JPS5843715B2 - control rod - Google Patents
control rodInfo
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- JPS5843715B2 JPS5843715B2 JP54105387A JP10538779A JPS5843715B2 JP S5843715 B2 JPS5843715 B2 JP S5843715B2 JP 54105387 A JP54105387 A JP 54105387A JP 10538779 A JP10538779 A JP 10538779A JP S5843715 B2 JPS5843715 B2 JP S5843715B2
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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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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、原子炉用の制御棒に関するものである。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a control rod for a nuclear reactor.
制御棒は、燃料と共に炉心の主要構成要素をなすもので
、中性子吸収断面積の大きな核種、例えばボロン10
(B10)を含む板状、又は、棒状の固体部材で、必要
に応じて炉心外部から挿入され、炉心の反応度と出力分
布を制御するために使われる。Control rods are the main components of the reactor core together with fuel, and contain nuclides with a large neutron absorption cross section, such as boron-10.
(B10) A plate-shaped or rod-shaped solid member that is inserted from outside the core as necessary and used to control the reactivity and power distribution of the core.
その構造は、原子炉の炉型により異なるが、−例として
、沸騰水型原子炉に実用されているものを第1図及び第
2図に示す。The structure differs depending on the type of reactor, but as an example, one used in a boiling water reactor is shown in FIGS. 1 and 2.
第1図は斜視図、第2図は水平断面図であり、1は、十
字形の制御棒ブレード、2は、制御棒ブレード1内に配
設されているポイズン管で、ステンレス・スチールの被
覆管3の内部にボロンカーバイド(B4C)の粉末4が
一様に充填密封されて構成されている。Figure 1 is a perspective view, and Figure 2 is a horizontal sectional view. 1 is a cross-shaped control rod blade, 2 is a poison tube disposed inside the control rod blade 1, and is coated with stainless steel. Boron carbide (B4C) powder 4 is uniformly filled and sealed inside the tube 3.
このような構成を有する制御棒が、出力運転中に炉心の
反応度と出力分布の制御を行なうために炉心下部から炉
心内に挿入されると、ポイズン管2内のボロン10(B
lo)は、ヘリウムとリチウムとに変化し、B10量が
減少する。When a control rod having such a configuration is inserted into the reactor core from the lower part of the reactor core in order to control the reactivity and power distribution of the reactor core during power operation, boron 10 (B
lo) changes to helium and lithium, and the amount of B10 decreases.
従って、B4Cの粉末4の体積膨張及びポイズン管2の
内圧上昇が起る。Therefore, the volume expansion of the B4C powder 4 and the increase in the internal pressure of the poison tube 2 occur.
一般に、制御棒の寿命は、核的寿命と機械的寿命の両面
から評価しており、核的寿命は制御棒の中性子吸収能力
、すなわち、B10量による評価により、機械的寿命は
ポイズン管2の応力評価により決められる。Generally, the life of a control rod is evaluated from both the nuclear life and mechanical life. The nuclear life is evaluated by the control rod's neutron absorption capacity, that is, the amount of B10, and the mechanical life is evaluated by the control rod's neutron absorption capacity, that is, the amount of B10. Determined by stress evaluation.
そして、B4C粉末が一様に充填されているポイズン管
を用いる従来の制御棒では、ヘリウム発生により、機械
的寿命が核的寿命の約1/2となっており、機械的寿命
が制御棒寿命の決定要因となっていた。In conventional control rods that use poison tubes uniformly filled with B4C powder, the mechanical life is approximately 1/2 of the nuclear life due to helium generation, and the mechanical life is the same as the control rod life. was the determining factor.
本発明は、従来技術の欠点を除去し、機械的寿命の長い
制御棒を提供することを目的とし、被覆管内に、中性子
吸収時、核分裂性ガスを発生する前記被覆管より硬質な
中性子吸収材が充填しである複数のポイズン管を用いる
制御棒において、被覆管の内面の少なくとも一部に、こ
の被覆管の構成材よりも軟質で、中性子吸収時、核分裂
性ガスを発生しない中性子吸収材の被膜が形成されてい
るポイズン管を含んでいることを特徴とするものである
。The present invention aims to eliminate the drawbacks of the prior art and provide a control rod with a long mechanical life, and the present invention includes a neutron absorbing material in the cladding tube that is harder than the cladding tube and generates fissile gas when absorbing neutrons. In a control rod using multiple poison tubes filled with poison, at least a part of the inner surface of the cladding tube is made of a neutron absorbing material that is softer than the constituent materials of the cladding tube and does not generate fissile gas when absorbing neutrons. It is characterized in that it includes a poison tube on which a coating is formed.
すなわち、従来の制御棒のポイズン管では、中性子吸収
材、例えば、B4Cが中性子の照射を受けた場合には、
B4C粉末が中性子を吸収しヘリウムを発生するため、
B4C粉末の体積が膨張し被覆被覆管に直接接触するよ
うになる。That is, in conventional control rod poison tubes, when the neutron absorbing material, for example B4C, is irradiated with neutrons,
B4C powder absorbs neutrons and generates helium,
The volume of the B4C powder expands and comes into direct contact with the coated cladding tube.
そしてさらにB4C粉末の体積が膨張を続けると、B4
C粉末は被覆管の材質より硬いので、B4C粉末と被覆
管との接触部には局所的に応力集中が起こる。When the volume of B4C powder continues to expand, B4
Since the C powder is harder than the material of the cladding tube, stress concentration occurs locally at the contact area between the B4C powder and the cladding tube.
また、B4C粉末が中性子を吸収して発生したヘリウム
がB4C粉末外に出て被覆管内の内圧が高くなった場合
ポイズン管内面に製造欠陥があると、この欠陥部に応力
集中が生じた。Furthermore, when the helium generated when the B4C powder absorbs neutrons comes out of the B4C powder and the internal pressure inside the cladding tube increases, if there is a manufacturing defect on the inner surface of the poison tube, stress concentration occurs in this defective part.
すなわちB4Cが中性子の照射を受けた場合発生するヘ
リウムの圧力及び中性子吸収材の体積膨張が直接ポイズ
ン管の被覆管に力を及ぼし、被覆管の応力上昇を生じて
いた。That is, when B4C is irradiated with neutrons, the pressure of helium and the volumetric expansion of the neutron absorbing material directly exert a force on the cladding of the poison tube, causing an increase in stress in the cladding.
この結果核的寿命が残っているにも抱わらず被覆管の応
力上昇に基づく機械的寿命によって制御棒寿命が決めら
れていた。As a result, the control rod life was determined by the mechanical life based on the increase in stress in the cladding, even though the nuclear life remained.
本発明はこのような従来の制御棒のポイズン管の検討結
果に基づき、中性子吸収材の体積膨張による力を緩和す
る層として、被覆管の構成材、例えば、ステンレス・ス
チールよりも軟質の金属、例えばカドミウム(Cd)を
被覆管の内面被膜として介在せしめたものであり、この
ように被覆管の内面被膜に軟質の金属を介在せしめた場
合には、B4C粉末が中性子の照射により体積膨張して
も、B4C粉末と直接接触するのは軟質金属であるため
、接触箇所では軟質金属がへこみ接触面積が増加するた
め、被覆管の局所的な応力集中は生じない。The present invention is based on the results of studies on poison tubes for conventional control rods, and uses a cladding tube material such as a metal softer than stainless steel, For example, cadmium (Cd) is interposed as the inner coating of the cladding tube, and when a soft metal is interposed in the inner coating of the cladding tube in this way, the B4C powder expands in volume due to neutron irradiation. Also, since it is the soft metal that comes into direct contact with the B4C powder, the soft metal is depressed at the contact point and the contact area increases, so no local stress concentration occurs in the cladding tube.
またポイズン管内面に製造欠陥があるような場合でも、
欠陥部分に軟質の金属が存在するためこの部分の応力集
中を緩和することができる。Also, even if there is a manufacturing defect on the inside of the poison tube,
Since soft metal is present in the defective area, stress concentration in this area can be alleviated.
これによって応力上昇に基づく機械的寿命を長くできる
ので、制御棒寿命を長くすることが可能となる。This makes it possible to extend the mechanical life due to stress increase, thereby making it possible to extend the life of the control rod.
以下、実施例について説明する。Examples will be described below.
第3図は、本発明の制御棒の一実施例のポイズン管の断
面図で、30は、ステンレス・スチール被覆管、50は
、ステンレス・スチール被覆管30の内面に被着されて
いるCd膜40は、ステンレス・スチール被覆管30内
にCd膜50を介して充填されているB4C粉末である
。FIG. 3 is a cross-sectional view of a poison tube of one embodiment of the control rod of the present invention, where 30 is a stainless steel cladding tube, and 50 is a Cd film coated on the inner surface of the stainless steel cladding tube 30. 40 is B4C powder filled into the stainless steel cladding tube 30 via a Cd film 50.
そして、Cd膜50は、厚さ約0.5〜0.6 mrt
tのステンレススチール被覆管に対し厚さ約30〜40
μm被着される。The Cd film 50 has a thickness of about 0.5 to 0.6 mrt.
Thickness approx. 30-40mm for stainless steel cladding
μm deposited.
このような構成のポイズン管においては、B4C粉末4
0が中性子を吸収してヘリウムを発生し、体積膨張した
場合に、その力は、直接、ステンレス・スチール被覆管
30には達せず、B4C粉末40に直接接して存在する
Cd被膜50を介してステンレス・スチール被覆管30
に達することにナリ、かつ、Cdはステンレス・スチー
ルよりも硬度が低いため、ヘリウム及びB4C粉末40
の体積膨張の影響を緩和することができ、従って、被覆
管の応力上昇を緩和することができる。In a poison tube with such a configuration, B4C powder 4
When 0 absorbs neutrons and generates helium and expands in volume, the force does not directly reach the stainless steel cladding tube 30, but is transmitted through the Cd coating 50 that is present in direct contact with the B4C powder 40. Stainless steel cladding tube 30
However, since Cd is less hard than stainless steel, helium and B4C powder 40
The effect of the volumetric expansion of the cladding tube can be alleviated, and therefore, the increase in stress in the cladding tube can be alleviated.
このように応力上昇を緩和することができるため、被覆
管の長寿命化が可能となり、制御棒の機械的寿命の長い
制御棒を得ることができる。Since the stress increase can be alleviated in this way, the life of the cladding tube can be extended, and a control rod with a long mechanical life can be obtained.
また、従来の制御棒よりも炉内滞在時間が延長され、使
用済放射性廃棄物の量を低減することができる。In addition, the stay time in the reactor is longer than that of conventional control rods, and the amount of spent radioactive waste can be reduced.
さらに、Cd被膜は、中性子吸収材であるから、この被
膜の形成により、ポイズン管中の中性子吸収材の量の減
少は起らず、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、核分裂性ガスの発生も起らない。Furthermore, since the Cd coating is a neutron absorbing material, the amount of neutron absorbing material in the poison tube does not decrease due to the formation of this coating, and the efficiency as a control rod remains unchanged. Sometimes no fissile gas is produced.
上述の実施例においては、ステンレス・スチール被覆管
内面にCd膜を被着させた例を示したが、銀(Ag)、
インジュウム(In)等、被覆管の構成材より硬度が低
く、中性子吸収時、核分裂性ガスを発生せず、中性子吸
収断面積の太きいものであれば、同様に用いることがで
きる。In the above example, an example was shown in which a Cd film was deposited on the inner surface of a stainless steel cladding tube, but silver (Ag),
Any material, such as indium (In), which has lower hardness than the constituent material of the cladding tube, does not generate fissile gas when absorbing neutrons, and has a large neutron absorption cross section can be used in the same manner.
また、上述の実施例では、Cd膜は、ポイズン管の全長
に亘って形成してあり、制御棒を構成する複数個のポイ
ズン管がこのような構成を有するものとして説明したが
、制御棒のポイズン管に対する相対的中性子照射量分布
は均一ではなく、般的に、制御棒の任意の水平方向に存
在するポイズン管における中性子照射量分布は、ブレー
ドの最外端におけるポイズン管で最も大きく、中心に向
うに従い小さくなり、中心に隣接するポイズン管では最
も小さく、又、1本のポイズン管の軸方向中性子照射量
分布は、ブレードの最先端で最も多く、下方にいくに従
って少なくなり、最下端で最も少ない。In addition, in the above embodiment, the Cd film was formed over the entire length of the poison tube, and the explanation was given assuming that a plurality of poison tubes constituting the control rod had such a configuration. The relative neutron dose distribution for poison tubes is not uniform; in general, the neutron dose distribution for poison tubes in any horizontal direction of the control rod is greatest for poison tubes at the outermost ends of the blades, and The neutron irradiance distribution in the axial direction of one poison tube is highest at the leading edge of the blade, decreases as you move downward, and is lowest at the poison tube adjacent to the center. least.
そして、各ポイズン管ごとの内圧の大きさは、水平方向
相対的中性子照射量分布の形状と相似の分布形状となり
、ブレードの最外端に位置するポイズン管の内圧が最も
大きくなる。The magnitude of the internal pressure of each poison tube has a distribution shape similar to the horizontal direction relative neutron irradiation distribution, and the internal pressure of the poison tube located at the outermost end of the blade is the largest.
このように、制御棒中のポイズン管の配設位置によって
照射される中性子量に差があるので、一本のポイズン管
中の中性子照射量の犬なる部分にのみCd膜を被着させ
て使用してもよく、また、制御棒中のポイズン管の配設
位置に応じてCd膜の被着場所、被着量の異なるポイズ
ン管を使用してもよい。In this way, since the amount of neutrons irradiated differs depending on the location of the poison tube in the control rod, Cd film is coated only on the portion of the poison tube that is irradiated with neutrons. Alternatively, poison tubes having different Cd coating locations and coating amounts may be used depending on the position of the poison tube in the control rod.
このように構成することにより、B4Cよりも高価なC
d、あるいは、A g I I n等の使用量を減らす
ことができる。With this configuration, C which is more expensive than B4C
d or A g I I n etc. can be reduced.
以上の如く、本発明の制御棒は、機械的寿命の長い制御
棒を提供することが出来るもので、産業上の効果の犬な
るものである。As described above, the control rod of the present invention can provide a control rod with a long mechanical life, and is an industrially effective control rod.
第1図は、制御棒の外観を示す斜視図、第2図は、従来
の制御棒の要部の水平断面図、第3図は、本発明の制御
棒の一実施例の要部の断面図である。
2・・・・・・ポイズン管、30・・・・・・ステンレ
ス・スチール被覆管、40・・・・・・B4C粉末、5
0・・・・・・Cd膜。FIG. 1 is a perspective view showing the external appearance of a control rod, FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the main parts of a conventional control rod, and FIG. 3 is a cross-section of the main parts of an embodiment of the control rod of the present invention. It is a diagram. 2... Poison tube, 30... Stainless steel cladding tube, 40... B4C powder, 5
0...Cd film.
Claims (1)
る前記被覆管より硬質な中性子吸収材が充填しである複
数のポイズン管を用いる制御棒において、前記被覆管の
内面の少なくとも一部に、該被覆管の構成材よりも軟質
で、中性子吸収時核分裂性ガスを発生しない中性子吸収
材の被膜が形成されているポイズン管を含んでいること
を特徴とする制御棒。 2 前記核分裂性ガスを発生する中性子吸収材がボロン
化合物で、前記核分裂性ガスを発生しない中性子吸収材
がカドミウムである特許請求の範囲第1項記載の制御棒
。[Scope of Claims] 1. In a control rod using a plurality of poison tubes in which the cladding tubes are filled with a neutron absorbing material harder than the cladding tubes, which generates fissile gas when absorbing neutrons, the inner surface of the cladding tubes A control rod comprising a poison tube on at least a part of which is coated with a neutron absorbing material that is softer than the constituent material of the cladding tube and does not generate fissile gas when absorbing neutrons. 2. The control rod according to claim 1, wherein the neutron absorbing material that generates fissile gas is a boron compound, and the neutron absorbing material that does not generate fissile gas is cadmium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54105387A JPS5843715B2 (en) | 1979-08-18 | 1979-08-18 | control rod |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54105387A JPS5843715B2 (en) | 1979-08-18 | 1979-08-18 | control rod |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5629192A JPS5629192A (en) | 1981-03-23 |
| JPS5843715B2 true JPS5843715B2 (en) | 1983-09-28 |
Family
ID=14406236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54105387A Expired JPS5843715B2 (en) | 1979-08-18 | 1979-08-18 | control rod |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5843715B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6078515U (en) * | 1983-11-02 | 1985-05-31 | 古河電気工業株式会社 | Reinforced metal plastic laminate tape |
-
1979
- 1979-08-18 JP JP54105387A patent/JPS5843715B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6078515U (en) * | 1983-11-02 | 1985-05-31 | 古河電気工業株式会社 | Reinforced metal plastic laminate tape |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5629192A (en) | 1981-03-23 |
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