JPS5917192A - 制御棒 - Google Patents
制御棒Info
- Publication number
- JPS5917192A JPS5917192A JP57125750A JP12575082A JPS5917192A JP S5917192 A JPS5917192 A JP S5917192A JP 57125750 A JP57125750 A JP 57125750A JP 12575082 A JP12575082 A JP 12575082A JP S5917192 A JPS5917192 A JP S5917192A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- control rod
- hafnium
- stainless steel
- boron
- 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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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
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は水冷却型原子炉の制御棒に関し、更に詳しくは
、制御棒におけるブレードの改良に関する。
、制御棒におけるブレードの改良に関する。
水冷却型原子炉における制御棒は、原子炉内の中性子の
うち、余分な中性子を吸収して核分裂の連鎖反応を調整
するものである。この制御棒は原子炉の燃料集合体の間
に置かれ、炉の長袖方向(上下方口)に移動用能に取付
けられている。
うち、余分な中性子を吸収して核分裂の連鎖反応を調整
するものである。この制御棒は原子炉の燃料集合体の間
に置かれ、炉の長袖方向(上下方口)に移動用能に取付
けられている。
現在使用されている制御棒を第1図に示した。
該制御棒は1図中の上方からみると十字形をしたブレー
ド1と、図中上方にあって上記ブレードlに固定された
つり上げハンドル2と支持体3とによって構成されてい
る。そして支持体3の一部には、緊急時に制御棒の移動
(下方)がゆるやかに行なえるようにスピードリミッタ
5が形成されている。なお7は制御棒を上下に移動させ
る時のガイドローラであシ、8は制御棒駆動機構に接続
するだめのカンプリングソケットである。
ド1と、図中上方にあって上記ブレードlに固定された
つり上げハンドル2と支持体3とによって構成されてい
る。そして支持体3の一部には、緊急時に制御棒の移動
(下方)がゆるやかに行なえるようにスピードリミッタ
5が形成されている。なお7は制御棒を上下に移動させ
る時のガイドローラであシ、8は制御棒駆動機構に接続
するだめのカンプリングソケットである。
上記制御棒において、ブレード1は内部が中空に形成さ
れており、この中には多数のポイズンチューブ4がブレ
ードの各面に廉べて配置されている。このポイズンチュ
ーブ4Vi、第2図に示すように、略円筒形状のステン
レス鋼管であり、その内部には約100μ(平均粒径、
)の中性子吸収旧9であるボロンカーパイ)(B4C)
が充填密封されている。このボロンカーバイト9は全体
の充填密r11約70%で充填されているのでその上下
の移動は少ないが、この移動を更に押えるために、ポイ
ズンチューブ4内の各所に中性子吸収体利動防IL体1
0を挿入し、これをボイズンブユープの一部を変形させ
ることにより固定してあ1、る。このポイズンチューブ
4は使用中に昇温するので、この過熱を避けるだめに第
1図に示すようにブレードの複数個所に冷却孔6を形成
し、水冷している。
れており、この中には多数のポイズンチューブ4がブレ
ードの各面に廉べて配置されている。このポイズンチュ
ーブ4Vi、第2図に示すように、略円筒形状のステン
レス鋼管であり、その内部には約100μ(平均粒径、
)の中性子吸収旧9であるボロンカーパイ)(B4C)
が充填密封されている。このボロンカーバイト9は全体
の充填密r11約70%で充填されているのでその上下
の移動は少ないが、この移動を更に押えるために、ポイ
ズンチューブ4内の各所に中性子吸収体利動防IL体1
0を挿入し、これをボイズンブユープの一部を変形させ
ることにより固定してあ1、る。このポイズンチューブ
4は使用中に昇温するので、この過熱を避けるだめに第
1図に示すようにブレードの複数個所に冷却孔6を形成
し、水冷している。
このように形成された制御棒20を原子炉内に装宥して
駆動させると、原子炉内の余分な中性子はブレード1及
びポイズンチューブ4を介して中性子吸収材9に吸収さ
れる。こうして、正常な原子炉の運転が持続されること
となる。
駆動させると、原子炉内の余分な中性子はブレード1及
びポイズンチューブ4を介して中性子吸収材9に吸収さ
れる。こうして、正常な原子炉の運転が持続されること
となる。
ところで、中性子吸収材9として用いられている上記ボ
ロンカーバイトは粉末であることから。
ロンカーバイトは粉末であることから。
その飛散を防止するために、ポイズンチューブ4の端部
は、第2図に示したような封着体11によって完全に封
ILされている。
は、第2図に示したような封着体11によって完全に封
ILされている。
このように封着されたボロンカーバイトにあっては、駆
動中に下方への移動が進み、中性子吸収移動防止体10
」三方近辺にのみ集中してしまうため、第3図に示すよ
うに空間12が形成され易くなる。極端な場合は、中性
子吸収移動防止体10の下方にはボロンカーバイトが存
在しなくなり。
動中に下方への移動が進み、中性子吸収移動防止体10
」三方近辺にのみ集中してしまうため、第3図に示すよ
うに空間12が形成され易くなる。極端な場合は、中性
子吸収移動防止体10の下方にはボロンカーバイトが存
在しなくなり。
中性子吸収作用が一部にふ・いで失なわれでしまうこと
がある。従って制御棒の寿命が知縮されてしまうだけで
なく、制御棒の出入による原子炉出力の制御が困難にな
るという不都合な事態が生じる。
がある。従って制御棒の寿命が知縮されてしまうだけで
なく、制御棒の出入による原子炉出力の制御が困難にな
るという不都合な事態が生じる。
また上記ボロンカーバイトは、中性子吸収ll、’r而
積が大面いので吸収材としては有利であるが、反面、中
性子と反応すると(n、α〕型反E、によってヘリウム
原子核(α線)を生成し、不都合な事態を招く。即ち、
このヘリウムは、ポイズンチューブ4内の空間12に放
出されポイズンチューブ4の内圧を上昇させる。又、ボ
ロンと中性子との反応熱によりボロンカーバイト9の粉
末が膨潤し、ポイズンチューブ4を破裂に至らしめるF
i]能性も考えられる。
積が大面いので吸収材としては有利であるが、反面、中
性子と反応すると(n、α〕型反E、によってヘリウム
原子核(α線)を生成し、不都合な事態を招く。即ち、
このヘリウムは、ポイズンチューブ4内の空間12に放
出されポイズンチューブ4の内圧を上昇させる。又、ボ
ロンと中性子との反応熱によりボロンカーバイト9の粉
末が膨潤し、ポイズンチューブ4を破裂に至らしめるF
i]能性も考えられる。
このようなことから上記ボロンを、ステンレス鋼中に同
浴あるいは析出させて成るボロンステンレス合金で中性
子吸収材子を成形して、制御枠に組立てたものが開発さ
れた。
浴あるいは析出させて成るボロンステンレス合金で中性
子吸収材子を成形して、制御枠に組立てたものが開発さ
れた。
しかし、この場合には十分な量のボロンをステンレス鋼
内へ混合することがほとんど出来ないという欠点があっ
た。また、燃料集合体が四方に設置道されているため、
これらの核燃料間に介在するようにブレードを横断面十
字形に溶接して制御棒とする関係上、必然的にブレード
の溶接部分におりるボロンステンレス合金の結晶が異質
化し、このため浴接部分の結晶粒界にヘリウムが集合し
て粒界破断が発生し、好壕しくないという欠点もある。
内へ混合することがほとんど出来ないという欠点があっ
た。また、燃料集合体が四方に設置道されているため、
これらの核燃料間に介在するようにブレードを横断面十
字形に溶接して制御棒とする関係上、必然的にブレード
の溶接部分におりるボロンステンレス合金の結晶が異質
化し、このため浴接部分の結晶粒界にヘリウムが集合し
て粒界破断が発生し、好壕しくないという欠点もある。
従って、上記制御棒は、採用されるに至っていない。
また、上記したいずれの制御棒においても、用いられる
中性子吸収材のボロンは、中性子と反応するとT、a
1に変換し、再使用が不用能となるため、使用肋間に限
界があった。
中性子吸収材のボロンは、中性子と反応するとT、a
1に変換し、再使用が不用能となるため、使用肋間に限
界があった。
(発明の目的〕
本発明の目的は、水冷却型原子炉において、上記欠点を
解消し、半永久的に、しかも安全に使用できる制御棒を
提供することにある。
解消し、半永久的に、しかも安全に使用できる制御棒を
提供することにある。
本発明者らは、ハフニウムを根状に加工してブレードと
し、これを用いて制御棒とすることに着目した。即ち、
ハフニウムは ■ 中性子との反応が(n、γ)型であるため、ヘリウ
ムの発生がないこと、 ■ 高温高圧水中における耐蝕性がジルコニウム合金と
同等あるいはそれ以上に良好であること、 ■ 中性子吸収断面積が、ボロンよシも小さくまた、(
n−r)反L6で生成したハフニウムもまた吸収能を持
つため、半永久的に使用できること、 ■ ジルコニウム金属の精製に伴なう副産物として、容
易に得られること。
し、これを用いて制御棒とすることに着目した。即ち、
ハフニウムは ■ 中性子との反応が(n、γ)型であるため、ヘリウ
ムの発生がないこと、 ■ 高温高圧水中における耐蝕性がジルコニウム合金と
同等あるいはそれ以上に良好であること、 ■ 中性子吸収断面積が、ボロンよシも小さくまた、(
n−r)反L6で生成したハフニウムもまた吸収能を持
つため、半永久的に使用できること、 ■ ジルコニウム金属の精製に伴なう副産物として、容
易に得られること。
などからグレードとじて好適であると想到したのである
。
。
しかし、ハフニウノ・は制御棒の措成部利であるクシ上
げハンドル、スピードリミッタ等のステンレス銅との溶
接性が慈いため、何らかの手段により、ハフニウムから
成るブレードとこれらのml kAとを溶接する打開策
が必装となる。また、ハフニラムの高温高圧水中におけ
る耐蝕性は、原子炉環境下で確認されているわけではな
い永め、この環境に卦いても確実にハフニウムの防蝕を
図る必要がある。yすこけ、ハフニウムが、例えば酸化
物であっても、炉水中を浮遊すると原子炉の出方が低下
し、不経断である。
げハンドル、スピードリミッタ等のステンレス銅との溶
接性が慈いため、何らかの手段により、ハフニウムから
成るブレードとこれらのml kAとを溶接する打開策
が必装となる。また、ハフニラムの高温高圧水中におけ
る耐蝕性は、原子炉環境下で確認されているわけではな
い永め、この環境に卦いても確実にハフニウムの防蝕を
図る必要がある。yすこけ、ハフニウムが、例えば酸化
物であっても、炉水中を浮遊すると原子炉の出方が低下
し、不経断である。
本発明は、これらの問題をも解決したものである。
即ち、本発明の制御棒は、原子炉用ハフニウムをステン
レス鋼又はジルコニウム合金で被包して成るブレードを
用いたことを特徴とする。
レス鋼又はジルコニウム合金で被包して成るブレードを
用いたことを特徴とする。
以下、本発明の制御棒をMr;4図、viJ5図に基づ
き詳細に説明する。
き詳細に説明する。
第4図は、本発明制御棒の代表例を示した斜視図である
。図中、13は板状の原子炉用ハフニウム(ブレード1
の内層)、14riハフニウム13を被包したステンレ
ス鋼又はジルコニウム合金(ブレードlの外1曽)であ
る。その他の部制は第1図に示したものと同様である。
。図中、13は板状の原子炉用ハフニウム(ブレード1
の内層)、14riハフニウム13を被包したステンレ
ス鋼又はジルコニウム合金(ブレードlの外1曽)であ
る。その他の部制は第1図に示したものと同様である。
ブレード1はっシ上げハンドル2、スピードリミッタ5
等に溶接されている。これらの部側2.5には、通常ス
テンレス鋼が用いられる。プし・−ド1とこれらのtr
B 4:I 2 、5とは、ブレード1の外1伶がステ
ンレス(1・q又シ」sジルコニウム・合金14である
だめ、溶接にょシ強固に接合することができる。
等に溶接されている。これらの部側2.5には、通常ス
テンレス鋼が用いられる。プし・−ド1とこれらのtr
B 4:I 2 、5とは、ブレード1の外1伶がステ
ンレス(1・q又シ」sジルコニウム・合金14である
だめ、溶接にょシ強固に接合することができる。
第5図は、第4図に示した氷見「jllにかかるブレー
ド1の一部り欠斜視図でちる。ブレードlは原子炉用ハ
フ;ラム板材13の全周面をステンレス鋼の薄板文目、
ジルコニウム合金の%Ij板14で被包して成る。尚、
両者13. ]、 4.は密着していることが望ましい
。即ち、ハフニウノ、の7発熱を軽減するために、ブレ
ード1の外面を循環水で冷却し7なければならないが(
水冷方法は任意である)、この際、ハフニウムの熱伝導
率はステンレス鋼又はジルコニウム合金よシも低いこと
がら、水による冷却効果を確実にニハフニウムにも伝〃
γするために、両者13.14が密着し−Cいることが
望−ましいこととなる。
ド1の一部り欠斜視図でちる。ブレードlは原子炉用ハ
フ;ラム板材13の全周面をステンレス鋼の薄板文目、
ジルコニウム合金の%Ij板14で被包して成る。尚、
両者13. ]、 4.は密着していることが望ましい
。即ち、ハフニウノ、の7発熱を軽減するために、ブレ
ード1の外面を循環水で冷却し7なければならないが(
水冷方法は任意である)、この際、ハフニウムの熱伝導
率はステンレス鋼又はジルコニウム合金よシも低いこと
がら、水による冷却効果を確実にニハフニウムにも伝〃
γするために、両者13.14が密着し−Cいることが
望−ましいこととなる。
本発明にかかるブレード1に月1い1:)るステンレス
鋼の具体例としては、5US304.5US31(3カ
t)げられ、またジルコニウム台金の具体例としては、
ジルカロイ−2,ジルカロイ−・4.オゼナイト。
鋼の具体例としては、5US304.5US31(3カ
t)げられ、またジルコニウム台金の具体例としては、
ジルカロイ−2,ジルカロイ−・4.オゼナイト。
ジルコニウム−ニオブ合金があけられる。
次に、上記ブレードlの製造法について、その1例を述
べる。まず、兵梁中でハフニウム板材13をステンレス
鋼の薄板又はジルコニウム合金の薄板14で包囲し、薄
板14の31合部分をシーム溶接する。ついで、残る両
端の棗合ilS分を・常法に従い溶接することにょシブ
レード1が製造される。
べる。まず、兵梁中でハフニウム板材13をステンレス
鋼の薄板又はジルコニウム合金の薄板14で包囲し、薄
板14の31合部分をシーム溶接する。ついで、残る両
端の棗合ilS分を・常法に従い溶接することにょシブ
レード1が製造される。
この際の接合部分の具体的な溶接法としては、いずれの
場合も、エレクトロンビーム溶接、レーザー溶接などの
方法が採用できる。尚、ハフニウム板材13と薄板14
との密着性を高めることが必要であれば、得られたブレ
ード1をその咬ま押し出し加工することにより、所望の
密着性の向上が図れる。
場合も、エレクトロンビーム溶接、レーザー溶接などの
方法が採用できる。尚、ハフニウム板材13と薄板14
との密着性を高めることが必要であれば、得られたブレ
ード1をその咬ま押し出し加工することにより、所望の
密着性の向上が図れる。
上述した制御棒を使用する際に、制御棒の置かれている
炉心の位置及び中性子吸収能の置かれているブレード内
での位置にょシ、要求される制御能力が異なる場合がら
る。この時には、ハフニウムの厚さを位置により、適宜
に変えることで、要求される晧収能の不均一性の角Y消
に応えることができる。
炉心の位置及び中性子吸収能の置かれているブレード内
での位置にょシ、要求される制御能力が異なる場合がら
る。この時には、ハフニウムの厚さを位置により、適宜
に変えることで、要求される晧収能の不均一性の角Y消
に応えることができる。
本発明の制御棒では、ステンレスチューブ中にボロンを
充填した従来のポイズンチューブのように、ヘリウムガ
スのWHによる内圧上昇、ボロンカーバイドの膨カ)に
よるステンレスチューブの破Jハの′i?−jれがない
。また、ハフニウノ、は(n、γ)型反応を起こす物質
であシ、しかも(n、r) 型反応によシ生成した核物
質も再度(n、r) 型反t6を起こすため、経時変
化により中性子吸収能が低下することはない。更には、
ハフニウムの耐蝕性は、水冷却壓原子炉における条件と
酷似した高温高圧水中売件下においても、ジルコニウム
合金と同様に良好でお心ため、本発明制御棒は吸収能の
存続も営めて長期間に亘シ使用できる。また、吸収拐が
ブレードに均一に配置されでいるので、中性子吸収作用
が均一で且つ中性子吸収効率が良く、しかも静時的変化
をきたさない。
充填した従来のポイズンチューブのように、ヘリウムガ
スのWHによる内圧上昇、ボロンカーバイドの膨カ)に
よるステンレスチューブの破Jハの′i?−jれがない
。また、ハフニウノ、は(n、γ)型反応を起こす物質
であシ、しかも(n、r) 型反応によシ生成した核物
質も再度(n、r) 型反t6を起こすため、経時変
化により中性子吸収能が低下することはない。更には、
ハフニウムの耐蝕性は、水冷却壓原子炉における条件と
酷似した高温高圧水中売件下においても、ジルコニウム
合金と同様に良好でお心ため、本発明制御棒は吸収能の
存続も営めて長期間に亘シ使用できる。また、吸収拐が
ブレードに均一に配置されでいるので、中性子吸収作用
が均一で且つ中性子吸収効率が良く、しかも静時的変化
をきたさない。
加えて、本発明制御棒は、+1々潰が簡単で製造時の作
業性が良く、かつ帛産性に優れているため、剰ノ宥コス
トが安くなる。
業性が良く、かつ帛産性に優れているため、剰ノ宥コス
トが安くなる。
以上のように、本発明の制御棒によれば、高温11+1
圧条件丁で行なう水冷却型原子炉において、半永久的に
、しかも安全に使用できることとなる。
圧条件丁で行なう水冷却型原子炉において、半永久的に
、しかも安全に使用できることとなる。
第1図t」、従来の制御棒を示した一部切欠斜視図、第
2図tま従来の制御棒におけるポイズンチューブの拡大
縦断面図、第3図は第2図のポイズンチューブの中性子
吸収材の移動状態を示した縦断面図。 第4図は本発明の制御棒を示した一部切欠斜視図、第5
図は本発明にかかるブレードの一部切欠斜視図である。 l・・ブレード、2・・・つり上はハンドル、3・・・
支持体、4・・・ポイズンチューブ、5・・・スピード
リミッタ、6・・冷却孔、7・・・ガイドローラ・、8
・・・カップリングソケット、9・・・中性子吸収、I
、10・・・中性子吸収体#、動防+L体、11・・・
封着体、12・・・窒間、13・・・原子r ffjハ
フニウム、14・・・ステンレス鋼又はジルコニウム合
金、2o・・制御棒。 第1図
2図tま従来の制御棒におけるポイズンチューブの拡大
縦断面図、第3図は第2図のポイズンチューブの中性子
吸収材の移動状態を示した縦断面図。 第4図は本発明の制御棒を示した一部切欠斜視図、第5
図は本発明にかかるブレードの一部切欠斜視図である。 l・・ブレード、2・・・つり上はハンドル、3・・・
支持体、4・・・ポイズンチューブ、5・・・スピード
リミッタ、6・・冷却孔、7・・・ガイドローラ・、8
・・・カップリングソケット、9・・・中性子吸収、I
、10・・・中性子吸収体#、動防+L体、11・・・
封着体、12・・・窒間、13・・・原子r ffjハ
フニウム、14・・・ステンレス鋼又はジルコニウム合
金、2o・・制御棒。 第1図
Claims (1)
- 原子炉用ハフニウムをステンレス鋼又はジルコニウム合
金で被包して成るブレードを用いたことを特徴とする制
御棒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57125750A JPS5917192A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57125750A JPS5917192A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 制御棒 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5917192A true JPS5917192A (ja) | 1984-01-28 |
Family
ID=14917877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57125750A Pending JPS5917192A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 制御棒 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5917192A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6411964A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Film forming vacuum vessel |
JP2008203196A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Toshiba Corp | 原子炉用制御棒およびその製造方法 |
JP2009145160A (ja) * | 2007-12-13 | 2009-07-02 | Toshiba Corp | 原子炉用制御棒 |
JP2011069761A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Toshiba Corp | 原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒 |
US8699652B2 (en) | 2007-02-22 | 2014-04-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control rod for nuclear reactor and method of manufacturing control rod |
-
1982
- 1982-07-21 JP JP57125750A patent/JPS5917192A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6411964A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Film forming vacuum vessel |
JP2008203196A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Toshiba Corp | 原子炉用制御棒およびその製造方法 |
US8699652B2 (en) | 2007-02-22 | 2014-04-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control rod for nuclear reactor and method of manufacturing control rod |
JP2009145160A (ja) * | 2007-12-13 | 2009-07-02 | Toshiba Corp | 原子炉用制御棒 |
JP2011069761A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Toshiba Corp | 原子炉制御棒用複合材、その複合材の製造方法およびその複合材を使用した原子炉制御棒 |
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