JPS5957195A

JPS5957195A - 中性子吸収棒

Info

Publication number: JPS5957195A
Application number: JP57167874A
Authority: JP
Inventors: 萩原　満晴; 哲宮崎; 浜本　良男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1982-09-27
Publication date: 1984-04-02

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は原子炉の核反応を制御するための笛１」両枠の
構成要素として使用する中性子吸収棒に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

核反応を制御するためには熱中性子吸収断面積の大きい
材料が有効である。便来、価格や材料学的見地から総合
的に判断して中性子吸収材に多く利用されている物質は
ホウ素（Ｂ）化合物の炭化ホウ素（以下Ｂ、Ｃと記す）
である。

Ｂ４Ｃはその特性上、成型して尚密度のベレット状に形
成することが一般粉末冶金物質に比較してコストの面か
ら困錬でりることが知られている。

そのため従来の中性子吸収棒は４１図に示したように小
径管状の被覆管１に中性子吸収材として粉末状態の８４
Ｃ２を充填した状態で通常使用されている。

なお、第１図は中性子吸収棒の要部のみを示したもので
、図中符号３は被憶管１に形成したディンプル部３で、
ディンプル上にボール４が載置固定している。

第２図は被覆管１内に充填されだＢ４Ｃ粉末２が中性子
吸収した場合経時的変化によって、どのような問題を引
き起すかをその要部のみを部分的に示している。

すなわち、第２図（ａ）において核反応制御過程でＨ４
ＣＶ）　１０Ｂ　カ中性子に吸収すると１０Ｂ（ｎ、α
）７Ｌｉ　　反応が起こり７Ｌ１と’Ｈｅを生じる。

これらの大半はＢ４Ｃ粒子内部に包含されたまオ残留し
Ｂ４Ｃ粒子は膨張を始める。

１３４Ｃ粉末２は小径管状の被覆管１内に晶密度で充ｊ
ｐきれているので隣接する粒子同士の接触面積が増力１
化、ｌＩニアＪ温・内圧上昇などの栄件とも相俟って焼
結を始める、この焼結現象は生成物質である７ＬＩや’Ｈｅｉδらに
閉塞状態にし、徐々に膨張現象を助長する結果となる。

（第２図（ｂ）参照）さらに中性子吸収による核反応が進むと遂には小径管状
の被覆管内部に大きな内圧７が加わりひひ割れ５を生じ
ることもあシ得る。（第２ｄ（ｃ）参照）この場合、ひひ割れ５か進行して、小径首状の被覆管の
内外壁を貝逃すれＶより４ｃの被榎官外へのθ１ｃ出８
か妬唸シ、その鮎米中性子吸収幼来が減少し、中性子吸
収棒の侍砧が短くなる原因となる。

〔発明の目的〕

本発明は」二記事情に鑑みてなされたものでめって、中
性子吸収材の焼結・膨張を防止、することにより、小栓
管状被榎青の内部に局部的な圧力かづ６生するのを防ぐ
ことかできる中性子吸収材を提供するものでしる。

〔発明の’ｔＭ；喪〕

すなわち、本発明は破し１・内にＢ４Ｃと、このＢ、Ｃ
の焼結現象を妨げる物質との混合物を充填し密刊してな
ることを特慎とする中性子ＩＱ　Ｉ区傑でめる。

本発明による中性子吸収棒の中性子吸収材はＢ４Ｃ枦末
のｉＪ、子の間隙にガラスまたは・塁化ホウ素などの焼
結現家金防げる物置の粉末の粒子が入シ込んだ状態τ呈
している。そして、ガラス粒子などの存在によって１３
．Ｃ粉末同士の接触する機会が減少し、もって中性子吸
収による焼結現象か著しく起９與ｉ１　くなる。

し／ヒかつて、甲性子Ｖ、収Ｉの核反応に伴なう杜時的
変化による焼結・膨張が原因となる小径置状被覆音のひ
ひ割れが生じることはない。よって従来の中性子吸収棒
と比較して本発明による中性子吸収棒は大幅に寿命か長
くなる。

〔うも明の実Ｍ＋ｉ廿１］Ｊ（第１の実施例）１３４Ｃと鉛ガラスの各粉末を第１表に示した容量比で
混合し、４独類の混合粉末を調整した。この実施例で使
用する鉛カラスは鉛を含南しているので中性子１及収幼
釆を著しく損うことがない。

第１表以上４紳類の混合粉末を叱３図に示したようにそれぞれ
内径３．６　、、π、北さ７ｒｒＬのステンレス鋼候被
僅看１内に兄事し、４本の中性子吸収棒を製造した。こ
こで、いずれの試料も充堺田要は７５％である。

なお、Ｂ４Ｃ粉末２及び鉛ガラス粉末９の平均粒径はそ
れぞれ１７０μｍである。

上記４本の中性子吸収棒を実験炉に装荷し、ジ虫力な熱
中性子を１０００時間照射した。

その後、光′ｉμ【したγ昆合松末を取り出しその密度
を測定した。

その結果を第１表に併記した。

第１表から明らかなように、試料１は密ｌ変が大幅に増
大し類１結現象が１１４行している。

また試料４は焼結は進んでいないがホウ素（Ｂ）の相対
量が小をくなシ中性子吸収効果が小さく不適当でめる。

したがって、カラス粉末の混合割合はｊＯ′〜３０％が
望ましい。

懺２の実施例）Ｂ４Ｃと）３Ｎの谷粉末金第２表に示した谷１ｉ比で混
合し、本発明にかかる４柚知の混合粉末を調製した、第　　２　　表以上４種類の混合粉米勿七ｒしそれ内径３．６ＪｒＩＬ
ｓ長さ１ｍのステンレス銅製被覆管１内に充填し、４本
の中性子吸収棒を製造した。ここでいずれの試料も光＠
留置は７５％である。

なお、Ｂ４Ｃ粉末２及びＢＮ粉末９の平均粒径はそれぞ
れ１７０μｍｎである。

上記４本の中性子吸収棒を実験炉に装荷し、強力な熱中
性子を１０００時間照射した。

その懐、光切した混台紛木會取り出し七の缶匪を測定し
た。

その示吉米を第２イくに１片ｄ己した。

第２表から明らかなように、試料１は′Ｉ＃度が大幅に
増大し焼結現象が進行している。

また試料４は焼結は進んでいないか７ｊ＝つ系β）の相
対鋲が小さくなり中性子吸収効果か小さく不適蛯１であ
る。

したがって、１３Ｎの混合去１３合は１０から３Ｑｖｏ
１％が望ましい。

輪）明の効果〕以上述べたように本発明は・１コ性子吸収による核反応
によって・焼結・膨張現琢を引き起す中性子吸収棒に異
なる物質たとえば焼ｔ５性の小さい物質としてガラス粉
末、または窒化ホウ素粉末を１３４Ｃと混合し、上記ガ
ラスまたは窒化ホウ素粉末を緩衡利として用いるという
発想から生まれたものである。

そして、本発明によれば中性子吸収棒の使用限界による
核反応制御棒の緊雅な交快作業の労力を軽減でき、また
制御棒そのものの屑昔・細粗性も向上する。

また、製造技術的立場からみた場合、本発明はＶＥ来の
中性子吸収拐に別種の物質を混合するのみで良いのでＸ
Ｍ荷造法大きな変更を必要とするものでなく、・容易に
実施０」能である。

さらに本発明は原子炉機器の交換作業が低楓ずゐことは
長期に亘ってよ多安定した’＋ｔｉ制御効果を有する制
（Ｉｌｑｉ装置を構成することを可能とし、また放射性
物質を伴なう作業征φ者の作業の減少にもつながり安全
性の点からも好都合でおる。

また、穎１ｊ御棒の埒命が長くなるため、放射性固体廃
果物も減少する副次的効果もある。

（第３の実施例）第４図は本発明の６Ｋ　３の実施例を不す部分Ｋ［面図
である。

ガラスとＢ４Ｃ粉末の混合９ＩＪ會ペレツト化したベレ
ット１０で、粉末と比べて取扱いが容易になる効果があ
る。

また、被覆１をティンプリングして、中性子吸収棒の沈
ｌＩ４！ヲ防ぐ加工が不要となる効果かめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１疋米Ｑ）中性子吸収棒の部分団面図、第２図
は第１図における中性子吸収棒の経年便化による焼結・
膨張の過８を示す部分Ｉノ１面図、第３図は本発明によ
る中性子吸収拐の第１および第２の実施例を説明するだ
めの部分断面図、第４図は本発明の第３の実施例をだす
部分り１面図である、１・・・・・被覆管２・・・・１３４Ｃ粉末３・・・・・・ティンプル都４・・・・・ボール５・・・・・・ひび割れ６・・・・・・オＩＬ結・膨張した１３４Ｃ粒子！・・
・・・・内）上８・・・・・・流出部９・・・・・・ガラスまたはＢＮ粉本１０・・・ペレット代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図第３図第乙図（１））　　　　　　ＥＣ，）第４図５１６

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　被覆管内に炭化ホウ素と、この炭化ホウ素の
焼結現象を妨ける物質との混合物を充填し密封してなる
ことを％徴とする中性子吸収棒。
（２）焼結現象を妨げる物質にはガラス粉末または窒化
ホウ素粉末の少なくとも一柚からなる特許１１ｉ求の純
間第１項記載の中性子吸収棒。
（３）ガラス粉末は鉛カラス粉末からなることを特徴と
する特許請求の範囲第２塊記載の中性子吸収棒。