JPH06186373A - Control rod for fast breeder reactor - Google Patents
Control rod for fast breeder reactorInfo
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- JPH06186373A JPH06186373A JP43A JP33606092A JPH06186373A JP H06186373 A JPH06186373 A JP H06186373A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 33606092 A JP33606092 A JP 33606092A JP H06186373 A JPH06186373 A JP H06186373A
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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
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、炉心への挿入および引
抜きを行なって出力調整をするための高速増殖炉用制御
棒に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control rod for a fast breeder reactor which is used for insertion and withdrawal into a core to adjust the power.
【0002】[0002]
【従来の技術】高速増殖炉用制御棒には、安全棒と調整
棒との2種類がある。安全棒は原子炉のスクラム時に炉
心内に挿入して原子炉を停止するためのものであり、一
方、調整棒は炉心への挿入、引抜きを行なって原子炉の
出力調整を行なうためのものである。2. Description of the Related Art There are two types of control rods for fast breeder reactors: safety rods and adjusting rods. The safety rod is for inserting the reactor into the core during a scram of the reactor to stop the reactor, while the adjusting rod is for inserting into and extracting from the core to adjust the power output of the reactor. is there.
【0003】図5に従来の出力調整用の高速増殖炉用制
御棒に収納されている制御棒ピンを示す。制御棒ピン1
はステンレス鋼製の被覆管2にボロン・カーバイト(B
4 C)ペレット3を複数個積層させたものである。ボロ
ン・カーバイトペレット3の上下両端はスプリング4に
より弾性支持され、端栓5により制御棒ピン1の上下端
を密封している。制御棒ピン1内の空間(ガス・プレナ
ム部)6は、ボロン・カーバイトペレットのボロンB10
の(n,α)反応により生じたヘリウム(He)ガスを
溜めておくためのものである。FIG. 5 shows a control rod pin housed in a conventional control rod for a fast breeder reactor for power adjustment. Control rod pin 1
Is a stainless steel cladding tube 2 with boron carbide (B
4 C) A plurality of pellets 3 are laminated. Both upper and lower ends of the boron carbide pellet 3 are elastically supported by springs 4, and upper and lower ends of the control rod pin 1 are sealed by end plugs 5. The space (gas plenum) 6 inside the control rod pin 1 is boron B 10 of boron carbide pellets.
The helium (He) gas generated by the (n, α) reaction is stored.
【0004】ところで、原子炉の運転中は出力調整のた
めに調整用制御棒が炉心内に挿入されている。この調整
用制御棒内には前記したようにボロン・カーバイトペレ
ットが複数個装填されているので、ボロンB10の(n,
α)反応によりヘリウムガスが発生し、しかも1回の
(n,α)反応は約28MeVの発熱量を伴う。この反
応はペレット全体で起こるため、ボロン・カーバイトペ
レット内には中心部が高く周辺部が低い温度分布が生
じ、ペレット周辺部に引張応力が発生する。このペレッ
ト周辺部の引張応力がペレット破壊応力を越えると、ボ
ロン・カーバイトペレット3に割れが生じ、その際に、
割れたボロン・カーバイトペレット片が飛散(リロケー
ション)する。By the way, during the operation of the nuclear reactor, an adjusting control rod is inserted in the core for adjusting the output. Since a plurality of boron / carbite pellets are loaded in the adjusting control rod as described above, the boron B 10 (n,
Helium gas is generated by the α) reaction, and one (n, α) reaction is accompanied by a heating value of about 28 MeV. Since this reaction occurs in the entire pellet, a temperature distribution having a high central portion and a low peripheral portion is generated in the boron carbide pellet, and tensile stress is generated in the peripheral portion of the pellet. When the tensile stress in the periphery of the pellet exceeds the pellet breaking stress, the boron carbide pellet 3 is cracked, and at that time,
Broken boron carbide pellets scatter (relocate).
【0005】このボロン・カーバイトペレットのリロケ
ーションによりステンレス鋼製被覆管とボロン・カーバ
イトペレット間のギャップ幅は狭まり、部分的にステン
レス鋼製被覆管とボロン・カーバイトペレットが接触す
るようになる。このような状態で調整用制御棒を使用し
ていると、ボロン・カーバイトペレットのボロンB10の
(n,α)反応によりヘリウムガスがペレット内で次々
に作られていく。このヘリウムガスの一部はペレットか
ら放出されてガス・プレナム部6に溜められるが、残っ
たヘリウムガスはペレット3内に閉じ込められる。この
ため、ボロンB10の(n,α)反応による燃焼とともに
ヘリウムガスがペレット内に溜っていき、ペレットの膨
脹(ヘリウムガスによるボロン・カーバイトペレットの
ガス・スエリング)が生じる。By the relocation of the boron carbide pellets, the gap width between the stainless steel cladding tube and the boron carbide pellets is narrowed, and the stainless steel cladding tube and the boron carbide pellets come into partial contact with each other. . When the adjusting control rod is used in such a state, helium gas is successively produced in the pellet by the (n, α) reaction of boron B 10 of the boron-carbite pellet. A part of this helium gas is discharged from the pellet and stored in the gas plenum portion 6, but the remaining helium gas is confined in the pellet 3. Therefore, helium gas accumulates in the pellets as the boron B 10 is burned by the (n, α) reaction, and expansion of the pellets (gas swelling of the boron carbide pellets by the helium gas) occurs.
【0006】制御棒の被覆管として使用されているステ
ンレス鋼の熱膨脹係数はボロン・カーバイトのそれと比
べて数倍大きいため、このときのステンレス鋼製被覆管
とボロン・カーバイトペレットの間のギャップ幅は製造
時より広がっている。このため、リロケーションとスエ
リングによるステンレス鋼製被覆管とボロン・カーバイ
トペレットとの接触はそれほど強くない。ところが、原
子炉を停止させ、冷却材の温度を下げると、ステンレス
鋼製被覆管の熱収縮がボロン・カーバイトペレットのそ
れよりも数倍大きいために、ステンレス鋼製被覆管はリ
ロケーションおよびスエリングにより過度の応力を受け
る。この応力がステンレス鋼製被覆管の破断応力を越え
た時に調整用制御棒が破損する。Since the coefficient of thermal expansion of stainless steel used as a cladding tube for control rods is several times larger than that of boron carbide, the gap between the stainless steel cladding tube and the boron carbide pellets at this time. The width is wider than when it was manufactured. For this reason, the contact between the stainless steel cladding and the boron carbide pellets by relocation and swelling is not so strong. However, when the reactor is shut down and the temperature of the coolant is lowered, the thermal contraction of the stainless steel cladding is several times larger than that of boron carbide pellets, so the stainless steel cladding is subject to relocation and swelling. Receive excessive stress. When this stress exceeds the breaking stress of the stainless steel cladding tube, the adjusting control rod is damaged.
【0007】しかしながら、従来の高速増殖炉用制御棒
には、中性子吸収材ペレットのリロケーションを防止す
る手段は講じられていない。However, the conventional control rods for fast breeder reactors have no means for preventing the relocation of the neutron absorbing material pellets.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記状況に鑑
みなされたもので、高速増殖炉用制御棒においてボロン
・カーバイトペレットのリロケーションを防止し、安全
な調整用制御棒を提供することを目的としたものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a safe adjusting control rod by preventing relocation of boron carbide pellets in a fast breeder reactor control rod. It is intended.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的は、上記制御棒
ピン内の中性子吸収材ペレットの側面の一部または全部
を中性子吸収断面積の大きい金属で覆うことにより達成
される。ボロン・カーバイトペレットを覆う金属として
は、反応度制御能力を損なうことがないように中性子吸
収断面積の大きい中性子吸収材金属がよく、特に、レニ
ウム(Re)、ユーロピウム(Eu)、リチウム(L
i)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ニオブ
(Nb)、モリブデン(Mo)、インジウム(In)、
カドミウム(Cd)、銀(Ag)が好適である。The above object can be achieved by covering a part or all of the side surface of the neutron absorbing material pellet in the control rod pin with a metal having a large neutron absorbing cross section. As a metal for covering the boron carbide pellets, a neutron absorber metal having a large neutron absorption cross-section is preferable so as not to impair the reactivity control ability, and particularly, rhenium (Re), europium (Eu), lithium (L)
i), tantalum (Ta), tungsten (W), niobium (Nb), molybdenum (Mo), indium (In),
Cadmium (Cd) and silver (Ag) are preferable.
【0010】[0010]
【作用】本発明においては、中性子吸収材ペレットの側
面の一部または全部を中性子吸収断面積の大きい金属で
覆っているので、たといペレットに割れが生じても、割
れたペレット片が飛散して被覆管とボロン・カーバイト
ペレットの間のギャップ幅を狭めるような結果になるこ
とはない。したがって被覆管とボロン・カーバイトペレ
ットの間のギャップ幅が確保され、ペレットと被覆管の
機械的相互作用の発生を防止することができる。In the present invention, since a part or all of the side surface of the neutron absorbing material pellet is covered with a metal having a large neutron absorption cross-sectional area, even if a crack occurs in the pellet, the broken pellet piece scatters. It does not result in a narrow gap between the cladding and the boron carbide pellets. Therefore, the gap width between the cladding tube and the boron carbide pellets is secured, and the mechanical interaction between the pellets and the cladding tube can be prevented.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図中、制御棒ピン7は、ボロン−10(B10)を濃
縮した外径16mmのボロン・カーバイトペレット3を
外径18.5mm、肉厚0.8mmのステンレス鋼製の
被覆管2に装填したものである。このボロン・カーバイ
トペレット3の外周は、肉厚0.2mmの中性子吸収断
面積の大きいニオブ円筒管8で保護されている。ボロン
・カーバイトペレット3の上下端はスプリング4により
それぞれ弾性支持されており、制御棒ピン7は端栓5に
より上下端部をそれぞれ密封して非ベント型に構成され
ている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the figure, the control rod pin 7 is a boron-carbide pellet 3 having an outer diameter of 16 mm and containing boron-10 (B 10 ) concentrated on a stainless steel cladding tube 2 having an outer diameter of 18.5 mm and a wall thickness of 0.8 mm. It is loaded. The outer periphery of the boron carbide pellets 3 is protected by a niobium cylindrical tube 8 having a large neutron absorption cross-sectional area of 0.2 mm. The upper and lower ends of the boron carbide pellet 3 are elastically supported by springs 4, respectively, and the control rod pin 7 is of a non-vent type in which the upper and lower ends are sealed by end plugs 5.
【0012】本発明の制御棒ピンは上記したように構成
されているので、ボロン・カーバイトペレットに割れが
生じても、このニオブ円筒管8に阻害されて、割れたペ
レット片が被覆管2とペレット3のギャップ幅を狭める
ことがなく、被覆管2とペレット3の機械的相互作用の
発生を阻止することができる。Since the control rod pin of the present invention is constructed as described above, even if a boron carbide pellet is cracked, it is hindered by this niobium cylindrical tube 8 and the broken pellet piece causes the cracked pellet piece to be covered. Therefore, the mechanical interaction between the cladding tube 2 and the pellet 3 can be prevented without narrowing the gap width between the pellet 3 and the pellet 3.
【0013】図2,図3および図4はそれぞれ本発明の
他の実施例を示すもので、中性子吸収断面積の大きい金
属で外周を覆ったボロン・カーバイトペレットの断面を
示す図である。中性子吸収断面積の大きい金属は必ずし
も図1のようにボロン・カーバイトペレットスタック全
長を覆う必要はなく、図2のように例えば燃焼度の高い
ペレットスタック部(制御棒ピンの先端部のペレット
部)のペレットのみを個々に金属円筒管で覆ってもよい
し、図3に示すように個々のペレットの外周部の一部を
金属円筒管で覆ってもよいし、また図4に示すように上
下に隣接したペレットの上下端面部のみを金属円筒管で
覆ってもよい。FIGS. 2, 3 and 4 show other embodiments of the present invention, respectively, and are views showing the cross section of a boron carbide pellet whose outer periphery is covered with a metal having a large neutron absorption cross section. A metal having a large neutron absorption cross-section does not necessarily have to cover the entire length of the boron carbide pellet stack as shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 2, for example, a pellet stack part with a high burnup (the pellet part at the tip of the control rod pin). ), Only the pellets may be individually covered with a metal cylindrical tube, or a part of the outer periphery of each pellet may be covered with a metal cylindrical tube as shown in FIG. 3, or as shown in FIG. Only the upper and lower end surface portions of the vertically adjacent pellets may be covered with the metal cylindrical tube.
【0014】さらに、ボロン・カーバイトペレットの外
周部を覆う金属の形状は、円筒管のほかに、例えば網目
状の金属や螺旋状のものでもよい。また、縦方向にスリ
ットが入った円筒管をペレットに装着してもペレットの
リロケーションを防止することができる。Further, the shape of the metal covering the outer peripheral portion of the boron carbide pellets may be, for example, a mesh-shaped metal or a spiral shape in addition to the cylindrical tube. Further, even if a cylindrical tube having a slit in the vertical direction is attached to the pellet, relocation of the pellet can be prevented.
【0015】また、ボロン・カーバイトペレットの外周
を覆う金属としては、反応度制御能力を損なうことな
く、しかもボロン・カーバイトペレットのリロケーショ
ンを防ぐために、中性子吸収断面積の大きい金属、例え
ばレニウム(Re)、ユーロピウム(Eu)、リチウム
(Li)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ニ
オブ(Nb)、モリブデン(Mo)、インジウム(I
n)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)が好適である
が、製作面の問題からこれらの中性子吸収断面積の大き
な金属を他の金属に添加して製造した金属を使用しても
よい。As a metal for covering the outer periphery of the boron carbide pellets, a metal having a large neutron absorption cross section, for example, rhenium (, in order to prevent relocation of the boron carbide pellets, without impairing the reactivity control capability. Re), europium (Eu), lithium (Li), tantalum (Ta), tungsten (W), niobium (Nb), molybdenum (Mo), indium (I).
n), cadmium (Cd), and silver (Ag) are preferable, but metals produced by adding these metals having a large neutron absorption cross-section to other metals may also be used due to manufacturing problems.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上記述したごとく、本発明の高速増殖
炉用制御棒は、ボロン・カーバイトペレットのリロケー
ションを軽減させ、被覆管とボロン・カーバイトペレッ
トの機械的相互作用を防ぐことができる。As described above, the control rod for a fast breeder reactor according to the present invention can reduce the relocation of boron / carbite pellets and prevent the mechanical interaction between the cladding tube and boron / carbite pellets. .
【図1】本発明の一実施例である高速増殖炉用制御棒ピ
ンの縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a control rod pin for a fast breeder reactor which is an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施例におけるボロン・カーバイ
トペレットの断面を示す図。FIG. 2 is a view showing a cross section of a boron carbide pellet according to another embodiment of the present invention.
【図3】本発明の他の実施例におけるボロン・カーバイ
トペレットの断面を示す図。FIG. 3 is a view showing a cross section of a boron carbide pellet according to another embodiment of the present invention.
【図4】本発明の他の実施例におけるボロン・カーバイ
トペレットの断面を示す図。FIG. 4 is a view showing a cross section of a boron carbide pellet according to another embodiment of the present invention.
【図5】従来の高速増殖炉用制御棒ピンの縦断面図。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a conventional control rod pin for a fast breeder reactor.
2…被覆管、3…ボロン・カーバイトペレット、4…ス
プリング、5…端栓、6…ガス・プレナム部、7…高速
増殖炉用制御棒ピン、8…中性子吸収材金属円筒管。2 ... Cladding pipe, 3 ... Boron carbide pellets, 4 ... Spring, 5 ... End plug, 6 ... Gas plenum part, 7 ... Control rod pin for fast breeder reactor, 8 ... Neutron absorbing material metal cylindrical pipe.
Claims (2)
した制御棒ピンを制御棒保護管内に収納してなる高速増
殖炉用制御棒において、上記制御棒ピン内の中性子吸収
材ペレットの側面の一部または全部を中性子吸収断面積
の大きい金属で覆い、かつ、該金属と被覆管の間にギャ
ップを有することを特徴とする高速増殖炉用制御棒。1. A control rod for a fast breeder reactor in which a control rod pin having a neutron absorbing material pellet loaded in a cladding pipe is housed in a control rod protecting pipe, wherein one side surface of the neutron absorbing material pellet in the control rod pin. A control rod for a fast breeder reactor, characterized in that a part or the whole is covered with a metal having a large neutron absorption cross-section, and a gap is provided between the metal and the cladding tube.
ム(Re)、ユーロピウム(Eu)、リチウム(L
i)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ニオブ
(Nb)、モリブデン(Mo)、インジウム(In)、
カドミウム(Cd)、銀(Ag)か、またこれら金属を
主成分とした金属である請求項1記載の高速増殖炉用制
御棒。2. A metal having a large neutron absorption cross section is rhenium (Re), europium (Eu), lithium (L).
i), tantalum (Ta), tungsten (W), niobium (Nb), molybdenum (Mo), indium (In),
The control rod for a fast breeder reactor according to claim 1, which is cadmium (Cd), silver (Ag), or a metal containing these metals as a main component.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06186373A (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Control rod for fast breeder reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06186373A (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Control rod for fast breeder reactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06186373A true JPH06186373A (en) | 1994-07-08 |
Family
ID=18295285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06186373A (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Control rod for fast breeder reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06186373A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6226340B1 (en) | 1996-05-22 | 2001-05-01 | General Electric Company | Hermaphroditic absorber loading for higher worth control rods |
| US20110168926A1 (en) * | 2005-12-29 | 2011-07-14 | Nuclear Fuel Services, Inc. | Compressed powder composite neutron absorber material |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP43A patent/JPH06186373A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6226340B1 (en) | 1996-05-22 | 2001-05-01 | General Electric Company | Hermaphroditic absorber loading for higher worth control rods |
| US20110168926A1 (en) * | 2005-12-29 | 2011-07-14 | Nuclear Fuel Services, Inc. | Compressed powder composite neutron absorber material |
| US8300760B2 (en) * | 2005-12-29 | 2012-10-30 | Neucon Technology, Llc | Compressed powder composite neutron absorber material |
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