JPS5928875B2 - control rod assembly - Google Patents

control rod assembly

Info

Publication number
JPS5928875B2
JPS5928875B2 JP54133043A JP13304379A JPS5928875B2 JP S5928875 B2 JPS5928875 B2 JP S5928875B2 JP 54133043 A JP54133043 A JP 54133043A JP 13304379 A JP13304379 A JP 13304379A JP S5928875 B2 JPS5928875 B2 JP S5928875B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spider
shaft
hole
poison
control 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.)
Expired
Application number
JP54133043A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5557188A (en
Inventor
ルイス・エイ・ワルトン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Babcock and Wilcox Co
Original Assignee
Babcock and Wilcox Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Babcock and Wilcox Co filed Critical Babcock and Wilcox Co
Publication of JPS5557188A publication Critical patent/JPS5557188A/en
Publication of JPS5928875B2 publication Critical patent/JPS5928875B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/02Control of nuclear reaction by using self-regulating properties of reactor materials, e.g. Doppler effect
    • G21C7/04Control of nuclear reaction by using self-regulating properties of reactor materials, e.g. Doppler effect of burnable poisons
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/06Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/10Construction of control elements
    • G21C7/117Clusters of control rods; Spider construction
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00Control of nuclear reaction
    • G21C7/06Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/10Construction of control elements
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
  • Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉の燃料集合体の改良に関し、スパイダ
ーと、該スパイダーに取外し可能に取付けられ可燃性毒
物質棒(制御棒)とから成る制御棒組立体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in fuel assemblies for nuclear reactors, and relates to a control rod assembly comprising a spider and a burnable poison rod (control rod) removably attached to the spider.

核反応過程から有用な動力を創生ずるためには、分裂性
ウランまたはその他の適当な物質を、連続的なエネルギ
ー創生連鎖反応が維持されるように十分に密集した配列
形態に組立てることが必要である。
In order to create useful power from a nuclear reaction process, it is necessary to assemble fissile uranium or other suitable materials into a sufficiently dense array to maintain a continuous energy-producing chain reaction. It is.

この燃料集合体、即ち炉心の分裂反応によって得られた
熱を作動流体に伝達するのであるが、作動流体としては
一般に水が使用され、加圧水を高速度で炉心を通して通
流させる。
The heat obtained by the fission reaction of the fuel assembly or core is transferred to a working fluid, which is generally water, and pressurized water is passed through the core at high velocity.

原子炉の炉心内に生じる熱、振動および放射線により有
害な環境が創生されるので、炉心構成要素の構造的保全
を維持することが肝要である。
Because the heat, vibration, and radiation generated within the core of a nuclear reactor create a harmful environment, it is essential to maintain the structural integrity of the reactor core components.

従って、加圧水型原子炉の炉心は、複数の燃料集合体群
をほぼ真円筒形態に配列することによって構成するのが
普通であ・る。
Therefore, the core of a pressurized water reactor is usually constructed by arranging a plurality of fuel assembly groups in a substantially perfect cylindrical shape.

各燃料集合体は、互いに平行に間隔を置いて配夕1ルた
約200本の細長い燃料棒の配列体から成る。
Each fuel assembly consists of an array of approximately 200 elongated fuel rods spaced parallel to one another.

各燃料棒は、はぼ円筒状の二配化ウランペレットの積重
体を包含しており、ウランが原子炉の分裂性燃料を提供
する。
Each fuel rod contains a stack of cylindrical uranium distributary pellets, the uranium providing the fissile fuel for the reactor.

これらの燃料集合体は、燃料棒だけに限らず、他の幾つ
かの要素をも支持する。
These fuel assemblies support not only fuel rods but also several other elements.

例えば、炉心内の温度および中性子束状態を観察するた
めの計器管、燃料集合体の各構成要素を安定的に固定す
るための端部取付具および燃料素体保持グリッド、およ
び炉心内における分裂誘発中性子を選択的に吸収するこ
とにより原子炉からの動力出力を調整するための制御棒
および制御棒案内管も燃料集合体の一部を構成している
For example, instrument tubes for observing temperature and neutron flux conditions within the core, end fittings and fuel element retention grids for stably fixing each component of the fuel assembly, and fission induction within the core. Control rods and control rod guide tubes for regulating power output from the reactor by selectively absorbing neutrons also form part of the fuel assembly.

周知のように、中性子の分布は、炉心内の部位によって
異る。
As is well known, the distribution of neutrons varies depending on the location within the reactor core.

例えば、炉心の周縁近くにおいては炉心の中心部におけ
るよりも中性子発生ウランの密集度が低いので、炉心周
縁部の中性子の数は、炉心の中心部に比べて少い。
For example, the density of neutron-generating uranium is lower near the periphery of the core than in the center of the core, so the number of neutrons at the periphery of the core is smaller than in the center of the core.

しかも、中性子は炉心の周縁からは、炉心の中心部から
より「逃げ」易いので、炉心周縁近くの中性子の密集度
は一層減少する傾向がある。
Furthermore, since neutrons "escape" more easily from the periphery of the core than from the center of the core, the concentration of neutrons near the periphery of the core tends to decrease even further.

炉心のどの部分における熱発生量もその部分の中性子の
濃度即ち密集度に依存しているので、炉心の中心部にお
ける方がその周縁部より高温になるはっきりした傾向が
ある。
Since the amount of heat produced in any part of the core depends on the concentration of neutrons in that part, there is a clear tendency for the core to be hotter than the periphery.

炉心内の異る領域において局部的な最高温度を発生する
このような傾向は、一般に、幾つかの点で望ましくない
This tendency to develop local maximum temperatures in different regions within the core is generally undesirable in several respects.

第1に、原子炉は、所定の温度以下の炉心作動に適応す
るように設計されているが、炉心内の1個所または数個
所の局部的な部位においてこの最高炉心温度に達すると
、炉心の総潜在発熱量を実現することができない。
First, although nuclear reactors are designed to accommodate core operation below a certain temperature, once this maximum core temperature is reached at one or a few localized locations within the core, the Total latent heating value cannot be realized.

なぜなら、最高設計温度に達してしまった特定の部位即
ち「ホット・スポット」がその設計温度を越えないよう
にするためには炉心内の他の部位の温度を低い値に抑制
比なければならないからである。
This is because in order to prevent a specific region, or "hot spot" that has reached its maximum design temperature, from exceeding its design temperature, the temperature of other regions within the core must be suppressed to a lower value. It is.

従って、炉心の中心部の中性子密集度(従って、発熱量
)を抑制し、炉心の周縁環状領域の比較的大きい体積内
の中性子密集度が増大するようにすれば、炉全体として
の出力を増大させることができる。
Therefore, by suppressing the neutron density (and therefore the calorific value) in the center of the core and increasing the neutron density in the relatively large volume of the peripheral annular region of the core, the output of the reactor as a whole can be increased. can be done.

このようにして炉心内の出力分布を平均化すれば、中性
子の密集度、温度および出力が炉心の中心部またはその
他の部位において最大限に達するがままに放置しておい
た場合に比べて炉心の動力発生量を高めることができる
This averaging of the power distribution within the core results in a lower core than if the neutron density, temperature, and power were allowed to reach their maximum in the center or elsewhere in the core. The amount of power generated can be increased.

出力分布の1平均化」を達成するために、燃料集合体に
可燃性毒物質棒を挿入することが従来から慣用されてい
る。
In order to achieve "uniform averaging of the power distribution," it has been customary to insert burnable poison rods into fuel assemblies.

通常、可燃性毒物質棒は、非常に高い中性子吸収性を有
する物質を充填した管である。
Burnable poison rods are typically tubes filled with a substance that has very high neutron absorption.

このための物質としては、例えば、アルミナマトリック
スに°炭化硼素を分散させて焼結させたものが好適であ
る。
A suitable material for this purpose is, for example, an alumina matrix in which boron carbide is dispersed and sintered.

毒物質棒内の物質によって吸収された中性子は、実際上
、分裂および動力発生過程から除外される。
Neutrons absorbed by the material within the poison rod are effectively excluded from the fission and power generation process.

従って、炉心の出力分布を1平均化」させるためには、
可燃性毒物質棒を炉心の中心部にある燃料集合体内に集
中させる。
Therefore, in order to "unify the power distribution of the core,"
Burnable poison rods are concentrated within a fuel assembly in the center of the reactor core.

また、いろいろな微妙な要因に鑑みて、設計上または作
動上の特徴により局部的に中性子の濃度が高くなるよう
な炉心の他の部分にも可燃性毒物質棒を集中させること
が望ましい場合もある。
In addition, in view of a variety of sensitive factors, it may be desirable to concentrate burnable poison rods in other parts of the core where design or operational features result in locally high neutron concentrations. be.

燃料集合体は、炉心内の有害な環境内においているいろ
な構造的部材のすべてを支持しなければならず、しかも
、迅速かつ容易な分解を可能にするという幾分相反する
要求を充足しなければならない。
Fuel assemblies must support all of the various structural components within the hazardous environment of the reactor core, while also meeting the somewhat contradictory requirements of allowing rapid and easy disassembly. Must be.

例えば、燃料集合体は、作動炉心内に露呈されると、放
射性となる。
For example, fuel assemblies become radioactive when exposed within a working reactor core.

この放射能は、強力なので、燃料集合体の点検および修
理は、十分な放射能遮蔽体の後側で遠隔操作装置を使用
してでなければ実施することができない。
This radioactivity is so powerful that inspection and repair of the fuel assembly can only be carried out using remote control equipment behind adequate radioactivity shielding.

従って、燃料集合体の分解作業は長い時間を要し、費用
がかかるので、燃料集合体は頑健で、しかも分解し易い
構造体であることが、商業的にみて重要な要素である。
Therefore, since disassembly of a fuel assembly takes a long time and is expensive, it is commercially important that the fuel assembly be a structure that is both robust and easy to disassemble.

燃料集合体内に装着される可燃性毒物質棒は、その集合
体の構造の一部分である。
A burnable poison rod mounted within a fuel assembly is part of the structure of the assembly.

一般に、従来技術においては毒物質棒は、燃料棒の長手
方向に平行な方向に移動しうるように取付けられる。
Generally, in the prior art, the poison rod is mounted so that it can move in a direction parallel to the length of the fuel rod.

複数本の毒物質棒を燃料集合体の他の部分に対して長手
方向に移動自在に連結するための手段としては、多くの
場合、中央バブと、該バブから放射状に延長した複数の
腕から成る「スパイダー」が使用される。
The means for longitudinally movably connecting the poison rods to the rest of the fuel assembly is often from a central bub and a plurality of arms extending radially from the bub. A “spider” consisting of

毒物質棒を長手方向に移動しうるように取付けなければ
ならないのは、炉の出力平均化を計るために原子炉操作
員が毒物質棒を出入れしなければならないからである。
The reason that the poison rod must be mounted so that it can be moved longitudinally is that the reactor operator must move the poison rod in and out in order to equalize the power output of the reactor.

使用ずみの毒物質棒は、スパイダーに取りつけられたま
ま、まとめて抜取り、放射能遮蔽性容器内に詰めて適当
な場所へ廃棄するために搬出しなければならない。
The used poison rods, still attached to the spider, must be removed in bulk, placed in a radiation-shielding container, and transported to an appropriate location for disposal.

この輸送用容器の容積を有効に活用するためには各毒物
質棒をスパイダーから取外すことが望ましい。
In order to effectively utilize the volume of this shipping container, it is desirable to remove each poison rod from the spider.

しかし、不都合なことに、スパイダーから毒物質棒を取
外す操作は、複雑で、幾つかの理由により危険性がある
Unfortunately, however, the operation of removing the poison rod from the spider is complex and dangerous for several reasons.

原子炉の炉心内で十分に放射線を被曝した毒物質棒には
内部ガス圧が発生している。
Inside the core of a nuclear reactor, a poison rod that has been sufficiently exposed to radiation generates internal gas pressure.

また可燃性毒物を被覆している鞘またはチューブは、一
定時間放射線を被曝した結果として相当に脆弱化してい
る。
Also, the sheath or tube enclosing the burnable poison has become considerably weakened as a result of exposure to radiation over a period of time.

毒物質棒は、通常、ねじ付線着具によってそれぞれのス
パイダー腕に結合されている。
A poison rod is typically connected to each spider arm by a threaded wire fitting.

このような条件下において、毒物質棒をスパイダーから
取外すための最も一般的な技法は、せん断またはのこ引
きによる方法である。
Under such conditions, the most common technique for removing the poison rod from the spider is by shearing or sawing.

毒物質棒をのこ引きする場合は、棒を静かに取扱うこと
ができる(棒内のガス圧のことを考えた場合静かに取扱
うことは重要な要素である)が、この引きの場合は放射
性ののこ屑が生じる。
When sawing a poisonous rod, the rod can be handled gently (handling gently is an important factor when considering the gas pressure inside the rod), but in this case, the rod can be sawed with radioactive materials. Sawdust is produced.

一方、せん断による切断方法は、のこ屑の問題は生じな
いが、棒の取扱いが乱暴になる。
On the other hand, the cutting method by shearing does not cause the problem of sawdust, but the rod must be handled roughly.

従って、可燃性毒物質棒を炉心の環境に耐えうるような
態様でスパイダー腕に結合し、しかも、簡単に、迅速に
、かつ、おだやかに取外すことができるような態様で毒
物質棒をスパイダー腕に結合するための手段が要望され
ている。
Therefore, the burnable poison rod is coupled to the spider arm in a manner that can withstand the environment of the reactor core, and the poison rod is coupled to the spider arm in a manner that allows for easy, quick, and gentle removal. There is a need for a means to connect the two.

本発明によれば、可燃性毒物質棒の一端にピンまたは軸
を固定し、その軸をスパイダー腕の孔内に装着する。
According to the invention, a pin or shaft is fixed to one end of the burnable poison rod, and the shaft is installed in the hole of the spider arm.

この軸をスパイダー腕に固定するための手段としてはい
ろいろな手段を使用することができるが、例えば軸の端
部を据込み、それによってスパイダー腕の孔の壁に圧接
させる方法が好適である。
Various means can be used for fixing this shaft to the spider arm, but it is preferable, for example, to upset the end of the shaft so that it is pressed against the wall of the hole in the spider arm.

本発明に基いてスパイダーに取付けられた毒物質棒は、
該棒およびそれに連結された前記軸の長手軸線と一致す
る方向に力を加えることによってスパイダー腕の前記孔
から該軸を押出すことにより容易にスパイダー腕から抜
取ることができる。
The poison rod attached to the spider according to the invention is
The shaft can be easily removed from the spider arm by forcing it out of the hole in the spider arm by applying a force in a direction coincident with the longitudinal axis of the rod and the shaft connected thereto.

即ち、長手方向の力を加えると、前記軸の据込み部分を
スパイダー腕の孔に押しつけ、最終的に鎖孔から押し出
す。
That is, the application of a longitudinal force forces the upsetting portion of the shaft into the hole in the spider arm and ultimately out of the chain hole.

この場合、軸をスパイダーの孔から押出すのに相当な力
が加えられるが、その力は軸および毒物質棒に対して長
手方向に加えられる。
In this case, a considerable force is applied to force the shaft out of the spider's pore, but the force is applied longitudinally to the shaft and toxin rod.

本発明のこの特徴は、脆弱な、内部ガス圧を有する毒物
質棒をせん断による切断操作の際に生じることのある破
断やその他の損傷から防護するのみならず、毒物質棒を
のこ引きによりスパイダーから切離した場合に生じる放
射性ののこ屑をも回避する。
This feature of the invention not only protects the fragile, internal gas pressured poison rod from breakage and other damage that may occur during shear cutting operations, but also protects the poison rod from sawing. It also avoids the radioactive sawdust produced when separated from the spider.

本発明は、その他にも多くの利点をもたらす。The invention provides many other advantages.

例えば、本発明の毒物質棒取付装置は、従来のねじ付取
付具に比べて製造コストが安い。
For example, the toxic rod attachment device of the present invention is less costly to manufacture than conventional threaded attachments.

また、本発明による場合、毒物質棒の軸とスパイダー腕
との結合力も、原子炉の炉心内の通常の作動温度条件の
もとにおいてすぐれている。
In addition, according to the present invention, the bonding force between the shaft of the poison rod and the spider arm is also excellent under normal operating temperature conditions in the core of a nuclear reactor.

例えば、通常ステンレス鋼から形成されるスパイダー腕
の熱膨張率は、毒物質棒のジルカロイ製の軸の熱膨張率
より大きいので、それによって生じる軸方向の応力を何
らかの手段によって補償しなければならないが、本発明
によれば、それは、軸とスパイダー腕との間の半径方向
の弛み(ずれ)を起させ、その領域内に望ましくない熱
応力が生じる可能性を少くすることによって達成される
For example, the coefficient of thermal expansion of the spider arm, which is typically made of stainless steel, is greater than that of the Zircaloy shaft of the poison rod, so the resulting axial stress must be compensated for by some means. According to the invention, this is achieved by creating a radial slack between the shaft and the spider arm, reducing the possibility of undesired thermal stresses in that area.

このように自動的に達成される応力軽減がなされなけれ
ば、軸がせん断され、毒物質棒がスパイダーから外れて
炉心内に釈放されてしまうおそれがある。
Without this automatically achieved stress relief, the shaft could shear and the poison rod could be released from the spider and into the core.

本発明の叙上およびその他の目的、特徴ならびに利点は
、添付図を参照して記述した以下の説明から一層明瞭に
なろう。
The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

第1図を参照して説明すると、ステンレス鋼等で形成し
たスパイダー10は、長手軸線12を有する中央円筒状
バブ11と、該バブから軸線12に対して垂直な平面内
において放射状に延長させた複数のスパイダー腕(第1
図にはスパイダー腕13.14,15,16,17,2
0,21だけが示されている)とから成る。
Referring to FIG. 1, a spider 10 made of stainless steel or the like includes a central cylindrical bub 11 having a longitudinal axis 12 and a central cylindrical bub 11 extending radially from the bub in a plane perpendicular to the axis 12. Multiple spider arms (first
The figure shows spider arms 13, 14, 15, 16, 17, 2.
0,21 are shown).

一層の可燃性毒物質棒22,23,24,25゜26.
27.30をそれぞれ対応するスパイダー腕に取付ける
One layer of burnable poison rods 22, 23, 24, 25° 26.
Attach 27.30 to each corresponding spider arm.

これらの毒物質棒は細長いチューブであり、該チューブ
の軸線をバブ11の軸線12と平行に配置する。
These poison rods are elongated tubes, the axis of which is arranged parallel to the axis 12 of the bubble 11.

一部切除した断面図で示されている毒物質棒30を参照
して説明すると、毒物質棒の外表面は中空チューブ31
によって構成されており、該チューブの一端は、該開放
端内に溶接または他の手段により取付けた中実プラグ3
2によって密封されている。
Referring to the poisonous substance rod 30 shown in a partially cutaway cross-sectional view, the outer surface of the poisonous substance rod is connected to a hollow tube 31.
one end of the tube has a solid plug 3 attached by welding or other means within the open end.
It is sealed by 2.

チューブ31内には短い円筒形の可燃性毒物質ペレット
33の積重体を装填し、プラグ32上に載置する。
A stack of short cylindrical burnable poison pellets 33 is loaded into the tube 31 and placed on the plug 32 .

この積重体の個々のペレット33は、積重体の最上段の
ペレットに衝接させたばね34によって長手方向に押圧
する。
The individual pellets 33 of this stack are pressed longitudinally by springs 34 which abut against the uppermost pellets of the stack.

ばね34の外端は、チューブ31の他端内に挿入したプ
ラグ35によって保持し、該プラグを該他端に固定する
The outer end of the spring 34 is held by a plug 35 inserted into the other end of the tube 31 and fixed thereto.

第3図にみられるように、プラグ35にはその円筒状部
分37のための挿入案内部を構成する面取端36を形成
する。
As seen in FIG. 3, the plug 35 is formed with a chamfered end 36 which constitutes an insertion guide for the cylindrical portion 37 thereof.

チューブ31の内径は、円筒状部分37の外径に合致し
、該円筒状部分をぴったり嵌合させる。
The inner diameter of tube 31 matches the outer diameter of cylindrical portion 37, providing a snug fit.

図に示されるように、円筒状部分37の上端は、拡径円
筒部分41に連接させ、両者の間に半径方向に張出した
肩部40を形成し、該肩部をチューブ31の端部に係合
させ溶接する。
As shown, the upper end of the cylindrical portion 37 is articulated with an enlarged cylindrical portion 41 forming a radially projecting shoulder 40 therebetween, which shoulder is attached to the end of the tube 31. Engage and weld.

図示の実施例では、チューブ31の端部を越えて突出し
たプラグ35の露出円筒部分41とチューブ31の外表
面とを平坦に連接するために、チューブ31の外径と円
筒部分41の外径とを等しくする。
In the illustrated embodiment, the outer diameter of the tube 31 and the outer diameter of the cylindrical portion 41 are used to planarly articulate the exposed cylindrical portion 41 of the plug 35 that projects beyond the end of the tube 31 and the outer surface of the tube 31. make them equal.

プラグ35の露出円筒部分41の上端に横断方向のフラ
ンジ即ち肩部42を形成し、該肩部の中心から長手方向
に軸またはピン43を延長させる。
The upper end of the exposed cylindrical portion 41 of the plug 35 is formed with a transverse flange or shoulder 42 with a shaft or pin 43 extending longitudinally from the center of the shoulder.

軸43の大部分は中実金属素材で形成するが、該軸には
その自由端から全長の約半分のところにまで延びる長手
方向の孔44を形成する。
The shaft 43, which is largely formed of solid metal, is provided with a longitudinal bore 44 extending from its free end to about half its length.

製造されたままで、スパイダー腕46に完全に装着する
前の状態にある軸43の一部分が第2図に示されている
A portion of shaft 43 is shown in FIG. 2 as manufactured and prior to being fully attached to spider arm 46.

従って、軸43は、はぼ真直ぐな円筒形の外形を有して
おり、軸の自由端から全長の約半分のところにまで延長
している孔44も、浅い円錐形にされた底部を除いて円
筒形である。
The shaft 43 therefore has a generally straight cylindrical profile, and the hole 44, which extends from the free end of the shaft to about half its length, also has a shallow conical bottom. It is cylindrical.

軸43は、スパイダー腕46に挿入して取付ける。The shaft 43 is inserted and attached to the spider arm 46.

この目的のために、スパイダー腕46には、毒物質棒お
よび軸43の長手軸線と一致する長手軸線51を有する
ほぼ円筒形の開口50を形成する。
For this purpose, spider arm 46 is formed with a generally cylindrical opening 50 having a longitudinal axis 51 coinciding with the longitudinal axis of poison rod and shaft 43 .

本発明によれば、開口50内に拡径凹部52を形成する
According to the present invention, the enlarged diameter recess 52 is formed within the opening 50.

凹部52は、軸43の孔44の全長の一部分と重なり関
係をなすようにする。
The recess 52 overlaps a portion of the entire length of the hole 44 of the shaft 43.

凹部52から切頭円錐形表面53を経て開口50の残部
である孔54に連続させる。
Continuation of the recess 52 is via a frustoconical surface 53 into the hole 54 which is the remainder of the opening 50 .

第2図に示されるように孔54は、開口50に挿入され
る軸4=3の外径より僅かに大きい径を有している。
As shown in FIG. 2, the hole 54 has a diameter slightly larger than the outer diameter of the shaft 4=3 inserted into the opening 50.

使用に当って、軸43を開口50に挿入し、油圧成形ま
たは機械的拡開加工またはその他の適当な手段によって
機機的に変形させて開口50の切頭円錐形表面53およ
び拡径凹部52の輪郭に合致させ、第3図に示されるよ
うに、毒物質棒の取外しを容易にするための企図された
「弱化点」を形成する。
In use, shaft 43 is inserted into aperture 50 and mechanically deformed by hydraulic forming or mechanical expansion or other suitable means to form frusto-conical surface 53 of aperture 50 and enlarged diameter recess 52. contour to form a contemplated "point of weakness" to facilitate removal of the poison rod, as shown in FIG.

かくして、毒物質棒は、高価な、しかも取扱いにくい溶
接式取付具等を使用する必要なしにスパイダー腕に固定
される。
The poison rod is thus secured to the spider arm without the need for expensive and cumbersome welded fittings or the like.

スパイダー腕の素材と、毒物質棒のチューブの素材とは
異る金属であることが多いが、毒物質棒のプラグ35の
孔44の切頭円錐形表面55(第3図)は、熱膨張係数
の差による作用を軽減するテーパ表面を提供する。
Although the material of the spider arm and the material of the tube of the poison wand are often different metals, the frusto-conical surface 55 (FIG. 3) of the hole 44 of the plug 35 of the poison wand is designed to accommodate thermal expansion. Provides a tapered surface that reduces the effects of coefficient differences.

即ち、温度が上昇するにつれて軸方向に膨張するステン
レス鋼製のスパイダ腕の膨張度は、通常ジルカロイ(Z
i rca l toy)で形成される毒物質棒の端部
プラグ35の膨張度より太きい。
That is, the degree of expansion of the stainless steel spider arm, which expands axially as the temperature increases, is typically that of Zircaloy (Z
It is thicker than the expansion degree of the end plug 35 of the poison rod formed by IRCAL TOY.

従って、通常ならば軸方向の応力が生じるのであるが、
本発明の構成では、両部品、即ちスパイダー腕46とプ
ラグ35が半径方向に弛められる(ずらされる)ので、
軸方向の応力が軽減される。
Therefore, normally axial stress will occur, but
In the configuration of the invention, both parts, namely the spider arm 46 and the plug 35, are loosened (displaced) in the radial direction, so that
Axial stress is reduced.

即ち、スパイダー腕は、半径方向にもプラグ35より大
きく膨張するので、スパイダー腕46の開口50の円錐
形表面53とそれに隣接するプラグの軸43の変形部分
即ち円錐状表面55との間の円錐状界面が軸方向下方に
変位する。
That is, the spider arm also expands more radially than the plug 35, so that the conical surface 53 of the opening 50 of the spider arm 46 and the deformed portion or conical surface 55 of the shaft 43 of the plug adjacent thereto The shaped interface is displaced downward in the axial direction.

従って、これらの両部品は、半径方向にも軸方向にも緊
密に接触したままに保たれるが、軸43内、の応力は、
通常ならば発生したであろう応力に比べて著しく軽減さ
れる。
Both parts thus remain in close contact both radially and axially, but the stress in the shaft 43 is
This is significantly reduced compared to the stress that would normally occur.

かくして、本発明の毒物質棒の構造体は、原子炉の全作
動温度範囲内においてそのスパイダー腕とプラグの軸と
の間の堅い結合を維持し、しかもなお、以下に詳述する
ように毒物質棒の取外しを容易にするための所定の「弱
化点」を提供する。
Thus, the poison rod structure of the present invention maintains a tight bond between its spider arm and the shaft of the plug over the entire operating temperature range of the nuclear reactor, yet still maintains the poison rod structure as detailed below. Provides a predetermined "point of weakness" to facilitate removal of the material rod.

第4図を参照して説明すると、プラグ35の軸43の孔
44は、先に述べたように、その全長の約半分に亘って
拡張または据込み加工によって押拡げられており、それ
によって軸43の外周面をスパイダー腕46の拡径凹部
52に圧接させである。
Referring to FIG. 4, the hole 44 of the shaft 43 of the plug 35 is enlarged over about half of its total length by expansion or upsetting, as described above. The outer peripheral surface of the spider arm 43 is brought into pressure contact with the enlarged diameter recess 52 of the spider arm 46.

孔44は、切頭円錐状テーパ部分55を経て連接する小
径孔部分66を有している。
Hole 44 has a small diameter hole portion 66 that communicates through a frusto-conical tapered portion 55 .

更に、小径孔部分66は、円錐部分67に終端している
Further, the small diameter hole section 66 terminates in a conical section 67.

可燃性毒物質棒をスパイダー腕46から取外す場合は、
マンドレル70を軸43の孔44内へ矢印71の方向に
押込む。
When removing the burnable poison rod from the spider arm 46,
Push the mandrel 70 into the hole 44 of the shaft 43 in the direction of arrow 71.

マンドレル70は、好ましくは、細長い円筒形の金属製
軸として構成し、その直径は、軸43の小径孔部分66
より催かに小さくする。
Mandrel 70 is preferably configured as an elongated cylindrical metal shaft, the diameter of which is approximately equal to the small diameter bore portion 66 of shaft 43.
Make it even smaller.

マンドレル70の長手軸線は、毒物質枠30の軸線51
とほぼ一致する。
The longitudinal axis of the mandrel 70 is the axis 51 of the toxic substance frame 30.
almost matches.

棒30を、望ましくないせん断またはのこ引き切断法に
よらずに、スパイダー腕46から取外すためには、単に
、軸43を小径孔部分54を通して押出すのに足る力で
マンドレル70を矢印71の方向に押込めばよい。
To remove rod 30 from spider arm 46 without undesirable shearing or sawing techniques, simply move mandrel 70 in the direction of arrow 71 with sufficient force to force shaft 43 through small diameter hole portion 54. Just push it in the direction.

図には示されていないが、一群のマンドレルをそれぞれ
スパイダーに取付けられている各毒物質枠のプラグの軸
の孔に整列するように配列し、それらのマンドレルをま
とめて支持板に固定することができる。
Although not shown in the figure, a group of mandrels are arranged so as to align with the hole in the shaft of the plug of each toxic substance frame attached to the spider, and the mandrels are fixed together to a support plate. Can be done.

そして、それらのマンドレルを対応するプラグ軸の孔に
対応させて押込むことによりすべての毒物質枠を1度に
取外すことができる。
Then, all the poisonous substance frames can be removed at once by aligning and pushing these mandrels into the holes of the corresponding plug shafts.

このように、本発明によれば、各毒物質枠を1本づつせ
ん断またはのこ引きしてスパイダーから切離すという従
来の危険な、しかも、費用と時間のかかる作業を回避す
ることができる。
Thus, the present invention avoids the conventional dangerous, costly, and time-consuming process of shearing or sawing each poison frame one by one to separate it from the spider.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は典型的なスパイダーと毒物質枠の組合せ体を示
す側面図、第2図は本発明に従って形成した軸の一部分
の断面図、第3図はスパイダーに取付けた軸の一部切除
した断面図、第4図は毒物質枠を取外すための本発明の
方法を示す一部切除した断面図である。 10・・・・・・スパイダー、30・・・・・・毒物質
枠、35・・・・・・プラグ、43・・・・・・軸、4
4・・・・・・孔、46・・・・・・スパイダー腕、5
0・・・・・・開口、52・・・・・・拡径凹部、53
・・・・・・切頭円錐状表面、54・・・・・・小径孔
部分、55・・・・・・切頭円錐状表面、66・・・・
・・小径孔部分、67・・・・・・円錐状部分、70・
・・・・・マンドレル。
FIG. 1 is a side view of a typical spider and toxic substance frame combination; FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of a shaft formed in accordance with the present invention; and FIG. 3 is a partially cutaway view of the shaft attached to the spider. FIG. 4 is a partially cutaway cross-sectional view illustrating the method of the present invention for removing a toxic substance frame. 10...Spider, 30...Poisonous substance frame, 35...Plug, 43...Shaft, 4
4...hole, 46...spider arm, 5
0... Opening, 52... Expanding diameter recess, 53
・・・・・・Truncated conical surface, 54・・・・Small diameter hole portion, 55・・・・・・Truncated conical surface, 66・・・
・・Small diameter hole portion, 67・・・・Conical portion, 70・
...Mandrel.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数のスパイダー腕を有するスパイダー10と、可
燃性毒物質棒とから成る制御棒組立体において、 前記複数のスパイダー腕に少くとも1つのスパイダ一孔
54が形成されており、該スパイダ一孔は、拡径凹部5
2と、小径孔部分と、該拡径凹部から小径孔部分への遷
移部を構成する切頭円錐形部分53を有しており、 前記可燃性毒物質棒は、チューブ31と、プラグ35と
、軸43とから成り、該プラグは、該チューブ内に密に
嵌合する円筒状部分37を有し、該円筒状部分の一端は
面取端36として形成され、他端は、該チューブの端面
に係合し該端面に溶接された、半径方向に張出した肩部
40を有し、該軸は、該肩部の中央から長手方向に突出
し、その全長のほぼ半分に亘って延長した長手方向の孔
44を有しており、該軸のうち少くともその孔44を画
定する部分は、該毒物質棒をスパイダー腕に取外し可能
に装着するために、軸の該部分を半径方向外方へ変形さ
せることによって前記スパイダ一孔の切頭円錐形部分、
拡径凹部および小径孔部分内に固定されており、該軸は
、該毒物質棒をスパイダ一孔に対して長手方向に移動さ
せることにより、該毒物質棒の構造的完全性ならびに該
スパイダーの構造的完全性を破壊することなく、実質的
に元の形に戻り、毒物質棒をスパイダー腕から抜取るこ
とを可能にするようになされたことを特徴とする制御棒
組立体。 2 @記スパイダーは、前記軸の素材より熱膨張率の高
い素材で形成されている特許請求の範囲第1項記載の制
御棒組立体。 3 @記スパイダーの素材はステンレス鋼である特許請
求の範囲第1項記載の制御棒組立体。 4 @詔勅の素材はジルカロイである特許請求の範囲第
1項記載の制御棒組立体。
[Claims] 1. A control rod assembly comprising a spider 10 having a plurality of spider arms and a burnable poison rod, wherein at least one spider hole 54 is formed in the plurality of spider arms. , the spider hole has an enlarged diameter recess 5
2, a small-diameter hole portion, and a truncated conical portion 53 constituting a transition portion from the enlarged-diameter recessed portion to the small-diameter hole portion; , and a shaft 43, the plug has a cylindrical portion 37 that fits tightly within the tube, one end of the cylindrical portion being formed as a chamfered end 36 and the other end of the tube. a radially projecting shoulder 40 engaging and welded to the end face, the shaft projecting longitudinally from the center of the shoulder and extending approximately half its length; a hole 44 in the direction, and at least the portion of the shaft defining the hole 44 extends radially outwardly from the shaft for removably attaching the poison rod to the spider arm. a truncated conical portion of the spider hole by deforming it into;
fixed within an enlarged diameter recess and a reduced diameter hole portion, the shaft longitudinally moves the poison rod relative to the spider aperture, thereby maintaining the structural integrity of the poison rod and the spider. A control rod assembly characterized in that it is configured to substantially return to its original shape and permit extraction of the poison rod from the spider arm without destroying its structural integrity. 2. The control rod assembly according to claim 1, wherein the spider is made of a material having a higher coefficient of thermal expansion than the material of the shaft. 3. The control rod assembly according to claim 1, wherein the material of the spider is stainless steel. 4. The control rod assembly according to claim 1, wherein the material of the edict is Zircaloy.
JP54133043A 1978-10-18 1979-10-17 control rod assembly Expired JPS5928875B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US95252278A 1978-10-18 1978-10-18
US000000952522 1978-10-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5557188A JPS5557188A (en) 1980-04-26
JPS5928875B2 true JPS5928875B2 (en) 1984-07-16

Family

ID=25492987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54133043A Expired JPS5928875B2 (en) 1978-10-18 1979-10-17 control rod assembly

Country Status (9)

Country Link
JP (1) JPS5928875B2 (en)
CA (1) CA1132728A (en)
CH (1) CH650352A5 (en)
DE (1) DE2929465C2 (en)
ES (2) ES484631A0 (en)
FR (1) FR2439457A1 (en)
GB (2) GB2077483B (en)
IT (1) IT1124381B (en)
MX (1) MX6683E (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0222870Y2 (en) * 1984-04-02 1990-06-20

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3337636C1 (en) * 1983-10-15 1987-01-02 Brown Boveri Reaktor GmbH, 6800 Mannheim Process and device for exchanging neutron absorber rods
US4576787A (en) * 1983-12-21 1986-03-18 Westinghouse Electric Corp. Burnable absorber assembly
EP0159509B1 (en) * 1984-03-30 1989-01-04 Westinghouse Electric Corporation An improved control rod spider assembly for a nuclear reactor fuel assembly
US4640813A (en) * 1984-09-26 1987-02-03 Westinghouse Electric Corp. Soluble burnable absorber rod for a nuclear reactor
FR2599884B1 (en) * 1986-06-10 1988-10-07 Fragema Framatome & Cogema ADJUSTMENT GRAPPLE WITH REMOVABLE PENCILS FOR NUCLEAR FUEL ASSEMBLY
FR2633435B1 (en) * 1988-06-28 1990-11-09 Framatome Sa ADJUSTABLE PENCIL ADJUSTING CLUSTER FOR NUCLEAR FUEL ASSEMBLY

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR633615A (en) * 1927-04-30 1928-02-01 Soc Fr Constr Babcock & Wilcox Process for chucking tubular parts into holes in other parts
US3314859A (en) * 1963-12-05 1967-04-18 Combustion Eng Nuclear reactor fuel assembly-control rod organization
GB1152003A (en) * 1965-08-17 1969-05-14 Atomic Energy Authority Uk Improvements relating to Nuclear Reactors
GB1112946A (en) * 1965-08-10 1968-05-08 Atomic Energy Authority Uk Improvements relating to nuclear reactors
FR2208730B1 (en) * 1972-12-05 1978-03-10 Kerjean Yves
FR2233587A1 (en) * 1973-06-14 1975-01-10 Chausson Usines Sa Tube bundle heat exchanger - has tube ends shaped as complementary polygons

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0222870Y2 (en) * 1984-04-02 1990-06-20

Also Published As

Publication number Publication date
FR2439457B1 (en) 1984-06-08
ES8302345A1 (en) 1982-12-16
GB2077483A (en) 1981-12-16
ES494899A0 (en) 1982-12-16
DE2929465C2 (en) 1983-12-01
CA1132728A (en) 1982-09-28
ES8101803A1 (en) 1980-12-16
FR2439457A1 (en) 1980-05-16
JPS5557188A (en) 1980-04-26
GB2032163B (en) 1982-09-15
CH650352A5 (en) 1985-07-15
MX6683E (en) 1985-10-08
IT1124381B (en) 1986-05-07
ES484631A0 (en) 1980-12-16
GB2077483B (en) 1983-04-27
GB2032163A (en) 1980-04-30
IT7909548A0 (en) 1979-09-28
DE2929465A1 (en) 1980-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02196997A (en) Exchange of defective fuel rod for fuel assembly of light water reactor
JPS5928876B2 (en) control rod assembly
JP2553333B2 (en) Fuel assembly
US3105026A (en) Fuel elment for nuclear reactors
JPS5928875B2 (en) control rod assembly
EP0154229B1 (en) improved fuel rod assembly for a nuclear reactor
JP4402589B2 (en) Cluster for regulating reactor core reaction, cluster absorber rod, and method for protecting absorber rod against wear
US4381283A (en) Control component structure
JPH0631806B2 (en) Fabrication of control rod neutron absorbers by using square cross-section tubes and double laser welding.
US8891724B2 (en) Dual-cooled nuclear fuel rod having annular plugs and method of manufacturing the same
KR100435226B1 (en) Non-instrumented capsule for nuclear fuel irradiation test in research reactor
US4355449A (en) Method of assembling and disassembling a control component structure
US11049622B2 (en) Method to pressurize sic fuel cladding tube before end plug sealing by pressurization pushing spring loaded end plug
US4938918A (en) Element immersed in coolant of nuclear reactor
US4418462A (en) Method of assembling and disassembling a control component structure
JPS63133088A (en) Core aggregate for nuclear reactor
KR820001574B1 (en) Apparatus for securing and removing burnable poisonrods from the spider in a fuel assembly
Walton Methods of assembling and disassembling spider and burnable poison rod structures for nuclear reactors
US4606109A (en) Element immersed in coolant of nuclear reactor
US4631167A (en) Method for the production of a nuclear reactor assembly and assembly obtained by this method
Walton Control component structure
Walton Spider and burnable poison rod combinations
US20050135547A1 (en) Control element for a nuclear reactor
JP2004226401A (en) End plug, nuclear fuel rod, and assembly of nuclear fuel rod
Edwards et al. Methods of assembling and disassembling spider and burnable poison rod structures for nuclear reactors