JPS60170790A - 原子炉制御棒 - Google Patents
原子炉制御棒Info
- Publication number
- JPS60170790A JPS60170790A JP59026096A JP2609684A JPS60170790A JP S60170790 A JPS60170790 A JP S60170790A JP 59026096 A JP59026096 A JP 59026096A JP 2609684 A JP2609684 A JP 2609684A JP S60170790 A JPS60170790 A JP S60170790A
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- Japan
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- absorber
- control rod
- neutron
- rod
- neutrons
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- 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
- Vibration Dampers (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (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〕
本発明は原子炉に使用される制御棒(=関し、さら(二
詳しくは、核的寿命の長い制aIIa(二関する。
詳しくは、核的寿命の長い制aIIa(二関する。
原子炉を安全《=運転する{=は炉内中性子の数を藺整
して一定時間内}二起る核分裂の数を制御する必要があ
り、このために制御棒を用いている。
して一定時間内}二起る核分裂の数を制御する必要があ
り、このために制御棒を用いている。
7一般(二制伸俸は第1図《=示すような構成を有して
いる。すなわち断面十字形の長尺なシース1の上端《二
重シ上げー・ンドル2、下端5ニスピードリミツタ3が
それぞれ設けられ、シース1の部分1二中性子吸収体が
収容されている。シース1の横断面図を弟2図に示す。
いる。すなわち断面十字形の長尺なシース1の上端《二
重シ上げー・ンドル2、下端5ニスピードリミツタ3が
それぞれ設けられ、シース1の部分1二中性子吸収体が
収容されている。シース1の横断面図を弟2図に示す。
シース1はステンレス製で、第2図に示さ才Lるよう1
=中空十字形{こ形成されておシ、各ブレード1aの内
部(二は、中性子吸収材4をステンレス管5で被覆した
アブソーバチューブ6が多数装填されている。中性子吸
収材4としては、従来化学的{二安定で中性子吸収性能
が大きいホウ素−10を含有する炭化ホウ素(B4C)
が用いられている。
=中空十字形{こ形成されておシ、各ブレード1aの内
部(二は、中性子吸収材4をステンレス管5で被覆した
アブソーバチューブ6が多数装填されている。中性子吸
収材4としては、従来化学的{二安定で中性子吸収性能
が大きいホウ素−10を含有する炭化ホウ素(B4C)
が用いられている。
ところが、中性子吸収材としでB4Cを用いた制御棒は
核的寿酪が短く、早期交換を要する欠点があった。すな
わちホウ素−10は中性子を吸収してリチウム(Li)
とヘリウム0Ie) と(1変化するが、したがって、
B、Cは中性子を吸収j−る(二つれて中性子吸収能力
が急速:=減少し、+blJ副俸の核的寿命が早期(=
終了して早期交換を余誠なくされること(二なる。
核的寿酪が短く、早期交換を要する欠点があった。すな
わちホウ素−10は中性子を吸収してリチウム(Li)
とヘリウム0Ie) と(1変化するが、したがって、
B、Cは中性子を吸収j−る(二つれて中性子吸収能力
が急速:=減少し、+blJ副俸の核的寿命が早期(=
終了して早期交換を余誠なくされること(二なる。
またB4Cを用いた場合(=は、中性子吸収(二よって
発生したHeガスが制御棒のアブンーバチュープ6内(
=たまってその内圧ン高め、またB4Cがスウェリング
と称する体積増加現象を生じ、いずれもアプソーバチュ
ーフのステンレス管5に応力を生じて危険な状態となる
ので、この場合(:は機株的寿命(二連したとし゛C制
御棒を交換しなければならない。しかし通常は核的寿命
の方が機械的寿命よシ短い。
発生したHeガスが制御棒のアブンーバチュープ6内(
=たまってその内圧ン高め、またB4Cがスウェリング
と称する体積増加現象を生じ、いずれもアプソーバチュ
ーフのステンレス管5に応力を生じて危険な状態となる
ので、この場合(:は機株的寿命(二連したとし゛C制
御棒を交換しなければならない。しかし通常は核的寿命
の方が機械的寿命よシ短い。
このB4Cに代る吸収材としてはハフニウム(Hf)、
カドミウム(Cd) 、ガドリニウム(Gd)、サマリ
ウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ジスプロ7クム
(Dy)等が考えられているが、これらの元素を実際に
どのよう(二しC用いたら効率的な中性子吸収を行なう
ことができるのか、例えば単体で用いるか、化合物で用
いるか、iff制御棒のシース(二どのようにして設け
るのか等明らか(=されていない。
カドミウム(Cd) 、ガドリニウム(Gd)、サマリ
ウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ジスプロ7クム
(Dy)等が考えられているが、これらの元素を実際に
どのよう(二しC用いたら効率的な中性子吸収を行なう
ことができるのか、例えば単体で用いるか、化合物で用
いるか、iff制御棒のシース(二どのようにして設け
るのか等明らか(=されていない。
本発明は上記情況(=鑑みてなされたものであって、核
的寿命が長く、しかも!lli量な制御棒を提供するこ
とを目的とするものである。
的寿命が長く、しかも!lli量な制御棒を提供するこ
とを目的とするものである。
中性子吸収体が炭化ホウ素(二よって形成された内側吸
収体および該内側吸収体の外側(二股けられハフニウム
によって形成された外側吸収体から構成されていること
を特徴とするものである。
収体および該内側吸収体の外側(二股けられハフニウム
によって形成された外側吸収体から構成されていること
を特徴とするものである。
外側吸収体を形成するハフニウムは質量数177のHf
−177および質量数178のHf−178+二よって
中性子を吸収する。これらは中性子吸収断面積がB4C
よシも小さいが、中性子を吸収した時に生成する同・ム
T体1(f−178、Hf−179がいずれも中性子を
吸収するので、Hfの中性子吸収能力は長期C1亘って
維持される。Hfの中性子吸収能力を他の中性子吸収材
と比戟して第3図に示す。
−177および質量数178のHf−178+二よって
中性子を吸収する。これらは中性子吸収断面積がB4C
よシも小さいが、中性子を吸収した時に生成する同・ム
T体1(f−178、Hf−179がいずれも中性子を
吸収するので、Hfの中性子吸収能力は長期C1亘って
維持される。Hfの中性子吸収能力を他の中性子吸収材
と比戟して第3図に示す。
第3図(二示すグラフは中性子、照射量すなわら制びB
、Cより大きい吸収断面積を有しかつ原子炉内で安定し
ている物質として昶らAしる宙ヨユウロ(Ed20s
)l二ついて示したものである。G d 20gは最初
の核的両値はB4Cと同じであるが、中団子照射(二よ
シ急激(1核的価値がB、Cよυ吐下し、核的寿命が短
くなる。ここに示さオシていないが、Cd およびサマ
リウム酸化物(Sm203)も同じ傾回を示r。
、Cより大きい吸収断面積を有しかつ原子炉内で安定し
ている物質として昶らAしる宙ヨユウロ(Ed20s
)l二ついて示したものである。G d 20gは最初
の核的両値はB4Cと同じであるが、中団子照射(二よ
シ急激(1核的価値がB、Cよυ吐下し、核的寿命が短
くなる。ここに示さオシていないが、Cd およびサマ
リウム酸化物(Sm203)も同じ傾回を示r。
Eu2O3はHfと同様に中性子吸収能力が長期に亘っ
て維持されるが、生産量に限界がめシ、コスト高になる
。
て維持されるが、生産量に限界がめシ、コスト高になる
。
Hfはさらにジルカロイと同程度の機械的特性、すぐれ
た耐食性、耐中性子照射特性を有してお九構造材料とし
て使用しうる特性をもっている。
た耐食性、耐中性子照射特性を有してお九構造材料とし
て使用しうる特性をもっている。
このHfを外側吸収体とし、従来から使用されていたB
4Cを内側吸収体とすること(=よって、中性子の吸収
はまずHf I”ニーよりて行なわれ、次1:4f(=
よって減衰された中性子がB、C1二よって吸収される
ので、B、Cの中性子吸収能力の減衰は従来より非常(
二ゆるやかになシ、制御棒全体の核的寿命を長くするこ
とができる。またB4Cは減衰した中性子を吸収するの
で、従来よυスウェリング現象およびHeガスの発生も
減少し、したがって機械的寿命ものびる。
4Cを内側吸収体とすること(=よって、中性子の吸収
はまずHf I”ニーよりて行なわれ、次1:4f(=
よって減衰された中性子がB、C1二よって吸収される
ので、B、Cの中性子吸収能力の減衰は従来より非常(
二ゆるやかになシ、制御棒全体の核的寿命を長くするこ
とができる。またB4Cは減衰した中性子を吸収するの
で、従来よυスウェリング現象およびHeガスの発生も
減少し、したがって機械的寿命ものびる。
またHfはB、Cからなる中性子吸収体の外側のみ(1
使用するので少量を有効(1使用することができ、かつ
制御棒全体の重量も低く抑えることができる。本発明は
このような中性子吸収体を中性子照射量の多い制御棒の
上部および外縁部シー使用したものである。
使用するので少量を有効(1使用することができ、かつ
制御棒全体の重量も低く抑えることができる。本発明は
このような中性子吸収体を中性子照射量の多い制御棒の
上部および外縁部シー使用したものである。
本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第4〜6図は本発明の一実施例を示すものであp、第4
図はシース1内のアブソーバチューブの配列を説明する
制御棒拡大縦断面図、第5図は第4図の■−■線の横断
面図、第6図は第4図のn−n線の横断面図である。
図はシース1内のアブソーバチューブの配列を説明する
制御棒拡大縦断面図、第5図は第4図の■−■線の横断
面図、第6図は第4図のn−n線の横断面図である。
第4図に示されるよう(二、本発明の制御棒は、高照射
域である上部および外縁部の置載(破線よシ上および右
)でB4C粉末とHfとからなる中性子吸収体を用いた
アブソーバチューブ7を使用し、低照射域である内側お
よび下部の領域(破線の下および左)でB、C粉末のみ
からなる中性子吸収体を用いたアブソーバチューブ8を
使用する。第5図は第4図の1−1線(二おけるシース
1内の1析而を示すもので、図から明らかなようにアブ
ソー バチュープ7はB4C粉末9を)Ifで製した管
10内に収納したものである。I−1線においてはシー
ス1内のアブソーバチューブは最内側から最外・劇まで
全部アブソーバチューブ7が用いられている。第6図は
第4図の■−M線(=おけるシースl内の断面を示すも
ので、外縁部C:は前記アブソーバチューブ7が用いら
れているが、内側にはB、C粉末9をステンレス管11
内(二収納した従来のアブソーバチューブ8が用いられ
ている。
域である上部および外縁部の置載(破線よシ上および右
)でB4C粉末とHfとからなる中性子吸収体を用いた
アブソーバチューブ7を使用し、低照射域である内側お
よび下部の領域(破線の下および左)でB、C粉末のみ
からなる中性子吸収体を用いたアブソーバチューブ8を
使用する。第5図は第4図の1−1線(二おけるシース
1内の1析而を示すもので、図から明らかなようにアブ
ソー バチュープ7はB4C粉末9を)Ifで製した管
10内に収納したものである。I−1線においてはシー
ス1内のアブソーバチューブは最内側から最外・劇まで
全部アブソーバチューブ7が用いられている。第6図は
第4図の■−M線(=おけるシースl内の断面を示すも
ので、外縁部C:は前記アブソーバチューブ7が用いら
れているが、内側にはB、C粉末9をステンレス管11
内(二収納した従来のアブソーバチューブ8が用いられ
ている。
第7〜8図は本発明の他の実施例を示すものである。
第7図はシース1内の状態を示す一部切除した拡大縦断
面図で必シ、破線よp上および右の部分すなわち制御棒
上部および外縁部(二おいてB4C粉末とHfとからな
る中性子吸収体を用い、点線よシ下および左すなわち制
御棒下部および内側(二おいてB、C粉末のみの中性子
吸収体を用いている。
面図で必シ、破線よp上および右の部分すなわち制御棒
上部および外縁部(二おいてB4C粉末とHfとからな
る中性子吸収体を用い、点線よシ下および左すなわち制
御棒下部および内側(二おいてB、C粉末のみの中性子
吸収体を用いている。
第8図は第7図の1[11+i[1i(−おける横断面
図であシ、アブソーバチューブとしてはB4C粉末9を
ステンレス管IJ(=収納したアブンーパテユープ8を
使用し°Cいるが、該アブソーバチューブ8とステンレ
ス製のシース1との間(二、高照射を受ける制御棒外縁
部(二おいて外側吸収体としてHfで製した薄板12を
挿入し、比較的低照射量の内側部分ζ二おいてジルカロ
イで製した薄板13を挿入している。
図であシ、アブソーバチューブとしてはB4C粉末9を
ステンレス管IJ(=収納したアブンーパテユープ8を
使用し°Cいるが、該アブソーバチューブ8とステンレ
ス製のシース1との間(二、高照射を受ける制御棒外縁
部(二おいて外側吸収体としてHfで製した薄板12を
挿入し、比較的低照射量の内側部分ζ二おいてジルカロ
イで製した薄板13を挿入している。
Hf tri板12とジルカロイ製薄板13とは溶接さ
れて一体となっている。
れて一体となっている。
上記いずれの実施りUも高照射領域である制御棒の上部
および外縁部(二おいて外側吸収体としてHfを使用し
ているので、中性子の吸収はまず1if(二よって行な
われ、Hf i二よって減衰した中性子が内側吸収体で
あるB、Ci二よって吸収される。
および外縁部(二おいて外側吸収体としてHfを使用し
ているので、中性子の吸収はまず1if(二よって行な
われ、Hf i二よって減衰した中性子が内側吸収体で
あるB、Ci二よって吸収される。
次に本発明の1ljlJ郁棒(二おける外側吸収体およ
び内側吸収体の中性子吸」区作用について説明する。
び内側吸収体の中性子吸」区作用について説明する。
第9図は上記実施例(二おける外fill吸収本を有す
る部分の制御棒およびその外側の一次冷却水(二おける
熱中性子束を線分0−1(二沿って測定した結果の図で
ある。原子炉中に本発明の制御棒ンツ+e人すると、原
子炉内の熱中性子は1iilJ御棒に達するまでに一次
冷却水(二よって若干吸収される。そして1iilj御
棒のf(fからなる外側吸収体(=達した中性子は、そ
の中を通過する間に一部分がHf−177およびHf−
178に吸収され、吸収載設された中性子は次に内側吸
収体であるB4C中に侵入する。B4CはHfより中性
子吸収断面積が大きいので、中性子を良好(=吸収する
。
る部分の制御棒およびその外側の一次冷却水(二おける
熱中性子束を線分0−1(二沿って測定した結果の図で
ある。原子炉中に本発明の制御棒ンツ+e人すると、原
子炉内の熱中性子は1iilJ御棒に達するまでに一次
冷却水(二よって若干吸収される。そして1iilj御
棒のf(fからなる外側吸収体(=達した中性子は、そ
の中を通過する間に一部分がHf−177およびHf−
178に吸収され、吸収載設された中性子は次に内側吸
収体であるB4C中に侵入する。B4CはHfより中性
子吸収断面積が大きいので、中性子を良好(=吸収する
。
以上説明したよう(=、本発明の制御棒は中性子照射量
の多い〜1j御俸上部および外縁部(=おいて、中性子
吸収体がHfからなる外側吸収体とB4 C粉末からな
る内側吸収体とで構成されているので、この部分(−お
いて中性子の吸収はまずHf l二よって行なわれ、次
(二Hf (=よって減衰された中性子がB、Cによっ
て吸収されることになる。したがってB4Cの中性子吸
収能力の減少は従来よシ非常にゆるやか(二なり、一方
Hfは前述したよう(二中性子吸収能力の低下が少ない
物質であるので、結局この部分の中性子吸収能力は長期
(=亘って維持されるようになる。
の多い〜1j御俸上部および外縁部(=おいて、中性子
吸収体がHfからなる外側吸収体とB4 C粉末からな
る内側吸収体とで構成されているので、この部分(−お
いて中性子の吸収はまずHf l二よって行なわれ、次
(二Hf (=よって減衰された中性子がB、Cによっ
て吸収されることになる。したがってB4Cの中性子吸
収能力の減少は従来よシ非常にゆるやか(二なり、一方
Hfは前述したよう(二中性子吸収能力の低下が少ない
物質であるので、結局この部分の中性子吸収能力は長期
(=亘って維持されるようになる。
またB4Cは従来より中性子吸収量が少なくなるので、
Heのガス発生およびスウェリングの発生も減少し、ア
ブソーバチューブの応力腐食割れのお七オしもなくなる
。
Heのガス発生およびスウェリングの発生も減少し、ア
ブソーバチューブの応力腐食割れのお七オしもなくなる
。
さら(二HfはB、Cからなる中性子吸収体の外側(二
のみ使用するので、少量を有効に使用することができ、
かつ制御棒全体の那4を低く抑えることができる。した
がって制御棒落下事故対策や制御棒駆動機構の面でも有
利である。
のみ使用するので、少量を有効に使用することができ、
かつ制御棒全体の那4を低く抑えることができる。した
がって制御棒落下事故対策や制御棒駆動機構の面でも有
利である。
第1図は従来の1ljlJ御棒の外ビ2図、第2図は第
1図の制御棒の横断面図、第3図は各種中性子吸収材の
制御棒価値の中性子照射量(二対する変化を示すグラフ
、第4図は本発明の一実施例を示す’riiU却棒一部
拡大縦断面図、第5図および第6図はそれぞれ第4図の
I−I、尿および■−…l誕の横断面図、第7図は本発
明の他の実施例を示す制御棒の一部拡大縦断面図、第8
図は第7図のl[Mi非の横1析面図、第9図は不発1
男の制御棒およびその外1f、illの一次冷却水にお
ける熱中性子束の111定結果を示丈図である。 1・・・シース 9・・・B4C粉末 10・・・lif製’#、 11・・・ステンレス製管
12・・・Hf裂薄板、 13・・・ジルカロイ製薄板
(8733)代理人 弁理士 猪 股 祥 晃(ほか1
名)第 III 第 2 図 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 7 図 第 9 図
1図の制御棒の横断面図、第3図は各種中性子吸収材の
制御棒価値の中性子照射量(二対する変化を示すグラフ
、第4図は本発明の一実施例を示す’riiU却棒一部
拡大縦断面図、第5図および第6図はそれぞれ第4図の
I−I、尿および■−…l誕の横断面図、第7図は本発
明の他の実施例を示す制御棒の一部拡大縦断面図、第8
図は第7図のl[Mi非の横1析面図、第9図は不発1
男の制御棒およびその外1f、illの一次冷却水にお
ける熱中性子束の111定結果を示丈図である。 1・・・シース 9・・・B4C粉末 10・・・lif製’#、 11・・・ステンレス製管
12・・・Hf裂薄板、 13・・・ジルカロイ製薄板
(8733)代理人 弁理士 猪 股 祥 晃(ほか1
名)第 III 第 2 図 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 7 図 第 9 図
Claims (2)
- (1) 中性子吸収体含有する原子炉制御棒(=おいて
、iu!l御棹の上部および外縁5+=配置された中性
子吸収体が、炭化ホソぶ(二よって形成された内側吸収
体および該内側吸収体の外側に設けられ一へフニウム(
二よって形成された外側吸収体から構成されていること
を特徴とする原子炉itilJ御棒。 - (2) 制御棒の上部および外縁部に配置された中性子
吸収体が、一・フニウム製・1の中(=炭化ホウ素粉末
を収納してなるアブソーバチューブである特許請求の範
囲第1唄記載の原子炉制御棒。 −t3) flIIJ
御桿の上部および外R部に配置された中性子吸収体が、
ステンレスH%の中《二炭化ホウ素粉末を収納してなる
アブソーバチューブと該アブソーバチューブとシースと
の間に設置したハフニウム製薄板とで、i4成されてい
る特許請求の範囲第1項記載の原子炉制御棒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59026096A JPS60170790A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 原子炉制御棒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59026096A JPS60170790A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 原子炉制御棒 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60170790A true JPS60170790A (ja) | 1985-09-04 |
Family
ID=12184061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59026096A Pending JPS60170790A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 原子炉制御棒 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60170790A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4876060A (en) * | 1986-06-30 | 1989-10-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control blade for nuclear reactor |
US5180544A (en) * | 1986-06-30 | 1993-01-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control blade for nuclear reactor |
US5592522A (en) * | 1995-06-09 | 1997-01-07 | General Electric Company | Control rod for a nuclear reactor |
US6147936A (en) * | 1996-10-31 | 2000-11-14 | Citizen Watch Co., Ltd. | Electronic watch |
JP2013170863A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 制御棒 |
-
1984
- 1984-02-16 JP JP59026096A patent/JPS60170790A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4876060A (en) * | 1986-06-30 | 1989-10-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control blade for nuclear reactor |
US5180544A (en) * | 1986-06-30 | 1993-01-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control blade for nuclear reactor |
US5592522A (en) * | 1995-06-09 | 1997-01-07 | General Electric Company | Control rod for a nuclear reactor |
US6147936A (en) * | 1996-10-31 | 2000-11-14 | Citizen Watch Co., Ltd. | Electronic watch |
JP2013170863A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 制御棒 |
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