KR101570473B1 - Burnable absorber-integrated guide thimble having self-shielding control ability - Google Patents

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김용희
유환열
슈크리
정장규
김신환
송명준
김형헌
송인호
배인호
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한국과학기술원
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Abstract

According to an aspect of the present invention, in a control rod guide pipe which guides vertical movement of a control rod installed to control the reactivity of a reactor core, provided is a burnable absorber-integrated guide thimble (BigT) having self-shielding control ability, which comprises a combustible absorber layer which includes a combustible absorber which is spaced preset distance apart from the inside of the control guide pipe to be detachable therefrom, and a metal protection layer for protecting the combustible absorber layer.

Description

자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT{BURNABLE ABSORBER-INTEGRATED GUIDE THIMBLE HAVING SELF-SHIELDING CONTROL ABILITY}BigT {BURNABLE ABSORBER-INTEGRATED GUIDE THIMBLE HAVING SELF-SHIELDING CONTROL ABILITY}

본 발명은 제어봉 안내관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자로심의 반응도 및 출력분포를 제어하는 가연성흡수체를 포함하며, 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT (Burnable absorber-Integrated Guide Thimble)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control rod guide tube, and more particularly, to a burnable absorber-integrated guide thimble (BigT) including a combustible absorber for controlling reactivity and power distribution of a reactor core and having a self-shielding function.

원자로는 핵연료의 핵분열을 이용하여 에너지를 얻는 로(爐)로서, 상기 원자로 내에서는 핵분열시에 방출되는 중성자가 또 다른 핵분열을 일으키는 연쇄반응에 의하여 에너지가 얻어진다. 이때, 원자로를 보다 안전하고 경제적으로 운전하기 위해 노심의 반응도 및 원자로 출력분포를 적절히 제어할 필요가 있다. 경수(H2O)를 냉각재로 사용하는 가압경수로(Pressurized Water Reactor)의 경우, 노심의 반응도 제어를 위한 주요한 수단으로 냉각재에 중성자 흡수물질인 붕소(Boron)를 균일하게 혼합하여 사용하고 있으며, 또한 반응도 및 출력분포 제어의 보조적인 수단으로 가연성흡수체(Burnable Absorber)를 사용하고 있다. 뿐만 아니라, 가압경수로에서는 원자로 내부 핵분열반응에 참여하는 중성자의 밀도 및 반응도를 제어하기 위해 중성자 흡수물질로 형성된 제어봉(Control Rods)도 사용되고 있다.A reactor is a furnace for obtaining energy by using nuclear fission of nuclear fuel. In the reactor, energy is obtained by a chain reaction in which neutrons released during fission cause another fission. At this time, in order to operate the reactor more safely and economically, it is necessary to appropriately control the reactivity of the reactor core and the distribution of the reactor power. In the case of a pressurized water reactor using water (H 2 O) as a coolant, boron, which is a neutron absorbing material, is uniformly mixed with the coolant as a main means for controlling the reactivity of the core, and A burnable absorber is used as an auxiliary means of controlling the reactivity and power distribution. In addition, control rods formed of neutron absorbing materials are also used in pressurized light water reactors to control the density and reactivity of neutrons participating in reactor fission reactions.

제어봉을 이용한 노심의 반응도 제어는 중성자 흡수물질로 된 제어봉을 노심 상단에서부터 삽입하여 노심의 중성자를 흡수하는 것에 의해 노심에서 핵연료의 핵분열을 억제하는 방식으로 이루어진다. 제어봉에 의한 노심의 반응도 제어는 냉각수에 포함된 중성자 흡수물질 붕소의 농도를 조절하는 방식에 비해 제어봉의 삽입이나 인출 속도가 빨라 노심의 반응도를 빠르게 제어할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 일반적으로 제어봉은 노심에 국부적으로 삽입되기 때문에 제어봉만으로는 노심의 반응도 및 출력분포를 동시에 성공적으로 제어하기 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 이유로 가압경수로의 경우 정상적인 운전 중 노심의 반응도의 제어는 대부분 냉각재에 포함된 붕소의 농도조절을 통하여 수행된다. 한편, 원자로 내부 출력분포를 보다 평탄하게 하고 붕산수를 이용하여 제어하기 위한 반응도의 크기를 저감하기 위해 다양한 종류의 가연성흡수체가 핵연료집합체에 사용되고 있다. Control of core reactivity using control rod is done by inserting control rod made of neutron absorbing material from top of reactor core to absorb nuclear neutrons and suppress nuclear fission in nuclear reactor core. The response control of the core by the control rod is advantageous in that the reaction speed of the core can be controlled more rapidly because the control rod is inserted or drawn at a higher speed than the method of controlling the concentration of the boron of the neutron absorber contained in the cooling water. However, in general, since the control rod is locally inserted into the core, there is a problem that it is difficult to simultaneously control the reactivity and the power distribution of the core simultaneously with the control rod alone. For this reason, in the case of pressurized light water reactors, the control of the core reactivity during normal operation is mostly performed by controlling the concentration of boron contained in the coolant. On the other hand, various types of combustible absorbers have been used for fuel assemblies in order to make the internal power distribution of the reactor more flat and to reduce the magnitude of the reaction to control using boric acid water.

일반적으로, 가연성흡수체는 강한 중성자 흡수물질로 작용하지만 일단 중성자를 흡수하여 다른 핵종으로 변환되면 중성자 흡수단면적이 크게 감소하는 특성을 가진다. 대표적인 가연성흡수체로서 가돌리니움(Gadolinium, Gd), 어비움(Erbium, Er), 붕소(Boron, B) 등이 사용된다. 가압경수로에서는 일반적으로 가돌리니움 (Gd)과 어비움(Er)은 Gd2O3 및 Er2O3 형태로 UO2 핵연료와 적절하게 혼합되어 사용된다. 한편, 상기 희토류 가연성흡수체 중 어비움은 잔존 독작용이 비교적 크다는 문제점이 있어서 자주 사용되지 않으나, 주기길이가 매우 긴 노심의 경우 비교적 효율적인 가연성흡수체로서 사용될 수 있다. 가돌리니움의 경우 잔존 독작용이 적어서 가연성흡수체로 흔히 사용되는데, 가돌리니움을 핵연료와 혼합하는 경우 핵연료의 열전도도가 감소하여 가돌리니움이 혼합된 핵연료는 일반적으로 출력밀도가 매우 낮게 설계되는 단점이 있다. 따라서 현재와 같이 가돌리니움을 사용하는 경우 다량의 가돌리니움을 사용할 수가 없다. 또한 현재와 같이 핵연료와 Gd2O3를 혼합하는 경우 가돌리니움의 연소가 매우 빨라서 노심의 주기길이가 긴 경우에는 적용하기 어렵다.Generally, a combustible absorber acts as a strong neutron absorbing material, but once absorbed by neutrons and converted into another nuclide, the neutron absorption cross-sectional area is greatly reduced. Gadolinium (Gd), Erbium (Er), Boron (B) and the like are used as typical combustible absorbers. In pressurized light water reactors, gadolinium (Gd) and erbium (Er) are generally used in the form of Gd 2 O 3 and Er 2 O 3 mixed properly with UO 2 fuel. On the other hand, the void in the rare earth combustible absorber is not frequently used because it has a relatively large residual toxic effect, but can be used as a relatively efficient combustible absorber in a core having a very long cycle length. When gadolinium is mixed with nuclear fuel, the thermal conductivity of the fuel decreases, so that the fuel with mixed gadolinium is generally designed to have a very low power density There are disadvantages. Therefore, you can not use a large amount of Gadolinium when you use Gadolinium. Also, when the nuclear fuel and Gd 2 O 3 are mixed as in the present case, the doline is burned very quickly, so that it is difficult to apply when the cycle length of the core is long.

붕소의 경우 ZrB2를 매우 얇게 UO2 연료봉에 피복하여 사용하는 소위 IFBA(Integrated Fuel Burnable Absorber)라 불리는 개념으로 흔히 사용된다. 또한, 붕소의 경우 B4C와 같은 붕소 화합물을 특수한 형상으로 제작하여 제어봉 안내관 내부에 장전하는 방식으로 사용되기도 하며, 대표적인 개념으로 WABA(Wet Annular Burnable Absorber)를 들 수 있다. 붕소의 경우 중성자를 흡수하면 헬륨 가스가 생성되기 때문에 핵연료와 혼합하여 사용하기 어려워 IFBA와 같은 방식으로 사용되거나 WABA와 같이 안내관에 장전하는 방식이 사용된다. 붕소의 경우 중성자 흡수단면적이 비교적 적어서 IFBA형태로 사용하는 경우 상대적으로 훨씬 많은 수의 연료봉에 IFBA를 장전해야 한다. 또한, WABA와 같이 제어봉 안내관에 가연성흡수체를 장전하면 제어봉의 삽입을 제한하는 문제점을 야기하여 WABA의 경우 가연성흡수체의 사용은 제한적이다. 한편, 한국특허등록 제97-003787호에는 가연성흡수체를 제어봉 안내관 내면에 코팅을 행하는 기술이 개시되어 있으나, 이와 같은 가연성흡수체의 추가만으로는 노심의 반응도 및 출력분포를 제어하기 어렵다는 문제가 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 다양한 종류의 가연성흡수체가 핵연료집합체에 사용되고 있으나, 그 사용에 있어서 상당히 제한적으로 사용되고 있음을 알 수 있다. In the case of the boron ZrB 2 extremely thin are often used in a so-called IFBA concept called (Integrated Fuel Burnable Absorber) used to cover the UO 2 fuel rods. In addition, in the case of boron, a boron compound such as B 4 C is produced in a special shape and is loaded in the control rod guide tube. As a typical concept, WABA (Wet Annular Burnable Absorber) is exemplified. In the case of boron, it absorbs neutrons and helium gas is generated. Therefore, it is difficult to mix it with nuclear fuel, so it is used in the same way as IFBA, or in the same way as WABA. In the case of boron, the neutron absorption cross-sectional area is relatively small, so when using IFBA type, a relatively large number of fuel rods must be loaded with IFBA. In addition, the use of flammable absorbers is limited in WABA, as loading of flammable absorbers into the control rod guide tube, like WABA, limits the insertion of control rods. On the other hand, Korean Patent Registration No. 97-003787 discloses a technique of coating a combustible absorber on the inner surface of a control rod guide tube, but there is a problem in that it is difficult to control the reactivity and power distribution of the reactor core only by adding such a combustible absorber. Thus, as described above, various types of combustible absorbers are used in fuel assemblies, but they are used in a limited manner in their use.

냉각수에 포함되어 있는 붕소의 농도를 조절하여 노심의 반응도를 제어하는 경우, 붕소가 원자로의 냉각재에 균일하게 혼합되어 사용되기 때문에, 노심의 출력분포 왜곡을 최소화하면서 반응도를 제어할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 냉각재에 붕소의 주입과 희석에 많은 시간이 필요하기 때문에, 노심의 반응도를 빠르게 제어할 필요가 있는 경우에는 붕산을 이용한 노심의 반응도 제어를 사용할 수 없다는 문제가 있으며, 또한 붕소를 이용한 노심의 반응도 제어의 경우 붕소의 농도를 낮추는 과정은 다량의 방사성 액체 폐기물을 발생시키는 문제도 있다. 한편, 일차 냉각재 계통의 수용성 붕소의 농도를 제어하기 위해서는 '화학 및 체적 제어계통(CVCS)'이라는 비싸고 복잡한 장치가 요구된다. 또한, 산성을 띄고 있는 붕소를 포함한 냉각수(붕산수)는 원자로 일차 냉각재 계통을 이루는 구조재 및 핵연료 피복관 등의 부식을 유발하여 원자로 운전성능을 저하시키는 결과를 초래하는 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라, 냉각재 내부 붕소의 농도가 매우 높은 경우 냉각재 온도계수가 영(Zero)에 매우 가깝거나 양수가 될 수 있는데, 이와 같은 양의 냉각재 온도계수는 안전성 관점에서 바람직하지 않기 때문에 이를 해결하는 것은 가압경수로 안전성 관련 현안의 하나이다. In the case of controlling the reactivity of the core by controlling the concentration of boron contained in the cooling water, since the boron is uniformly mixed with the coolant of the reactor, it is advantageous to control the reactivity while minimizing distortion of the output distribution of the core . However, since it takes a lot of time to inject and dilute boron in the coolant, there is a problem in that it is not possible to use the reaction control of the core using boric acid when it is necessary to control the reactivity of the core rapidly, In the case of reactivity control, the process of lowering the boron concentration also generates a large amount of radioactive liquid waste. On the other hand, in order to control the concentration of water-soluble boron in the primary coolant system, an expensive and complicated device called " Chemical and Volumetric Control System (CVCS) " is required. In addition, the acidic boron-containing cooling water (boric acid water) is known to cause deterioration of reactor operation performance by inducing corrosion of structural materials and nuclear fuel cladding composing the reactor primary coolant system. In addition, if the concentration of boron in the coolant is very high, the coolant temperature coefficient can be very close to zero or positive. Since such a coolant temperature coefficient is not desirable from a safety point of view, It is one of safety related issues.

기존 붕산수를 이용한 노심의 반응도 제어는 상술한 바와 같은 다양한 문제점으로 인하여 가연성흡수체를 보다 많이 적극적으로 활용하여 붕소의 사용을 저감하려는 노력이 계속되고 있으며, 궁극적으로는 가압경수로에서 붕산수 자체를 제거하려는 연구도 수행되고 있다. 원자로에서 냉각재에 포함되는 붕소를 크게 저감하거나 완전히 제거할 수 있다면 붕소관련 다양한 문제점을 크게 완화하거나 제거하여 보다 경제적이고 안전한 원자로 운전이 가능할 수 있다. 그러나, 냉각재에 포함되는 붕소의 양을 줄이면서 노심의 반응도 및 출력분포를 성공적으로 제어하기 위해서는 가연성흡수체에 대한 의존도가 보다 증가해야 하며, 이 경우 원자로의 성능은 가연성흡수체의 성능에 크게 좌우되기 때문에, 상술한 바와 같은 가연성흡수체의 단점을 보완할 수 있는 기술이 요구된다. Because of the various problems described above, efforts to reduce the use of boron by actively utilizing flammable absorbers have been continuing, and ultimately, attempts to remove boric acid from the pressurized light water reactor Is also being carried out. If boron contained in the coolant can be greatly reduced or completely removed from the reactor, various problems related to boron can be largely mitigated or eliminated to enable economical and safe operation of the reactor. However, in order to successfully control the reactivity and power distribution of the core while reducing the amount of boron contained in the coolant, the dependence on the combustible absorber must be further increased. In this case, the performance of the reactor depends on the performance of the combustible absorber , A technique capable of compensating for the disadvantages of the above-described combustible absorber is required.

따라서, 본 발명의 출원인은 보다 효과적으로 노심의 반응도 및 출력분포를 제어할 수 있는 새로운 개념의 가연성흡수체 개념을 강구하게 되었다.Accordingly, the applicant of the present invention has come up with a new concept of combustible absorber concept which can more effectively control the reactivity and power distribution of the core.

한국특허등록공고 제1997-003787호(1997.03.21.공고)Korean Patent Registration No. 1997-003787 (Bulletin of Mar. 21, 1997)

본 발명의 실시예들은 위에서 상술한 바와 같은 붕산수 및 기존 가연성흡수체와 관련된 다양한 문제를 해소하기 위해, 원자로 노심의 반응도 및 출력분포 제어에 효과적으로 사용될 수 있는 가연성흡수체를 포함하는 제어봉 안내관을 제공하도록 한다. Embodiments of the present invention provide a control rod guide including a combustible absorber that can be effectively used for reactivity and power distribution control of a reactor core in order to solve various problems associated with boric acid water and conventional combustible absorbers as described above .

또한, 상기 제어봉 안내관에 설치되는 가연성흡수체는 장전 및 제거가 가능하도록 설계되는 것을 특징으로 한다.Further, the combustible absorber provided on the control rod guide tube is designed to be able to be loaded and removed.

또한, 상기 제어봉 안내관에 설치되는 가연성흡수체는 제어봉 안내관 내측에 방위각 방향으로 비균질하게 배치되는 것을 특징으로 한다. Further, the combustible absorber provided on the control-rod guide pipe is arranged in a non-uniform manner in the azimuthal direction inside the control-rod guide pipe.

본 발명의 일 측면에 따르면, 노심의 반응도 제어를 위해 설치되는 제어봉의 상하 이동을 가이드하는 제어봉 안내관에 있어서, 상기 제어봉 안내관의 내측면에 소정간격 이격되어 탈부착이 가능한 가연성흡수체를 포함하는 가연성흡수체 층이 설치되고, 상기 가연성흡수체 층을 보호하기 위한 금속보호층이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 자체차폐 (self-shielding) 조절 기능을 갖는 가연성흡수체가 제공된다. 본 발명에 따라 새롭게 개발된 가연성흡수체 개념은 BigT(Burnable absorber-Integrated Guide Thimble)라 칭한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a control rod guide tube for guiding the up and down movement of a control rod installed for controlling the reactivity of a core, the control rod guide tube comprising a combustible absorber including a combustible absorber detachably attached to an inner surface of the control- There is provided a combustible absorber having a self-shielding regulating function, wherein an absorber layer is provided, and a metal protective layer for protecting the combustible absorber layer is additionally provided. The flammable absorber concept newly developed according to the present invention is called BigT (Burnable absorber-Integrated Guide Thimble).

상기 가연성흡수체 층은 링 형상의 원통형으로 형성하는 것이 가능하다. 또한, 상기 가연성흡수체 층은 자체차폐를 위해 가연성흡수체가 방위각 방향으로 비균질적으로 분포할 수 있으며, 이 경우, 상기 가연성흡수체는 상기 가연성흡수체 층의 원주를 따라 소정간격을 가지며, 복수개가 배치될 수 있다.The combustible absorber layer can be formed into a ring-shaped cylindrical shape. In addition, the combustible absorber layer may be non-uniformly distributed in the azimuthal direction for self-shielding. In this case, the combustible absorber layer has a predetermined interval along the circumference of the combustible absorber layer, have.

상기 가연성흡수체 층을 따라 장전되는 각각의 가연성흡수체는 방위각의 크기 및/또는 두께에 따라 자체차폐 효과를 조절할 수 있다. 또한, 상기 가연성흡수체 층을 따라 장전되는 각각의 가연성흡수체의 방위각의 크기는 서로 다르게 형성하는 것이 가능하다.Each combustible absorber that is loaded along the combustible absorber layer can adjust its shielding effect according to the magnitude and / or thickness of the azimuth angle. Further, the sizes of the azimuth angles of the respective combustible absorbers loaded along the combustible absorber layer can be formed differently.

본 발명의 실시예들에 따른 가연성흡수체를 포함하는 BigT를 구비하는 원자로는 고유한 방식으로 보다 효과적인 노심의 반응도 및 출력분포 제어를 가능케 할 수 있다.A reactor with a BigT comprising a combustible absorber according to embodiments of the present invention may enable a more efficient reactivity and power distribution control of the core in a unique manner.

또한, 본 발명에 따른 가연성흡수체를 포함하는 BigT는 핵연료와 완전히 분리되어 독립적으로 제작되기 때문에 제작 과정이 단순하고 비용이 저렴하며, 핵연료의 성능에 악영향을 미치지 않으면서 핵연료봉 영역에 핵연료 장전량을 최대화 할 수 있다. In addition, since BigT including the combustible absorber according to the present invention is completely separated from the nuclear fuel and is independently manufactured, the manufacturing process is simple, and the cost is low, and the amount of the nuclear fuel in the fuel rod area is not adversely affected Can be maximized.

또한, 본 발명에 따른 가연성흡수체를 포함하는 BigT는 가연성흡수체를 안내관 내측에 제어봉의 삽입을 방해하지 않으면서 가연성흡수체의 탈부착을 가능하도록 장전할 수 있으며, 결과적으로 매우 효과적으로 붕산수를 사용하지 않고 노심 반응도와 출력분포 제어를 가능하게 할 수 있다.In addition, the BigT including the combustible absorber according to the present invention can be loaded so that the flammable absorber can be detached and attached to the inside of the guide tube without interfering with the insertion of the control rod. As a result, It is possible to control the reactivity and the power distribution.

또한, 본 발명에 따른 가연성흡수체를 포함하는 BigT는 제어봉 안내관의 내측에 방위각 방향으로 비균질하게 배치하는 것에 의해 자체차폐 조절을 행할 수 있으며, 이를 통해 원자로의 반응도를 목적에 따라 효과적으로 제어하는 것이 가능하다. Further, the BigT including the combustible absorber according to the present invention can be controlled in its own shielding by disposing the BigT in the azimuth direction inwardly of the control rod guide pipe, thereby effectively controlling the reactivity of the reactor according to the purpose Do.

도 1과 도 2는 종래 기술에 따른 핵연료집합체와 그 확대도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT-AHR(Azimuthally Heterogeneous Ring)을 도시한다.
도 6은 본 발명의 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT-AHR을 사용한 핵연료집합체와 BigT-AHR을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자체차폐 기능을 갖는 BigT를 사용한 핵연료집합체의 연소에 따른 반응도 변화 실시예를 도시한다.
1 and 2 show a nuclear fuel assembly according to the prior art and an enlarged view thereof.
Figure 3 shows BigT with its own shielding control function according to an embodiment of the present invention.
4 shows BigT with its own shielding control function according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates a BigT-AHR (Azimuthally Heterogeneous Ring) having a self-shielding function according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 shows a fuel assembly and a BigT-AHR using the BigT-AHR with its own shielding control function of the present invention.
FIG. 7 shows an embodiment in which reactivity changes according to combustion of a nuclear fuel assembly using BigT having a self-shielding function according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 가연성흡수체를 포함하는 BigT를 설명한다. 하기 첨부되는 도면은 본 발명에 따른 다양한 실시예들의 일부를 보여줄 뿐이며, 원활한 설명을 위해 실제보다 확대하여 도시하고 있는 바, 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a BigT including a combustible absorber having a self-shielding function according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

가압경수로의 핵연료집합체의 일반적인 실시예가 도 1과 도 2에 도시된다. 도 2는 도 1에 도시된 A부분을 확대한 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 핵연료집합체는 다수의 핵연료봉(10)이 설치되며, 상기 핵연료봉(10) 사이에는 노심의 반응도를 제어하기 위해 제어봉의 상하운동을 안내하도록 하는 일반적인 제어봉 안내관(20)이 설치되어 있다. 도 1과 도 2에 도시된 핵연료집합체의 경우 핵연료봉(10)보다 약간 큰 다수의 제어봉 안내관(20)이 사용되는 개념을 도시하고 있다. 상기 도면에서 다수의 핵연료봉(10)과 제어봉 안내관(20) 사이의 공간은 냉각수(30)가 흐르도록 형성되는 공간이다. 종래의 일반적인 핵연료집합체는 노심의 반응도 제어 및 핵연료집합체 내부의 출력분포 제어를 위해서 종래기술에서 상술한 바와 같이 기존 가연성흡수체를 핵연료 영역 및 제어봉 안내관(20) 내부에 장전하는 방식을 택하고 있다. 또한 이미 서술한 바와 같이 냉각수(30)에 포함되는 붕소의 농도는 원자로 운전 중에 천천히 조절된다.A typical embodiment of a fuel assembly of a pressurized light water reactor is shown in Figs. 2 is an enlarged view of a portion A shown in Fig. Referring to FIGS. 1 and 2, a plurality of nuclear fuel rods 10 are installed in the nuclear fuel assembly, and a general control rod guide pipe 10 for guiding the up and down movement of the control rod is provided between the fuel rods 10, (Not shown). 1 and 2, a plurality of control rod guide tubes 20 slightly larger than the fuel rod 10 are used. In the figure, a space between the plurality of fuel rods 10 and the control rod guide tube 20 is a space formed so that the cooling water 30 flows. Conventionally, a conventional fuel assembly adopts a method of loading a conventional combustible absorber into the fuel region and the control rod guide pipe 20 as described above in the related art for controlling the reactivity of the reactor core and controlling the output distribution inside the nuclear fuel assembly. Also, as already described, the concentration of boron contained in the cooling water 30 is slowly controlled during operation of the reactor.

그러나, 본 발명의 종래기술에서 설명한 바와 같이, 현재 사용되고 있는 다양한 가연성흡수체의 경우 핵연료의 성능에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있으며 또는, 제어봉 안내관(20) 내에 제어봉의 삽입을 방해할 수 있다는 문제가 있다. 특히, 냉각재와 혼합하여 사용하는 붕소로 인한 여러 가지 문제점을 완화하기 위해서는 가연성흡수체를 보다 많이 사용할 필요성이 증가하고 있으나, 상술한 바와 같은 문제로 인하여 효과적으로 핵연료집합체 내에 가연성흡수체를 증가시키는 것이 어렵다는 문제가 있다. 또한, 붕산수를 완전히 제거한 미래형 가압경수로 노심의 개발을 위해서는 가연성흡수체의 탈부착이 가능하면서도 제어봉의 구동에 영향을 주지 않는 매우 고성능의 가연성흡수체 개념이 요구된다. However, as described in the background art of the present invention, various combustible absorbers currently in use may adversely affect the performance of the nuclear fuel, or may interfere with the insertion of the control rod in the control rod guide tube 20 have. Particularly, in order to alleviate various problems caused by boron mixed with a coolant, it is necessary to use more combustible absorbers. However, it is difficult to effectively increase the combustible absorber in the fuel assembly due to the above-mentioned problems have. In addition, for the development of a future pressurized light water reactor core in which boric acid water is completely removed, there is a need for a very high-performance flammable absorber concept capable of detachably attaching a flammable absorber and not affecting the drive of the control rod.

본 발명의 출원인은 상술한 바와 같은 문제를 제어봉 안내관(20)의 간단한 구성의 변화를 통해 해결할 수 있도록 하였는 바, 보다 상세하게는 제어봉을 안내하도록 설치되는 제어봉 안내관(20) 내측에 제어봉의 구동에 영향을 주지 않는 범위 내에서 추가적인 가연성흡수체를 설치하도록 하는 것에 의해 상술한 바와 같은 기술적 목적을 달성할 수 있도록 한다. 이와 같은 기술적 목적을 달성하기 위해서는 무엇보다도 추가되는 가연성흡수체로 인해 상기 제어봉 안내관(20)에 삽입되는 제어봉의 구동에 영향을 주지 않아야 하며, 또한, 추가되는 가연성흡수체는 탈부착이 가능하도록 설계될 필요가 있다. The applicant of the present invention has solved the above-mentioned problem through the change of the simple configuration of the control rod guide tube 20, and more specifically, the control rod guide tube 20 installed to guide the control rod, It is possible to achieve the above technical objective by providing an additional combustible absorber within a range that does not affect the driving. In order to achieve such a technical objective, the combustible absorber added to the control rod should not be influenced by the addition of the combustible absorber, and the additional combustible absorber must be designed to be detachable and attachable. .

본 발명의 출원인은 기존 핵연료집합체 및 제어봉 설계에 미치는 영향을 최소화하면서 가연성흡수체를 제어봉 안내관 내측에 탈부착 가능하도록 장전하도록 하였는 바, 이에 대한 일 실시예가 도 3에 도시된다. 도 3에는 본원발명의 일 실시예에 따른 자체차폐(self-shielding) 조절 기능을 갖는 BigT가 도시되어 있는 바, 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다. The applicant of the present invention has mounted the combustible absorber in such a manner that the combustible absorber can be detachably mounted inside the control rod guide tube while minimizing the influence on the existing fuel assembly and the control rod design. FIG. 3 shows BigT having a self-shielding adjustment function according to an embodiment of the present invention, and will be described in more detail with reference to the drawings.

도 3에 도시된 본원발명의 일 실시예에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT는 제어봉 안내관(200)의 내측면에 가연성흡수체(500)가 별도의 가연성흡수체층(300)에 장전될 수 있다. 상기 제어봉 안내관(200)의 내부 대부분을 차지하면서 장전되는 기존 가연성흡수체와 달리, 본 발명의 상기 실시예에서는 제어봉의 구동에 영향을 주지 않는 범위에서 상기 가연성흡수체(500)가 제어봉 안내관(200) 내측에 장전이 가능하도록 매우 얇은 가연성흡수체층(300)이 제어봉 안내관(200) 내측면을 따라서 설치되고 그 외부에 얇은 금속보호층(400)을 설계하여 제어봉의 구동시 가연성흡수체층(300)을 보호할 수 있도록 한다. 도 3에서 상기 가연성흡수체층(300)은 100% 가연성흡수체(500)로 구성될 수 있고, 또는 일부분만 가연성흡수체(500)를 포함하도록 구성하는 것도 가능하다. 3, the BigT having a self-shielding function according to an embodiment of the present invention can be loaded on a separate combustible absorber layer 300 on the inner surface of the control rod guide tube 200 . In contrast to the conventional combustible absorber, which occupies most of the interior of the control rod guide tube 200, in the above embodiment of the present invention, the combustible absorber 500 is disposed within the control rod guide tube 200 , A very thin combustible absorber layer 300 is installed along the inner side of the control rod guide tube 200 and a thin metal protective layer 400 is designed on the outer side thereof so that the combustible absorber layer 300 ). In Fig. 3, the combustible absorber layer 300 may be composed of a 100% combustible absorber 500, or only a portion thereof may be configured to include a combustible absorber 500.

한편, 상기 가연성흡수체층(300)의 100%가 가연성흡수체(500)로 구성되는 경우, 상기 금속보호층(400)과 마찬가지로 가연성흡수체층(300)과 제어봉 안내관(200)의 내측면 사이의 이격공간(210)에 추가적으로 얇은 금속보호층을 설계하여 상기 가연성흡수체(500)를 보호할 수 있도록 한다. 이와 같이 얇은 층 형식으로 가연성흡수체(500)를 제어봉 안내관(200) 내측면에 설치함으로써 제어봉의 삽입 및 인출을 가능하게 하면서도 제어봉 안내관(200) 내측면에 가연성흡수체(500)를 장전할 수 있도록 한다. 또한, 가연성흡수체(500)를 탈부착 가능하도록 하기 위해, 가연성흡수체(500)를 포함하는 가연성흡수체층(300)은 상기 제어봉 안내관(200) 내측면에 탈부착이 가능하도록 링 형상의 원통형으로 설계할 수 있다. 상기 금속보호층(400)도 링 형상의 원통형으로 설계하는 것이 가능하다. In the case where 100% of the combustible absorber layer 300 is composed of the combustible absorber 500, as in the case of the above-described metal protective layer 400, the area between the combustible absorber layer 300 and the inner surface of the control- In addition, a thin metal protective layer may be designed in the spacing space 210 to protect the flammable absorber 500. By installing the combustible absorber 500 on the inner side of the control rod guide tube 200 in such a thin layer form, the control rod can be inserted and drawn out, and the combustible absorber 500 can be loaded on the inner side of the control rod guide tube 200 . The combustible absorber layer 300 including the combustible absorber 500 is designed to be ring-shaped cylindrical so as to be detachably attached to the inner side of the control-bar guide pipe 200 in order to detachably attach the combustible absorber 500 . The metal protective layer 400 can also be designed as a ring-shaped cylindrical shape.

도 3에 도시한 바와 같이 제어봉 안내관(200) 내측면에 층 형식으로 가연성흡수체(500)를 장전하더라도 제어봉의 원활한 구동을 위해 제어봉의 직경을 약간 감소시킬 필요성은 있을 수 있으나 기존의 관련 설계에서 큰 변경이 요구되지는 않는다. 이와 같이 제어봉 안내관(200)의 내측면에 가연성흡수체(500)의 장전 및 제거가 가능하도록 하기 위해서는, 도면에 도시된 바와 같이 가연성흡수체층(300)과 제어봉 안내관(200) 내측면 사이에는 약간의 이격공간(210)이 필요할 수 있다. 그러나 교체하지 않는 고정식 가연성흡수체(500)인 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 제어봉 안내관(200) 내측면과 가연성흡수체층(300) 사이에 추가적인 공간이 필요 없으며 물리적으로 접촉하는 형식으로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 3, even if the combustible absorber 500 is loaded in the form of a layer on the inner side of the control rod guide tube 200, it may be necessary to slightly reduce the diameter of the control rod for smooth operation of the control rod. However, No major changes are required. In order to allow the combustible absorber 500 to be installed and removed on the inner surface of the control-rod guide tube 200 as described above, there is a gap between the combustible absorber layer 300 and the inner surface of the control- A slight spacing space 210 may be required. However, in the case of the fixed combustible absorber 500, which is not replaced, no additional space is required between the inner surface of the control-arm guide tube 200 and the combustible absorber layer 300, as shown in FIG. 4, .

도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 제어봉 안내관(200) 내측에 이격공간(210)을 두고 링 형상의 원통형으로 설치되는 가연성흡수체층(300)에 가연성흡수체(500')가 방위각(r) 방향으로 비균질적으로 분포하도록 형성할 수 있다. 이때, 상기 가연성흡수체(500')는 가연성흡수체층(300)의 원주를 따라 소정간격을 가지며, 동일한 방위각(r)의 크기로 복수개를 배치할 수 있다. 이와 같이 가연성흡수체(500')의 장전량과 방위각의 조절을 자유롭게 할 수 있는 기술을 본 발명에서는, BigT-AHR (Azimuthally Heterogeneous Ring)로 칭하도록 한다. FIG. 5 shows a BigT having its own shielding control function according to another embodiment of the present invention. Referring to the drawing, a combustible absorber layer 300 having a ring-shaped cylindrical shape with a spacing space 210 inside a control-rod guide tube 200 is provided with a combustible absorber 500 'in a non-homogeneous manner in the azimuth r direction . At this time, the combustible absorber 500 'has predetermined intervals along the circumference of the combustible absorber layer 300, and a plurality of the combustible absorbers 500' may be arranged at the same azimuth angle r. A technique capable of freely adjusting the length of the combustible absorber 500 'and the azimuth angle in this way is referred to as BigT-AHR (Azimuthally Heterogeneous Ring) in the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 BigT-AHR은 가연성흡수체(500')의 장전량과 방위각(r)의 조절을 자유롭게 할 수 있으며, 방위각(r)의 크기 및 가연성흡수체(500')의 두께를 조절함에 따라 자체차폐 효과를 제어하는 것이 가능하다. 또한, 기술 목적에 맞는 효과적인 자체차폐 효과를 가져오기 위해, 상기 방위각(r)은 다양한 크기를 갖도록 형성하는 것도 가능하며, 장전되는 가연성흡수체 물질, 장전량 및 장전모양 등을 변형하는 것이 가능하다. 한편, 도 5에서 310은 외부보호층을 나타내며, 400은 내부보호층을 도시한다. The BigT-AHR according to another embodiment of the present invention can freely adjust the length of the combustible absorber 500 'and the azimuth angle r, and the size of the azimuth r and the thickness of the combustible absorber 500' It is possible to control the self shielding effect by adjusting. Further, in order to obtain an effective self shielding effect suited to the technical purpose, the azimuth r may be formed to have various sizes, and it is possible to modify the combustible absorber material to be loaded, the length of charge, and the loading shape. In FIG. 5, reference numeral 310 denotes an outer protective layer, and 400 denotes an inner protective layer.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가연성흡수체(500, 500')를 포함하는 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT는 핵연료의 성능에 영향을 주지 않으면서 추가적인 가연성흡수체(500, 500') 장전방식을 제공하여 노심의 반응도 제어 및 출력분포 제어를 보다 효과적으로 수행하는 것이 가능하다. 특히, 본 발명에 따른 가연성흡수체(500, 500')는 상기 제어봉 안내관(200) 내측에 탈부착을 가능하게 할 수 있다. 이 경우 이미 사용된 BigT 개념의 가연성흡수체(500, 500')를 제거하고 새로운 가연성흡수체(500, 500')를 이미 연소된 핵연료집합체에 장전하여 상기 가연성흡수체(500, 500') 사용을 극대화하는 것이 가능하다. As described above, the BigT having the self-shielding function including the combustible absorbers 500 and 500 'according to the present invention provides an additional combustible absorber 500, 500' loading method without affecting the performance of the nuclear fuel It is possible to more effectively control the reactivity of the core and the output distribution control. Particularly, the combustible absorbers 500 and 500 'according to the present invention can be detachably attached to the inside of the control-rod guide pipe 200. In this case, the combustible absorbers 500 and 500 'of the BigT concept already used are removed and new combustible absorbers 500 and 500' are already loaded on the burned fuel assemblies to maximize the use of the combustible absorbers 500 and 500 ' It is possible.

본 발명의 실시예에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT는 상기 가연성흡수체(500, 500')를 상기 제어봉 안내관(200)에 노심의 핵연료 재장전 주기마다 교체를 행하는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 가연성흡수체(500, 500')를 포함하는 제어봉 안내관(200)을 구비하는 노심은 기존 가연성흡수체 및 붕산이 혼합된 냉각수에 의한 노심 반응도 제어에 추가하여, 제어봉 안내관(200) 내에 설치되는 가연성흡수체(500, 500')를 통한 노심 반응도의 제어가 가능하다는 점에서, 원자로의 반응도 및 출력분포 제어를 기존보다 훨씬 용이하게 만들 수 있다.The BigT having the self shielding function according to the embodiment of the present invention can replace the combustible absorbers 500 and 500 'with the control rod guide tube 200 every nuclear fuel reloading period of the core. Therefore, in addition to the control of core reactivity by the cooling water mixed with the existing combustible absorber and boric acid, the reactor core having the control rod guide tube 200 including the combustible absorbers 500 and 500 ' The reactivity of the reactors and the power distribution control can be made much easier than before in that the reactivity of the reactor core can be controlled through the combustible absorbers 500 and 500 'installed in the reactor 200.

도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 가연성흡수체가 포함된 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT를 포함하는 핵연료집합체를 도시한다. 상기 핵연료집합체는 웨스팅하우스사의 표준적인 17×17 핵연료집합체이며 우라늄(U)의 농축도는 4.5%이며, 가연성흡수체(500')로는 금속성의 가돌리니움(Gd, Gadolinium)을 사용하였다. 상기 핵연료집합체에서 BigT 가연성흡수체의 방위각(r) 및 두께 변화에 따른 자체차폐 조절이 핵연료집합체의 반응도에 미치는 변화를 분석하기 위하여 다섯 종류의 BigT-AHR을 사용하였다. 상기 수치분석에 사용된 모든 BigT 설계에서는 동일한 양의 가연성흡수체(500')가 장전되며, 본 수치실험에 사용된 BigT-AHR의 구체적인 두께와 방위각은 아래 표 1에 개시된다. 본 수치계산에서 사용된 가돌리니움의 밀도는 7.9 g/cm3 이다. 한편, 표1에 도시된 핵연료집합체와 BigT-AHR의 구체적인 수치는 본 발명의 일 실시예에 따른 BigT-AHR을 설명하기 위해 예시적으로 개시한 것으로, 본원발명의 기술적 범위가 상기 범위 내로 한정되는 것은 아니다. FIG. 6 shows a nuclear fuel assembly including BigT having a self-shielding function including a combustible absorber according to an embodiment of the present invention. The nuclear fuel assembly was a standard 17 × 17 nuclear fuel assembly of Westinghouse Company, the enrichment degree of uranium (U) was 4.5%, and the metallic gadolinium (Gd, Gadolinium) was used as the combustible absorber 500 '. Five types of BigT-AHR were used to analyze the changes in the reactivity of nuclear fuel assemblies with self-shielding control according to azimuth angle (r) and thickness variation of BigT flammable absorber in the nuclear fuel assembly. The same amount of combustible absorber 500 'is loaded in all BigT designs used in the numerical analysis, and the specific thickness and azimuth of the BigT-AHR used in this numerical experiment are shown in Table 1 below. The density of gadolinium used in this numerical calculation is 7.9 g / cm 3 . On the other hand, the concrete numerical values of the nuclear fuel assembly and the BigT-AHR shown in Table 1 are illustrative examples for explaining the BigT-AHR according to one embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited within the above- It is not.

BigT 설계BigT Design 두께(mm)Thickness (mm) 방위각azimuth AHR10AHR10 0.95150.9515 10°10 ° AHR20AHR20 0.45220.4522 20°20 ° AHR30AHR30 0.29690.2969 30°30 ° AHR40AHR40 0.22110.2211 40°40 ° AHR90* AHR90 * 0.09710.0971 90°90 °

* 방위각 방향으로 균질한 링(Ring)에 해당* Corresponds to homogeneous ring in azimuth direction

도 7에는 상기 본 발명에 따른 BigT-AHR이 설치된 핵연료집합체의 연소계산의 결과를 도시하였다. 도 7은 상기 핵연료집합체의 연소 시간에 따른 반응도 변화를 보여준다. 상기 도면을 참조하면, 각 BigT-AHR에서 동일한 양의 가돌리니움 흡수체가 장전되었음에도 불구하고 초기 핵연료집합체의 반응도 감소는 최대 약 20,000 pcm에서 최소 약 10,000 pcm 정도로 매우 다르게 나타남을 확인할 수 있다. 도 7에 따르면, 방위각(r)이 증가함에 따라 초기 반응도 감소량은 증가하는 경향을 보이는 것을 알 수 있으며, 이는 방위각(r)이 증가함에 따라 가연성흡수체(500')의 두께가 얇아지고 중성자에 노출되는 가연성흡수체의 표면적이 증가함에 따라 가돌리니움의 자체차폐 현상이 약화되어 보다 많은 양의 가돌리니움이 중성자를 흡수하기 때문이다. FIG. 7 shows the result of calculation of the combustion of the nuclear fuel assembly equipped with the BigT-AHR according to the present invention. FIG. 7 shows the change of the reactivity of the nuclear fuel assembly according to the combustion time. Referring to the figure, it can be seen that although the same amount of gauldroid absorber is loaded in each BigT-AHR, the decrease in the reactivity of the initial nuclear fuel assembly is very different from the maximum of about 20,000 pcm to the minimum of about 10,000 pcm. According to FIG. 7, as the azimuth angle r increases, the decrease in initial reactivity decreases. As the azimuth angle r increases, the thickness of the combustible absorber 500 'becomes thinner, As the surface area of the combustible absorber increases, the self shielding phenomenon of the gadolinium is weakened, so that a larger amount of gadolinium absorbs the neutrons.

또한, 도 7을 참고하면, 150일 내지 200일 이후 핵연료집합체의 반응도는, 매우 적은 방위각(10°)을 제외하고, 다시 증가함을 확인할 수 있는데, 이는 가돌리니움이 빠르게 연소하는 가연성흡수체이기 때문이다. 특히 자체차폐 효과가 적은 큰 방위각(r)을 가진 BigT-AHR의 경우 초기에 많은 양의 가연성흡수체(500')가 연소되어 약 200일 이후에는 장전된 가연성흡수체(500')가 대부분 연소되어 핵연료집합체의 반응도가 가연성흡수체를 장전하지 않은 경우와 비슷하게 됨을 알 수 있다. 한편 방위각(r)이 10°처럼 매우 적은 경우, 가돌리니움의 자체차폐 현상의 강화로 초기 반응도 감소는 상대적으로 적으며, 결과적으로 매우 천천히 가돌리니움이 연소되는 것을 알 수 있다. 도 7의 모든 연소계산의 경우, BigT가 장전된 격자의 반응도는 가연성흡수체가 장전되지 않은 격자의 반응도를 완전히 회복하지 못하는데, 이는 남아 있는 가연성흡수체(500')로 인해 발생되는 손실이며, 이와 같은 가돌리니움 가연성흡수체에 따른 최종적인 반응도 손실은 가돌리니움 가연성흡수체 장전량에 비례하여 증가할 수 있다. 한편 앞에서 상술한 바와 같이, BigT는 사용 후 제거가 가능하도록 설계될 수 있으며, 도 7에서 가돌리니움 가연성흡수체가 충분히 연소된 후에 BigT를 제거함으로써 핵연료집합체의 반응도 손실을 최소화할 수 있다.Also, referring to FIG. 7, it can be seen that the reactivity of the nuclear fuel assemblies after 150 days to 200 days increases again, except for a very small azimuth angle (10 °), because the gadolinium is a combustible absorber Because. In particular, in the case of the BigT-AHR having a large azimuth angle (r) with a small self-shielding effect, a large amount of the combustible absorber 500 'is burned in the early stage and after about 200 days, the burnt combustible absorber 500' It can be seen that the reactivity of the aggregate is similar to the case where the combustible absorber is not loaded. On the other hand, when the azimuth angle (r) is very small, such as 10 °, the reduction of the initial reactivity is relatively small due to the enhancement of the self shielding property of the gadolinium, and as a result, the gadolinium is burned very slowly. In the case of all the combustion calculations in Fig. 7, the reactivity of the grid loaded with BigT does not completely restore the reactivity of the lattice that is not loaded with the combustible absorber, which is the loss caused by the remaining combustible absorber 500 ' The ultimate reactivity loss due to the gadolinium flammable absorber can be increased in proportion to the total amount of gadolinium flammable absorber. Meanwhile, as described above, BigT can be designed to be removed after use, and in FIG. 7, the loss of reactivity of the nuclear fuel assembly can be minimized by removing BigT after the gadolinium combustible absorber is sufficiently burnt.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 BigT-AHR의 경우 방위각(r)이 증가함에 따라 자체차폐 효과의 약화로 더 많은 중성자를 흡수하여 초기 격자의 반응도를 상당히 감소시킬 수 있었다. 그러나, 가연성흡수체의 방위각(r)이 너무 크면 초기에 많은 양의 가연성흡수체(500')가 빠르게 연소됨으로, 주기 중간에 반응도가 너무 빨리 회복되는 현상이 발생할 수 있음을 확인하였다. 상기 수치실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 큰 방위각(r)은 상당히 많은 양의 초기 반응도 감소를 보이지만, 이후 상당히 많은 반응도 증가를 보이는데, 이는 정상 운전시 반응도가 너무 빨리 변하여 바람직하지 않은 상황으로 볼 수 있다. 그러나, 상술한 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 방위각(r)의 조절을 통해 자체차폐를 적절히 조절하는 경우, 원하는 시기에 격자의 반응도를 적절히 조절하거나, 또는 자체차폐 효과를 적절히 이용하여 격자의 반응도 변화를 보다 평평하게 만드는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 BigT는 가연성흡수체(500, 500')의 형태의 최적화를 통하여 반응도 제어특성을 개선하는 것이 가능하다.As described above, in the case of BigT-AHR according to the embodiment of the present invention, as the azimuth angle (r) increases, weakening of the self shielding effect can absorb more neutrons and significantly reduce the reactivity of the initial lattice. However, when the azimuth angle r of the combustible absorber is too large, a large amount of the combustible absorber 500 'is burned at an early stage, so that it is confirmed that the reactivity may be recovered too early in the middle of the cycle. As can be seen from the above numerical experiment results, the large azimuth angle (r) shows a considerable decrease in the initial reactivity, but thereafter, a considerable increase in the reactivity is observed. . However, as can be seen from the above results, when the shielding is appropriately adjusted through adjustment of the azimuth (r), it is possible to appropriately adjust the response of the grating at a desired timing, or appropriately use the self- It is also possible to make the change more flat. Therefore, the BigT according to the present invention can improve the reactivity control characteristic through optimization of the shapes of the combustible absorbers 500 and 500 '.

한편, 본 발명의 실시예들에 사용되는 가연성흡수체(500, 500')는 붕소, 가돌리니움, 어비움, 카드뮴, 사마리움, 유로피움 등 기존 가연성흡수체로 사용될 수 있는 물질 중 어느 하나로 형성하는 것이 가능하다. 또한, 상기 가연성흡수체는 붕소, 가돌리니움, 어비움, 카드뮴, 사마리움, 유로피움 등을 적절한 화학적 조성으로 혼합하여 최적으로 사용하는 것도 가능하다.Meanwhile, the combustible absorbers 500 and 500 'used in the embodiments of the present invention may be formed of any one of materials that can be used as existing combustible absorbers such as boron, gadolinium, air bubble, cadmium, samarium, It is possible. In addition, the combustible absorber can be optimally used by mixing boron, gadolinium, uvium, cadmium, samarium, europium, etc. in an appropriate chemical composition.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

10 : 핵연료봉 200 : 제어봉 안내관
30 : 냉각수 300 : 가연성흡수체층
400 : 금속보호층 500,500' : 가연성흡수체
10: Nuclear fuel rod 200: Control rod guide tube
30: cooling water 300: combustible absorber layer
400: metal protection layer 500, 500 ': combustible absorber

Claims (11)

노심의 반응도 제어를 위해 설치되는 제어봉의 상하 이동을 가이드하는 제어봉 안내관에 있어서,
상기 제어봉 안내관의 내측면에 소정간격 이격되어 가연성흡수체를 포함하는 가연성흡수체 층이 설치되고,
상기 가연성흡수체 층은 자체차폐 최적화를 위해 가연성흡수체가 방위각 방향으로 비균질적으로 분포하는 것을 특징으로 하는 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT.
A control rod guide tube for guiding up and down movement of a control rod provided for controlling the reactivity of a core,
A combustible absorber layer having a combustible absorber spaced a predetermined distance from the inner surface of the control-
Wherein the combustible absorber layer is heterogeneously distributed in the azimuthal direction for combustible absorbers for self shielding optimization.
제1항에 있어서,
상기 가연성흡수체 층은 링 형상의 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT.
The method according to claim 1,
Wherein the combustible absorber layer is formed in a ring-shaped cylindrical shape.
제1항에 있어서,
상기 가연성흡수체 층은 전체가 가연성흡수체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT.
The method according to claim 1,
Wherein the combustible absorber layer is formed entirely of a combustible absorber.
제3항에 있어서,
상기 가연성흡수체 층과 상기 제어봉 안내관의 내측면 사이의 이격공간에 상기 가연성흡수체 층을 보호하기 위한 금속보호층이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT.
The method of claim 3,
And a metal protective layer for protecting the combustible absorber layer is additionally provided in a spaced-apart space between the combustible absorber layer and the inner surface of the control rod guide tube.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가연성흡수체는 상기 가연성흡수체 층의 원주를 따라 소정간격을 가지며, 복수개가 배치되는 것을 특징으로 하는 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT.
The method according to claim 1,
Wherein the combustible absorber has a predetermined spacing along the circumference of the combustible absorber layer, and a plurality of the combustible absorbers are disposed.
제1항에 있어서,
상기 가연성흡수체 층을 따라 장전되는 각각의 가연성흡수체는 방위각의 크기 또는 두께에 따라 자체차폐 효과를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT.
The method according to claim 1,
Wherein each combustible absorber loaded along the combustible absorber layer is capable of controlling its own shielding effect according to the magnitude or thickness of the azimuth angle.
제7항에 있어서,
상기 가연성흡수체 층을 따라 장전되는 각각의 가연성흡수체의 방위각의 크기는 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT.
8. The method of claim 7,
Wherein a size of an azimuth angle of each combustible absorber to be loaded along the combustible absorber layer is differently formed.
제1항에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT를 복수개 포함하여 형성되는 핵연료집합체.A nuclear fuel assembly comprising a plurality of BigTs having a self-shielding function according to claim 1. 제9항에 있어서,
상기 복수개의 BigT는 각각 다양한 방위각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체.
10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of BigTs are formed to have various azimuth angles, respectively.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자체차폐 조절 기능을 갖는 BigT를 복수개 포함하여 형성되는 핵연료집합체.9. A nuclear fuel assembly comprising a plurality of BigTs having a self-shielding function according to any one of claims 6 to 8.
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