JPS60185193A - 原子炉制御棒用中性子吸収棒 - Google Patents
原子炉制御棒用中性子吸収棒Info
- Publication number
- JPS60185193A JPS60185193A JP59040693A JP4069384A JPS60185193A JP S60185193 A JPS60185193 A JP S60185193A JP 59040693 A JP59040693 A JP 59040693A JP 4069384 A JP4069384 A JP 4069384A JP S60185193 A JPS60185193 A JP S60185193A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rod
- cladding tube
- neutron absorption
- nuclear reactor
- 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.)
- 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
- 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］
本発明は原子炉の出力制御を行なうための制御棒内に設
けられている中性子吸収棒に関する。
けられてい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］
たとえば沸騰水型原子炉の炉心は核燃料および制御棒に
よって構成されており、制御棒は余分の中性子を吸収し
、核分裂の連鎖反応をコントロールするものである。制
御棒は十字状に構成されたブレード内に多数本の中性子
吸収棒を有している。
よって構成されており、制御棒は余分の中性子を吸収し
、核分裂の連鎖反応をコントロールするものである。制
御棒は十字状に構成されたブレード内に多数本の中性子
吸収棒を有している。
十字状ブレードの上部にはつり上げハンドルが、またブ
レードの下部には取りはずしハンドル、スピードリミッ
タ−、ガイドローラー、カップリングソケットなどが設
けられている。このような制御棒は制御棒駆動機構に連
結され、原子炉の外部から炉心内へ挿入されて炉心の中
性子反応度と出力分布を制御する。
レードの下部には取りはずしハンドル、スピードリミッ
タ−、ガイドローラー、カップリングソケットなどが設
けられている。このような制御棒は制御棒駆動機構に連
結され、原子炉の外部から炉心内へ挿入されて炉心の中
性子反応度と出力分布を制御する。
制御棒の中性子吸収棒は細長いステンレス鋼製被覆管内
に中性子吸収断面積が大きい核種たとえばボロン−１０
（Ｂ ）が０末またはペレットに形成されて充填され、
該被覆管の両端が密封されたもので、ポイズンチューブ
とも呼ばれている。
に中性子吸収断面積が大きい核種たとえばボロン−１０
（Ｂ ）が０末またはペレットに形成されて充填され、
該被覆管の両端が密封されたもので、ポイズンチューブ
とも呼ばれている。
制御棒が原子炉の出力運転中に炉心の反応度と出力分布
の制御を行うために炉心下部から炉心内に挿入されると
、被覆管内のボロン１０（Ｂ”）はヘリウム（トＩｅ）
とリチウム（Ｌｉ ）とに変化し、ＢＨｖの量が減少す
る。従って、ボロンカーバイドの体積膨張及び被覆管の
内圧上昇が起る。
の制御を行うために炉心下部から炉心内に挿入されると
、被覆管内のボロン１０（Ｂ”）はヘリウム（トＩｅ）
とリチウム（Ｌｉ ）とに変化し、ＢＨｖの量が減少す
る。従って、ボロンカーバイドの体積膨張及び被覆管の
内圧上昇が起る。
一般に中性子吸収棒の寿命は核的寿命と機械的寿命の両
面から評価しており、核的寿命は中性子吸収棒の中性子
吸収能力つまり、ボロン（Ｂ”）印によって評価され、
機械的寿命は被覆管の応力評価によって決められる。そ
して、ボロンカーバイド粉末が一様に充填されている被
覆管を用いる従来の中性子吸収棒では、Ｂ （ｎ、α＞
Ｌｔ反応によるヘリウムガスの発生により、被覆管内の
内圧上昇による応力の増加や中性子吸収材の体積膨張が
直接被覆管の内壁に力を及ぼし、このために機械的寿命
が核的寿命に較べて大巾に短縮されており、機械的寿命
が制御棒寿命の決定要因となっていた。
面から評価しており、核的寿命は中性子吸収棒の中性子
吸収能力つまり、ボロン（Ｂ”）印によって評価され、
機械的寿命は被覆管の応力評価によって決められる。そ
して、ボロンカーバイド粉末が一様に充填されている被
覆管を用いる従来の中性子吸収棒では、Ｂ （ｎ、α＞
Ｌｔ反応によるヘリウムガスの発生により、被覆管内の
内圧上昇による応力の増加や中性子吸収材の体積膨張が
直接被覆管の内壁に力を及ぼし、このために機械的寿命
が核的寿命に較べて大巾に短縮されており、機械的寿命
が制御棒寿命の決定要因となっていた。
［発明の目的］
本発明は従来の制御棒用中性子吸収棒の欠点を除去する
ためになされたもので機械的寿命の長い制御棒用中性子
吸収棒を提供することにある。
ためになされたもので機械的寿命の長い制御棒用中性子
吸収棒を提供することにある。
［発明の概要］
すなわち、本発明は被覆管内に中性子吸収材としてボロ
ンカーバイドを充填した原子炉制御棒用中性吸収棒にお
いて、前記被覆管内にはベレット状に加工され、かつ該
ペレットの外面に軟質金属層がコーティングされたボロ
ンカーバイドが充填されており、しかも前記被覆管に所
定のガス圧以上のみで作動するガス放出機構が設けられ
ていることを特徴とする原子炉制御棒用中性子吸収棒で
ある。
ンカーバイドを充填した原子炉制御棒用中性吸収棒にお
いて、前記被覆管内にはベレット状に加工され、かつ該
ペレットの外面に軟質金属層がコーティングされたボロ
ンカーバイドが充填されており、しかも前記被覆管に所
定のガス圧以上のみで作動するガス放出機構が設けられ
ていることを特徴とする原子炉制御棒用中性子吸収棒で
ある。
本発明によればボロンカーバイドが中性子吸収時のＢ
（ｎ、α）Ｌｉ反応によってヘリウムガスが発生しスエ
ーリングを生じても軟質金属層で応力が緩和され、また
ガス放出機構により被覆管内は一定のガス圧に維持され
被覆管には応力が加わらないので機械的寿命が延長でき
る。
（ｎ、α）Ｌｉ反応によってヘリウムガスが発生しスエ
ーリングを生じても軟質金属層で応力が緩和され、また
ガス放出機構により被覆管内は一定のガス圧に維持され
被覆管には応力が加わらないので機械的寿命が延長でき
る。
［発明の実施例］
以下図面を参照しながら、本発明に係る原子炉制御用中
性吸収棒の一実施例を詳細に説明する。
性吸収棒の一実施例を詳細に説明する。
第１図は中性子吸収棒の断面図で、図中符号１は中性子
吸収棒の本体を構成する被覆管を示しており、被覆管１
はたとえば細長いステンレス鋼のチューブである。この
被覆管１内には第２図に部分的に示したようなボロンカ
ーバイドの中実ペレット２の外面に中性子吸収効果があ
りしかも中性子吸収時に核分裂生成ガスを発生しない例
えばカドミウム（Ｃｄ ）の軟質金属層３をコーティン
グして形成したボロンカーバイドが多数個積層充填され
ている。ボロンカーバイドペレット２はボロンカーバイ
ド粉末を粉末冶金的に圧粉焼結したもので、そのペレッ
ト２の表面に真空蒸着、化学メッキ法などによって軟質
金属層３がコーティングされている。
吸収棒の本体を構成する被覆管を示しており、被覆管１
はたとえば細長いステンレス鋼のチューブである。この
被覆管１内には第２図に部分的に示したようなボロンカ
ーバイドの中実ペレット２の外面に中性子吸収効果があ
りしかも中性子吸収時に核分裂生成ガスを発生しない例
えばカドミウム（Ｃｄ ）の軟質金属層３をコーティン
グして形成したボロンカーバイドが多数個積層充填され
ている。ボロンカーバイドペレット２はボロンカーバイ
ド粉末を粉末冶金的に圧粉焼結したもので、そのペレッ
ト２の表面に真空蒸着、化学メッキ法などによって軟質
金属層３がコーティングされている。
ペレット２の最下部にはステンレス鋼製メツシュフィル
タ４が配置され、このフィルタ４の下部にガス放出機構
５が設けられている。ガス放出機４Ｉｉ５は上下両端が
それぞれ端板７，１０で閉塞された筒体６と、この筒体
６の内部中間を水平方向に仕切るようにして設けられた
中間支持板９と、この中間支持板９の中心部を貫通して
上下動自在に装着された弁棒１７と、この弁棒１７の先
端に設りられた鋼球１３と、この鋼球１３を上下動させ
るための前記弁棒１７の周囲を包囲し、かつ中間支持板
９上に載置されたスプリング１２とからなっている。な
お、上端板１７、中間支持板９および下端板１０にはそ
れぞれガス放出用の小孔８゜１４．１１が設けられてお
り、被覆管１内のガスを放出する流路となっている。
タ４が配置され、このフィルタ４の下部にガス放出機構
５が設けられている。ガス放出機４Ｉｉ５は上下両端が
それぞれ端板７，１０で閉塞された筒体６と、この筒体
６の内部中間を水平方向に仕切るようにして設けられた
中間支持板９と、この中間支持板９の中心部を貫通して
上下動自在に装着された弁棒１７と、この弁棒１７の先
端に設りられた鋼球１３と、この鋼球１３を上下動させ
るための前記弁棒１７の周囲を包囲し、かつ中間支持板
９上に載置されたスプリング１２とからなっている。な
お、上端板１７、中間支持板９および下端板１０にはそ
れぞれガス放出用の小孔８゜１４．１１が設けられてお
り、被覆管１内のガスを放出する流路となっている。
また被覆管１の上端は端栓１５で密封されている。この
ような構成の中性子吸収棒においてはペレット２が中性
子を吸収してヘリウムガスを発生し、体積膨張した場合
に、その力は直接被覆管１に達せず、ペレット２の軟質
金属層３を介して被覆管１に達することになる。また軟
質金属層３は被覆管１よりも軟質なため、Ｂ （ｎ、α
）Ｌｉ反応によってヘリウムガスの発生４．およびペレ
ット２の体積膨張の影響を緩和することができる。従っ
て被覆管の応力上昇を緩和することができ、さらに被覆
管１内のヘリウムガス圧力が一定値に達するとガス放出
機構６の圧縮スプリング１２が圧縮されて鋼球１３が下
方向に押圧され、ヘリウムガスがフィルタ４を介してガ
ス放出用小孔８から小孔１４．１１を経て外部へ放出さ
れ、被覆管１内はガス放出機構６の安全弁効果により、
異常に高い圧力が加わることがなくなる。したがって、
被覆管１の応力上昇を著しく緩和することが出来るので
、長寿命化が可能となり、制御棒の機械的寿命を伸ばず
ことができる。また、従来の制御棒により炉内滞在時間
が延長されるので使用済放射性−廃棄物のｍを低減する
ことができる。さらに、軟質金属層３は中性子吸収材で
あるから、この軟質金属コーティング層の形成により、
被覆管１内の中性子吸収材の量の減少を緩和し、制御棒
としての効率には変化はなく、かつ、中性子吸収時に、
核分裂生成ガスの発生も起らない。
ような構成の中性子吸収棒においてはペレット２が中性
子を吸収してヘリウムガスを発生し、体積膨張した場合
に、その力は直接被覆管１に達せず、ペレット２の軟質
金属層３を介して被覆管１に達することになる。また軟
質金属層３は被覆管１よりも軟質なため、Ｂ （ｎ、α
）Ｌｉ反応によってヘリウムガスの発生４．およびペレ
ット２の体積膨張の影響を緩和することができる。従っ
て被覆管の応力上昇を緩和することができ、さらに被覆
管１内のヘリウムガス圧力が一定値に達するとガス放出
機構６の圧縮スプリング１２が圧縮されて鋼球１３が下
方向に押圧され、ヘリウムガスがフィルタ４を介してガ
ス放出用小孔８から小孔１４．１１を経て外部へ放出さ
れ、被覆管１内はガス放出機構６の安全弁効果により、
異常に高い圧力が加わることがなくなる。したがって、
被覆管１の応力上昇を著しく緩和することが出来るので
、長寿命化が可能となり、制御棒の機械的寿命を伸ばず
ことができる。また、従来の制御棒により炉内滞在時間
が延長されるので使用済放射性−廃棄物のｍを低減する
ことができる。さらに、軟質金属層３は中性子吸収材で
あるから、この軟質金属コーティング層の形成により、
被覆管１内の中性子吸収材の量の減少を緩和し、制御棒
としての効率には変化はなく、かつ、中性子吸収時に、
核分裂生成ガスの発生も起らない。
第３図はペレット２に中空部１６を設けた以外は第２図
と同じ構成例を示したものである。
と同じ構成例を示したものである。
このような中空部１６をもつように加工したコーティン
グペレット２においては中空部１Ｇの分だけ、中性子吸
収面積が減少するので、その分たり軟質金層３を厚くす
ることによって第１図に示した中性子吸収棒と同等の効
果を持たせることができる。また、このように中空部１
６を持ったコーティングペレット２を内蔵した被覆管１
は中性子吸収によって発生するヘリウムガスの発生によ
る被覆管１の内圧上昇の緩和、およびペレット２の体積
膨張の緩和をはかることが出来、第２図に示す中実ペレ
ットを充填した中性子吸収棒よりもさらに機械的寿命を
延ばすことができる。さらにガス放出機構６は被覆管１
の下部に設けであるため実際に制御棒用中性子吸収棒に
使用し、ヘリウムガスが冷却水内に放出しても冷却水が
被覆管１内に混入してくる恐れはない。
グペレット２においては中空部１Ｇの分だけ、中性子吸
収面積が減少するので、その分たり軟質金層３を厚くす
ることによって第１図に示した中性子吸収棒と同等の効
果を持たせることができる。また、このように中空部１
６を持ったコーティングペレット２を内蔵した被覆管１
は中性子吸収によって発生するヘリウムガスの発生によ
る被覆管１の内圧上昇の緩和、およびペレット２の体積
膨張の緩和をはかることが出来、第２図に示す中実ペレ
ットを充填した中性子吸収棒よりもさらに機械的寿命を
延ばすことができる。さらにガス放出機構６は被覆管１
の下部に設けであるため実際に制御棒用中性子吸収棒に
使用し、ヘリウムガスが冷却水内に放出しても冷却水が
被覆管１内に混入してくる恐れはない。
またペレット２が長時間にわたって中性子を吸収し、体
積膨張や発熱によって万が一１応力上昇等によって礪械
的破損を起して、粉体になって落下したとしてもフィル
タ４が設けられているためガス放出機構６内に漏れてく
ることがない［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ボロンカーバイド
（８４Ｇ）ペレットの外周面に中性子吸収性を有する軟
質金属がコーティングされ、かつ被覆管にガス放出機構
（安全弁）を備えたことを特徴とする中性子吸収棒であ
る。したがって、被覆管に加わる機械的応力は従来例に
較べて著しく緩和することができ、また機械的寿命を大
幅に延ばすことができるなど実用的に大なる効果を奏す
る。 なお、上記実施例ではペレットの外面にカドミウ
ムをコーティングした例について説明したが、銀（Ａｇ
）、インジウム（Ｉｌｌ）等のように被覆管より軟質で
、かつ中性子吸収時に核分裂生成ガスを発生することが
なく中性子吸収断面積の大きい材質であれば、コーテイ
ング材として使用できることはもちろんであり、ガス放
出機構の使用材料などは上記実施例に限定されないこと
はもちろんである。
積膨張や発熱によって万が一１応力上昇等によって礪械
的破損を起して、粉体になって落下したとしてもフィル
タ４が設けられているためガス放出機構６内に漏れてく
ることがない［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ボロンカーバイド
（８４Ｇ）ペレットの外周面に中性子吸収性を有する軟
質金属がコーティングされ、かつ被覆管にガス放出機構
（安全弁）を備えたことを特徴とする中性子吸収棒であ
る。したがって、被覆管に加わる機械的応力は従来例に
較べて著しく緩和することができ、また機械的寿命を大
幅に延ばすことができるなど実用的に大なる効果を奏す
る。 なお、上記実施例ではペレットの外面にカドミウ
ムをコーティングした例について説明したが、銀（Ａｇ
）、インジウム（Ｉｌｌ）等のように被覆管より軟質で
、かつ中性子吸収時に核分裂生成ガスを発生することが
なく中性子吸収断面積の大きい材質であれば、コーテイ
ング材として使用できることはもちろんであり、ガス放
出機構の使用材料などは上記実施例に限定されないこと
はもちろんである。
第１図は本発明に係る原子炉制御棒用中性子吸収棒の一
実施例を示す縦断面図、第２図および第３図は第１図に
おける中性子吸収棒に使用されるペレットをそれぞれ示
す縦断面図である。 １・・・被覆管 ２・・・ペレット ３・・・軟質金属層 ４・・・フィルタ５・・・ガス放
出機構 ６・・・筒体 ７・・・上端板 ８・・・小孔 ９・・・中間支持板 １０・・・下端板１１・・・小孔
１２・・・スプリング１３・・・鋼球 １４・・・小
孔 １５・・・端栓 １６・・・中空部 １７・・・弁棒 出願代理人 弁理士 菊 池 五 部 第 ／ｒｌ！Ｊ が 第２図 第３図
実施例を示す縦断面図、第２図および第３図は第１図に
おける中性子吸収棒に使用されるペレットをそれぞれ示
す縦断面図である。 １・・・被覆管 ２・・・ペレット ３・・・軟質金属層 ４・・・フィルタ５・・・ガス放
出機構 ６・・・筒体 ７・・・上端板 ８・・・小孔 ９・・・中間支持板 １０・・・下端板１１・・・小孔
１２・・・スプリング１３・・・鋼球 １４・・・小
孔 １５・・・端栓 １６・・・中空部 １７・・・弁棒 出願代理人 弁理士 菊 池 五 部 第 ／ｒｌ！Ｊ が 第２図 第３図
Claims (3)
- （１） 被覆管内に中性子吸収棒としてボロンカーバイ
ドを充填した原子炉制御棒用中性子吸収棒において、前
記被覆管内にはペレット状に加工されかつ該ペレットの
外面に軟質金属層がコーティングされたボロンカーバイ
ドが充填されており、しかも前記被覆管に所定のガス圧
以上でのみ作動するガス放出機構が設けられていること
を特徴とする原子炉制御棒用中性子吸収棒。 - （２） 軟質金属層はカドミウム、銀、インジウムから
選択される少なくとも一種の金属からなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の原子炉制御棒用中性子
吸収棒。 - （３） ガス放出機構は被覆管の下部にフィルタを介し
て設けられ安全弁がスプリング力により間開するもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子
炉制御棒用中性子吸収棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59040693A JPS60185193A (ja) | 1984-03-03 | 1984-03-03 | 原子炉制御棒用中性子吸収棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59040693A JPS60185193A (ja) | 1984-03-03 | 1984-03-03 | 原子炉制御棒用中性子吸収棒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60185193A true JPS60185193A (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=12587633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59040693A Pending JPS60185193A (ja) | 1984-03-03 | 1984-03-03 | 原子炉制御棒用中性子吸収棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60185193A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230065753A (ko) * | 2021-11-05 | 2023-05-12 | 한국원자력연구원 | 하이브리드형 중성자 흡수체 |
-
1984
- 1984-03-03 JP JP59040693A patent/JPS60185193A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230065753A (ko) * | 2021-11-05 | 2023-05-12 | 한국원자력연구원 | 하이브리드형 중성자 흡수체 |
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