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JPH0785114B2 - Control rod - Google Patents
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JPH0785114B2 - Control rod - Google Patents

Control rod

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JPH0785114B2
JPH0785114B2 JP61267612A JP26761286A JPH0785114B2 JP H0785114 B2 JPH0785114 B2 JP H0785114B2 JP 61267612 A JP61267612 A JP 61267612A JP 26761286 A JP26761286 A JP 26761286A JP H0785114 B2 JPH0785114 B2 JP H0785114B2
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neutron absorbing
control rod
neutron
region
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莊蔵 斉藤
隆 福本
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、制御棒に係り、特に沸騰水型原子炉に適用す
るのに好適な制御棒に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control rod, and more particularly to a control rod suitable for application to a boiling water reactor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

沸騰水型原子炉に用いられる制御棒は、横断面が十字形
をしており、4枚のブレードを有している。各ブレード
は、U字形に曲げられたシース内に多数の中性子吸収棒
を配置して構成される。各シースは、制御棒の軸心に設
けられているタイロツドに取付けられている。中性子吸
収棒は、タイロツド,シース,タイロツドの上端部に取
付けられた上部支持部材及びタイロツドの上端部に取付
けられたベロシテイリミツタの上面によつて形成される
空間内に、固定されることなく一列に配列されて配置さ
れている。中性子吸収棒の上下面と上部支持部材及びベ
ロシテイリミツタ上面との間に、シヨツクアブソーバ、
すなわち薄肉のステンレスパイプを水平方向に挿入して
いる。このような制御棒は、特開昭57−171293号公報に
示されている。このステンレスパイプは、制御棒の通常
時またはスクラム時の駆動に際して中性子吸収棒が上部
支持部材及びベロシテイリミツタに与える衝撃を緩和す
るために設けられている。
A control rod used in a boiling water reactor has a cross-shaped cross section and has four blades. Each blade is configured by arranging a large number of neutron absorbing rods inside a U-shaped bent sheath. Each sheath is attached to a tie rod provided at the axis of the control rod. The neutron absorbing rod is not fixed in the space formed by the tie rod, the sheath, the upper support member attached to the upper end of the tie rod, and the upper surface of the velocity limiter attached to the upper end of the tie rod. They are arranged in a line. Between the upper and lower surfaces of the neutron absorbing rod and the upper support member and the upper surface of the velocity limiter, a shock absorber,
That is, a thin stainless pipe is inserted horizontally. Such a control rod is disclosed in JP-A-57-171293. This stainless steel pipe is provided to reduce the impact of the neutron absorbing rod on the upper support member and the velocity limiter when the control rod is driven during normal operation or scram.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

特開昭57−171293号公報は、中性子吸収材とブレードの
上下端部の構造材との間にシヨツクアブソーバとしての
ステンレスパイプを挿入することによつて、中性子吸収
棒と上記構造材との間に生じるギヤツプを低減してい
る。しかしながら、中性子吸収棒は、4mの長さを有し、
しかも被覆管と端栓とを溶接にて接合している。このた
め、1つのブレード内に配置するすべての中性子吸収棒
の軸方向の長さを等しくすることは困難であり、その長
さにバラツキが生じる。すなわち中性子吸収棒の長さ
は、平均で2〜3mm、最大で5〜6mmのバラツキがある。
従つて、中性子吸収棒の熱膨張を吸収できるようにステ
ンレスパイプの大きさを決めたとしても、ブレード内の
すべての中性子吸収棒とステンレスパイブとの間のギヤ
ツプを零にすることは困難である。原子炉運転中で、中
性子吸収棒が熱棒張等により伸びた状態でも、ある中性
子吸収棒の両端面は上下のステンレスパイプに接触して
いるがある中性子吸収棒の上端面はステンレスパイプと
接触せずにその上端面とステンレスパイプとの間に最大
5〜6mmのギヤツプが形成される。すべての中性子吸収
棒は、重力の作用により下端部に配置されたステンレス
パイプと接触している。
JP-A-57-171293 discloses that by inserting a stainless steel pipe as a shock absorber between the neutron absorbing material and the structural materials at the upper and lower ends of the blade, the neutron absorbing rod and the structural material It reduces the gear gap that occurs in the. However, the neutron absorbing rod has a length of 4 m,
Moreover, the cladding tube and the end plug are joined by welding. Therefore, it is difficult to equalize the axial lengths of all the neutron absorbing rods arranged in one blade, and the lengths vary. That is, the length of the neutron absorbing rod has an average of 2 to 3 mm and a maximum variation of 5 to 6 mm.
Therefore, even if the stainless pipe is sized so as to absorb the thermal expansion of the neutron absorbing rod, it is difficult to reduce the gap between all the neutron absorbing rods in the blade and the stainless pipe to zero. . Even when the neutron absorbing rod is stretched due to heat rod tension during operation of the reactor, both end faces of a certain neutron absorbing rod are in contact with the upper and lower stainless pipes.The upper end face of the neutron absorbing rod is in contact with the stainless pipe. Without doing so, a maximum gap of 5 to 6 mm is formed between the upper end surface and the stainless pipe. All neutron absorber rods are in contact with the stainless pipe located at the lower end due to the action of gravity.

原子炉スクラム時において制御棒は、約1秒間で炉心内
に急速挿入され、最後は急速停止される。急速挿入時に
各中性子吸収棒にはとてつもなく大きな加速度が作用し
ており、挿入完了時の急速停止に至る急速減速によつて
上端部に位置しているステンレスパイプとの間にギヤツ
プを形成している中性子吸収棒はステンレスパイプに勢
い良く衝突する。このため、ステンレスパイプは1回の
スクラム操作で、押潰され(特にステンレスパイプとの
間に大きなギヤツプを有している中性子吸収棒によつ
て)、以後のスクラム操作に対しては緩衝機能を果さな
くなる可能性があり、制御棒の挿入端側にある構造材が
中性子吸収棒によつて衝撃を受け易くなる。特に中性子
吸収棒をHfて構成した場合には、ステンレスパイプは前
述の如く1回のスクラム操作によつて潰れ易い。
During the reactor scram, the control rods are rapidly inserted into the core in about 1 second and finally stopped rapidly. An extremely large acceleration is applied to each neutron absorbing rod during rapid insertion, and a gear tap is formed between the stainless pipe located at the upper end due to the rapid deceleration that leads to a rapid stop at the completion of insertion. The neutron absorbing rod violently collides with the stainless pipe. Therefore, the stainless steel pipe is crushed by one scrum operation (especially by the neutron absorbing rod having a large gear gap between the stainless steel pipe) and has a buffer function for the subsequent scrum operation. The structure material on the insertion end side of the control rod is likely to be impacted by the neutron absorbing rod. In particular, when the neutron absorbing rod is made of Hf, the stainless steel pipe is easily crushed by one scrum operation as described above.

ステンレスパイプの代りにコイルばねを各々の中性子吸
収棒に取りつけてシヨツクアブソーバとして用いること
も考えられるが、部品数も多くなつて構造的に複雑にな
り、制御棒の製造が面倒になる。
It may be possible to attach a coil spring to each neutron absorbing rod instead of the stainless pipe and use it as a shock absorber, but the number of parts is large and the structure is complicated, and the control rod is complicated to manufacture.

本発明の目的は、制御棒が寿命となるまでの長期間にわ
たってスクラム時に中性子吸収棒が制御棒挿入端側の構
造材に与える衝撃を防止できるとともに、スクラム時の
炉心下部領域の中性子吸収能力の低下を防止できる制御
棒を供給することにある。
The purpose of the present invention is to prevent the impact of the neutron absorbing rod on the structural material on the control rod insertion end side during scram over a long period until the control rod reaches the end of its life, and the neutron absorbing capacity of the core lower region at the time of scrum. The purpose is to supply control rods that can prevent deterioration.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発明は、中性子吸収棒を
吸収核連鎖型中性子吸収材にて構成し、中性子吸収棒を
軸方向で制御棒挿入端側領域と制御棒駆動装置連結側領
域の2領域に分割し、後者の領域における中性子吸収棒
の太さを前者の領域における中性子吸収棒の太さよりも
細くし、中性子吸収棒の制御棒挿入端側領域がシースに
取付けられた保持部材で係合されて支持されることによ
り、その軸方向の移動を拘束されてブレード内で懸垂状
態で支持されるようにしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises a neutron absorbing rod in an absorption nuclear chain type neutron absorbing material, the neutron absorbing rod in the axial direction of the control rod insertion end side region and the control rod driving device coupling side region. It is divided into two regions, the thickness of the neutron absorbing rod in the latter region is made thinner than the thickness of the neutron absorbing rod in the former region, and the control rod insertion end side region of the neutron absorbing rod is a holding member attached to the sheath. By being engaged and supported, the axial movement of the blade is restrained and the blade is supported in a suspended state.

また、中性子吸収棒を吸収核連鎖型中性子吸収材にて構
成し、中性子吸収棒を軸方向で制御棒挿入端側領域と制
御棒駆動装置連結側領域の2領域に分割し、後者の領域
における中性子吸収棒の太さを前者の領域における中性
子吸収棒の太さよりも細くし、中性子吸収棒の制御棒挿
入端側領域が、シースに取付けられた保持部材にて係合
されて支持され、該保持部材との係合部において中性子
吸収棒がその軸方向の移動を拘束される手段を有するよ
うにしたものである。
Further, the neutron absorbing rod is composed of an absorption nucleus chain type neutron absorbing material, and the neutron absorbing rod is axially divided into two regions of a control rod insertion end side region and a control rod driving device coupling side region, and in the latter region. The thickness of the neutron absorbing rod is made thinner than the thickness of the neutron absorbing rod in the former region, the control rod insertion end side region of the neutron absorbing rod is supported by being engaged by a holding member attached to the sheath, The neutron absorbing rod has means for restraining its axial movement at the engaging portion with the holding member.

〔作用〕[Action]

本発明によれば、中性子吸収棒が軸方向の移動を拘束さ
れて支持されているので、制御棒の寿命期間にわたって
スクラム時に制御棒が炉心内に緊急挿入された場合で
も、中性子吸収棒の制御棒挿入端側の端部が制御棒挿入
端側の構造材である上部保持部に衝突することを防止で
きる。
According to the present invention, since the neutron absorbing rod is supported while being restrained from moving in the axial direction, even when the control rod is urgently inserted into the core during scram over the life of the control rod, control of the neutron absorbing rod is performed. It is possible to prevent the end portion on the rod insertion end side from colliding with the upper holding portion which is the structural material on the control rod insertion end side.

また、中性子吸収棒の太径部である制御棒挿入端側領域
が支持されていることにより太径部の荷重が細径部に作
用しないので、スクラム時に制御棒が炉心内に緊急挿入
された場合でも、細径部の湾曲現象に基づく中性子吸収
材充填領域の短縮が生じにくいので、炉心下部領域の中
性子吸収能力が低下することを防止できる。
Also, because the control rod insertion end side region, which is the large diameter part of the neutron absorbing rod, is supported, the load of the large diameter part does not act on the small diameter part, so the control rod was urgently inserted into the core during scram. Even in such a case, the neutron absorbing material filling region is less likely to be shortened due to the bending phenomenon of the small diameter portion, so that it is possible to prevent the neutron absorbing ability of the lower core region from being reduced.

〔実施例〕〔Example〕

制御棒の寿命を延ばすために、中性子吸収材としてB4C
に代えてハフニウムを用いることが考えられており、中
性子吸収材をすべてハフニウム等の長寿命型中性子吸収
材にて置替えることが考えられる。しかしながら、長寿
命型中性子吸収材は、従来一般に用いられているB4Cよ
りも重く、中性子吸収材として長寿命型中性子材のみを
用いた制御棒を構成した場合には、制御棒の重量が著し
く増加し、制御棒駆動装置による制御棒操作に支障を生
じる可能性があることが判明した。
B 4 C as a neutron absorber to prolong control rod life
It is considered to use hafnium instead of neutron absorber, and it is possible to replace all neutron absorbers with long-life neutron absorbers such as hafnium. However, the long-lived neutron absorber is heavier than B 4 C which is generally used in the past, and when the control rod using only the long-lived neutron material is used as the neutron absorber, the weight of the control rod is It has been found that the number significantly increases, and the control rod operation by the control rod drive device may be hindered.

このため、発明者等は、Hf棒を中性子吸収棒として用い
る場合にはブレード内に配置するHf棒の一部を細くする
ことにより制御棒重量の軽減を図つた。
Therefore, when the Hf rod is used as a neutron absorbing rod, the inventors have attempted to reduce the weight of the control rod by thinning a part of the Hf rod arranged in the blade.

本発明の実施例を第1図,第2図,第4図、及び第5図
により説明する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5.

制御棒は、第2図に示す外観形状を有している。すなわ
ち、制御棒1は、横断面が十字形をしており、軸心から
四方に伸びる4枚のブレード2を有している。ブレード
2の下方にベロシテイリミツタ17が設けられる。ハンド
ル18はブレード12の上端に取付けられる。図示されてい
ないが、制御棒は、原子炉圧力容器内において、原子炉
圧力容器に設置された制御棒駆動装置と着脱可能に連結
されている。ベロシテイリミツタ17の下端部が制御棒駆
動装置に着脱可能に連結される。制御棒1のブレード2
の形状を第1図,第4図及び第5図に基づいて説明す
る。各ブレード2は、制御棒1の軸心に配置されたSUS
製のタイロツド11に両端部が取付けられたU字形のシー
ス(SUS製)12及びシース12内に設けられた中性子吸収
棒3から構成される。上部保持部6がタイロツド11の上
端部に、下部保持部7がタイロツド11の下端部にそれぞ
れ溶接にて取付けられる。U字状のシース12の上端部
は、上部保持部6を取囲み、上部保持部6に点溶接にて
取付けらる。シース12の下端部は、下部保持部7を取囲
み、下部保持部7に点溶接にて取付けられる。シース12
には多数の孔が設けられており、制御棒1を原子炉内に
設置した時、これらの孔を通してシース12内に原子炉内
の冷却水が流入する。この冷却水は、中性子吸収棒3を
冷却する。中性子吸収棒3は、第4図及び第5図に示す
ように、シース12内に配置され、しかもタイロツド11に
取付けられたSUS製の上部及び下部保持部6及び7の間
に配置さえて保持される。中性子吸収棒3は、ハフニウ
ム金属の丸棒を用いる。ハンドル18は、上部保持部6上
に取付けられる。ベロシテイリミツタ17は、タイロツド
11の下端に係合される。下部保持部7は、ベロシテイリ
ミツタ17に固定されている。特に、上部保持部6を新た
に設けずハンドル18を上部保持部6として用いてもよ
い。また、下部保持部7を新たに設けずにベロシテイリ
ミツタ17を下部保持部7として用いてもよい。
The control rod has the external shape shown in FIG. That is, the control rod 1 has a cross-shaped cross section and has four blades 2 extending in all directions from the axis. A velocity limiter 17 is provided below the blade 2. The handle 18 is attached to the upper end of the blade 12. Although not shown, the control rod is detachably connected to a control rod drive device installed in the reactor pressure vessel in the reactor pressure vessel. The lower end of the velocity limiter 17 is detachably connected to the control rod drive device. Blade 2 of control rod 1
The shape will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5. Each blade 2 is made of SUS placed at the axis of the control rod 1.
It is composed of a U-shaped sheath (made of SUS) 12 having both ends attached to a tie rod 11 made of neutron, and a neutron absorbing rod 3 provided in the sheath 12. The upper holding portion 6 is attached to the upper end of the tie rod 11 and the lower holding portion 7 is attached to the lower end of the tie rod 11 by welding. The upper end of the U-shaped sheath 12 surrounds the upper holding portion 6 and is attached to the upper holding portion 6 by spot welding. The lower end of the sheath 12 surrounds the lower holding portion 7 and is attached to the lower holding portion 7 by spot welding. Sheath 12
The control rod 1 is installed in the reactor, and the cooling water in the reactor flows into the sheath 12 through these holes when the control rod 1 is installed in the reactor. This cooling water cools the neutron absorbing rod 3. As shown in FIGS. 4 and 5, the neutron absorbing rod 3 is disposed inside the sheath 12 and is even retained between the upper and lower retaining portions 6 and 7 made of SUS attached to the tie rod 11. To be done. The neutron absorbing rod 3 is a hafnium metal round rod. The handle 18 is mounted on the upper holding portion 6. Velocity Limiter 17 is a
It is engaged with the lower end of 11. The lower holding portion 7 is fixed to the velocity limiter 17. In particular, the handle 18 may be used as the upper holding portion 6 without newly providing the upper holding portion 6. Further, the velocity limiter 17 may be used as the lower holding portion 7 without newly providing the lower holding portion 7.

中性子吸収棒3は、第1図に示すように、太径部4及び
細径部5からなつている。太径部4及び細径部5はハフ
ニウムの丸棒である。太径部4及び細径部5は直径が異
なり、太径部4は4.8mmφ、細径部5は3.4mmφである。
太径部4はブレード2の上部に細径部5はブレード2の
下部に配置されている。中性子吸収棒3は、太径部4の
下端に細径部5の上端を、太径部4及び細径部5の軸心
を一致させて接合したものである。1つのブレード2内
に中性子吸収棒3が21本装填されている。太径部4及び
細径部5は、中性子吸収棒3(中性子吸収材充填領域)
の軸方向長さの1/2ずつを占めている。従つて、本実施
例のブレード2は、上部の1/2と下部の1/2を比較する
と、吸収核連鎖型中性子吸収材の量は下部で少なくなつ
ている。ここで吸収核連鎖型中性子吸収材とは、中性子
吸収反応により生成される核種あるいはその壊変核種の
中にさらに中性子を吸収する核種があらわれる中性子吸
収効果の減衰が遅い中性子吸収材を意味する。吸収核連
鎖型中性子吸収材の具体的な物質としては、Hf,Eu2O3,T
a,Dy2O3及びAg−In−Cd等がある。
As shown in FIG. 1, the neutron absorbing rod 3 is composed of a large diameter portion 4 and a small diameter portion 5. The large diameter portion 4 and the small diameter portion 5 are hafnium round bars. The large-diameter portion 4 and the small-diameter portion 5 have different diameters. The large-diameter portion 4 has a diameter of 4.8 mmφ and the small-diameter portion 5 has a diameter of 3.4 mmφ.
The large diameter portion 4 is arranged above the blade 2 and the small diameter portion 5 is arranged below the blade 2. The neutron absorbing rod 3 is formed by joining the lower end of the large-diameter portion 4 to the upper end of the small-diameter portion 5 with the axes of the large-diameter portion 4 and the small-diameter portion 5 aligned. 21 neutron absorbing rods 3 are loaded in one blade 2. The large-diameter portion 4 and the small-diameter portion 5 are neutron absorbing rods 3 (neutron absorbing material filled region).
It occupies one half of the axial length of. Therefore, in the blade 2 of the present embodiment, when the upper half and the lower half are compared, the amount of absorption nucleus chain type neutron absorber is smaller in the lower part. Here, the absorption nuclear chain type neutron absorbing material means a neutron absorbing material in which a nuclide that absorbs neutrons further appears in a nuclide generated by a neutron absorbing reaction or a decaying nuclide thereof and the neutron absorbing effect is slow to decay. Specific examples of the absorption nuclear chain type neutron absorber include Hf, Eu 2 O 3 , T
a, Dy 2 O 3 and Ag—In—Cd.

1本の制御棒には4枚のブレード2がある。ブレード2
の上部領域には中性子インポータンス分布が大きいため
に中性子吸収棒3の太径部4を配置し、ブレード2の下
部領域には、中性子インポータンス分布が小さいので中
性子吸収棒の細径部5を配置した。本実施例では上部領
域と下部領域の境界を、制御棒の中性子吸収材充填領域
の下端から中性子吸収材充填領域の軸方向全長の1/2の
位置に配置している。しかし、上部領域及び下部領域の
二領域にブレード2内の吸収核連鎖型吸収材の充填量を
変えた場合、それらの領域の境界は、中性子吸収材充填
領域の下端からこの充填領域の軸方向全長の3/8〜5/8の
範囲に位置させればよい。第3図は、原子炉停止中にお
ける中性子インポータンス分布(相対値)を軸方向位置
に沿って表している。第3図中、実線がその分布で、破
線で上下2領域におけるその値の平均値を表している。
この図から、上下2領域の境界を全長の3/8〜5/8の範囲
にすればよいことが明らかである。
There are four blades 2 on one control rod. Blade 2
The large diameter part 4 of the neutron absorbing rod 3 is arranged in the upper region of the neutron because the neutron importance distribution is large, and the small diameter part 5 of the neutron absorbing rod is arranged in the lower region of the blade 2 because the neutron importance distribution is small. . In this embodiment, the boundary between the upper region and the lower region is arranged at a position half the axial length of the neutron absorber filling region from the lower end of the neutron absorber filling region of the control rod. However, when the filling amount of the absorption nuclear chain type absorber in the blade 2 is changed to two regions of the upper region and the lower region, the boundary between these regions is from the lower end of the neutron absorber filling region to the axial direction of this filling region. It may be located within the range of 3/8 to 5/8 of the total length. FIG. 3 shows the neutron importance distribution (relative value) along the axial position during reactor shutdown. In FIG. 3, the solid line shows the distribution, and the broken line shows the average value of the values in the upper and lower two regions.
From this figure, it is clear that the boundary between the upper and lower two regions should be within the range of 3/8 to 5/8 of the total length.

すなわち、沸騰水型原子炉の停止図の炉心軸方向におけ
る中性子インポータンス分布は、第3図に示すようにな
る。この原子炉停止時の中性子インポータンス分布は、
炉心上部にピークを有している。
That is, the neutron importance distribution in the axial direction of the core of the boiling water reactor shutdown diagram is as shown in FIG. The neutron importance distribution at the time of this reactor shutdown is
It has a peak in the upper part of the core.

特開昭59−192992号公報に示すようなハフニウム量の多
い上部領域とハフニウム量の少ない下部領域を有する制
御棒、具体的には前述の第1図に示すような上部領域で
太径部を下部領域で細径部を有するハフニウム棒を備え
た制御棒を炉心内に完全挿入して原子炉を停止させた場
合で、最大価値の制御棒1本が炉心内に挿入されなかつ
た時における炉心の実効増倍率が上部領域と下部領域と
の境界の位置が異なる制御棒に対して変化する状態を、
第11図に示す。第11図の特性は、原子炉停止中に第3図
のような中性子インポータンス分布を生じる原子炉にお
いて求めたものである。実効増倍率Keffが1で原子炉は
臨界状態になる。
A control rod having an upper region with a large amount of hafnium and a lower region with a small amount of hafnium as shown in JP-A-59-192992, specifically, a large diameter portion in the upper region as shown in FIG. When a control rod equipped with a hafnium rod having a small diameter portion in the lower region is completely inserted into the core and the reactor is stopped, one core rod with the maximum value is not inserted into the core. The effective multiplication factor of changes with respect to the control rod where the position of the boundary between the upper area and the lower area is different,
It is shown in FIG. The characteristics shown in FIG. 11 were obtained in a nuclear reactor that produces a neutron importance distribution as shown in FIG. 3 during a reactor shutdown. When the effective multiplication factor Keff is 1, the reactor enters a critical state.

第11図の横軸は、中性子吸収材が配置された中性子吸収
材充填領域の軸に垂直な横断面で中性子吸収材の量が多
い上部領域とその横断面での中性子吸収材の量が少ない
下部領域との境界の位置、すなわち中性子吸収材充填領
域の下端からの境界の位置を示している。零が中性子吸
収材充填領域の下端であり、8/8が中性子吸収材充填領
域の上端である。第11図の縦軸は、実効増倍率を示して
いる。
The horizontal axis of FIG. 11 shows a large amount of neutron absorbing material in the transverse section perpendicular to the axis of the neutron absorbing material-filled area in which the neutron absorbing material is arranged. The position of the boundary with the lower region, that is, the position of the boundary from the lower end of the neutron absorber filling region is shown. Zero is the lower end of the neutron absorber filled region and 8/8 is the upper end of the neutron absorber filled region. The vertical axis of FIG. 11 represents the effective multiplication factor.

上記の如く1本の制御棒が挿入されない場合でも外乱等
により原子炉が臨界にならないように実効増倍率Keffを
0.99以下にすることが望ましい。上部領域と下部領域と
の境界が中性子吸収材充填領域の下端から中性子吸収材
充填領域の軸方向全長の5/8を越えて配置された場合
は、第3図に示す上部領域に中性子インポータンスのピ
ークが存在するにもかかわらず上部領域のハフニウム量
が減少するので実効増倍率が急激に増大する。これは、
炉停止余裕が急激に減少することを意味し、原子炉停止
時における原子炉の安定性が損われることになる。ま
た、上部領域と下部領域との境界が中性子吸収材充填領
域の下端から中性子吸収材充填領域の軸方向全長の3/8
より下方に配置された場合は、第3図の中性子インポー
タンス分布との関係で実効増倍率が上記境界が上記軸方
向全長の3/8に配置された時の実効増倍率の値に等し
く、変化しない。これは、上部領域と下部領域との境界
をあまり下方に配置しても炉停止余裕が増加しないこと
を意味し、制御棒の重量が増加につながるだけである。
制御棒の重量増加は、制御棒駆動装置による制御棒操作
を困難にする。特に、ハフニウム等の吸収核連鎖型中性
子吸収材はB4Cに比べて著しく重く、制御棒の重量を軽
減することも大きな課題である。
Even if one control rod is not inserted as described above, the effective multiplication factor Keff should be set so that the reactor will not become critical due to external disturbances.
It is desirable to set it to 0.99 or less. When the boundary between the upper region and the lower region is located more than 5/8 of the axial total length of the neutron absorber filling region from the lower end of the neutron absorber filling region, the neutron importance of the neutron importance is shown in the upper region shown in FIG. Despite the presence of the peak, the amount of hafnium in the upper region decreases and the effective multiplication factor sharply increases. this is,
This means that the reactor shutdown margin is sharply reduced, and the stability of the reactor at the time of reactor shutdown will be impaired. Further, the boundary between the upper region and the lower region is 3/8 of the axial total length of the neutron absorber filling region from the lower end of the neutron absorber filling region.
When placed below, the effective multiplication factor changes due to the relationship with the neutron importance distribution shown in Fig. 3 when the boundary is placed at 3/8 of the axial total length. do not do. This means that the reactor shutdown margin does not increase even if the boundary between the upper region and the lower region is arranged too downward, and this only increases the weight of the control rod.
The increased weight of the control rod makes it difficult to operate the control rod with the control rod drive. In particular, the absorption nuclear chain type neutron absorber such as hafnium is significantly heavier than B 4 C, and reducing the weight of the control rod is also a major issue.

以上述べたようにハフニウム等の吸収核連鎖型中性子吸
収材にて構成した中性子吸収体を用いた制御棒では、上
部領域と下部領域との境界は、中性子吸収材充填領域の
下端から中性子吸収材充填領域の軸方向全長の3/8〜5/8
の範囲(第11図の範囲Ra)に配置する必要がある。上記
の範囲に上部領域と下部領域との境界を配置することに
よつて、吸収核連鎖型中性子吸収材にて構成した中性子
吸収体を用いた制御棒は原子炉停止中における中性子イ
ンポータンス分布に対応させて効果的な中性子吸収能力
を原子炉停止中に得ることができるとともに、制御棒駆
動装置によつて操作可能な重量となる。
As described above, in the control rod using the neutron absorber composed of the absorption nuclear chain type neutron absorber such as hafnium, the boundary between the upper region and the lower region is the neutron absorber from the lower end of the neutron absorber filling region. 3/8 to 5/8 of the total axial length of the filling area
Must be placed in the range (range Ra in Fig. 11). By arranging the boundary between the upper region and the lower region in the above range, the control rod using the neutron absorber composed of absorption nuclear chain type neutron absorber corresponds to the neutron importance distribution during reactor shutdown As a result, an effective neutron absorption capacity can be obtained while the reactor is shut down, and the weight can be operated by the control rod drive device.

なお、特開昭59−192992号公報の第4図に示す制御棒
は、ハフニウムの中実部とハフニウムの中空部とからな
る中性子吸収棒を有している。中実部と中空部の境界
が、中性子吸収棒の下端から中性子吸収棒の軸方向全長
の3/4の位置にある。このような制御棒は、原子炉停止
時における中性子吸収能力が小さい。
The control rod shown in FIG. 4 of JP-A-59-192992 has a neutron absorbing rod composed of a solid portion of hafnium and a hollow portion of hafnium. The boundary between the solid part and the hollow part is located at the position 3/4 of the axial total length of the neutron absorbing rod from the lower end of the neutron absorbing rod. Such a control rod has a small neutron absorption capability when the reactor is shut down.

本実施例は、前述のように太径部4及び細径部5からな
る中性子吸収棒3をブレード2内に配置しているので、
制御棒1の重量はB4Cを充填した中性子吸収棒からなる
制御棒とほぼ同じ重量になる。従つて、本実施例の制御
棒1は、従来の制御棒を操作する制御棒駆動装置によつ
て容易に操作することができる。すなわち、良好な制御
棒1の操作性が得られる。また、制御棒1のブレード2
の幅は、従来の制御棒の幅と同じである。このため、原
子炉圧力容器内の炉心下方に設けられている制御棒案内
管及び炉心支持板に設置される燃料支持金具を大きくす
る等の変更を行う必要がない。
In this embodiment, since the neutron absorbing rod 3 including the large diameter portion 4 and the small diameter portion 5 is arranged in the blade 2 as described above,
The weight of the control rod 1 is almost the same as that of the control rod composed of the neutron absorbing rod filled with B 4 C. Therefore, the control rod 1 of this embodiment can be easily operated by the control rod drive device for operating the conventional control rod. That is, good operability of the control rod 1 can be obtained. In addition, the blade 2 of the control rod 1
Has the same width as a conventional control rod. For this reason, it is not necessary to make changes such as enlarging the fuel rod fittings installed on the control rod guide tubes and the core support plate provided below the core in the reactor pressure vessel.

中性子吸収棒3は、中性子吸収材としてHfを用いてい
る。吸収核連鎖型中性子吸収材であるHfは、中性子を吸
収してもガスを発生しない。従つて、制御棒1の中性子
吸収棒3は、機械的寿命が増大する。また中性子吸収棒
3は、吸収核連鎖型中性子吸収材であるHfを用いている
ので中性子を吸収して新たな中性子吸収材が生成され、
核的寿命も増加する。ここで、中性子吸収棒3の太径部
4の直径は、沸騰水型原子炉に用いられる従来の制御棒
に設けられてB4Cを充填した中性子吸収棒の直径にほぼ
等しい。中性子吸収棒3の軸方向長さは、従来の制御棒
の中性子吸収棒と同様に燃料集合体の燃料有効長に実質
的に等しい。燃料集合体の燃料有効長とは、燃料ペレツ
トが充填されている領域の軸方向の長さである。
The neutron absorbing rod 3 uses Hf as a neutron absorbing material. Hf, which is an absorption nuclear chain type neutron absorber, does not generate gas even when absorbing neutrons. Therefore, the mechanical life of the neutron absorbing rod 3 of the control rod 1 is increased. Moreover, since the neutron absorbing rod 3 uses Hf which is an absorption nucleus chain type neutron absorbing material, new neutron absorbing material is generated by absorbing neutrons,
Nuclear life is also increased. Here, the diameter of the large diameter portion 4 of the neutron absorbing rod 3 is almost equal to the diameter of the neutron absorbing rod filled with B 4 C provided in the conventional control rod used in the boiling water reactor. The axial length of the neutron absorbing rod 3 is substantially equal to the active fuel length of the fuel assembly, like the neutron absorbing rod of the conventional control rod. The active fuel length of a fuel assembly is the axial length of the region filled with fuel pellets.

このような構成により制御棒の重量は従来の制御棒と同
程度に押えられ、また制御棒の反応度制御能力も従来制
御棒と同程度となり、その寿命は上部領域で従来の4倍
と高く、下部領域でも3倍となつている。
With such a structure, the weight of the control rod is suppressed to the same level as that of the conventional control rod, and the reactivity control capability of the control rod becomes approximately the same as that of the conventional control rod. In the lower area, it has tripled.

次に、中性子吸収棒3を保持する構造について説明す
る。中性子吸収棒3の太径部4が、シース12に点溶接に
て固定された保持部材13にて支持される。このため、中
性子吸収棒3は、その両端が上部保持部5及び下部保持
部6に接触することなく、シース12内に宙吊りの状態
(懸垂状態)で支持されている。この中性子吸収棒3の
支持構造を第6図及び第7図に基づいて詳細に説明す
る。
Next, a structure for holding the neutron absorbing rod 3 will be described. The large diameter portion 4 of the neutron absorbing rod 3 is supported by the holding member 13 fixed to the sheath 12 by spot welding. Therefore, the neutron absorbing rod 3 is supported in the sheath 12 in a suspended state (suspended state) without the both ends contacting the upper holding part 5 and the lower holding part 6. The support structure of the neutron absorbing rod 3 will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.

保持部材13は、一対の保持部13A及び13Bからなつてい
る。保持部13A及び13Bは、1つのブレード2内の中性子
吸収棒3の本数と同じ数の半円状の切欠部15を有してい
る。保持部13A及び13Bは、各ブレード2の上部でしかも
シース12内でブレード2の幅方向(制御棒1の軸心に直
角な方向)に各々の切欠部15が対向するように配置され
ている。保持部13A及び13Bは、シース12と同様にSUS製
であり、点溶接にてシース12に取付けられる。15がその
点溶接部である。中性子吸収棒3の太径部4の一部に、
直径が太径部4よりも若干小さい細径部4Aが形成されて
いる。この細径部4Aが、対向して配置された保持部13A
及び13Bの切欠部14内に配置される。このため各々の中
性子吸収棒3は、太径部4において保持部材13に支持さ
れ、吊下げられている。中性子吸収棒3の上端と上部保
持部6との間及び中性子吸収棒3の下端(制御棒駆動装
置連結側の端)と下部保持部7との間には、原子炉内で
の熱膨張による中性子吸収棒3の軸方向伸びを吸収する
ための間隙17が形成されている。
The holding member 13 is composed of a pair of holding portions 13A and 13B. The holders 13A and 13B have semicircular notches 15 as many as the number of neutron absorbing rods 3 in one blade 2. The holding portions 13A and 13B are arranged above the blades 2 and in the sheath 12 such that the notches 15 face each other in the width direction of the blades 2 (direction perpendicular to the axis of the control rod 1). . The holding portions 13A and 13B are made of SUS like the sheath 12, and are attached to the sheath 12 by spot welding. 15 is the spot weld. In a part of the large diameter part 4 of the neutron absorbing rod 3,
A small diameter portion 4A having a diameter slightly smaller than that of the large diameter portion 4 is formed. This small-diameter portion 4A is a holding portion 13A that is arranged facing each other.
And 13B are arranged in the cutout portion 14. Therefore, each neutron absorbing rod 3 is supported by the holding member 13 at the large diameter portion 4 and is suspended. Between the upper end of the neutron absorbing rod 3 and the upper holding part 6 and between the lower end of the neutron absorbing rod 3 (the end on the control rod drive device connection side) and the lower holding part 7, due to thermal expansion in the reactor. A gap 17 for absorbing the axial extension of the neutron absorbing rod 3 is formed.

細径部5を保持部材13にて支持して中性子吸収棒3をシ
ース12内で宙吊りにすることも考えられるが、強度的に
みて太径部5を保持部材13にて支持するほうが好まし
い。
Although it is conceivable that the small diameter portion 5 is supported by the holding member 13 and the neutron absorbing rod 3 is suspended in the sheath 12, it is preferable to support the large diameter portion 5 by the holding member 13 in terms of strength.

本実施例は、前述のように中性子吸収棒3がシース12に
固定された保持部材13に係合されているので、原子炉の
スクラム時に制御棒1が炉心内に急速挿入された場合で
も、中性子吸収棒3の制御棒挿入端側の端部(第1図に
おいては上側の端部)が上部保持部6に衝突することが
完全に防止できる。すなわち、太径部4の途中に設けら
れた細径部4Aと保持部材13の切欠部14とが係合して細径
部4A下方の太径部4の上端が保持部13A及び13Bの下面接
触しているので、スクラム完了直前での急減速による中
性子吸収棒3の上方への移動を完全に防止でき、中性子
吸収棒3の挿入端側の端部と上部保持部6との衝突を防
止できる。このような細径部4Aと下部支持部7との係合
状態は、制御棒1の寿命中保持されるので、中性子吸収
棒3と上部支持部6との衝突は制御棒1が寿命になるま
での長期間にわたつて起り得ない。
In this embodiment, since the neutron absorbing rod 3 is engaged with the holding member 13 fixed to the sheath 12 as described above, even when the control rod 1 is rapidly inserted into the core during scram of the reactor, It is possible to completely prevent the end portion (upper end portion in FIG. 1) of the neutron absorbing rod 3 on the control rod insertion end side from colliding with the upper holding portion 6. That is, the small-diameter portion 4A provided in the middle of the large-diameter portion 4 and the notch 14 of the holding member 13 are engaged with each other so that the upper end of the large-diameter portion 4 below the small-diameter portion 4A is the lower surface of the holding portions 13A and 13B. Since they are in contact with each other, it is possible to completely prevent the neutron absorbing rod 3 from moving upward due to sudden deceleration immediately before the completion of the scrum, and to prevent a collision between the end portion of the neutron absorbing rod 3 on the insertion end side and the upper holding portion 6. it can. Since the engagement state between the small diameter portion 4A and the lower support portion 7 is maintained for the life of the control rod 1, the collision between the neutron absorbing rod 3 and the upper support portion 6 causes the control rod 1 to reach the life. Cannot happen over a long period of time.

前述のような中性子吸収棒3と保持部材13との係合は、
以下に示す上部が太径部4と下部が細系部5とからなる
中性子吸収棒3を備えた制御棒1特有の問題点をも解消
することができる。太径部4及び細径部5からなる中性
子吸収棒3をブレード2内に設置した場合、第1図に示
すように隣接する中性子吸収棒3は太径部4どうしが接
触している。しかし、隣接する中性子吸収棒3の細径部
5間には、第1図に示すような間隙16が形成される。こ
のため、中性子吸収棒3の細径部5の下端部が下部支持
部7に係合されていないと、原子炉スクラム時の制御棒
の急減速時に中性子吸収棒3が上方に移動して上部保持
部6に衝突するとともに、中性子吸収棒3の細径部5が
この衝突時の慣性力によつて第8図に示すように湾曲
し、細径部5の下端が寸法Hだけ上方に持ち上げられ
る。従つて、中性子吸収棒3と上部保持部6との衝突時
に一時的に中性子吸収材充填領域が上方に向つて寸法H
だけ短縮されることになり、スクラム時における炉心下
部の中性子吸収能力が低下することになる。本実施例
は、第6図及び第7図に示すように中性子吸収棒3と保
持部材13とが係合されて太径部4の荷重が細径部5に作
用しないので、原子炉スクラム時の制御棒の急速挿入操
作において第8図に示す細径部5の湾曲現象が生じにく
く、中性子吸収材充填領域の短縮化も生じにくい。従つ
て、本実施例では、スクラム時に炉心領域下部の中性子
吸収が阻害されることはない。
The engagement between the neutron absorbing rod 3 and the holding member 13 as described above is
The problems peculiar to the control rod 1 including the neutron absorbing rod 3 having the large diameter portion 4 in the upper portion and the thin system portion 5 in the lower portion can be solved. When the neutron absorbing rod 3 including the large diameter portion 4 and the small diameter portion 5 is installed in the blade 2, the large diameter portions 4 of the adjacent neutron absorbing rods 3 are in contact with each other as shown in FIG. However, a gap 16 as shown in FIG. 1 is formed between the small diameter portions 5 of the adjacent neutron absorbing rods 3. Therefore, if the lower end of the small diameter portion 5 of the neutron absorbing rod 3 is not engaged with the lower support portion 7, the neutron absorbing rod 3 will move upward during the rapid deceleration of the control rod during the reactor scram and the upper portion While colliding with the holding part 6, the small diameter part 5 of the neutron absorbing rod 3 is curved as shown in FIG. 8 due to the inertial force at the time of the collision, and the lower end of the small diameter part 5 is lifted upward by a dimension H. To be Therefore, when the neutron absorbing rod 3 and the upper holding portion 6 collide with each other, the neutron absorbing material filling region is temporarily moved upward and has a dimension H.
Therefore, the neutron absorption capacity of the lower part of the core during scram is reduced. In this embodiment, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, the neutron absorbing rod 3 and the holding member 13 are engaged with each other and the load of the large diameter portion 4 does not act on the small diameter portion 5. In the rapid insertion operation of the control rod, the bending phenomenon of the small-diameter portion 5 shown in FIG. 8 is unlikely to occur, and the neutron absorbing material filling region is also unlikely to be shortened. Therefore, in this example, the neutron absorption in the lower part of the core region is not hindered during scram.

隣接する細径部5相互間に間隙16が形成されることによ
る細径部5のブレード2の幅方向にずれは、間隙16内に
スペーサ(図示せず)を挿入することによつて防止でき
る。さらに、細径部5のブレード2の側面に直角な方向
での移動は、シース12に設けられた突起8によつて防止
できる。最も下に位置する突起部8はできるだけ下部保
持部7の近くに設けるとよい。
The gap in the width direction of the blade 2 of the small diameter portion 5 due to the formation of the gap 16 between the adjacent small diameter portions 5 can be prevented by inserting a spacer (not shown) into the gap 16. . Further, the movement of the small-diameter portion 5 in the direction perpendicular to the side surface of the blade 2 can be prevented by the protrusion 8 provided on the sheath 12. The lowest protruding portion 8 is preferably provided as close to the lower holding portion 7 as possible.

本実施例は、ブレード2の外面の直角な方向における吸
収核連鎖型中性子吸収材領域の厚みがブレード2の軸方
向で異なつている。すなわち、ブレード2の側面に直角
な方向における吸収核連鎖型中性子吸収材の厚みは、直
径の大きな中性子吸収棒3の太径部4が存在するブレー
ド2の上部領域で厚く、直径の小さな中性子吸収棒3の
細径部5が存在するブレード2の下部領域で薄くなつて
いる。
In this embodiment, the thickness of the absorption nuclear chain type neutron absorber material region in the direction perpendicular to the outer surface of the blade 2 is different in the axial direction of the blade 2. That is, the thickness of the absorption chain neutron absorber in the direction perpendicular to the side surface of the blade 2 is thick in the upper region of the blade 2 where the large diameter portion 4 of the neutron absorbing rod 3 having a large diameter is present, and the neutron absorbing material having a small diameter is absorbed. It is thinned in the lower region of the blade 2 where the small diameter portion 5 of the rod 3 exists.

シース12は、内側に突出する突起部8を両側面に有して
いる。これらの突起部8は、シース12の構造材の一部を
内側に突出させて構成したものである。突起部8は、第
1図及び第2図に示すように、ブレード2の側面に直角
な方向における吸収核連鎖型中性子吸収材の厚みが薄い
領域、すなわち中性子吸収棒3の細径部5が配置されて
いる制御棒1の下部領域に設けられる。中性子吸収棒3
の細径部5は、シース12の両側に設けられた対向してい
る2つの突起部8によつて挟持されている。このような
対の突起部8が、ブレード2の下部でその長手方向に数
箇所設けられる。
The sheath 12 has protrusions 8 protruding inward on both side surfaces. These protrusions 8 are formed by projecting a part of the structural material of the sheath 12 inward. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the protrusion 8 is a region where the thickness of the absorption nuclear chain type neutron absorber in the direction perpendicular to the side surface of the blade 2 is thin, that is, the small-diameter portion 5 of the neutron absorbing rod 3. It is provided in the lower region of the arranged control rod 1. Neutron absorption rod 3
The small-diameter portion 5 is sandwiched by two opposing protruding portions 8 provided on both sides of the sheath 12. Such a pair of protrusions 8 are provided in the lower portion of the blade 2 at several positions in the longitudinal direction thereof.

シース12の側面の内面に突出した突起部8によつて中性
子吸収棒3の細径部5が保持されるので、中性子吸収棒
3の細径部5がシース12内でシース12の側面、すなわち
ブレード2の側面に直角な方向に移動することを抑制で
きる。このため、制御棒1が原子炉内に挿入されている
間に、中性子吸収棒3の細径部5が、地震,冷却水の流
動振動等にてシース12内でブレード2の厚み方向に移動
し、反応度制御に支障を与える可能性がなくなる。さら
にこのような反応度の変動を抑制できる突起部8を設け
ることは、シース12の曲げ剛性を高めることにつなが
り、シース12の厚みを薄くできる。これによつても制御
棒1の重量が軽減できる。
Since the small-diameter portion 5 of the neutron absorbing rod 3 is held by the protruding portion 8 protruding on the inner surface of the side surface of the sheath 12, the small-diameter portion 5 of the neutron absorbing rod 3 is located inside the sheath 12, that is, on the side surface of the sheath 12. It is possible to prevent the blade 2 from moving in a direction perpendicular to the side surface. Therefore, while the control rod 1 is being inserted into the reactor, the small diameter portion 5 of the neutron absorbing rod 3 moves in the sheath 12 in the thickness direction of the blade 2 due to an earthquake, flow vibration of cooling water, or the like. However, there is no possibility of affecting the reactivity control. Further, the provision of the protrusions 8 capable of suppressing such fluctuations in reactivity leads to an increase in bending rigidity of the sheath 12, and the thickness of the sheath 12 can be reduced. This can also reduce the weight of the control rod 1.

また、本実施例は、シース12の内側に保持部13A及び13B
を取付けているので、シース12の外側へのふくらみを防
止することができる。特に、このシース12の外側へのふ
くらみの防止は、保持部13Aと保持部13Bとをねじまたは
溶接等により結合することによつてより確実なものとな
る。
Further, in this embodiment, the holding portions 13A and 13B are provided inside the sheath 12.
Since the is attached, the outer bulge of the sheath 12 can be prevented. In particular, the bulging of the sheath 12 to the outside can be prevented more reliably by connecting the holding portions 13A and 13B with screws or welding.

切欠部14の半径を細径部5の半径に一致させた保持部13
A及び13Bを、ブレード2の下部、すなわち中性子吸収棒
3の細径部5の位置に配置してシース12に取付けること
によつて、細径部5のブレード2の幅方向及びブレード
2の側面に直角な方向への移動を拘束できる。
Holding portion 13 in which the radius of the notch portion 14 matches the radius of the small diameter portion 5.
By disposing A and 13B at the lower part of the blade 2, that is, at the position of the small diameter portion 5 of the neutron absorbing rod 3 and attaching it to the sheath 12, the width direction of the blade 2 of the small diameter portion 5 and the side surface of the blade 2 The movement in the direction perpendicular to can be restricted.

中性子吸収棒3をブレード2内での宙吊り状態に保持す
る他の実施例を第9図及び第10図に基づいて以下に説明
する。第9図は前述の第7図に相当する部分を示してい
る。
Another embodiment in which the neutron absorbing rod 3 is held in a suspended state in the blade 2 will be described below with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows a portion corresponding to FIG. 7 described above.

第9図に示す実施例は、前述の実施例に示す保持部材13
を保持部材13Cに替えたものである。保持部材13Cは、1
つの部材からなつておりブレード2の側面に直角な方向
で保持部材13Cの中心から一面に延びる切欠部14Aを有し
ている。切欠部14の数は、中性子吸収棒3の本数に等し
い。シース12内に配置された全中性子吸収棒3の細径部
4Aが各々の切欠部14A内に挿入される。保持部材13Cは、
両側面が点溶接部15にてシース12に固定される。
The embodiment shown in FIG. 9 is the holding member 13 shown in the above-mentioned embodiment.
Is replaced with a holding member 13C. Holding member 13C is 1
The holding member 13C has a cutout portion 14A extending in the direction perpendicular to the side surface of the blade 2 from the center of the holding member 13C. The number of notches 14 is equal to the number of neutron absorbing rods 3. Small diameter part of the total neutron absorption rod 3 arranged in the sheath 12
4A is inserted into each notch 14A. The holding member 13C is
Both side surfaces are fixed to the sheath 12 at the spot welds 15.

本実施例の制御棒も、前述した実施例と同様な効果を得
ることができる。さらに、保持部材13Cは、1つの部材
からなつており、前述の保持部材13に比べて製作で容易
である。
The control rod of this embodiment can also obtain the same effects as those of the above-described embodiments. Further, the holding member 13C is made of one member and is easier to manufacture than the above-mentioned holding member 13.

第10図に示す実施例は、中性子吸収棒3の制御棒挿入端
側の端部を、制御棒挿入端側に位置している上部保持部
6(またはハンドル18)に宙吊り、すなわち吊下げたも
のである。制御棒挿入端とは、炉心内に最初に挿入され
る制御棒の一端であり、制御棒のもう1つの一端である
制御棒駆動装置連結側の一端とは反対の位置にある。上
部保持部6Aに断面形状が逆L字の溝20をブレード2の幅
方向に連続して設け、この溝20内に、中性子吸収棒3Aの
上端部(太径部4の上端部)に設けたL字型の係合部21
を挿入して上部保持部6Aと中性子吸収棒3Aを係合したも
のである。本実施例では、前述の実施例のように太径部
4に細径部4Aが設けられていない。ただし、中性子吸収
棒3Aは、Hf製であり、中性子吸収棒3と同様に太径部4
及び細径部5から構成されている。
In the embodiment shown in FIG. 10, the end portion of the neutron absorbing rod 3 on the control rod insertion end side is suspended, that is, hung, from the upper holding portion 6 (or the handle 18) located on the control rod insertion end side. It is a thing. The control rod insertion end is one end of the control rod that is first inserted into the core, and is located at a position opposite to the other end of the control rod, which is one end on the control rod drive device connecting side. A groove 20 having an inverted L-shaped cross section is continuously provided in the upper holding portion 6A in the width direction of the blade 2, and the groove 20 is provided at the upper end portion of the neutron absorbing rod 3A (upper end portion of the large diameter portion 4). L-shaped engaging part 21
Is inserted to engage the upper holding portion 6A and the neutron absorbing rod 3A. In the present embodiment, the small diameter portion 4A is not provided in the large diameter portion 4 as in the above embodiments. However, the neutron absorbing rod 3A is made of Hf, and like the neutron absorbing rod 3, the large diameter portion 4
And a small-diameter portion 5.

本実施例においても、中性子吸収棒3Aがシース12内で宙
吊りの状態(懸垂状態)になるので、第1図の実施例と
同様な効果が得られる。
Also in this embodiment, since the neutron absorbing rod 3A is suspended in the sheath 12 (suspended state), the same effect as that of the embodiment of FIG. 1 can be obtained.

前述した各実施例の中性子吸収棒の支持構造は、吸収核
連鎖型中性子吸収材にて構成される中性子吸収棒であつ
て軸方向の全長における横断面積が一様な中性子吸収棒
の支持にも適用できる。
The support structure of the neutron absorbing rod of each of the above-mentioned embodiments is also a neutron absorbing rod composed of an absorption nucleus chain type neutron absorbing material, and also for supporting a neutron absorbing rod having a uniform cross-sectional area in the axial total length. Applicable.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、制御棒が寿命となるまでの長期間にわ
たってスクラム時に中性子吸収棒が制御棒挿入端側の構
造材に与える衝撃を防止できる。また、スクラム時の炉
心下部領域の中性子吸収能力の低下を防止できる。
According to the present invention, it is possible to prevent the impact of the neutron absorbing rod on the structural member on the control rod insertion end side during scram for a long period until the control rod reaches the end of its life. Further, it is possible to prevent a decrease in the neutron absorption capacity in the lower core region during scram.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の好適な一実施例である制御棒の局部断
面図、第2図は第1図の制御棒の外観図、第3図は中性
子インポータンスの軸方向分布を示す特性図、第4図は
第2図のIV−IV断面図、第5図は第2図のV−V断面
図、第6図は第1図のVI−VI断面図、第7図は第6図の
VII−VII断面図、第8図は原子炉スクラム時の制御棒操
作によつて中性子吸収棒の細径部に生じる湾曲現象を示
す説明図、第9図及び第10図は本発明の他の実施例にお
ける中性子吸収棒の支持状態を示す構造図、第11図は中
性子吸収棒における上部領域と下部領域との境界の位置
の変化を伴う実効増倍率の変化を示す特性図である。 1……制御棒、2……ブレード、3,3A……中性子吸収
棒、4……太径部、4A,5……細径部、6……上部保持
部、7……下部保持部、12……シース、13,13C……保持
部材。
FIG. 1 is a partial sectional view of a control rod which is a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view of the control rod of FIG. 1, and FIG. 3 is a characteristic diagram showing an axial distribution of neutron importance. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2, FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 2, FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 1, and FIG. 7 is shown in FIG.
VII-VII sectional view, FIG. 8 is an explanatory view showing a bending phenomenon which occurs in the small diameter portion of the neutron absorbing rod due to the control rod operation at the time of reactor scram, and FIGS. 9 and 10 are other diagrams of the present invention. FIG. 11 is a structural diagram showing a supported state of the neutron absorbing rod in the example, and FIG. 11 is a characteristic diagram showing a change in effective multiplication factor with a change in the position of the boundary between the upper region and the lower region in the neutron absorbing rod. 1 ... control rod, 2 ... blade, 3,3A ... neutron absorbing rod, 4 ... large diameter part, 4A, 5 ... small diameter part, 6 ... upper holding part, 7 ... lower holding part, 12 …… Sheath, 13,13C …… Holding member.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 善一郎 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 実開 昭60−8895(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Zenichiro Endo 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi factory (56) Bibliography Sho 60-8895 (JP, U)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御棒挿入端側に位置する第1支持部と、
制御棒駆動装置連結側に位置する第2支持部と、前記第
1及び第2支持部に両端部が取付けられ中性子吸収棒の
周囲を取り囲むシースとからなるブレードを有する制御
棒において、 前記中性子吸収棒が吸収核連鎖型中性子吸収材にて構成
され、前記中性子吸収棒を軸方向で制御棒挿入端側領域
と制御棒駆動装置連結側領域の2領域に分割し、後者の
領域における前記中性子吸収棒の太さを前者の領域にお
ける前記中性子吸収棒の太さよりも細くし、 前記中性子吸収棒の前記制御棒挿入端側領域が前記シー
スに取付けられた保持部材で係合されて支持されること
により、その軸方向の移動を拘束されて前記ブレード内
で懸垂状態で支持されていることを特徴とする制御棒。
1. A first support portion located on the control rod insertion end side,
A control rod having a blade comprising a second support portion located on the control rod drive device connection side and a sheath having both ends attached to the first and second support portions and surrounding the neutron absorption rod, wherein the neutron absorption The rod is composed of an absorption nuclear chain type neutron absorber, and the neutron absorbing rod is axially divided into two regions, a control rod insertion end side region and a control rod driving device coupling side region, and the neutron absorption in the latter region. The thickness of the rod is made thinner than the thickness of the neutron absorbing rod in the former region, and the control rod insertion end side region of the neutron absorbing rod is engaged and supported by a holding member attached to the sheath. The control rod is restrained from moving in the axial direction thereof and is supported in a suspended state in the blade.
【請求項2】前記中性子吸収棒の前記制御棒挿入端側領
域の軸方向の長さを、該中性子吸収棒の全長の3/8〜5/8
にした特許請求の範囲第1項記載の制御棒。
2. The axial length of the control rod insertion end side region of the neutron absorbing rod is 3/8 to 5/8 of the total length of the neutron absorbing rod.
The control rod according to claim 1.
【請求項3】制御棒挿入端側に位置する第1支持部と、
制御棒駆動装置連結側に位置する第2支持部と、前記第
1支持部と前記第2支持部の間に配置された複数の中性
子吸収棒と、前記第1及び第2支持部に両端部が取付け
られ前記中性子吸収棒の周囲を取り囲むシースとからな
る制御棒において、 前記中性子吸収棒が吸収核連鎖型中性子吸収材にて構成
され、前記中性子吸収棒を軸方向で制御棒挿入端側領域
と制御棒駆動装置連結側領域の2領域に分割し、後者の
領域における前記中性子吸収棒の太さを前者の領域にお
ける前記中性子吸収棒の太さよりも細くし、 前記中性子吸収棒の前記制御棒挿入端側領域が、前記シ
ースに取付けられた保持部材にて係合されて支持され、
該保持部材との係合部において前記中性子吸収棒がその
軸方向の移動を拘束される手段を有していることを特徴
とする制御棒。
3. A first support portion located on the control rod insertion end side,
A second support portion located on the control rod drive device connection side, a plurality of neutron absorbing rods arranged between the first support portion and the second support portion, and both end portions of the first and second support portions. In the control rod consisting of a sheath surrounding the periphery of the neutron absorbing rod is attached, the neutron absorbing rod is composed of absorption nuclear chain type neutron absorbing material, the control rod insertion end side region in the axial direction of the neutron absorbing rod And a control rod driving device connecting side region, the thickness of the neutron absorbing rod in the latter region is made thinner than the thickness of the neutron absorbing rod in the former region, and the control rod of the neutron absorbing rod is The insertion end side region is engaged and supported by a holding member attached to the sheath,
A control rod, characterized in that it has means for restraining axial movement of the neutron absorbing rod at an engaging portion with the holding member.
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