KR100701636B1 - 원자로 제어 클러스터용 제어봉 - Google Patents

원자로 제어 클러스터용 제어봉 Download PDF

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Abstract

제어봉은 플러그(14, 16)에 의해 닫혀진 스테인레스강의 피복재(12)를 포함하고 예를들어 보론 카바이드의 흡수재 펠릿(24)의 기둥을 포함한다. 이것은 또한 순수한 기계적인 연결에 의해 하부 플러그에 고정된 하프늄의 단부 바(26)를 또한 구비한다.

Description

원자로 제어 클러스터용 제어봉{ABSORBENT PENCIL FOR NUCLEAR REACTOR CONTROL CLUSTER}
본 발명은 원자로 제어 클러스터에 포함되는 제어봉에 관한 것이다. 이것은 특히 가압수에 의해 감속되고 냉각되는 원자로에서 사용가능하며, 그곳에서 노심(core)은 제어봉 스페이서 그리드(rod spacer grid)를 가지는 안내관에 의해 연결된 노즐에 의해 형성된 지지골격 조립체에 의해 정규의 배열의 노드(node)에서 유지된 일단의 핵연료봉를 각각 구비하는 핵연료조립체에 의해 구성된다. 이러한 환경하에서, 각 클러스터는 제어 기계장치에 연결된 스파이더와 안내관에서 더 크거나 더 작은 깊이로 삽입되거나 노심으로부터 완전히 추출되도록 하는 목적을 위하여 흡수재 재료를 구비하는 지지 제어봉에 의해 구성된다.
보통, 원자로는, 조절되는 동력을 가지고, 서로 다른 구성(흡수성이 높은 "검은" 클러스터와 흡수성이 낮은 "회색" 클러스터와 같은)의 다양한 일단의 클러스터를 사용함으로써 정지된다.
"검은" 클러스터는, 흔히 스테인레스강으로 만들어지는 피복재로 둘러싸인, AIC로서 알려진 은-인듐-카드뮴(Ag-In-Cd) 합금 또는 보론 카바이드(boron carbide)(B4C)과 같은 흡수성이 높은 재료를 함유하는 제어봉에 의해 구성된다.
이들 제어봉은 특히 "후속 부하(follow load)"를 받으면서 작동되는 원자로에서 사용될 때에 그리고/또는 매우 오랫동안 사용될 때에 한계를 나타낸다. 은-인듐-카드뮴 합금은 방사선(irradiation)에 노출되면, 크리프(creep)와 팽창(swelling)이 발생한다. 보론 카바이드(B4C)는 방사선 하에서 팽창량이 크므로, 이는 가장 흔히 노심 내로 삽입되는 부분인 제어봉의 하부 부분에 보론 카바이드를 사용할 수 없음을 의미한다.
하프늄(hafnium)은 뉴트론(neutron)을 흡수하고 작동온도에서 크리프 변형되지 않으며 방사선 하에서 팽창하지 않음이 또한 알려져 있다. 그러나, 하프늄이 강철 피복내에 있다면 수소화(hydriding)로부터 보호될 필요가 있고 안내 요소에 대한 마찰이 허용된다면 마모로부터 보호될 필요가 있다. 보론 카바이드 펠릿을 함유하는 제어봉의 보호 피복재를 만드는 데 사용된 스테인레스강에 하프늄을 용접하면, 이하에 설명되는 바와 같이 깨지기 쉽고 수소화에 민감한 연결부가 형성된다.
이론상으로, 강철 피복재에서 은-인듐-카드뮴을 하프늄으로 대체하는 것은 흡수재의 팽창을 피하게 하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 하프늄을 사용할 경우, 수소화가 방지되어야 한다.
피복재에서 하프늄으로 제어봉을 만드는 시도는 어려움에 직면하게 된다. 제조 동안 공기와 접촉하여 형성하는 자연산화 필름이 마찰에 의해 닳아 없어진 후에, 하프늄은 강철 피복재를 통하여 지나가는 수소를 흡수하고 클러스터가 조기에 교환될 필요가 있을 정도로 팽창한다.
유사한 문제는 흡수성이 낮은 제어봉을 포함하는 "회색" 클러스터 제어봉에서도 일어난다.
하프늄-지르코늄(HfZr) 또는 하프늄의 피복되지 않은 바에 의해 구성된 하부 부분을 구비하는 제어봉을 사용함으로써, 그리고 제어봉의 상부 부분에서 스테인레스강 피복재를 (HfZr)B2 또는 하프늄-지르코늄의 펠릿을 함유하는 하프늄-지르코늄 합금으로 만든 피복재로 대체함으로써 어려움을 피하는 방안이 이미 제안되어 있다(프랑스 특허 출원 제96/07430호).
기계적특성이 스테인레스강에 비해 매우 떨어지는 피복재 재료를 사용하는 것을 피하기 위해서, 본 발명은 특히 반응로에서 긴 기간에 걸쳐 방사선을 견디는 것이 가능하고 또한 스테인레스강 피복재와 스파이더로의 연결을 위한 스테인레스강 상부 연결 플러그(plug)를 보유하는 것을 가능하게 하는 제어봉을 제공한다.
이 목적을 위해서, 본 발명은, 특히 조절 클러스터에서 사용하기에 적합하고 플러그에 의해 닫혀진 스테인레스강 피복재를 포함하며 많은 흡수재 펠릿을 수용하는 제어봉을 제공하고, 제어봉은 유리하게는 피복되지 않은 하프늄의 단부 바(end bar)를 또한 포함하는 특징을 가지고 있으며, 상기 단부 바는 순수하게 기계적 연결에 의해 피복재의 하부 플러그에 고정된다. 펠릿은 흔히 보론 카바이드에 의해 구성된다. 즉, 이것은, 하프늄과 지르코늄 단독 또는 혼합물(프랑스 특허출원 제 96/07430호에 기술된 바와 같이), 또는 희토류(rare earth) 산화물[유러퓸(europium), 디스프로슘(dysprosium)] 단독 또는 다른 산화물과의 혼합물로 또한 구성될 수 있다.
고형 또는 중공 바는 보통 제어봉 길이, 즉 제어봉이 제어봉의 기계장치에 의해 이동되는 거리의 적어도 15%를 구성한다. 종종 상기 고형 또는 중공 바는 제어봉의 전체 길이의 약 25%를 이룬다. 이것은 노심 내로 가장 빈번히 삽입되는 바이다.
비피복 하프늄 바는 가압수에 직접 접촉되고, 이것은 수소화하지 않으며, 이것은 팽창하지 않으며, 이것은 크리핑(creeping) 현상도 발생하지 않는다. 그러나, 이 경우에 피복하지 않은 하프늄은, 하프늄 주변에 접촉하는 부분을 위하여 마모에 대하여 보호되고, 하프늄과 스테인레스강 사이의 연결부에서의 수소화에 대하여 보호될 필요가 있다.
가장 좋은 보호 수단은 수소에 불침투되고 마모에 견디는 저부의 확산층 상에 형성되는 산화층이다. 상기 층은, 마모에 대한 효과적인 보호를 제공하는 데에 일반적으로 충분하지 못한 두께로, 가압수 반응로(약 150바의 압력과 280℃ 내지 350℃ 범위의 온도)에서 발견되는 매체 내에서 자연적으로 형성된다. 상기 층은 예를 들어 유럽 공개특허 EP-A-0 421 868호에 기술된 바와 같이 표면처리를 적용함으로써 반응로에서 제어봉을 장착하기 전에 만들어질 수 있다. 어떤 경우에서, 두께는 너무나 적어서 막대한 가장 많은 양을 견디지 못하는 위험을 여전히 가지고 있다.
마모에 대한 초기 보호층은 800℃ 내지 950℃ 범위에 있는 온도에서 순수 산소 또는 산소와 아르곤의 분위기에서 외부표면의 산화를 제어함에 의해서도 형성된다. 상기 보호층은 유리하게 초기에 적어도 5 마이크로미터(㎛) 두께이다(프랑스 특허출원 제96/07430호에서 기술된 바와 같음).
가압된 물에서 수행된 마찰시험은 마모에 견디기 위해서 적어도 5㎛ 내지 10㎛의 두께로 산화하는 것이 바람직하다는 것을 보여준다. 그러나, 만약 열산화에 의해 형성된 산화물의 두께가 너무 크다면, 금속/산화물 인터페이스(interface)에서의 응력은 높게 되고 산화층이 산산히 깨지게 된다. 그럼에도 불구하고, 산화물이 깨지게 되면, 마모에 대한 저항은 충분한 두께(12㎛ 내지 15㎛ 상태의)로 제공하는 아래에 놓여지는 확산층에 의해 계속 제공된다.
산화공정은 유리하게는, 수소화를 방지하는 충분한 두께인 산화층을 형성하고 마모와 관련된 응력을 충분히 견디는 두께를 가지는 확산층을 (특히 오스테나이트계 스테인레스 강(austenitic stainless steel)에 연결된 영역에) 형성한다.
10㎛를 초과하는 너무 두꺼운 산화층은 깨질 위험이 존재한다. 좋은 절충안은 5㎛ 내지 10㎛ 두께인 산화층과 15㎛ 내지 50㎛, 특히 25㎛ 내지 30㎛ 깊이를 구비하는 확산층을 목표로 하는 것이다. 가압수 원자로에서 제어봉에 의해 발생되는 마모응력을 고려하면, 더 두꺼운 확산층을 얻는 시도는 대개 소용이 없다.
절충은, 확산이 발생하고 그에 따라 내부응력이 감소하는 시간을 남기기 위해서 처리온도를 제한함에 의하여, 그리고 전체 압력과 산소의 희석에 작용하여 산화 시에 산소의 부분압력을 제한하거나 산화단계들 사이에 확산단계를 설정함으로써 산소가 공급되는 비율을 제한함에 의하여 얻을 수 있다. 산화가스의 유동속도는 공정의 또 다른 변수이다.
이렇게, 기판(substrate)의 0.0001(리터/cm2) 내지 0.01(리터/cm2) 범위의 포함된 산소의 단위면적당 밀도를 얻기 위해서, 3% 내지 25%의 산소를 함유하는 아르곤 분위기에서 0.1 mbar(밀리바) 내지 0.7 mbar 범위의 전체압력에서 6시간 동안 860 ±10℃에서 수행된 산화에 의하여 300 ppm(parts per million)의 철과 300 ppm의 산소를 함유하는 하프늄에서 6±1㎛의 산화두께와 35㎛ 내지 50㎛ 깊이의 확산층을 얻는 것이 가능하다.
3% 산소를 함유하는 아르곤 분위기에서 920±10℃에서 6시간 동안의 열산화에 의해 유사한 결과가 얻어지고, 예를 들어 1분 동안의 산화 및 1시간 동안의 순수 아르곤하의 확산 공정을 6번 반복함으로써 산화와 확산 단계의 시간에 작용할 수 있다.
더 일반적으로, 낮은 압력하에서 1% 내지 50%의 농도로 희석된 산소를 사용하여 820℃ 내지 950℃ 범위의 온도에서 3시간 내지 12시간의 기간에 걸쳐 하프늄의 산화를 제어함으로써 보호층을 만드는 것이 가능하다. 또한, 이것은 산화 시간이 전체 처리 시간의 0.1% 내지 10% 범위에 있는 산화-확산 처리를 사용할 수도 있다.
스테인레스강은 수소 원자에 의해 침투되기 때문에, 피복재의 하부 플러그와 바 사이의 연결부에 산화물의 수소-불침투성 층을 보존하거나 상기 산화층이 물에 접촉하여 회복될 수 있게 하는 것이 필요하다. 대부분의 종래의 결합방법에서는 이러한 조건이 만족되지 않거나, 원자로 작동동안 발생되는 교호(交互) 응력에 부적합하거나 부서지기 쉬운 하프늄과 강철 사이의 연결이 유발된다.
예를 들어, 강철에 하프늄을 직접 열용접하는 것은 연결을 부서지게 하는 금속간화합물 상(phase)을 야기시키고, 게다가 용접은 스테인레스강으로부터 하프늄으로 수소를 이동시키는 재료의 연속성을 제공한다. 예를 들어 확산 또는 마찰에 의한 고체상태 용접은 너무 쉽게 깨지는 연결을 유발하고 또한 수소화를 일으키는 재료의 연속성을 제공한다.
순수한 기계적 연결은 상기 단점을 피하게 해준다. 적당한 방법은 특히 다음을 포함한다.
·재료의 연속성을 형성하지 않고 좋은 기계적 특성을 갖춘 크림프 연결(crimped connection) 연결을 얻는 것이 가능한 냉간 등압(cold isostatic compression) 조립, 및
·변형됨에 의해서 나사 연결의 회전이 방지되는, 바를 플러그에 나사결합시키는 나사 조립.
자기변형(magnetostriction) 또는 폭발에 의해 조립하는 것이 또한 고려되며, 그에 의하여 아주 강한 크림프 연결을 제공한다. 그렇지만, 이 해결책은 스테인레스강 및 하프늄의 도전성이 불충분하다는 점을 고려하면, 알루미늄 합금 스러스터(thruster)의 존재를 요구하는 단점을 가지고 있다. 스러스터는 부재에 연결되어 유지되고, 이것을 기계적으로 또는 가성 소다 에칭(caustic soda etching)에 의해 제거하는 것은 연결부에 손상을 주는 위험이 존재한다.
이 방법은 함께 연결되는 두 구성요소를 상호맞춤(interfitting)하고, 구멍을 뚫고, 핀(pin)을 삽입함에 의한 조립을 또한 고려할 수 있다. 그렇지만, 상기 해결책은 잠금 나사 연결(braked screw connection)을 사용하는 것보다 기계적으로 더 약하다.
본 발명은, 제어봉을 만드는 데 뿐만 아니라, 하프늄 또는 (지르코늄 및 티타늄과 같이) 유사한 특성을 나타내는 재료로 만들어진 부분과, 스테인레스강, 니켈합금, 또는 하프늄 종류의 재료에 용접되지 않는 어떤 다른 합금으로 만들어진 부분 사이를 연결하는 것이 바람직할 때마다, 두 부분 중의 하나가 고체 실린더의 형태로 다른 부분을 받는 관으로서 장착되는 부분으로 형성되도록 하는 데에도 사용되는 냉간 등압 압축에 의한 조립방법을 또한 제공한다.
본 발명의 다른 특징과 이점은 첨부된 도면에 관련하여 비제한적인 예로서 주어진 다음 실시예의 설명으로부터 명확해 진다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예를 구성하는 하프늄 바와 피복재의 단부 플러그사이에 크림프 연결(crimp connection)을 구비하는 제어봉의 단면입면도이다.
도 2는 도 1에서 일점쇄선(dot-dash)에 의해 윤곽이 그려진 크림프 연결의 영역의 크기가 확대된 도면이다.
도 3은 도 2에서 보여진 크림프된 연결을 하는 장치의 단편적인 단면입면도이다.
도 4는 크림프 연결에 포함된 요소를 도시하는 도 3의 상세하게 확대된 도면이다.
도 5는 도 1와 유사한 나사잠금 연결(threaded and locked connection)을 구비하는 제어봉을 보여준다.
도 6은 도 2와 유사한 조립영역의 크기가 확대된 도면이다.
도 7은 도 6의 선 Ⅶ-Ⅶ에서의 단면도이다.
도 8은 수정된 실시예의 단면도이다.
도 1에서 도시된 제어봉(10)은 연결 플러그(14)와 상부 플러그(16)에 의해 닫혀진 피복재(12)를 구비하고, 제어봉은 기둥(column)과 상부 플러그(16) 사이에서 압축되는 스프링(20)에 의해 하부 연결 플러그(14)에 대해 압축되어 유지되는 흡수재 재료의 기둥을 포함한다. 상부 플러그(16)는 제어봉이 스파이더(spider)(22)의 핑거(finger)에 고착될 수 있게 한다. 제어봉을 스파이더(22)에 고정되게 하는 수단과 상부 플러그(16)는 특히 본 명세서가 참조하는 프랑스 특허출원 제95/15488호에서 특히 기술된 구조로 할 수 있다.
제어봉은, 흡수재 클러스터(cluster)가 낮아질 때 조립체의 안내관 내로 제어봉을 삽입하는 것이 보다 쉽도록 제어봉의 하부단부가 탄환형태인 것을 제외하고 일정한 직경을 구비하는 종래의 형태로 되어 있다. 피복재(12), 연결 플러그(14), 및 상부 플러그(16)는 유리하게는, 텅스텐 전극으로 전기 용접(TIG 용접)될 수 있게 하는 등급의 오스테나이트계 스테인레스 강으로 만들어진다. 상부 플러그 및 연결 플러그의 피복재의 외부표면은 유리하게는, 마모에 대한 저항성을 증가시키기 위해서 조립전에 질화처리(nitriding treatment)를 거친다. 오스테나이트계 강은 부식에 덜 민감한 좋은 품질의 이온(ionic) 질화처리를 수행하게 하는 것을 가능케 한다. 질화는, 본 명세서가 참조하는 문헌 FR-A-2 604 188호에서 기술된 방법에 의해 수행될 수 있다.
일반적으로, 피복재에 수용된 펠릿(pellet)(24)은 보론 카바이드로 만들어진다. 펠릿의 직경은, 펠릿이 삽입하도록 하고 팽창을 허용하기 위해서 피복재(12)의 내부직경보다 약간 더 작다. 피복재는 가압수 반응로에서 흔한 것처럼 9.68밀리미터(mm)의 외부직경을 구비하고 약 1mm 두께이다. 종래의 방식에서, 스프링(20)은 "인코넬(Inconel)" 형태의 합금으로 만들어질 수 있다.
연결 플러그(14)는 하프늄의 단부 바(26)에 고정되며, 상기 단부 바(26)는 도 1에서 도시된 실시예에서는 고체이다. 바(26)의 전체 길이(L0)는 일반적으로 펠릿(24)의 기둥의 길이(L1)의 25% 내지 35%범위에 있다.
하프늄의 단부 바(26)는 순수하게 기계적인 연결에 의해 연결 플러그(14)에 고정된다.
도 1 및 도 2에서 도시된 예에서, 상기 연결은 박스(box)(28)로 윤곽이 그려진 영역에서 크림핑(crimping)에 의해 수행된다. 이 목적을 위하여, 연결 플러그(14)는 피복재 내에서 맞물려지는 상부 부분과 피복재의 하부 테두리에 접촉하고 피복재에 용접되는 플랜지(flange)(30)를 구비한다. 플러그는 원주의 그루브(groove) 또는 채널(channel)이 기계 가공된 연장부를 구비하고, 도 2에는 2개의 이러한 그루브가 있다. 단부 바(26)는 가장자리(skirt)를 구성하는 얇은 환형영역(31)에 의해 종결되며, 상기 영역은 일단 그들이 함께 조립되면 연결 플러그(14)의 그루브내로 변형된다. 이렇게 흡수재 기둥은 가장자리의 존재 때문에 단지 아주 조금만 비연속적으로 존재함을 알 수 있다.
축의 보어(bore)는 가장자리의 단부에서 형성되고 산화처리 동안 단부 바를 지지하는 데에 사용되는 구멍으로 개방되어 있다. 이 구멍은 물이 연결부 내에서 흐르고 일정하게 산화층을 발생시키도록 한다.
크림핑은 유리하게는, 예를 들어 도 3 및 도 4에서 알려진 종류의 장치를 사용하여 냉간 등압 압축에 의해 수행된다.
이 방법과 장치는 종래의 열용접에 부적합한 두 개의 서로 다른 재료로 만들어진 부분을 함께 조립하는 데에 사용되고, 상기 재료는 하프늄과 스테인레스 강 이외의 재료일 수도 있다.
함께 크림핑되는 구성요소(도 2에서 도시한 바와 같이 플러그를 구비한 피복재와 하프늄바)는, 크림핑되는 영역이 탄성중합체와 같이 변형가능하지만 비압축적이거나 단지 매우 조금만 압축가능한 재료의 링(ring)(32)과 정렬되도록 배치된다. 정지 상태에서, 링(32)의 내부직경은 변형되는 피복재의 외부직경보다 약간 더 크다. 링(32)의 길이는 변형되는 크림핑의 길이와 같게 된다. 도 1에서 도시된 바와 같이 하프늄바에 피복재가 크림핑될 때, 링의 길이는 몇 밀리미터 내지 15 mm의 범위내에 놓인다. 링의 외부직경은 링의 내부직경 보다 약 10 mm 더 크다.
크림핑을 수행하는 것은 축의 압축의 영향하에서의 반경 방향으로의 링의 변형이다.
도 4에서, 링(32)은 고강도 강철슬리브(34)와 슬리브(sleeve)의 보어에서 미끄러지는 환형 피스톤(36)에 의해 한정된 챔버(chamber)에 수용됨을 알 수 있다. 슬리브는 단부 바(26)를 삽입하기 위한 구멍에 의해 관통된다. 피스톤의 내부직경은 피복재(12)가 피스톤을 통하여 지나갈 수 있게 설계된다.
본 장치는 슬리브 내로 피스톤(36)을 가압하는 기구를 포함한다. 상기 기구는 슬리브를 수용하기 위한 하우징(housing)(42)이 고정되는 프레임(frame)(40)에 의해 지지된다. 프레임은 로커암(rocker arm)에 닿는 플런저(plunger)(46)를 가지는 수압 액츄에이터(44)를 지지한다. 로커암은, 하나가 다른 하나에 나사로 고정되는 두 개의 와셔(washer)(48)에 의해 구성된 조정 모듈(module)을 사이에 두고 피스톤(36)을 지지한다. 이들 와셔는 중앙구멍에 의해 관통되고 암(arm)(47)은 함께 크림핑하는 구성요소가 자유롭게 지나가도록 허용하기 위해서 슬롯을 구비한다.
액츄에이터가 파이프(50)를 거쳐 구동될 때, 액추에이터는 내부 쪽으로 팽창하는 링(32)을 압축함으로써, 단부 바의 관형 영역(31)을 변형시키고 그것을 도 4에서 도시된 형태로부터 도 2에서 도시된 형태로 변화시킨다.
상술된 장치는 다양하게 변경될 있다. 크림핑은 링(32)의 길이가 짧아지도록 단일 그루브에서 수행될 수 있다. 스페이서에 의해 분리된 두 개의 링(또는 그 이상의 링)은 각 링이 그루브 상에 작용하도록 제공된다. 크림핑은 내부로부터 수행될 수 있고, 그 경우에 링(32)은 팽창을 일으키도록 함께 조립되는 두 관형 부분 내에 놓여진다.
기계적 연결은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 나사연결에 의해 제공될 수도 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 것에 대응하는 부재가 동일 도면부호에 의해표시되어 있다. 이 경우에, 연결 플러그(14)는 피복재의 단부 부분에서 맞물리고 베어링 쇼울더(bearing shoulder), 탭형성 부분(tapped portion), 및 얇은 변형가능한 가장자리(52)에 의해 종결되는 부분을 연속적으로 포함한다. 이 연결 플러그(14)는 피복재에 용접된다. 단부 바(26)는 감소하는 직경의 세 영역에 의해 종결된다. 제 1영역(54a)은 단부 바가 회전하는 것을 방지하기 위해서 가장자리의 변형된 영역과 정렬되도록 그러한 영역을 수용하는 길이방향의 노치(본 실시예에서 두 개의 그러한 노치가 도시됨)를 구비한다. 이것은 조립하기 쉽게 하기 위해서 중심 잡기(centering) 영역을 또한 구비한다. 제2 영역(54b)은 나사가 형성되어 있고 단부 바가 연결 플러그에 조립될 수 있게 해준다. 이것은 플러그의 탭 형성 부분 내로 나사 결합되고 소정의 토크(torque)로 단단히 고정되도록 설계된다. 나사는 반응로에서 받는 피로응력에 대한 충분한 기계적 저항성을 제공하도록 치수가 결정된다. 마지막으로, 제3 영역(54c)은 뉴트론 흡수의 축의 연속성을 보장하기 위해서 플러그내에서 맞물리는 연장부에 의해 구성된다. 단부 바가 고정된 후에, 단부 바는 노치 내로 가장자리를 압축하는 데 적합한 형상의 펀치(punch)를 사용하여 가장자리(52)를 변형함으로써 회전에 대하여 잠그어진다.
물은 이러한 연결부 내로 관통하고 하프늄 상에 보호 산화층을 재생하도록 연속적으로 작용할 수 있다.
마지막으로, 도 8에서 도시된 기계적 연결은 단부 바(26)의 감소된 직경의 종결부분을 수용하는 챔버를 구비한 연결 플러그(14)를 가지며, 도 8에서는 도 6의 부재들에 대응하는 부재가 동일한 참조부호에 의하여 표시된다. 핀(60)은 연결 플러그(14)와 단부 바의 종결부분에서 두 개의 정렬된 횡 보어 내에 맞물린다.

Claims (9)

  1. 스테인레스 강으로 되어 있는 플러그(14, 16)에 의해 폐쇄된 스테인레스 강으로 된 피복재(cladding)(12)를 구비하고 보론 카바이드 펠릿과 같은 흡수재 펠릿(24)의 기둥을 포함하는 제어봉으로서, 순수한 기계적인 연결에 의해 하부 플러그(14)에 고정된 하프늄으로 된 단부 바(end bar)(26)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 제어봉.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순수한 기계적인 연결은 나사잠금 연결(screwed and braked connection)인 것을 특징으로 하는 제어봉.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 순수한 기계적인 연결은 냉간 등압 압축 크림핑(cold isostatic compression crimping)에 의한 크림핑 연결인 것을 특징으로 하는 제어봉.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하부 플러그(14)는, 피복재에 맞물리는 상부 부분과, 피복재의 하부 테두리에 지지되고 피복재에 용접된 플랜지(30)와, 원주 상에 형성된 그루브를 포함하는 연장부를 구비하고,
    상기 단부 바(26)는 상기 하부 플러그(14)의 상기 그루브 내로 변형되는 가장자리를 구성하는 얇은 벽으로 된 관형 영역(31)에 의해 종결되는 것을 특징으로 하는 제어봉.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단부 바는 초기에 두께가 5㎛ 이상인 보호 산화층을 구비하고 깊이가 25㎛ 이상인 산소 확산층을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어봉.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보호 산화층은, 산화 시간이 전체 처리시간의 0.1% 내지 10% 범위에 있는 산화 및 확산 공정에 의하여, 또는 낮은 압력하에 불활성 가스에서 1% 내지 50%의 농도로 희석된 산소에 의하여 820℃ 내지 950℃ 범위에서의 온도로 3시간 내지 12시간 동안 하프늄의 산화를 제어함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 제어봉.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복재(12)와 플러그(14, 16)는 오스테나이트계 스테인레스강으로 만들어진 것을 특징으로 하는 제어봉.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복재, 상부 플러그 및 연결 플러그의 외부표면은 질화되어 있는 것을 특징으로 하는 제어봉.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단부 바(26)의 길이는 상기 흡수재 펠릿의 기둥의 길이의 25% 내지 35% 범위인 것을 특징으로 하는 제어봉.
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