JPS62144090A - 固体減速棒およびその製造方法 - Google Patents
固体減速棒およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS62144090A JPS62144090A JP60285231A JP28523185A JPS62144090A JP S62144090 A JPS62144090 A JP S62144090A JP 60285231 A JP60285231 A JP 60285231A JP 28523185 A JP28523185 A JP 28523185A JP S62144090 A JPS62144090 A JP S62144090A
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- alloy
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- solid
- rod
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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
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、軽水型原子炉に装荷する固体減速棒に関する
。
。
原子炉を一定の期間運転するためには、運転初期におい
て、運転中の核分要物質の燃焼による反応度劣化外だけ
の余剰反応度を有している必要がある。そして、原子炉
ｆｒ、臨界に保つために、この余剰反応度ｆｔ！ＩＩＪ
御する必要があり、従来その方法として、中性子吸収物
質からなる制御棒を炉心に挿入する方法、燃料内部にＧ
ｄ２Ｏ３等の中性子吸収断面積の大きい可燃性毒物を混
入した特殊燃料棒を含む燃料集合体を炉心に装荷する方
法が多く用いられている。一方、燃料集合体内の出力分
布平担化及び燃焼の均一化を図るため、燃料集合体内に
中性子の減速を促す水ロッドを配置した燃料集合体が使
われている。
て、運転中の核分要物質の燃焼による反応度劣化外だけ
の余剰反応度を有している必要がある。そして、原子炉
ｆｒ、臨界に保つために、この余剰反応度ｆｔ！ＩＩＪ
御する必要があり、従来その方法として、中性子吸収物
質からなる制御棒を炉心に挿入する方法、燃料内部にＧ
ｄ２Ｏ３等の中性子吸収断面積の大きい可燃性毒物を混
入した特殊燃料棒を含む燃料集合体を炉心に装荷する方
法が多く用いられている。一方、燃料集合体内の出力分
布平担化及び燃焼の均一化を図るため、燃料集合体内に
中性子の減速を促す水ロッドを配置した燃料集合体が使
われている。
第４図に従来の沸騰水型原子炉の燃料集合体の例を示す
。チャンネルはツクスフの内側に６２本の燃料棒１〜５
と２本の水ロッド６が挿入されている。また、燃料棒の
うち、５の燃料棒には原子炉の余剰反応度を制御するた
めに可燃性毒物であるＧｄ ｉ含むペレットが充填され
ている。一方、水ロッド６の中には水が流れており、こ
れにより燃料集合体中央部での水の量を相対的に多くし
、中性÷減速効果を高めて燃料の反応度を増加し集合体
内での局所出力分布の平坦化を図っている。また、水ロ
ッドは燃料集合体内のボイド率変化に伴う反応度変化を
小さくする役割も持っている。
。チャンネルはツクスフの内側に６２本の燃料棒１〜５
と２本の水ロッド６が挿入されている。また、燃料棒の
うち、５の燃料棒には原子炉の余剰反応度を制御するた
めに可燃性毒物であるＧｄ ｉ含むペレットが充填され
ている。一方、水ロッド６の中には水が流れており、こ
れにより燃料集合体中央部での水の量を相対的に多くし
、中性÷減速効果を高めて燃料の反応度を増加し集合体
内での局所出力分布の平坦化を図っている。また、水ロ
ッドは燃料集合体内のボイド率変化に伴う反応度変化を
小さくする役割も持っている。
燃料の長寿命化により燃料の、経済性向上を図る場合に
は、濃縮度を高くする必要があるが、濃縮度の増加によ
り次の問題が生じる。
は、濃縮度を高くする必要があるが、濃縮度の増加によ
り次の問題が生じる。
第一の問題点は濃縮度の増加に伴い燃焼初期で制御しな
ければならない余剰反応度が増加し、従来のＧｄ入り燃
料棒を使った燃料集合体では、Ｇｄ入り燃料棒の本数全
多くする必要があることである。更に、中性子の平均エ
ネルギーが高くなるため、Ｇｄ入り燃料棒一本膳りの余
剰反応度の制御効果が減少する。このため、更にＧｄ入
り燃料棒の必要本数が増加することになる。
ければならない余剰反応度が増加し、従来のＧｄ入り燃
料棒を使った燃料集合体では、Ｇｄ入り燃料棒の本数全
多くする必要があることである。更に、中性子の平均エ
ネルギーが高くなるため、Ｇｄ入り燃料棒一本膳りの余
剰反応度の制御効果が減少する。このため、更にＧｄ入
り燃料棒の必要本数が増加することになる。
第二の問題点は、中性子エネルギーの増加にょす水ロッ
ドがあってもボイド率変化に伴う反応度変化率が太きく
なり、また制御棒価値が低下することである。
ドがあってもボイド率変化に伴う反応度変化率が太きく
なり、また制御棒価値が低下することである。
上記の問題を解決する一つの方法は、可燃性毒物を含む
固体減速材を水ロッドの代りに用いることである。中性
子減速材として水の代りに固体の水素化物たとえばＺｒ
水素化物を用いることにより、中性子の減速効率をより
高めることができる。これは固体のＺｒ水素化物の方が
水素原子密度が水よりも高いため中性子エネルギーを減
少させる能力が大きいからである。
固体減速材を水ロッドの代りに用いることである。中性
子減速材として水の代りに固体の水素化物たとえばＺｒ
水素化物を用いることにより、中性子の減速効率をより
高めることができる。これは固体のＺｒ水素化物の方が
水素原子密度が水よりも高いため中性子エネルギーを減
少させる能力が大きいからである。
固体水素化物を原子炉の減速材として使用する可能性に
ついては古くから検討されている。例えば日刊工業ｆｒ
聞社発行、「原子炉材料ハンドブック」（昭和５２年）
、ｐ３８９〜３９１に詳しく述べられている。この固体
減速材に可燃性毒物であるＧｄ等を含有させることによ
り、装荷する燃料の量を増加でき且つ可燃性毒物の核特
性の向上を図ることもできる。
ついては古くから検討されている。例えば日刊工業ｆｒ
聞社発行、「原子炉材料ハンドブック」（昭和５２年）
、ｐ３８９〜３９１に詳しく述べられている。この固体
減速材に可燃性毒物であるＧｄ等を含有させることによ
り、装荷する燃料の量を増加でき且つ可燃性毒物の核特
性の向上を図ることもできる。
しかし、Ｚｒ水素化物は含有水素ｉｔが増加すると非常
にｌ危ぐなり実用に供するのが雌しくなる。すなわち、
ＺｒＨｘと表記されるＺｒ水素化物において、水と等価
な減速能を有する場合のＸは約１．４であり、従って固
体減速棒として使用するときはＸは１．４以上が必要で
ある。しかしながら、これ“までの文献（例えば、Ｍｅ
Ｔａｌ Ｈｙｄｒｉｄｅ（１９６８） 、ｐ３１２〜３
２１ 、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ ）によれば、
Ｘが１．６を越えるとＺｒ水素化物は急激に微弱になる
。このため、ｘ ＞ １．６であるＺｒ 水素化物を使
用することは減速材としては好しいけれども、その危弱
な性質のために実用に供するのが困難と考えられて来た
。
にｌ危ぐなり実用に供するのが雌しくなる。すなわち、
ＺｒＨｘと表記されるＺｒ水素化物において、水と等価
な減速能を有する場合のＸは約１．４であり、従って固
体減速棒として使用するときはＸは１．４以上が必要で
ある。しかしながら、これ“までの文献（例えば、Ｍｅ
Ｔａｌ Ｈｙｄｒｉｄｅ（１９６８） 、ｐ３１２〜３
２１ 、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ ）によれば、
Ｘが１．６を越えるとＺｒ水素化物は急激に微弱になる
。このため、ｘ ＞ １．６であるＺｒ 水素化物を使
用することは減速材としては好しいけれども、その危弱
な性質のために実用に供するのが困難と考えられて来た
。
本発明は１．゛１弱１≦、つ豊ｊテ芭ｔｖ して、中性
子減速効率の大きい水素含有量の大きいＺｒ水素化物（
ＺｒＨｘにおけるｘ ＝ １．６〜２．０ ）から成る
固体減速俸を提供することにある。
子減速効率の大きい水素含有量の大きいＺｒ水素化物（
ＺｒＨｘにおけるｘ ＝ １．６〜２．０ ）から成る
固体減速俸を提供することにある。
ＺｒＨｘで表わされるＺｒ水素化物は水素含有量が増加
すると非常に脆弱になるため、概ね！ ＞ １．６では
、水素化物を形成した後に被覆管に封入することは困難
である。また、ＺｒＨｘを粉末にして被覆・ｇに装荷す
るならば、充填密度が小さいので、たとえｘ ＝ ２で
あっても、水素原子密度は水の場合よりも小さくなって
しまう。
すると非常に脆弱になるため、概ね！ ＞ １．６では
、水素化物を形成した後に被覆管に封入することは困難
である。また、ＺｒＨｘを粉末にして被覆・ｇに装荷す
るならば、充填密度が小さいので、たとえｘ ＝ ２で
あっても、水素原子密度は水の場合よりも小さくなって
しまう。
このような点を考慮して発明者らは固体減速俸の新規な
製造方法を考案した。すなわちＺｒ又はＺｒ合金（ジル
カロイ等）を、中性子減速能が大きく、中性子吸収が小
さく、かつ水素と水素化物を形成しにくい物質から成る
円筒に挿入して、この状態で該Ｚｒ又はＺｒ合金を水素
雰囲気中で加熱してそれらの材料の水素化物を形成させ
る。この場合、ＺｒＨｘにおけるＸ ’！ｔ １．６〜
２．０の呟にする。上記円筒を構成する中性子減速能が
大きく、中性子吸収が小さくかつ水素化物を形成しにく
い物質としては黒鉛、炭素繊維、Ｂｅ 、又はＢ・合金
が好適である。上記円筒内に形成された水素化物が非常
に脆くなっても、外側の円筒によりその形状が保持され
る。
製造方法を考案した。すなわちＺｒ又はＺｒ合金（ジル
カロイ等）を、中性子減速能が大きく、中性子吸収が小
さく、かつ水素と水素化物を形成しにくい物質から成る
円筒に挿入して、この状態で該Ｚｒ又はＺｒ合金を水素
雰囲気中で加熱してそれらの材料の水素化物を形成させ
る。この場合、ＺｒＨｘにおけるＸ ’！ｔ １．６〜
２．０の呟にする。上記円筒を構成する中性子減速能が
大きく、中性子吸収が小さくかつ水素化物を形成しにく
い物質としては黒鉛、炭素繊維、Ｂｅ 、又はＢ・合金
が好適である。上記円筒内に形成された水素化物が非常
に脆くなっても、外側の円筒によりその形状が保持され
る。
このように水素化物を形成した後、この円−筒全体をＺ
ｒ合金製の被覆管に挿入する。被覆管は円筒全体を挿入
後密封する。
ｒ合金製の被覆管に挿入する。被覆管は円筒全体を挿入
後密封する。
円筒は前述のように中性子の減速に効果があり、かつ中
性子吸収が小さいので被覆管内に存在しても問題になら
ない。水素化物が、被覆管に挿入後、亀裂を生じたり、
その一部が破砕してもよい。それは、初期に必要な金属
（Ｚｒ又はＺｒ合金）の量が円筒に入っているからであ
る。
性子吸収が小さいので被覆管内に存在しても問題になら
ない。水素化物が、被覆管に挿入後、亀裂を生じたり、
その一部が破砕してもよい。それは、初期に必要な金属
（Ｚｒ又はＺｒ合金）の量が円筒に入っているからであ
る。
以上のような新規な製造方法により水素含有量がＺｒＨ
ｘにおいてｘ ＝ １．６〜２．０のＺｒ水素化物を含
有する固体減速材ｉＺｒ合金製被覆管内に挿入した固体
減速棒を得ることが可能となる。ｘ ＝ ２．０はＺｒ
Ｈｘなる化合物における化学量論的に可能な最大値であ
る。
ｘにおいてｘ ＝ １．６〜２．０のＺｒ水素化物を含
有する固体減速材ｉＺｒ合金製被覆管内に挿入した固体
減速棒を得ることが可能となる。ｘ ＝ ２．０はＺｒ
Ｈｘなる化合物における化学量論的に可能な最大値であ
る。
上記の円筒内に挿入するＺｒ又はＺｒ合金にはＧｄ ｉ
添加することができる。
添加することができる。
添加するＧｄの（ｅＢ’Ｈｋは原子炉炉心に装荷する燃
料のｔに依存する。また、一本の固体減速棒に含まれる
Ｇｄｆは固体減速俸の本数によって決まる。現状の燃料
装荷量から計算すると一本の減速棒当り５〜３０％のＧ
ｄ［ｒが必要となる。好適には１０〜２０％のＧｄｊｆ
が選ばれる。
料のｔに依存する。また、一本の固体減速棒に含まれる
Ｇｄｆは固体減速俸の本数によって決まる。現状の燃料
装荷量から計算すると一本の減速棒当り５〜３０％のＧ
ｄ［ｒが必要となる。好適には１０〜２０％のＧｄｊｆ
が選ばれる。
以下、本発明の一実施例を説明する。第２図に示すよう
に、長さ約１ｍ、外径的１０ｍのＢｅ Ｘ！Ａの円筒
９に直径約８ｍのＺｒ−２０Ｔｏ Ｇｄ合金の丸棒を挿
入した。このＺｒ−Ｇｄ合金の丸棒は成子ビーム溶解に
よりインゴットを製造し、その後８００〜１ｏｏｏ℃に
加熱して熱間加工を行い、引き続き冷間加工と焼なまし
く６００〜７００℃）全実施して製造したものである。
に、長さ約１ｍ、外径的１０ｍのＢｅ Ｘ！Ａの円筒
９に直径約８ｍのＺｒ−２０Ｔｏ Ｇｄ合金の丸棒を挿
入した。このＺｒ−Ｇｄ合金の丸棒は成子ビーム溶解に
よりインゴットを製造し、その後８００〜１ｏｏｏ℃に
加熱して熱間加工を行い、引き続き冷間加工と焼なまし
く６００〜７００℃）全実施して製造したものである。
その後、上記円筒に挿入した状態の丸棒を水素雰囲気中
で加熱して水素化物１０を作製した。そのときの条件は
５００℃２５時間、水素圧力約１０’ Ｔｏｒｒである
。ガス分析の結果、水素化物はＺｒＨｌ、８であった。
で加熱して水素化物１０を作製した。そのときの条件は
５００℃２５時間、水素圧力約１０’ Ｔｏｒｒである
。ガス分析の結果、水素化物はＺｒＨｌ、８であった。
一般に、水素チャージの条件は加熱温度３００〜６００
℃、保持時間１０〜３０時間、水素圧力１０−２〜１０
’Ｔｏｒｒが選ばれる。水素チャージにより合金の体積
は増加するので丸棒と円筒とのすき間は適宜検討しそ設
ける必要がある。
℃、保持時間１０〜３０時間、水素圧力１０−２〜１０
’Ｔｏｒｒが選ばれる。水素チャージにより合金の体積
は増加するので丸棒と円筒とのすき間は適宜検討しそ設
ける必要がある。
その後、第１図の如く、水素化物１００入っている上記
Ｂｅ製円筒９をジルカロイ−２製の被覆管８に挿入した
。被覆管８の上部は上部端栓１２で、また下部は下部端
栓１１で溶接封止されている。
Ｂｅ製円筒９をジルカロイ−２製の被覆管８に挿入した
。被覆管８の上部は上部端栓１２で、また下部は下部端
栓１１で溶接封止されている。
上記実施列では長尺の円筒及びＺｒ−Ｃｄ合金の水嵩化
物を用いたが、第３図のような短尺のものを複数開破覆
管８に挿入してもよい。このようにすれば円筒を被ｄｉ
管内に挿入し易くなる。
物を用いたが、第３図のような短尺のものを複数開破覆
管８に挿入してもよい。このようにすれば円筒を被ｄｉ
管内に挿入し易くなる。
被覆管８はジルカロイ−２の代りに、ノルカロイ−４又
はＺｒ−Ｎｂ合金であってもよい。
はＺｒ−Ｎｂ合金であってもよい。
本発明によれば、ＺｒＨｘにおけるＸが１，６〜２．０
という高い水素含有Ｊｉ」するＺｒ水素化物を含みなが
ら、しかもその、νよ弱化の問題を該Ｚｒ水素化物を始
めから包囲している円筒の介在によって克服した固体減
速棒が得られ、燃料集合体中にこれを装荷すれば、核特
性の著しい向上を図ることができる。また可燃性毒物で
あるＧｄ （＋−容易に含有せしめることができるので
、更に核特性の改善に役することができる。
という高い水素含有Ｊｉ」するＺｒ水素化物を含みなが
ら、しかもその、νよ弱化の問題を該Ｚｒ水素化物を始
めから包囲している円筒の介在によって克服した固体減
速棒が得られ、燃料集合体中にこれを装荷すれば、核特
性の著しい向上を図ることができる。また可燃性毒物で
あるＧｄ （＋−容易に含有せしめることができるので
、更に核特性の改善に役することができる。
第１図は本発明の固体減速棒の−□実施例を示す縦断面
図、第２図は第１図中の固体水素化物内蔵円筒の縦断面
図、第３図は本発明の他の実施例における短尺の固体減
速材内蔵円筒を示す縦断面図、第４図は従来の燃料集合
体の横断面図である。
図、第２図は第１図中の固体水素化物内蔵円筒の縦断面
図、第３図は本発明の他の実施例における短尺の固体減
速材内蔵円筒を示す縦断面図、第４図は従来の燃料集合
体の横断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、水よりも中性子減速能の大きいＺｒ又はＺｒ合金の
水素化物（水素化物をＺｒＨｘと表わしたときｘ＝１．
６〜２．０）を包囲した中性子減速能が大きく中性子吸
収が小さく且つ水素化物を形成しにくい物質からなる円
筒、および該円筒を包囲したＺｒ合金製被覆管よりなる
ことを特徴とする固体減速棒。 ２、前記水素化物にはＧｄが含有されている特許請求の
範囲第１項の固体減速棒。 ３、中性子減速能が大きく中性子吸収が小さく且つ水素
化物を形成しにくい物質からなる円筒の中にＺｒ又はＺ
ｒ合金を充填した後、該Ｚｒ又はＺｒ合金を該円筒ごと
水素雰囲気中で加熱することによってＺｒ又はＺｒ合金
の水素化物（水素化物をＺｒＨｘと表わしたときｘ＝１
．６〜２．０）に変換し、かくて得られた該水素化物を
内包した上記円筒をＺｒ合金製被覆管に挿入することを
特徴とする固体減速棒の製造方法。 ４、上記円筒に充填するＺｒ又はＺｒ合金にＧｄを含有
させる特許請求の範囲第３項の固体減速棒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60285231A JPS62144090A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 固体減速棒およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60285231A JPS62144090A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 固体減速棒およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62144090A true JPS62144090A (ja) | 1987-06-27 |
| JPH0588438B2 JPH0588438B2 (ja) | 1993-12-22 |
Family
ID=17688806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60285231A Granted JPS62144090A (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 固体減速棒およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62144090A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010151573A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 燃料集合体および沸騰水型原子炉 |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP60285231A patent/JPS62144090A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010151573A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Global Nuclear Fuel-Japan Co Ltd | 燃料集合体および沸騰水型原子炉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0588438B2 (ja) | 1993-12-22 |
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