JPH0220077B2

JPH0220077B2 -

Info

Publication number: JPH0220077B2
Application number: JP57031388A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Ueda; Ritsuo Yoshioka
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Genshiryoku Jigyo KK
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1990-05-08
Also published as: JPS58147687A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本明は原子炉用制御棒に係り、特にハフニウム
とステンレスとを溶接することなく、製造するこ
とができると共に、長寿命化を図ることができる
原子炉用制御棒に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a control rod for a nuclear reactor, and in particular, it can be manufactured without welding hafnium and stainless steel, and has a long life. This invention relates to control rods for nuclear reactors that can be used to improve

（従来の技術）原子炉用制御棒は、中央構造材に細長いＵ字状
のシースを取り付けて形成た複数個のウイング内
に、多数の中性子吸収棒を装填して構成されてい
る。中性子吸収棒は、ステンレス製の被覆管内に
ボロンカーバイド（B₄C）粉末を充填し、被覆管
内に一定間隔で粉末移動防止用の仕切球を配置し
て構成されている。(Prior Art) A control rod for a nuclear reactor is constructed by loading a large number of neutron absorption rods into a plurality of wings formed by attaching an elongated U-shaped sheath to a central structural member. A neutron absorption rod consists of a stainless steel cladding tube filled with boron carbide (B ₄ C) powder, and partition balls arranged at regular intervals inside the cladding tube to prevent powder movement.

中性子吸収棒内のボロンカーバイドは中性子を
吸収して中性子吸収能力を次第に失い、又その間
にボロン１０（¹⁰B）が中性子と反応してヘリウ
ム（He）ガスを発生し、被覆管内の圧力を上昇
させる。ここで、中性子吸収能力によつて定まる
寿命を核的寿命といい、管内ガス圧によつて定ま
る寿命を機械的寿命という。 The boron carbide in the neutron absorption rod absorbs neutrons and gradually loses its ability to absorb neutrons, and during this time boron 10 ( ¹⁰ B) reacts with the neutrons to generate helium (He) gas, increasing the pressure inside the cladding tube. let Here, the life determined by the neutron absorption capacity is called the nuclear life, and the life determined by the pipe gas pressure is called the mechanical life.

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、制御棒は一様な中性子照射を受
けるものではなく、たとえば各ウイングの外側縁
および上端部は強度の中性子照射を受け、それら
側縁部近傍の中性子吸収棒内の中性子吸収材は多
量の中性子を吸収するため、他部の中性子吸収棒
より早期に核的寿命に達する。そのため、他部の
中性子吸収棒は充分核的寿命を残しているにもか
かわらず、制御棒を放射性廃棄物として廃棄しな
ければならなかつた。(Problem to be Solved by the Invention) However, control rods are not uniformly irradiated with neutrons; for example, the outer edges and upper ends of each wing receive intense neutron irradiation, and neutron absorption near these side edges Because the neutron absorbing material inside the rod absorbs a large amount of neutrons, it reaches its nuclear lifetime earlier than the rest of the neutron absorbing rod. As a result, the control rods had to be disposed of as radioactive waste, even though the other neutron absorption rods had sufficient nuclear life remaining.

このような問題を解決するものとして、本出願
人は先に特開昭53−74697号公報において新規な
制御棒を開示した。この制御棒は、各ウイング側
縁、先端およびそれらの近傍にハフニウム
（Hf）、ユーロピウム（Eu）等の長寿命型中性子
吸収材からなる中性子吸収体を配置し、他部には
周知のボロンカーバイド充填中性子吸収棒を配置
してなり、従来のボロンカーバイド充填中性子吸
収棒のみを含む制御棒の約２倍の寿命が得られ
る。しかしながら、ボロンカーバイド充填制御棒
を含む以上、それより長寿命化を図ることは困難
である。 In order to solve these problems, the present applicant previously disclosed a novel control rod in Japanese Patent Application Laid-Open No. 74697/1983. This control rod has neutron absorbers made of long-life neutron absorbers such as hafnium (Hf) and europium (Eu) placed on the side edges and tips of each wing, and in the vicinity thereof, and well-known boron carbide in other parts. By arranging filled neutron absorption rods, the lifespan is approximately twice as long as that of conventional control rods containing only neutron absorption rods filled with boron carbide. However, as long as the control rod includes boron carbide-filled control rods, it is difficult to achieve a longer life.

また、長寿命型中性子吸収材としてハフニウム
を用いた場合、通常中央構造材や先端構造材およ
び末端構造材にステンレスが用いられるため、ハ
フニウムとステンレスとが溶接困難であることか
ら、制御棒の製造が困難となる。このため、ハフ
ニウムとステンレスとを溶接することなく、製造
することができる原子炉用制御棒が求められてい
る。 In addition, when hafnium is used as a long-life neutron absorber, stainless steel is usually used for the central, tip, and end structural materials, and it is difficult to weld hafnium and stainless steel, so it is difficult to manufacture control rods. becomes difficult. Therefore, there is a need for a control rod for a nuclear reactor that can be manufactured without welding hafnium and stainless steel.

本発明は上記の事情を考慮してなされたもの
で、ハフニウムとステンレスとを溶接することな
く製造することができる長寿命型の原子炉用制御
棒を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a long-life nuclear reactor control rod that can be manufactured without welding hafnium and stainless steel.

[Structure of the invention]

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は、十字状
の横断面を有するステンレス製のタイロツドに、
Ｌ字状断面の４枚のハフニウム板を、それらの隅
角がタイロツドの凹角部に対向するように配置
し、相隣るハフニウム板間の外側端部にハフニウ
ム材を配置し溶接固定して４枚の中空状ウイング
を形成し、これらのウイングの挿入先端部にジル
コニウムまたはハフニウムからなる先端部材を溶
接固定するとともに挿入末端部にジルコニウムま
たはハフニウムからなる末端部材を溶接固定し、
各ウイングの挿入先端部および挿入末端部にウイ
ング内に冷却水を導入可能な通孔を設け、上記先
端部材にステンレス製の先端構造材を係合させる
とともに末端部材にステンレス製の末端構造材を
係合させ、これら先端構造材および末端構造材を
上記タイロツドに溶接固定したことを特徴とする
ものである。 (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a stainless steel tie rod having a cross-shaped cross section.
Four hafnium plates with an L-shaped cross section are arranged so that their corners face the concave corners of the tie rod, and a hafnium material is placed at the outer edge between adjacent hafnium plates and fixed by welding. forming a sheet of hollow wings, welding and fixing a tip member made of zirconium or hafnium to the insertion tip of these wings, and welding and fixing an end member made of zirconium or hafnium to the insertion end,
A through hole through which cooling water can be introduced into the wing is provided at the insertion tip and insertion end of each wing, and a stainless steel tip structure material is engaged with the tip member, and a stainless steel end structure material is attached to the end member. The tip structure member and the end structure member are engaged with each other and are welded and fixed to the tie rod.

（作用）本発明は中性子吸収材としてハフニウムを用
い、ウイング内に冷却水を導入するようにしたた
め、中性子を効果的に吸収することができ、制御
棒の長寿命化を図ることができる。(Function) The present invention uses hafnium as a neutron absorbing material and introduces cooling water into the wing, so neutrons can be effectively absorbed and the life of the control rod can be extended.

また、ハフニウム板からなるウイングをステン
レス製の先端構造材および末端構造材で保持する
ようにしたため、ステンレスとハフニウムとを溶
接することなく制御棒を組立てることができる。 Furthermore, since the wings made of hafnium plates are held by stainless steel tip and end structural members, the control rod can be assembled without welding stainless steel and hafnium.

（実施例）本発明に係る原子炉用制御棒の実施例について
第１図から第３図を参照して説明する。(Example) An example of a control rod for a nuclear reactor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

原子炉用制御棒は、長寿命型中性子吸収材とし
てのＬ字状断面の４個のハフニウム板１の隅角部
が、十字状の横断面を有するステンレス製のタイ
ロツド２の凹角部に対向するように配置される。
相隣るハフニウム板１間の外側端部にはハフニウ
ム材３が配置され、このハフニウム材３を介して
相隣るハフニウム板１の外側端部が溶接固定され
る。これにより４枚の中空状のウイング４が形成
される。 In a nuclear reactor control rod, the corners of four hafnium plates 1 each having an L-shaped cross section and serving as long-life neutron absorbing materials face the concave corners of a stainless steel tie rod 2 having a cross-shaped cross section. It is arranged like this.
A hafnium material 3 is disposed at the outer end between adjacent hafnium plates 1, and the outer ends of the adjacent hafnium plates 1 are welded and fixed via this hafnium material 3. As a result, four hollow wings 4 are formed.

各ウイング４の挿入先端部にはジルコニウム又
はハフニウムからなる先端部材５が溶接固定さ
れ、挿入末端部にはジルコニウムまたはハフニウ
ムからなる末端部材６が溶接固定される。先端部
材５の先端側には突条が形成され、この突条にス
テンレス製の先端構造材７に形成された凹部が係
合される。また、末端部材６の末端側に突条が形
成され、この突条にステンレス製の末端構造材８
に形成された凹部が係合される。これら先端構造
材７および末端構造材８はタイロツド２に溶接固
定され、これによりウイング４がタイロツド２、
先端構造材７および末端構造材８に溶接されるこ
となく保持される。なお、ウイング４の挿入先端
部、挿入末端部および中空部に、ウイング４内に
冷却水を導入可能な通孔９が形成される。なお、
第１図はタイロツド２の突出脚に近接してハフニ
ウム又はジルコニウムからなる補強部材１０をウ
イング４内に挿入し、補強部材１０とハフニウム
板１とを溶接固着して、ウイング４の軸に直角方
向の剛性を増大させるようにした場合を示してい
る。 A tip member 5 made of zirconium or hafnium is welded and fixed to the insertion tip of each wing 4, and an end member 6 made of zirconium or hafnium is welded and fixed to the insertion end. A protrusion is formed on the distal end side of the tip member 5, and a recess formed in the tip structural member 7 made of stainless steel is engaged with this protrusion. Further, a protrusion is formed on the distal side of the end member 6, and a stainless steel end structure member 8 is formed on this protrusion.
A recessed portion formed in is engaged. The tip structure member 7 and the end structure member 8 are welded and fixed to the tie rod 2, so that the wing 4 can be attached to the tie rod 2,
It is held without being welded to the tip structure member 7 and the end structure member 8. Note that through holes 9 through which cooling water can be introduced into the wing 4 are formed at the insertion tip, the insertion end, and the hollow portion of the wing 4 . In addition,
In FIG. 1, a reinforcing member 10 made of hafnium or zirconium is inserted into the wing 4 adjacent to the protruding leg of the tie rod 2, and the reinforcing member 10 and the hafnium plate 1 are welded and fixed in a direction perpendicular to the axis of the wing 4. The figure shows the case where the rigidity of the material is increased.

また、第２図および第３図は、タイロツド２の
中間部に、各突出脚先端から突出脚延長上に突出
する補強脚１１を一体に設け、その上下に位置し
てハフニウムまたはジルコニウムからなる補強板
１２をウイング４内に挿入し、補強板１２とハフ
ニウム板１とを溶接固着して、ウイング４の幅方
向の剛性を増大させるようにした場合を示してい
る。 In addition, FIGS. 2 and 3 show that a reinforcing leg 11 is integrally provided in the intermediate part of the tie rod 2 and protrudes from the tip of each protruding leg on an extension of the protruding leg. A case is shown in which the plate 12 is inserted into the wing 4 and the reinforcing plate 12 and the hafnium plate 1 are welded and fixed to increase the rigidity of the wing 4 in the width direction.

このように上記実施例によれば、ボロンカーバ
イド充填中性子吸収棒を全く使用しておらず、中
性子吸収材をすべてハフニウムにより構成してい
るため、従来の制御棒よりも各段に長綬命化を図
ることができる。また、ウイング４内に冷却水を
導入することができるため、ハフニウム板１を透
過した中性子を冷却水で減速し、減速後にハフニ
ウム板１により吸収することにより、効果的に中
性子を吸収することができる。さらに、ウイング
４を中空状に形成したから、高密度、高単価のハ
フニウム材を使用しても、制御棒の大重量化、高
価格化を招く恐れはない。 In this way, according to the above embodiment, no boron carbide-filled neutron absorption rods are used, and the neutron absorption material is entirely composed of hafnium, so each stage has a longer lifespan than conventional control rods. can be achieved. In addition, since cooling water can be introduced into the wing 4, the neutrons that have passed through the hafnium plate 1 are decelerated by the cooling water, and then absorbed by the hafnium plate 1 after deceleration, so that the neutrons can be effectively absorbed. can. Furthermore, since the wing 4 is formed in a hollow shape, there is no risk of increasing the weight and cost of the control rod even if high-density, high-cost hafnium material is used.

また、ハフニウム材からなるウイング４を先端
構造材７および末端構造材８により溶接すること
なく保持するようにしたから、ハフニウムとステ
ンレスとを溶接することなく組立てて制御棒を製
造することができる。 Furthermore, since the wing 4 made of hafnium material is held by the tip structural member 7 and the terminal structural member 8 without welding, it is possible to manufacture a control rod by assembling hafnium and stainless steel without welding.

〔Effect of the invention〕

本発明は、Ｌ字状断面の４枚のハフニウム板に
より４枚の中空状ウイングを形成し、ハフニウム
を中性子吸収材として用いたから、制御棒の大幅
な長寿命化を図ることができる。また、ハフニウ
ム板からなるウイングをステンレス製の先端構造
材および末端構造材で保持するようにしたから、
ハフニウムとステンレスとを溶接することなく制
御棒を組立てて製造することができる。 In the present invention, four hollow wings are formed by four hafnium plates with an L-shaped cross section, and hafnium is used as a neutron absorbing material, so the life of the control rod can be significantly extended. In addition, since the wing made of hafnium plate is held by stainless steel tip and end structure members,
Control rods can be manufactured by assembling hafnium and stainless steel without welding.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に係る原子炉用制御棒の一実施
例を示す横断面図、第２図は上記実施例を示す正
面図、第３図は上記実施例におけるウイングの縦
断面図である。１……ハフニウム板、２……タイロツド、３…
…ハフニウム材、４……ウイング、５……先端部
材、６……末端部材、７……先端構造材、８……
末端構造材、９……通孔。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a control rod for a nuclear reactor according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing the above-mentioned embodiment, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a wing in the above-mentioned embodiment. . 1... Hafnium plate, 2... Tie rod, 3...
... Hafnium material, 4... Wing, 5... Tip member, 6... End member, 7... Tip structure material, 8...
Terminal structural material, 9...through hole.

Claims

[Claims]

1 Four hafnium plates with an L-shaped cross section are attached to a stainless steel tie rod with a cross-shaped cross section.
The corners of these hafnium plates are arranged so as to face the concave corners of the tie rod, and hafnium material is placed on the outer edge between adjacent hafnium plates and fixed by welding to form four hollow wings. A tip member made of zirconium or hafnium is welded and fixed to the insertion tip of the wing, and an end member made of zirconium or hafnium is welded and fixed to the insertion end of the wing. A through hole is provided for introduction, a stainless steel tip structure material is engaged with the tip member, and a stainless steel tip structure material is engaged with the end member, and these tip structure materials and the end structure material are welded to the tie rod. A nuclear reactor control rod characterized by being fixed.