように設定されている。尚、
大径部３６ｃの径は上部中性子吸収体３７の径よりも小
さい。
部分拡大図に示されている。上部中性子吸収体３７は中
実棒状であるが、下部中性子吸収体３６は中心部に中空
部３６ａを持つ中空軸状の形をしている。その中空部３
６ａは下部中性子吸収体３６の全長にわたって延び、細
径部３６ｂと大径部３６ｃを有して段付き外面となって
いる。そして中空部３６ａの径などは、中性子吸収能力
に実質的な影響を与えないように設定されている。尚、
大径部３６ｃの径は上部中性子吸収体３７の径よりも小
さい。
【０００９】以上のような構成の制御棒３０は、前述の
従来の制御棒クラスタのように組み立てられ、原子炉炉
心を形成する燃料集合体１の制御棒案内管６に挿入さ
れ、或いは引き抜かれて出力制御の為に使用される。そ
して、原子炉のベースロード運転時には、炉心の上方に
引き上げられが、下部中性子吸収体３６に対応する制御
棒３０の下端部は炉心中にあって、相対的に多くの中性
子を浴び、相対的に大きな体積膨脹を起こす。これらの
体積膨脹は、その外表面と被覆管３１との間の当初隙間
及び中空部３６ａで吸収される。
従来の制御棒クラスタのように組み立てられ、原子炉炉
心を形成する燃料集合体１の制御棒案内管６に挿入さ
れ、或いは引き抜かれて出力制御の為に使用される。そ
して、原子炉のベースロード運転時には、炉心の上方に
引き上げられが、下部中性子吸収体３６に対応する制御
棒３０の下端部は炉心中にあって、相対的に多くの中性
子を浴び、相対的に大きな体積膨脹を起こす。これらの
体積膨脹は、その外表面と被覆管３１との間の当初隙間
及び中空部３６ａで吸収される。
【００１０】尚、前述の実施形態においては、下部中性
子吸収体３６の大きな体積膨脹を中心部に形成した中空
部で吸収したが、図３乃至図５に示す制御棒４０のよう
に、下部中性子吸収体４６の外周面に形成した複数の軸
方向溝即ちスリット４６により吸収しても良い。細径部
４６ｂと大径部４６ｃの径は、下部中性子吸収体３６の
細径部３６ｂと大径部３６ｃと同じであり、それ以外の
部材も制御棒３０と同じであるから、同様の作用効果が
得られる。
子吸収体３６の大きな体積膨脹を中心部に形成した中空
部で吸収したが、図３乃至図５に示す制御棒４０のよう
に、下部中性子吸収体４６の外周面に形成した複数の軸
方向溝即ちスリット４６により吸収しても良い。細径部
４６ｂと大径部４６ｃの径は、下部中性子吸収体３６の
細径部３６ｂと大径部３６ｃと同じであり、それ以外の
部材も制御棒３０と同じであるから、同様の作用効果が
得られる。
【００１１】前述の実施形態及び一部改変実施形態にお
いては、下部中性子吸収体の大きな体積膨脹を内部の中
空部或いは外周部のスリットの空間で吸収したが、図６
及び図７に示す制御棒５０のように下部中性子吸収体５
６のように中実棒状にし、その２段面の外径を従来のも
のに比し小さくし、この部分を取り囲む被覆管５１の範
囲Ａについて厚肉部５１ａを形成しても良い。このよう
にすることにより、被覆管５１の先端部（範囲Ａ）の外
径増加が遅らせられるから、使用寿命を増大しても、制
御棒案内管のダッシュポット部の内面と干渉することが
無く、機能を十分発揮できる。
いては、下部中性子吸収体の大きな体積膨脹を内部の中
空部或いは外周部のスリットの空間で吸収したが、図６
及び図７に示す制御棒５０のように下部中性子吸収体５
６のように中実棒状にし、その２段面の外径を従来のも
のに比し小さくし、この部分を取り囲む被覆管５１の範
囲Ａについて厚肉部５１ａを形成しても良い。このよう
にすることにより、被覆管５１の先端部（範囲Ａ）の外
径増加が遅らせられるから、使用寿命を増大しても、制
御棒案内管のダッシュポット部の内面と干渉することが
無く、機能を十分発揮できる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２の
本発明によれば、下部中性子吸収体の中空部或いは外周
面の溝部空間で過大な体積膨脹を吸収するので、被覆管
の外径増大を生ずることが無く、更に被覆管のクリープ
オーバリティ変形を防止し、ひいては使用寿命の延長を
可能とする。更に、請求項３の本発明によれば、制御棒
の被覆管の下端部を部分的に肉厚にすることにより、被
覆管の下端部の外径増大を遅延させ、使用寿命の延長を
可能とする。
本発明によれば、下部中性子吸収体の中空部或いは外周
面の溝部空間で過大な体積膨脹を吸収するので、被覆管
の外径増大を生ずることが無く、更に被覆管のクリープ
オーバリティ変形を防止し、ひいては使用寿命の延長を
可能とする。更に、請求項３の本発明によれば、制御棒
の被覆管の下端部を部分的に肉厚にすることにより、被
覆管の下端部の外径増大を遅延させ、使用寿命の延長を
可能とする。
【図１】本発明の実施形態を示す全体構造図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】前記実施形態の一部を改変した改変実施形態を
示す全体構造図である。
示す全体構造図である。
【図４】図３の部分拡大断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】前記実施形態の一部を改変した別の改変実施形
態を示す全体構造図である。
態を示す全体構造図である。
【図７】図６の部分拡大断面図である。
【図８】本発明が適用される制御棒と組み合わされて使
用される燃料集合体の一部切り欠き斜視図である。
用される燃料集合体の一部切り欠き斜視図である。
【図９】従来の制御棒を使用した制御棒クラスタの立面
図である。
図である。
【図１０】従来の制御棒の構造を示す一部省略側面図で
ある。
ある。
【図１１】図１０の部分拡大断面図である。
３０ 制御棒 ３１ 被覆管 ３３ 上部端栓 ３３ａ 細径部 ３３ｂ ねじ部 ３５ 下部端栓 ３６ 下部中性子吸収体 ３７ 上部中性子吸収体 ３９ 圧縮コイルばね ４０ 制御棒 ４６ 下部中性子吸収体 ５０ 制御棒 ５１ 被覆管 ５１ａ 厚肉部 Ａ 範囲
Claims (3)
- 【請求項１】 両端が上部端栓及び下部端栓によりそれ
ぞれ密封された被覆管と同被覆管内に収納された中性子
吸収体とを有し、前記中性子吸収体は上部中性子吸収体
と下部中性子吸収体を含み、該下部中性子吸収体は中空
棒状に形成されていることを特徴とする原子炉用制御
棒。 - 【請求項２】 両端が上部端栓及び下部端栓によりそれ
ぞれ密封された被覆管と同被覆管内に収納された中性子
吸収体とを有し、前記中性子吸収体は上部中性子吸収体
と下部中性子吸収体を含み、該下部中性子吸収体は外表
面に軸方向溝が形成された中実棒状に形成されているこ
とを特徴とする原子炉用制御棒。 - 【請求項３】 両端が上部端栓及び下部端栓によりそれ
ぞれ密封された被覆管と同被覆管内に収納された中性子
吸収体とを有し、前記中性子吸収体は上部中性子吸収体
と下部中性子吸収体を含み、該下部中性子吸収体を取り
囲む部分の前記被覆管の内径を相対的に小さく形成する
と共に肉厚を相対的に大きく形成していることを特徴と
する原子炉用制御棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9319693A JPH11153686A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | 原子炉用制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9319693A JPH11153686A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | 原子炉用制御棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11153686A true JPH11153686A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18113139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9319693A Pending JPH11153686A (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | 原子炉用制御棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11153686A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009503463A (ja) * | 2005-07-29 | 2009-01-29 | アレヴァ エンペー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 加圧水形原子炉の制御棒 |
| JP2009047700A (ja) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Westinghouse Electric Co Llc | 原子炉の堅牢なグレイ制御棒 |
-
1997
- 1997-11-20 JP JP9319693A patent/JPH11153686A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009503463A (ja) * | 2005-07-29 | 2009-01-29 | アレヴァ エンペー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 加圧水形原子炉の制御棒 |
| JP2009047700A (ja) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Westinghouse Electric Co Llc | 原子炉の堅牢なグレイ制御棒 |
| KR101499253B1 (ko) * | 2007-08-17 | 2015-03-11 | 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨 | 원자로용 그레이 제어봉 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040608 |
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| A521 | Written amendment |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040810 |