CN102576574B - 高温气冷堆用控制棒 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种高温气冷堆用控制棒，其通过形成为高强度的支承结构，即使在被施加拉伸、弯曲、剪切等应力的情况下，也不会损害各控制棒元件之间的连结状态，且通过提高耐热性，能够飞跃性地提高高温气冷堆的安全性。高温气冷堆用控制棒具备多个在呈双重圆筒状的外筒(9)与内筒(8)之间配置有中子吸收体(7)的控制棒元件(1)，并将该控制棒元件(1)沿铅垂方向连结，其特征在于，在上述内筒(8)内配置有至少支承上述中子吸收体(7)的柱状的支承体(2)，在该支承体(2)的上下两端部设有与其他的控制棒元件(1)连结的连结机构。

Description

高温气冷堆用控制棒
技术领域
本发明涉及在原子能发电的高温气冷堆中使用的高温气冷堆用控制棒。
背景技术
在原子能发电的高温气冷堆中使用的高温气冷堆用控制棒是将多个控制棒元件沿着铅垂方向(上下方向)连结的结构，在各控制棒元件中收纳有B4C等中子吸收体。
以往，作为高温气冷堆中的中子吸收体的收容机构即控制棒元件，开始使用金属系的高温气冷堆用控制棒，但在应用于炉心输出或输出密度大的温度条件严格的大规模的高温气冷堆时，若控制棒元件使用金属材料，则会引起金属的熔融，可能无法反复使用，这种情况成为技术课题。因此，在大规模的高温气冷堆中，作为取代金属材料的控制棒材料，有时使用可反复使用的C/C合成物制的高温气冷堆用控制棒或SiC/SiC合成物制的控制棒元件。
在此，作为由控制棒驱动装置进行升降驱动的高温气冷堆用控制棒的升降机构，已知有与控制棒元件固定成一体的金属线穿过各控制棒元件的内筒内部，使该金属线上下移动而使高温气冷堆用控制棒升降的机构。考虑到这种情况，提出了在各控制棒元件的外筒和内筒的下部设置螺钉或嵌合部来将各控制棒元件连接的机构(参照下述专利文献1)。若为这种机构，则能够在某种程度上抑制高温气冷堆用控制棒的摆动，然而在螺钉连接中具有如下的课题：由于在螺纹牙上集中有拉伸、弯曲、剪切等应力，因此无法增大悬吊载荷(即，控制棒元件的连结个数受限制)，而且，螺钉因稍微的摇晃等会发生断裂。
因此，提出有在使用了C/C合成物的外筒与内筒之间填充B4C粉末而使其烧结，并且在控制棒元件的外筒内配置C/C制的连结用带，使用C/C制的十字的十字接头将该连结用带连结的结构(参照下述专利文献2)。需要说明的是，沿上下方向相邻的连结用带以扭转90°的状态配置。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开平03-134592号公报
【专利文献2】日本特开平06-148372号公报
然而，在上述以往的发明中，由于是利用连结用带将设置于各控制棒元件的十字状的十字接头之间连结的结构，因此不得不利用长条的连结用带来支承控制棒的整体重量，具有强度方面存在问题这样的课题。需要说明的是，在增大十字状的十字接头的直径而实现十字接头的强度提高时，必须相应减小连结用带的宽度，因此会导致连结用带的强度下降。另一方面，在增大连结用带的宽度而实现连结用带的强度提高时，必须相应减小十字状的十字接头的直径，因此会导致十字接头的强度下降。从而，作为高温气冷堆用控制棒整体，难以实现强度提高。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种通过高强度的支承结构，即使在被施加拉伸、弯曲、剪切等应力的情况下，也不会损害各控制棒元件之间的连结状态，且通过提高耐热性，能够飞跃性地提高高温气冷堆的安全性的高温气冷堆用控制棒。
本发明为了实现上述目的，而提供一种高温气冷堆用控制棒，具备多个在呈双重圆筒状的外筒与内筒之间配置有中子吸收体的控制棒元件，并将所述控制棒元件沿铅垂方向连结，其特征在于，在所述内筒内配置有至少支承所述中子吸收体的柱状的支承体，在该支承体的上下两端部中的至少一方的端部设有与其他控制棒元件连结的连结机构。
如上述构成那样，若在内筒内配置支承中子吸收体的支承体，则中子吸收体的重量施加给支承体，由于该支承体为柱状，因此比连结用带的强度高。从而，即使在被施加拉伸、弯曲、剪切等应力的情况下，也不会损害各控制棒元件之间的连结状态。因此，在向原子炉炉心的紧急插入及输出调整时，不会损伤控制棒主体，能够毫无障碍地进行之后的原子炉的再起动。而且，由于在支承体的上下两端部中的至少一方的端部设有与其他的控制棒元件连结的连结机构，因此也能够顺利地实现各控制棒元件间的连结。因此，能实现安全性的提高且利用简便的方法来制作高温气冷堆用控制棒。
优选的是，构成控制棒元件的构件中的除中子吸收体之外的构件由C/C合成物材料或SiC/SiC合成物材料构成。
若除中子吸收体之外的构件由具有高剪切强度且耐热性优异的C/C合成物材料或SiC/SiC合成物材料构成，则能够实现耐热性的提高，并且能够实现机械强度的提高。尤其是SiC/SiC合成物材料为高强度且具有更高的剪切强度，并且耐中子损伤性优异，因此在使用该材料时，能进一步发挥上述作用效果。但是，由于SiC/SiC合成物材料比C/C合成物材料高价，因此如后述那样，优选仅对特别需要强度等的部件使用。而且，在由上述材料构成时，在非活性气氛下且在2000℃以下能够反复使用，不会因控制棒的使用温度极限而对原子炉的运转条件有所制约。
优选的是，所述支承体具有侧壁和被该侧壁包围并沿铅垂方向延伸的中空部。
这样，若在支承体形成沿着铅垂方向延伸的中空部，则能够实现支承体的轻量化，因此施加给连结机构的重量减少。故能够抑制高温气冷堆用控制棒发生破损的情况，使安全性进一步提高。而且，由于原材料可以减少，因此能够实现高温气冷堆用控制棒的成本降低。需要说明的是，由于在中空部的四周存在侧壁，因此也能够抑制支承体的强度下降。
优选的是，所述连结机构具备：轴，其沿水平方向穿过在所述支承体的侧壁上形成的两个孔；环状的连结带，其供该轴贯通。
这样，仅通过设置沿水平方向穿过在支承体的侧壁上形成的两个孔的轴和供该轴贯通的环状的连结带就能够进行连结，因此能够低成本且容易地将控制棒元件彼此连结。
优选的是，所述连结带呈板状。
连结带并未限定为板状，但若为板状，则能够提供一种轻量且提高了强度的连结带。而且，也能够提高对扭转应力的抗力。
优选的是，在所述控制棒元件之间设有间隙。
若在控制棒元件之间设置间隙，则轴在连结带内能够上下移动。因此，即使在向控制棒元件施加轴向(铅垂方向)的应力的情况下，也能够抑制控制棒元件发生破损的情况。
优选的是，当在所述支承体的上下两端分别设有所述连结机构时，在上端设置的轴和在下端设置的轴以成为扭转状态的方式配置，且所述连结带的宽度比所述中空部中的轴的轴向长度小。
若连结带的宽度比中空部中的轴的轴向长度小，则在中空部内，连结带能够沿着轴的延伸设置方向移动。而且，若将在上端设置的轴和在下端设置的轴配置成扭转状态，则在上端设置的连结带和在下端设置的连结带能够向不同的方向移动。因此，若是与控制棒元件的轴垂直的方向(水平方向)，则无论从哪个方向施加应力都能够抑制轴和连结带的破损。
优选的是，所述轴的直径比在所述侧壁上形成的两个孔的直径小。
若轴的直径比在侧壁上形成的两个孔的直径小(即，若以具有少许游隙的状态将轴穿过孔)，则能够与上述同样地实现应力的缓和。
优选的是，与所述轴的轴向垂直的方向上的所述连结带中空宽度比所述轴的直径大。
若与轴的轴向垂直的方向上的连结带中空宽度比轴的直径大，则在连结带内，轴能够沿着水平方向少许转动，因此即使在被施加弯曲方向(扭转方向)的力的情况下，也能够抑制连结带和轴的破损。
优选的是，就所述多个控制棒元件中的相邻的控制棒元件而言，位于上方的控制棒元件的所述轴配置在支承体的侧壁的下端部附近位置，而位于下方的控制棒元件的所述轴配置在支承体的侧壁的上端部附近位置。
若位于上方的控制棒元件的轴配置在支承体的侧壁的下端部附近位置，而位于下方的控制棒元件的轴配置在支承体的侧壁的上端部附近位置，则连结带的长度减小，因此能够实现连结带的小型化。而且能够抑制必要以上的摆动。
优选的是，即使在所述轴的一端与所述内筒的内表面抵接的状态下，所述轴也能维持穿过所述两个孔的状态。
若在轴的一端与内筒的内表面抵接的状态下，也能维持轴穿过两个孔的状态，则能够防止轴脱落引起的控制棒元件的落下。
优选的是，在所述支承体的下端部或其附近形成有沿着所述内筒方向延伸的中子吸收体支承突起。
若在支承体的下端部或其附近形成沿着内筒方向延伸的中子吸收体支承突起，则能够从下方支承中子吸收体，因此能够简便地支承中子吸收体。
优选的是，所述支承体的截面为多边形形状，该多边形是偶数的多边形。
若支承体的截面形状为偶数的多边形形状，则在对置的侧壁间能够配置上述轴，因此能够容易地制作支承体。
优选的是，截面为多边形形状的所述支承体通过组合平板状的碳系材料而形成。
若截面为多边形形状的支承体通过组合平板状的碳系材料而形成，则构成支承体的部件的制作变得容易，高温气冷堆用控制棒的制造成本下降。
优选的是，所述中子吸收体支承突起与所述平板状的碳系材料一体形成。
若中子吸收体支承突起与碳系材料一体形成，则中子吸收体的载荷沿着碳材料的面方向施加，因此中子吸收体的载荷被分散。所以，能够抑制控制棒元件的破损，进一步提高安全性。
【发明效果】
根据本发明，起到如下的优异效果：通过形成为高强度的支承结构，即使在被施加拉伸、弯曲、剪切等应力的情况下，也不会损害各控制棒元件之间的连结状态，且通过提高耐热性，能够飞跃性地提高高温气冷堆的安全性。
附图说明
图1是表示本发明的高温气冷堆用控制棒的立体图。
图2是第一方式的控制棒元件的分解立体图。
图3是第一方式的控制棒元件的剖视图。
图4是第一方式的控制棒元件的剖视立体图。
图5是表示第一方式的支承体的连结状态的分解立体图。
图6是表示在第一方式的支承体中使用的支承板的图，其图(a)是主视图，其图(b)是侧视图。
图7是表示在第一方式的支承体中使用的支承板的图，其图(a)是主视图，其图(b)是侧视图。
图8是表示在第一方式的支承体中使用的连结螺栓的图，其图(a)是主视图，其图(b)是侧视图。
图9是表示在第一方式的支承体中使用的螺母的图，其图(a)是主视图，其图(b)是侧视图。
图10是表示在第一方式的支承体中使用的连结带的图，其图(a)是主视图，其图(b)是侧视图。
图11是表示在第一方式的支承体中使用的内筒的图，其图(a)是主视图，其图(b)是侧视图。
图12是表示在第一方式的支承体中使用的外筒的图，其图(a)是主视图，其图(b)是侧视图。
图13是表示在第一方式的支承体中使用的上盖的图，其图(a)是俯视图，其图(b)是其图(a)的C-C线向视剖视图。
图14是表示在第一方式的支承体中使用的下盖的图，其图(a)是俯视图，其图(b)是其图(a)的D-D线向视剖视图。
图15是表示第一方式的支承体的变形例的说明图
图16是第二方式的控制棒元件的说明图。
图17是第二方式的支承体的分解侧视图。
图18是第二方式的控制棒元件的分解立体图。
图19是第三方式的控制棒元件的分解立体图。
具体实施方式
(第一方式)
以下，基于图1～图15，说明本发明的第一方式。
如图1所示，本发明的高温气冷堆用控制棒成为将多个控制棒元件1沿铅垂方向(上下方向)连结的结构，在上述控制棒元件1之间设有少许的间隙。在控制棒元件1之间设置间隙的原因是，向控制棒元件1施加上下方向的应力时，连结螺栓3a、3b能够在后述的连结带6内进行上下移动，因此能够抑制控制棒元件1的破损。如图2～图4(需要说明的是，在图2中，省略了中子吸收体7)所示，上述控制棒元件1具有：外筒9；内筒8；配置在这两筒8、9之间的中子吸收体7；配置在上述内筒8内的柱状的支承体2；配置在上述两筒8、9的下端而在下方支承上述中子吸收体7的下盖5；在上述两筒8、9的上端配置的上盖10。
如图5所示，上述支承体2其截面为大致方形形状，将由C/C合成物材料构成的两张平板状的支承板(侧壁)12a和由C/C合成物材料构成的两张平板状的支承板12b(侧壁)组合而构成。需要说明的是，将支承板12a、12b形成为平板状是为了容易制作构成支承体2的部件，支承板12a、12b由C/C合成物材料构成是为了实现耐热性的提高和机械强度的提高。而且，若将四张支承板12a、12b组合构成，则在支承体2的中央能够形成中空部28，因此能够实现支承体2的轻量化，从而减少向后述的连结机构施加的重量。
上述支承板12a的具体结构如图6(a)(b)所示，与后述的支承板12b的狭缝嵌合的突起13在主体部14的侧部与主体部14一体形成。而且，沿着上述内筒8方向延伸的下盖支承突起15在支承板12a的下端位置与上述突起13(也与主体部14)一体形成，并在该下盖支承突起15上载置有上述下盖5。下盖支承突起15沿着内筒8方向延伸，且具有经由下盖5承受中子吸收体的载荷的中子吸收体支承突起的功能。若为这种结构，则经由下盖5施加的上述中子吸收体7的载荷沿着支承板12a的面方向施加，中子吸收体7的载荷被分散，因此能够抑制支承体2发生破损的情况。而且，由于载荷沿着支承板12a的面方向施加，因此能有效利用C/C合成物的高剪切强度。
在上述支承板12a的下端附近形成有孔16，将该孔16和配置在上述支承体2内的环状的连结带6形成为图8所示的螺栓(轴)3a沿着水平方向穿过的结构。该螺栓3a通过图9所示的螺母4固定于支承体2。需要说明的是，根据与上述理由同样的理由(考虑了强度方面等的理由)，连结带6、螺栓3a及螺母4由C/C合成物材料构成。而且，上述连结带6呈板状，由此，实现连结带6的轻量化和强度的提高。而且，在上述支承板12a的上端位置形成有用于载置上述上盖10的切口17。
另一方面，上述支承板12b的具体结构如图7(a)(b)所示，与上述支承板12a的突起13嵌合的狭缝18形成于主体部20。狭缝18通过形成为上下方向的长孔，能够较大地取得支承板彼此的接触面积，并且支承板12a及12b这双方成为相互沿着面方向作用载荷的结构，从而能够有效利用C/C合成物具备的高剪切强度。而且，在支承板12a的下端位置，沿着上述内筒8方向延伸的下盖支承突起19与上述主体部20一体形成，在该下盖支承突起19上载置有上述下盖5。若为这种结构，则与上述同样地，经由下盖5施加的上述中子吸收体7的载荷沿着支承板12b的面方向施加，中子吸收体7的载荷被分散，因此能够抑制支承体2发生破损的情况。另外，由于载荷沿着支承板12a的面方向施加，因此能有效利用C/C合成物的高剪切强度。
支承板12a及12b若仅通过组合就能够确保强度的话，则可以仅组合，也可以使用碳系粘接材料来提高接合强度。
在上述支承板12b的上端附近形成有孔21，图8所示的螺栓(轴)3b沿着水平方向穿过该孔21和配置在上述支承体2内的环状的连结带6(图10所示)。该螺栓3b通过图9所示的螺母4而固定于支承体2。需要说明的是，根据与上述理由同样的理由(考虑了强度方面等的理由)，螺栓3b由C/C合成物材料构成。而且，在上述支承板12a的上端位置形成有用于供上述上盖10嵌合的切口22。上盖10也可以使用碳系粘接剂与支承板12a及12b接合。需要说明的是，上述支承板12a、12b的拉伸强度约为250MPa，当上述螺栓3b所贯通的最小截面积为1.35cm2时，能够悬吊33.7kN的静载荷。
在此，通过上述连结带6、螺栓3a(或3b)及螺母4，构成连结机构。由于利用这样少的构件就能够构成牢固的连结机构，因此能够提供低成本且可靠性高的连结机构。需要说明的是，在连结带6的宽度(图10(b)的L6)为28mm且厚度(图10(a)的L7)为3mm时，能够悬吊19.6kN的静载荷。因此，能飞跃性地提高拉伸强度。而且，螺栓3a(或3b)的直径(图8(b)的L1)为18mm时，剪切强度为19.2kN，剪切强度飞跃性地提高。
另外，上述孔16、21的直径(图6的L2、图7的L3)比上述螺栓3a、3b的直径(图8(b)的L1)稍大。由此，螺栓3a(或3b)的穿过变得容易，而且螺栓3a(或3b)以具有些许游隙的状态穿过孔16、21，因此螺栓3a(或3b)在孔16、21内能够稍移动，从而在被施加外部应力时能够实现应力缓和(能够抑制螺栓3a(或3b)、连结带6等的构成支承体2的构件的破损)。而且，在连结带6中，与螺栓3a(或3b)的轴垂直的方向的中空宽度(图10(a)的L4)比螺栓3a(或3b)的直径(图8(b)的L1)大。根据与上述同样的理由，这种结构也能够缓和外部应力。
此外，上述连结带6的宽度(图10(b)的L6)比上述中空部28内的螺栓3a(或3b)的轴向的长度(图8(b)的L5)小。因此，连结带6能够沿着轴的轴向移动，由此能够缓和外部应力。
而且，由于螺栓3a和螺栓3b以扭转状态(轴彼此成直角的状态)配置，因此两连结带(图5中的在支承体2的上部配置的连结带6和在支承体2的下部配置的连结带6)能够向不同的方向移动。因此，即使朝着与控制棒元件1的轴垂直的方向(图5的A方向或B方向)施加应力，也能够缓和应力。
另外，在图5中，螺栓3c配置在支承板12a的下端附近位置，而螺栓3b配置在支承板12a的上端附近位置。因此，连结带6的长度减小，从而能够实现连结带的小型化。
而且，螺栓3a、3b、3c形成为如下的长度：由于经时老化或冲击等，即使螺母4从螺栓3a、3b、3c脱落而在内筒8内向任一方偏离的情况下，也能够防止螺栓3a、3b、3c的头部30与内筒8内表面接触而从处于插通状态的两个孔16(或21、23)脱落这样的长度。因此，即使螺母4脱落，也能够防止螺栓3a、3b、3c脱落引起的控制棒元件1的落下。
(其他的构件的说明)
如图11(a)(b)所示，上述内筒8呈圆筒状，由C/C合成物材料构成。而且，如图12(a)(b)所示，上述外筒9呈比上述内筒8大径的圆筒状，由C/C合成物材料构成。
如图13(a)(b)所示，上述上盖10呈圆板状，其外径(图13(b)的L8)与上述外筒9的外径(图12(b)的L9)相同。而且，在上盖10的最外周形成有切口31，该切口31的宽度(图13(b)的L10)与上述外筒9的厚度(图12(b)的L11)相同。此外，在上述切口31的内侧形成有槽32。该槽32的外径(图13(b)的L12)与上述内筒8的外径(图11(b)的L13)相同，而且，该槽32的宽度(图13(b)的L15)与上述内筒8的厚度(图11(b)的L14)相同。此外，在上述槽32的内侧形成有供上述支承板12a、12b的端部嵌合的槽33。通过形成为这种结构，能够将上盖10嵌合在内筒8、外筒9及支承体10的上部。
如图14(a)(b)所示，上述下盖5呈圆板状。该下盖5与上述上盖10为大致同样的结构(在同一部位形成有同一尺寸的切口35、槽32及槽33)。通过这种结构，能够将下盖5嵌合在内筒8、外筒9及支承体10的下部。但是，在内部空间形状34稍有不同、以及为了在下方支承中子吸收体7而使下盖5的厚度(图14(b)的L17)比上盖10的厚度(图13(b)的L18)稍大这些点上不同。通过形成为如此利用圆板状的下盖5进行支承(即，不是利用螺钉进行支承)的结构，而能提高原子炉的安全性。
需要说明的是，上述内筒8及上述外筒9是仅收纳中子吸收体7的构件，因此两筒8、9的厚度(图11(b)的L14、图12(b)的L11)可以较小地构成。而且，上述上盖10仅为了密封控制棒元件而使用，因此上盖10的厚度(图13(b)的L18)可以较小地构成，而且，上述下盖5也可以比上盖10稍厚，但由于载荷作用的仅是由中子吸收体7和下盖突起15及19夹持的部位，因此下盖5的厚度(图14(b)的L17)也可以不那么大。通过形成为以上所述的结构，能够减少高温气冷堆用控制棒的材料费用。
(第一方式的变形例)
(1)在上述实施例中，构成控制棒元件1的部件中的除中子吸收体7之外的部件由C/C合成物材料构成，但除中子吸收体7之外的部件也可以全部由SiC/SiC合成物材料构成，而且，也可以仅将主要部件(例如，螺栓3a、3b、3c、连结带等)由SiC/SiC合成物材料构成。此外，也可以仅将主要部件(例如，螺栓3a、3b、3c、连结带6等)由C/C合成物材料或SiC/SiC合成物材料构成，而将其他的部件由通常的碳材料构成。
(2)支承体的形状并未限定于其截面为方形形状，当然也可以是图15所示那样的截面为正六边形形状或截面为正八边形形状等。需要说明的是，在图15所示的截面为正六边形形状时，只要以螺栓3的轴彼此成为各60°的方式配置螺栓3即可。
(3)在上部配置的控制棒元件1的螺栓3a、3b、3c和连结带6比在下部配置的控制棒元件1的螺栓3a、3b、3c和连结带6受到更大的载荷。因此，可以使在上部配置的控制棒元件1的螺栓3a、3b、3c比在下部配置的控制棒元件1的螺栓3a、3b、3c更大径，或使在上部配置的控制棒元件1的连结带6比在下部配置的控制棒元件1的连结带6的厚度大。而且，也可以使在上部配置的控制棒元件1的螺栓3a、3b、3c和连结带6由SiC/SiC合成物材料构成，使在下部配置的控制棒元件1的螺栓3a、3b、3c和连结带6由C/C合成物材料构成。
(第二方式)
以下，基于图16～图18，说明本发明的第二方式。
如图16所示，第二方式的控制棒元件1具有：外筒9；内筒8；配置在这两筒8、9之间的中子吸收体7；配置在上述内筒8内的圆柱状的支承体2；配置在上述两筒8、9的下端而在下方支承上述中子吸收体7的下盖5；支承环50；固定螺钉51。
上述外筒9呈上方逐渐变细的吊钟形，从下开口部52插入上述中子吸收体7及内筒8。另一方面，在外筒9的上端设有用于供圆柱状的支承体2穿过的贯通孔53。此外，在内筒8的下端部配置的圆盘状的下盖5的中央设有用于供支承体2穿过的贯通孔55，而且，下盖5的外径(图18的L21)与外筒9的内径(图18的L20)大致相同。此外，在下盖5的下方配置有支承环50，该支承环50的外径(图18的L22)与外筒9的内径(图18的L20)大致相同。
在上述外筒9和上述支承环50中，在将支承环50配置于外筒9内时一致的部位上预先设有孔56、57，在该孔56、57螺合有例如由2DC/C合成物构成的多根螺钉51(在本方式中约为10根)。由此，支承环50被固定于外筒9。需要说明的是，螺钉51以从外筒9的外表面突出的方式设置。而且，内筒8的长度形成为内筒8的上端与外筒9的上方内表面几乎相接的程度的长度，由此，能够将两筒8、9间的中子吸收体7多量地配置。
若为上述结构，则内筒8和中子吸收体7的载荷由下盖5承受，下盖5由支承环50从下方支承。支承环50沿上下方向具有宽度且从横向被螺止，因此来自下盖5的载荷沿着支承环50的面方向施加，进而向多个螺钉螺合部施加，因此能提高耐载荷性能。
上述支承体2向内筒8的内方穿过，而且，在支承体2设有突出部62。上述突出部62的外径(图16的L25)大于在外筒9的上端设置的上述贯通孔53的孔径(图16的L26)，由此，突出部62卡挂于贯通孔53，借助突出部62而由支承体2来支承控制棒元件1。需要说明的是，突出部62的上端及外筒9的贯通孔53的下缘成为锥状，通过该部分彼此相接来减小外筒9的摆动。
如图17所示，上述支承体2的具体结构由上支承构件60、突出部62及下支承构件64构成。在上述下支承构件64设有螺纹部63，而在上述上支承构件60设有螺纹孔61。而且，在上支承构件60的下端部设有比其他部分的直径小的小径部66，该小径部66与大径部(其他部分)67的边界形成阶梯部68。在上述突出部62设有插通孔69，该插通孔69的直径(图17的L30)比上述小径部66的直径(图17的L31)大，且比大径部67的直径(图17的L32)小。由此，从上支承构件60的下方向上支承构件60的小径部66插入突出部62的插通孔69时，突出部62的上端卡挂于阶梯部68。在该状态下，将下支承构件64的螺纹部63与上支承构件60的螺纹孔61螺合时，突出部62被夹持固定在上支承构件60与下支承构件64之间。
在此，将多个控制棒元件1连结时，只要在下支承构件64的下端设置螺纹孔(未图示)，从下方安装其他的控制棒元件(未图示)的设有突出部及螺纹部的支柱即可。需要说明的是，在设置螺纹部及螺纹孔时，也可以在上支承构件60设置螺纹部，而在下支承构件64设置螺纹孔。
通过本结构，能够为较少的构件、部件数，且为简便的结构并同时可靠地将中子吸收体7收容在外筒9内，而且通过支承体2能够稳定地支承重量大的中子吸收体7。
需要说明的是，包含外筒9在内的本实施方式的全部的构件及部件若由C/C合成物材料形成，则能够具备高强度且实现轻量化。而且也可以取代C/C合成物而使用SiC/SiC合成物，形成为更高的强度。但是，由于SiC/SiC合成物为高价，因此，可以仅限于特别需要高强度的突出部62、下盖5、支承环50、螺钉51等使用。
作为上方收敛的形状的外筒9的一体的形成，优选使用丝线卷绕法或手工敷层法，特别优选能得到更高强度的丝线卷绕法。丝线卷绕法通常是将碳纤维捆扎成的碳纤维束浸渍在由热硬化性树脂、溶剂等构成的低粘度的结合材料中之后，将附着有结合材料的碳纤维束卷绕于坩埚形状的心轴上而成形为所需的坩埚形状。向心轴的卷绕例如可以利用本申请人提出的专利申请日本特开2003-201196所记载等适当的方法进行。然后，例如，在100～300℃左右的温度下进行热硬化，使得到的成形体在N2气体等非活性气体中以例如约1000℃的温度进行碳化。在该碳化之后，根据需要浸渍酚醛树脂、焦油等，然后以1500℃以上的温度加热而进行碳化(石墨化)。通过以上的工序得到的坩埚在例如卤素气体气氛中，以1500～2500℃左右的温度进行加热，实施高纯度化处理，作为C/C材料。手工敷层法是将碳纤维布粘贴于坩埚模具而制作出成形体后，与FW法同样地实施热硬化、碳化、石墨化及高纯度化处理而形成为C/C材料。
(第三方式)
基于图19，说明第三方式，内筒、中子吸收体及支承体的结构与上述第二方式为同样的结构，因此在图19中，省略这些构件。
如图19所示，从外筒的下端稍向上方沿着圆周方向断续地设置插通孔70，在该插通孔70内插入平板状的支承板71，支承板71的两端由处于插通孔70的下部的外筒9从下方来支承，从而利用支承板71从下方支承中子吸收体及内筒。在支承板71的长度方向中央附近设有供支承体2穿过的贯通孔55。
需要说明的是，使用插通孔70进行配置的支承板71并未限定为上述那样的两张，可以是1张，也可以根据需要的强度为3张以上。而且，根据需要，插通孔70的宽度只要为适当的宽度即可，此外，关于支承板71，也可以根据需要的强度而任意地设定厚度。
若为本结构，则通过设置插通孔70并在该插通孔70内插入支承板71这样的极其简便的结构就能够实现中子吸收体的支承。而且，只要根据中子吸收体和内筒等支承对象的重量来设定支承板的厚度和宽度等即可，能够容易地进行强度设定。
需要说明的是，中子吸收体既可以直接载置在支承板71上，也可以在支承板71上配置图18所示的下盖5，然后将中子吸收体载置在该下盖5上。还可以并用图16及图18所示那样的使用下盖5及支承环50的结构来提高支承强度。
此外，在上述第二方式及第三方式中，根据情况不同，也可以在下盖5或支承板71的与支承体穿过用的贯通孔55相当的部位安装螺栓等，并使用该螺栓与其他的控制棒元件连接。
【工业实用性】
本发明可以用于原子能发电的高温气冷堆。

Claims (14)

1.一种高温气冷堆用控制棒，具备多个在呈双重圆筒状的外筒与内筒之间配置有中子吸收体的控制棒元件，并将所述控制棒元件沿铅垂方向连结，其特征在于，
在所述内筒内配置有至少支承所述中子吸收体的柱状的支承体，在该支承体的上下两端部中的至少一方的端部设有与其他控制棒元件连结的连结机构，
所述支承体具有侧壁和被该侧壁包围并沿铅垂方向延伸的中空部，
所述连结机构具备：轴，其沿水平方向穿过在所述支承体的侧壁上形成的两个孔；环状的连结带，其供该轴贯通，
就所述多个控制棒元件中的相邻的控制棒元件而言，位于上方的控制棒元件的所述轴配置在支承体的侧壁的下端部附近位置，而位于下方的控制棒元件的所述轴配置在支承体的侧壁的上端部附近位置。
2.根据权利要求1所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
构成控制棒元件的构件中的除中子吸收体之外的构件由C/C合成物材料或SiC/SiC合成物材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
所述控制棒元件被与所述支承体一体设置的中子吸收体支承突起支承，且所述支承体彼此通过连结机构连接而将多个高温气冷堆用控制棒连接起来。
4.根据权利要求1所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
所述连结带呈板状。
5.根据权利要求1或4所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
在所述控制棒元件之间设有间隙。
6.根据权利要求1或4所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
当在所述支承体的上下两端分别设有所述连结机构时，在上端设置的轴和在下端设置的轴以成为扭转状态的方式配置，且所述连结带的宽度比所述中空部中的轴的轴向长度小。
7.根据权利要求1或4所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
所述轴的直径比在所述侧壁上形成的两个孔的直径小。
8.根据权利要求1或4所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
与所述轴的轴向垂直的方向上的所述连结带中空宽度比所述轴的直径大。
9.根据权利要求1或4所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
即使在所述轴的一端与所述内筒的内表面抵接的状态下，所述轴也能维持穿过所述两个孔的状态。
10.根据权利要求1所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
在所述支承体的下端部或其附近形成有沿着所述内筒方向延伸的中子吸收体支承突起。
11.根据权利要求1所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
所述支承体的截面为多边形形状，该多边形是偶数的多边形。
12.根据权利要求11所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
截面为多边形形状的所述支承体通过组合平板状的碳系材料而形成。
13.根据权利要求12所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
所述中子吸收体支承突起与所述平板状的碳系材料一体形成。
14.根据权利要求1所述的高温气冷堆用控制棒，其中，
所述外筒通过丝线卷绕法而形成。
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