JPS63753B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原子炉用制御棒に係る。

従来の沸騰水型原子炉の制御棒は、第１図乃至
第３図に示す如く構成されている。すなわち、十
字状断面のタイロツド１の各突出脚に細長いＵ字
状断面のシースをその開口部において取付けてウ
イング２を形成し、各ウイング内には第３図に示
す中性子吸収棒３を装填して制御棒としている。

なお、第１図中４はウイングに設けた冷却材流
通用の透孔を示す。中性子吸収棒３は、第３図に
示す如くステンレススチール製のパイプ５内に
B₄C粉末６を充填し、パイプ両開口端には端栓
７，７を施して成り、パイプ５の中間部には仕切
球８およびその上下のデインプル９による複数箇
の仕切が設けられ、パイプ５内は複数の区画にわ
けられている。

上記構成の中性子吸収棒において、B₄C中の
¹⁰Bは中性子を吸収してHe等のガスを生成するの
で、生成ガスの貯蔵プレナムを形成させるため、
B₄Cの充填密度は理論密度の約70％としなければ
ならない。核的寿命の点から考えればB₄Cの充填
密度は高い方がよいが、もし従来の約70％より高
密度の充填を行えば、生成ガス圧の上昇は著しく
核的寿命より早く機械的寿命に達することとな
る。また、充填密度を前記の約70％以下とすれ
ば、制御棒に作用する振動、衝撃等によりB₄C粉
末の存在しない領域を生じ、そのため制御棒の核
的特性が劣化し機械寿命より早く核的寿命に達す
る。

上記の何れにせよ、機械的寿命、核的寿命がほ
ぼ同程度でしかも長くなければならないと言う長
寿命制御棒としての条件をみたすことはできな
い。

また、B₄Cは研磨材として使用されていること
からも知られるように非常に高い硬度を示し、中
性子吸収棒を構成するパイプよりも硬い。そのた
め、B₄Cの粉末の挙動によつてパイプが内側から
損傷されるおそれがある。

本発明は上記の事情に基きなされたもので、機
械的寿命、核的寿命が同程度でしかも長く、長寿
命型の原子炉用制御棒を得ることを目的としてい
る。

本発明においては、中性子吸収棒内にB₄Cの逃
げる空間を設け金属パイプの局所的応力の発生を
防止し、B₄Cのない空間を設けて中性子吸収によ
り発生したHe等のガスを貯蔵するための空間と
し、前記空間を設けたことによるB₄C充填量の減
少をB₄C中の ¹⁰Bを濃縮したり、B₄Cをペレツト
として充填密度を向上させたりして補うことによ
り前記目的を達成している。

以下、図面につき本発明の詳細を説明する。第
４図は本発明制御棒に使用する中性子吸収棒を示
している。第４図Ａに示したのは、被覆管１１を
外管１２およびその内部に同心的に配置した内管
１３により構成し、内管１３内にB₄Cペレツト１
４を充填して成るものであり、内管１３には通気
孔１５が設けられている。なお、B₄Cペレツト１
４中のB₄Cは、外管１２の内部の断面積をA₀、
内管１３のそれをＡとした時、少くともA₀／Ａ
倍だけ天然ボロンを用いたB₄Cよりも ¹⁰Bが濃縮
してある。

このような中性子吸収棒は、内外管の間の空間
１６が大きなプレナムを形成するため、機械的寿
命を長くすることができる。また、B₄Cペレツト
１４は前記の如く ¹⁰Bが濃縮されているため、
外管１２内に全断面にB₄Cを充填したものと同等
の核的寿命を示す。さらに、B₄Cペレツト１４は
内管内に収容されているため、外管１２がペレツ
トにより損傷を受けるおそれはない。

第５図Ａは第４図Ａに示した中性子吸収棒１１
を使用して構成した制御棒を示している。すなわ
ち、本発明の制御棒１６は第４図Ａに示した中性
子吸収棒１１を制御棒１６先端部の核的に重要な
部分に対応する長さにし、先端部にそれらを配置
し制御棒１６の他の部分には従来型の中性子吸収
棒１７を配置して成る。

第４図Ｂに示した中性子吸収棒１８は、被覆管
１９内に被覆管内径より小径のB₄Cペレツト２０
が充填されている。このペレツト中の ¹⁰Bも前
記の実施例と同様に濃縮されている。この中性子
吸収棒１８も大きなプレナムを有し機械的寿命長
く、核的寿命も長い。また、ペレツト１９は被覆
管１９内径より小径であり、逃げが形成されてい
るので、ペレツトにより被覆管１９が損傷される
おそれはない。第４図Ｃに示した中性子吸収棒は
第４図Ｂのものの変形例であり、ペレツト２０は
カーボンなどのような被覆管１９より硬度が小さ
い材料でコーテイング２１を施されている。この
変形例では被覆管１９の損傷防止はより完全とな
る。第４図Ｄに示した中性子吸収棒は、ペレツト
２０の一側を被覆管１９と同一またはそれより軟
い材料から成る板ばね状のペレツト押え２２で押
圧して成るものである。また第４図Ｅに示したの
は、ペレツト２０の両側をペレツト抑え２２で押
圧して成るものである。これらの中性子吸収棒で
は、ペレツトの運動は抑止され、その破損を防止
し得るので、割れたペレツトのかけらによる被覆
管に対する局所的な応力を生じることはなく、被
覆管の損傷は防止される。

また、第４図Ｆに示したのは、被覆管１９を楕
円形断面としたものである。なお、第４図Ｄ〜Ｆ
に示した中性子吸収棒において、第４図Ｃに示し
たようにペレツトにコーテイングを施してよい。

第５図Ｂは第４図Ｂ〜Ｆに示した中性子吸収棒
を使用して構成した本発明の制御棒を示す。第４
図Ｂ〜Ｆに示した制御棒を制御棒１６のウイング
１６ａの巾に見合つた寸法とし、制御棒先端の核
的に重要な部分にそれらを制御棒１６の軸線に垂
直に配置し、他の部分には従来型の中性子吸収棒
１７を配置する。

上記構成の本発明制御棒は、核的に最も重要な
制御棒先端部に機械的に、核的に長寿命の中性子
吸収棒を配置してあるので、長寿命型の制御棒と
なし得る。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されな
い。例えば、制御棒の使用状態によつては、その
全長にわたり長寿命の中性子吸収棒を使用した方
が効果的なこともある。また、第５図Ｂに示した
制御棒に使用する中性子吸収棒として、粒度のそ
ろつたB₄C粉末に、必要ならば炭化物、窒化物、
酸化物等のコーテイングを施し、被覆管内に充填
したものを使用することができる。この場合にお
いて異る粒度の粒子を配合したB₄C粉末を充填す
るのに比し、充填密度が低下するが、この低下分
は ¹⁰Bの濃縮によつて補うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御棒の斜視図、第２図はその
横断面図、第３図はその中性子吸収棒の縦断面
図、第４図Ａ〜Ｆは本発明における中性子吸収棒
の横断面図、第５図Ａ，Ｂは本発明の各実施例要
部の要部縦断面図である。 １１，１８…中性子吸収棒、１２…外管、１３
…内管、１４，２０…ペレツト、１９…被覆管、
２１…コーテイング、２２…ペレツト押え。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被覆管内にB₄Cを充填して成る中性子吸収棒
   のB₄Cの被覆管内充填面積をＡ、被覆管内部の断
   面積をA₀とした時、Ａ＜A₀とし、且つB₄C中の
   ¹⁰Bを天然ボロンを原料としたB₄C中の ¹⁰Bより
   少くともA₀／Ａ倍に濃縮したものを、ウイング
   内に装填したことを特徴とする原子炉用制御棒。 ２ 前記の中性子吸収棒を短尺に構成しウイング
   内にその軸線を制御棒軸線に対して垂直にして装
   填して成る特許請求の範囲第１項記載の原子炉用
   制御棒。 ３ 前記B₄Cをペレツト状としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項記載の原子炉用
   制御棒。 ４ 前記B₄Cを粒度のそろつた粉末とし、各粒子
   に被覆管より硬度の小さな材料でコーテイングし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   原子炉用制御棒。 ５ B₄Cをペレツト状とし、被覆管より硬度の小
   さな材料でコーテイングしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の原子炉用制御棒。