CN1134791C - 核反应堆用控制棒 - Google Patents

Abstract

一种核反应堆用控制棒，在中央结构材料上粘着以横截面是梁U字形的蒙皮构成侧翼。在侧翼的插入顶端侧和插入下端侧分别粘着顶端结构材料和下端结构材料的一方，在U字形蒙皮内沿蒙皮的纵向成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，各自以多个承重支撑构件保持。在侧翼上成列地容纳的整体型中子吸附元件中，将重量相对地较重的至少一组的整体型中子吸附元件的蒙皮纵向方向的长度加以缩短。

Description

核反应堆用控制棒

技术领域

本发明涉及核反应堆用的控制棒，特别是涉及沸水型核反应堆中可提高机械坚固稳定性能的长寿命型的核反应堆用控制棒。

背景技术

沸水型核反应堆(BWR，BoiLing Water Reactor)的控制棒，在中央横截面为十字形的中央结构材料上，固定有深U字形状横截面的纵长蒙皮构成十字型横截面，在上述蒙皮内形成有容纳中子吸附材料的四个侧翼。以在此侧翼的插入前端部分及插入末端部分，分别设置有前端结构材料和末端结构材料而构成控制棒。

在历来的控制棒中，U字形蒙皮以不锈钢(以下简称为SUS)制造，作为蒙皮内所容纳的中子吸附材料，采用在直径为5mm大小的SUS管中填充碳化硼(B₄C)的中子吸附材料粉末而成的中子吸附棒。

然而，前述硼(B)与中子反应成为氦(He)和锂(Li)，因中子吸附能力恶化而缩短核的寿命，并且由中子反应而产生的氦气体引起的内压上升等降低了SUS管的可靠性，而会有减短机械性、物理性的寿命的危险。

在为延长核反应堆用控制棒的寿命的努力中，有必要采用机械寿命长且不产生氦气的中子吸附材料。

作为这种可能延长寿命的控制棒，将历来的中子吸附棒的一部分或全部替换为作为长寿命型中子吸附材料的铪(下面简称为Hf)，这样结构的长寿命型控制棒已进入实用化阶段。然而，作为长寿命型中子吸附材料的Hf比重可高达到约13，如采用与历来的应用碳化硼的中子吸附棒相同截面的Hf棒，中子吸附能力(反应性价值)大致相同，但控制棒整体的重量却增加到1.5倍，由于招致重量增加，不能对运行中的已有核反应堆加以修缮(バックフィット)。

在已有的核反应堆中作为进行修缮的对策是，将Hf作成板状而且使二个Hf板隔着间隙相对，作成在该间隙中导入水的轻量化结构的、所谓的凝水型(トラップケィ)Hf控制棒，这由日本专利公开平1-34358号公报“核反应堆用控制棒”中提出。

而在沸水型核反应堆中，着眼于下述这样的堆芯结构，即，在将控制棒向堆芯插入时，插入末端侧的一半左右，即使中子吸附能力降低也不会防碍核反应堆控制；并以使得插入末端侧的Hf量较插入前端侧的要少这样的结构来构成控制棒，这是日本公开平7-3468号“核反应堆用控制棒”中提出的。

至于采用前述Hf板作成凝水结构的长寿命型控制棒，已经在多个沸水型核反应堆中获得优良的使用效果，直至目前虽然将控制棒寿命设定得很保守(很短)，但实际上已经予见到控制棒的设定寿命能有相当大的增长。

而在增长核反应堆用控制棒的设定寿命的情况中，提高U字形的蒙皮等的由SUS制造的结构材料的机械强度也是有效的。

图19至图21表示Hf凝水型核反应堆用控制棒的概况，图19(a)为一部分截面立体图，图19(b)为表示核反应堆用控制棒的4个侧翼中之一的横截面图，图19(c)为兼作间隙保持的承重支撑构件(也称作荷重支撑隔离器或陀螺隔离器)的立体图。

而图20(a)表示在图19(a)的核反应堆用控制棒中开U字形蒙皮凹槽的正面图，图20(b)表示Hf板的厚度在蒙皮纵向、即控制棒插拨方向的分布图，该Hf板是作为安装在蒙皮内部的中子吸附材料的中子吸附板的一例。

而图21(a)为图20(a)的必要部分的扩大正面图，图21(b)为图21(a)中所示的一对Hf板的扩大正面图，图21(c)为沿图21(b)中A-A截面线的横截面图。

长寿命型核反应堆用控制棒1如图19(a)中所示那样，由4个侧翼之作成十字形横截面，在向堆芯的插入前端部分和插入末端部分，分别固定与手柄3作成一整体的前端结构材料4和末端结构材料5。

核反应堆用控制棒1的轴心部分，设置有十字形的SUS制的中央结构材料(中央系杆)6，并且与前端结构材料4和末端结构材料5作成一整体。在此整体型的中央结构材料6的各突出部分上，通过焊接固定有形成侧翼2的外周的深U字形断面的SUS制的蒙皮7的开口部分。

U字形蒙皮7中，开有多个蒙皮孔8和通水孔9，在内部，通过兼作间隔保持隔离器的承重支撑构件12，支撑着作为中子吸附板的2个Hf板10，在2Hf板10之间形成有水间隙11(在核反应堆中使用时，供作为冷却液的水流通的间隙)。

前述承重支撑构件12为陀螺那样的形状，其中央的间隔保持部分12a的厚度具有间隔保持隔离器的功能，以使2个Hf板10、10保持有间隔，同时两侧的支撑轴12b被安装在蒙皮7的蒙皮孔8中，将2个Hf板10、10夹在间隔保持部分12a与蒙皮7之间。将承重支撑构(件12的支撑轴12b嵌合在蒙皮孔8中，并通过焊接将其固定到U字形蒙皮7，来支撑Hf板10，其承重由蒙皮7来保持。

此核反应堆用控制棒1虽然在核反应堆的堆芯被进行插拨操作，但在此控制棒进行插拨操作的情况下，当控制棒的断续的驱动时，特别是核反应堆快速停堆时的驱动开始时和减速时，在蒙皮7上加有冲击力。

在长寿命型控制棒1中，形成有侧翼2的、由SUS制的蒙皮7及承重支撑构件12，和作为中子吸附材料的Hf板10，因为材料不同，各自的热膨胀系数有三倍程度的差别。例如，SUS为17.8×10^-6/度-C，而Hf却为5.9×10^-6/度-C(“核反应堆材料手册”，日刊工业新闻社发行)。

因此，在承重支撑构件12的支撑轴12b上所安装的Hf板10的安装孔13的直径，作得较支撑轴12b的直径大而具有裕量，由此来避免核反应堆运转时，由于热循环中的膨胀与收缩而产生的相互干扰。

在图20中所示的核反应堆用控制棒示例中，被装配在控制棒1中的Hf板10，是将整体的长度L(该长度L是作为向堆芯的插入方向的蒙皮纵向的长度)，在纵向被分成例如8等分。一个Hf板10的长度1约为L/8。

在图20和图21(a)中，为图示方便在轴方向加以压缩地描述，图21(b)则以与实际大致相似地表示。

在核反应堆用控制棒的侧翼2内，以面对的二个作为长寿命型中子吸附板的Hf板10形成一组Hf板对14。此Hf板对14各自通过例如4个承重支撑构件12而被保持在蒙皮7上。由3个或5、6个承重支撑构件12保持也可。

将Hf板10的安装孔13和蒙皮7的蒙皮孔8的蒙皮纵向上的间距15作成同样的尺寸。

控制棒1作插拨操作时，蒙皮7上，除静止状态时通过承重支撑构件12所加的、由Hf板对14的重量而产生的静负荷外，还加有因与Hf板对14作相对移动而产生的动态负荷，这个因相对移动而产生的负荷，特别是在作断续操作时、或核反应堆快速停堆时的高速驱动时的驱动开始时刻和减速时刻，成为冲击负荷。

这些各种的负荷一般由4个承重支撑构件12分担支撑，虽然总是考虑使之传递到蒙皮7，但实际上在Hf板10的安装孔13与承重支撑构件12的支撑轴12b之间，即使考虑到因前述不同材质中的热膨胀系数的不同而引起的热膨胀差而留有裕量间隙，但因为加工公差等的原因，也得考虑非特定的一个承重支撑构件所承受到的荷重的情况。

在最坏的情况下，在一个未知的特定承重构件12经受大的应力时，由于固定有该承重支撑构件12位置的蒙皮孔8中局部地应力集中，因此不能令人满意地确保蒙皮7的坚固稳定性。

而在Hf板14中的成对的Hf板10，如图20(b)中所示，越靠近插入前端中子照射量越多，就必须也要增高反应性价值。由于这种情况，核反应堆用控制棒16将越靠近插入前端侧的Hf板10做得越厚，而越接近插入末端则作得越薄。

作为各Hf板的蒙皮纵向(即，控制棒插拨方向)的长度1通常为同一长度，蒙皮7的厚度也各自在控制棒插拨方向为一定的。而在Hf板10之间形成的水间隙11在很宽的程度上提高了反应性价值。

因此，一般虽然希望核反应堆中应减薄蒙皮7，但因为蒙皮7的厚度关系到蒙皮7的机械、物理的强度，过量减小就成为损坏机械坚固稳定性的因素，而防碍控制棒1的长寿命化。

加在核反应堆用控制棒1的蒙皮7上的负荷在蒙皮纵向的分布，是越接近插入前端，Hf板10的厚度越大，在设计蒙皮7的厚度时，使作为中子吸附板的Hf板10产生的重量与控制棒1操作时受到的冲击负荷相合并，而且必须充分考虑涉及到加工公差的机械性强度再作出决定。

而在该反应堆用控制棒11中，因地震等产生横向的冲击的情况下，由于在整个长度上细长的控制棒1会在纵向的中央部分附近产生比较大的应力，因此确保此中央部分附近的机械上的强度也成为重要的课题。

尽可能长时间使用核反应堆用控制棒1，由于有利于控制棒1的可靠性和核反应堆运行的经济性的提高，对长寿命型的控制棒1的进一步长寿命化具有意义，为更进一步使核反应堆用控制棒长寿命化，与历来中子吸附中的核的寿命比较必须增大已成为制约的机械、物理的强度。

发明内容

本发明就是考虑到上述情况，目的在于提供一种核反应堆用控制棒，其可改善支撑结构以提高控制棒的机械、物理的强度，使核的寿命均衡化来实现进一步长寿命化。

本发明的目的是提供一种核反应堆用控制棒，可提高机械、物理的强度而能长时间使用控制棒，从而使得可靠性和核反应堆运行的经济性增大。

本发明的再一个目的是，提供一种核反应堆用控制棒，其可降低作用于U字形蒙皮上的每一个承重支撑构件的负荷重量，而减轻加在U字形蒙皮上的局部应力，从而来提高控制棒的坚固稳定性。

本发明的又一目的是提供一种核反应堆用控制棒，使得U字形蒙皮的坚固稳定性增加，同时提高控制棒的反应性价值，增加核的寿命。

本发明还有一目的是，提供一种核反应堆用控制棒，可分担整体型中子吸附元件的荷重，以提高U字形蒙皮的极限应力和机械强度。

本发明再一目的是提供一种核反应堆用控制棒，其可维持承重支撑构件和整体型中子吸附元件的坚固稳定性，以增长寿命并增加可靠性。

本发明另外一目的是提供一种核反应堆用控制棒，将U字形蒙皮对接到中央结构材料的凹形突起，并加以焊接，以提高焊接部分的可靠性，同时增大机械、物理的强度。

为解决上述课题，本发明第1解决方案提供一种核反应堆用控制棒，其将横截面被作成深U字形的纵长蒙皮(シ一ス)的开口部分，固定在中央结构材料上并构成多个侧翼，沿上述侧翼的堆芯插入方向的前端侧和插入末端侧，分别固定前段结构材料和末端结构材料，同时分别以多个承重支撑构件对多个板状的整体型中子吸附元件进行重量保持，并沿蒙皮纵向将其成列地容纳在前述蒙皮内，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作成整体，并形成板状，其特征是：将重量相对大的至少一组的整体型中子吸附元件分割成数个，将被分割的整体型中子吸附元件，分别以多个承重支撑构件在U字形蒙皮上进行重量保持，将支撑着前述被分割的整体型中子吸附元件的承重支撑构件的总支撑能力，设定成超过整体型中子吸附元件未分割时承重支撑构件的支撑能力。

为解决上述课题，本发明第2解决方案提供的核反应堆用控制棒，被分割的整体型中子吸附元件，在被分割的整体型中子吸附元件间至少一处配置有加入中子吸附材料的加固构件，并将上述加固构件固定在蒙皮上。

为解决上述课题，本发明第3解决方案提供的核反应堆用控制棒，将一组的整体型中子吸附元件在侧翼宽度方向分割成多个，被分割为多个的整体型中子吸附元件，使得位于前述侧翼的外边缘的整体型中子吸附元件的侧翼宽度方向上每单位长的中子吸附能力，比起除侧翼外边缘之外的部位是增大的。

此外，有关本发明的核反应堆用控制棒，在将横截面作成深U字形的纵向的蒙皮的开口部分，固定在中央结构材料上构成多个侧翼，在上述侧翼的堆芯插入方向的前端侧和插入末端侧，分别固定有前端结构材料和末端结构材料，同时在前述皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作整体化形成板状的核反应堆用控制棒中：所述整体型中子吸附元件，形成有能够带有裕量地穿插承重支撑构件的支撑轴的安装孔，所述安装孔在蒙皮纵向隔离开地在宽度方向内侧和外侧分别至少各设置2个，在蒙皮纵向作成对的2个承重支撑构件间的距离在前述安装孔的蒙皮纵向间距超过加工公差而不足安装孔径的裕量的范围内变动。

为解决上述课题，有关本发明的核反应堆用控制棒，作成使得与前述安装孔的蒙皮纵向间距不同的蒙皮纵向的成对的2个承重支撑构件被设置在侧翼宽度方向内侧。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作成深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，在上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作整体化形成板状的核反应堆用控制棒中：前述整体型中子吸附元件形成有能够带有裕量地穿插承重支撑构件的支撑轴的安装孔，上述安装孔在蒙皮纵向相隔开地在侧翼宽度方向内侧和外侧分别设置至少各2个，前述整体型中子吸附元件的安装孔的蒙皮纵向间距，比之承重支撑构件对之间的蒙皮纵向间的间距，超过加工公差在不到安装孔径的裕量的范围内变动。

为解决上述课题，有关本发明的核反应堆用控制棒，与承重支撑构件对间的蒙皮纵向间距不同的蒙皮纵向间距的安装孔，被形成在整体中子吸附元件的侧翼宽度方向内侧。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作成深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，在上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中性吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒：保持上述整体型中子吸附元件的多个承重支撑构件的至少一部分设置在接近整体型中子吸附元件的中央附近，同时被设置在此中央附近的承重支撑构件的支撑轴、与整体型中子吸附元件的安装孔的孔裕量，小于其他承重支撑构件的支撑轴中安装孔的孔裕量而提高承重支撑能力。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作成深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承得支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型电子吸附元件将一个或多个中子吸收板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒中：所述整体型中子吸附元件，以将由铪(Hf)金属或通过锆(Zr)和钛(Ti)等的稀释材料稀释铪(Hf)的铪(Hf)合金形成板状的长寿命型中子吸附板构成，前述整体型中子吸附元件作成由设置水通路的水间隙作对置的多个中子吸附板的组合的凝水结构，同时前述承重支撑构件上具有中子吸附板间的间隔保持功能。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个的侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将对一或多个中子吸收板作一体化形成板状的板反应堆用控制棒中：前述整体型中子吸附元件，备有可能带有规定的裕度地穿插承重支撑构件的安装孔，在上述整体型中子吸附元件的控制棒插入前端侧和插入末端侧分别在侧翼宽度方向相隔开地设置承重支撑构件，上述承重支撑构件在侧翼宽度方向的任一方的支撑轴、和整体型中子吸附元件的安装孔的裕量，小于其他承重支撑构件中的安装孔的裕量。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮长度方法上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒中：所述整体型中子中吸附元件备有带有规定的裕量穿插固定在蒙皮上的承重支撑构件的安装孔，同时还设置有具备在构成前述整体型中子吸附元件的中子吸附板与U字形蒙皮之间的间隔保持功能和摩擦抵抗功能的摩擦承重支撑构件。

解决上述课题，有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，前述摩擦承重支撑构件，通过将U字形的纵向的蒙皮内表面上突出的内表面凸起部分，与中子吸附板表面上形成的凹部分相接合来付与摩擦抵抗功能。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向蒙皮开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，所述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上，成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板，作一体化形成板状的核反应堆用控制棒中：前述整体型中子吸附元件的安装孔中带有规定的裕量地安装与U字形蒙皮固定的承重支撑构件的支撑轴构件的支撑轴，同时将前述承重支撑构件中特定的承重支撑构件的支撑轴和整体型中子吸附元件的安装孔作成大直径以提高承重支撑能力。

为解决上述课题，有关本发明的核反应堆用控制棒，将前述承重支撑构件的支撑轴和整体型中子吸附元件的安装孔作成比其他的直径大的特定的承重支撑构件；被设置在侧翼宽度方向内侧。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上侧翼的堆芯插入方前端侧和插入末端分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构作重量保持在蒙皮纵向成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒中：前述多个整体型中子吸附元件由控制棒插入前端侧开始向插入末端侧作阶段地减薄中子吸附材料的厚度，同时将上述中子吸附材料的长度向插入末端侧作分阶段地增长。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定以前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元素将一或多个中子吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒：前述多个的整体型中子吸附元件在控制棒全长的中央附近加以缩短，同时在中子吸附材料厚的控制棒插入前端侧至少一部分的整体型中子吸附元件的侧翼宽度方向和蒙皮纵向的中央部分也设置有承重支撑构件。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒：前述多个的整体型中子吸附元件在控制棒全长的中央附近加以缩短，同时在中子吸附材料厚的控制棒插入前端侧至少一部分的整体型中子吸附元件的侧翼宽度方向和蒙皮纵向的中央部分也设置有承重支撑构件。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒：前述多个的整体型中子吸附元件以由铪(Hf)金属或由锆(Zr)和钛(Ti)等的稀释材料稀释铪(Hf)的铪(Hf)合金形成板状的中子吸附板构成，上述整体型中子吸附将多个中子吸附板隔以水间隙进行组合作成凝水结构，同时夹以水间隙相对置的中子吸附板地控制棒插拨方向上作不同高度地配置。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒：前述整体型中子吸附元件以由铪(Hf)金属或以锆(Zr)和钛(Ti)等的稀释材料稀释铪(Hf)的铪(Hf)合金作成为板状来构成中子吸附板，上述整体型中子吸附将多个中子吸附板隔以水间隙进行组合作成凝水结构，同时整体型中子吸附元件自控制棒插入末端侧分阶段地减薄中子吸附板的厚度，将固定在U字形蒙皮上的承重支撑构件带有规定裕量地安装在安装孔中，上述承重支撑构件在整体型中子吸附元件的侧翼宽度方向内侧和外侧在蒙皮纵向上隔离开地分别各自设置2个，同时在至少一组的整体型中子吸附元件上在前述承重支撑构件之间在侧翼宽度方向和蒙皮纵向的中央部分设置固定在U字形蒙皮上的间隔保持构件。

为解决上述课题，有关本发明的核反应堆用控制棒，前述至少一组的整体型中子吸附元件以与剩留的整体型中子吸附元件铪(Hf)含量相同并以锆(Zr)或钛(Ti)等的稀释材料稀释的铪(Hf)合金形成中子吸附板，以铪(Hf)合金制的中子吸附板增加板厚以便提高机械、物理的强度。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元件将一或多个中子吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒：前述多个的整体型中子吸附元件由铪(Hf)金属或以锆(Zr)和钛(Ti)等的稀释材料稀释铪(Hf)的铪(Hf)合金形成板状的中子吸附板构成，前述整体型中子吸附元件在U字形蒙皮内形成控制棒插拨方向的通水路，并形成大致为箱形的与控制棒插拨方向垂直方向的断面。

有关本发明的核反应堆用控制棒，为解决上述课题，在将横截面作为深U字形的纵向的蒙皮的开口部分固定在中央结构材料上构成多个侧翼，上述侧翼的堆芯插入方向前端侧和插入末端侧分别固定以前端结构材料和末端结构材料，同时在前述蒙皮内各自以多个承重支撑构件作重量保持在蒙皮纵向上成列地容纳多个板状的整体型中子吸附元件，上述整体型中子吸附元素将一或多个中子吸附板作一体化形成板状的核反应堆用控制棒中：中央结构材料在与U字形蒙皮相固定的一侧有与侧翼的厚度相等的厚度沿纵向延伸的凹形突起，将U字形蒙皮焊接固定在此凹形突起上。

附图的简要说明

图1表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第一实施例，(a)为表示切开侧翼部分的局部放大正面图，(b)为侧翼内容纳的Hf板对的放大正面图，(c)为沿(b)中的B-B线的横截面图。

图2表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第二实施例，(a)为表示切开侧翼部分的局部放大正面图，(b)为侧翼内所容纳的Hf板对的放大正面图，(c)为沿(b)中C-C线的横截面图。

图3表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第三实施例，(a)表示切开侧翼部分的局部放大正面图，(b)为侧翼内所容纳的Hf板对的放大正面图，(c)为沿(b)中的D-D线的横截面图。

图4表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第四实施例，(a)为侧翼的局部放大正面图，(b)为沿(a)中E-E线的横截面图。

图5表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第五实施例，侧翼局部放大正面图。

图6表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第六实施例，侧翼局部放大正面图。

图7表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第七实施例，侧翼局部放大正面图。

图8表示有关本发明的核反应堆用控制棒第八实施例，(a)为部分切开的局部放大正面图，(b)为Hf板的放大正面图。

图9表示有关本发明的核反应堆用控制棒第九实施例，侧翼局部放大正面图。

图10表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十实施例，(a)为侧翼局部放大正面图，(b)沿(a)中F-F线纵剖面图，(c)为(b)中局部放大剖面图，(d)为承重支撑构件的立体图。

图11表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十一实施例，侧翼的局部放大正面图。

图12表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十二实施例，为表示切开构成侧翼的U字形蒙皮的正面图。

图13表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十三实施例，为表示切开构成侧翼的U字形蒙皮的正面图。

图14表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十四实施例，为表示切开构成侧翼的U字形蒙皮的正面图。

图15表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十五实施例，(a)为表示切开构成侧翼的U字形蒙皮的正面图，(b)表示安装在核反应堆用控制棒内的Hf板的侧面图。

图16表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十六实施例，为侧翼内所容纳的Hf板的局部放大横断面图。

图17表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十七实施例，为侧翼内所容纳的Hf板的局部放大横断面图。

图18表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十八实施例，为表示整体型中央结构材料与U字形蒙皮固定部分的剖面图。

图19表示历来的长寿命型核反应堆用控制棒，(a)为部分切断的立体图，(b)为侧翼的横截面图，(c)为承重支撑构件的立体图。

图20表示历来的长寿命型核反应堆用控制棒，(a)为表示侧翼部分切开的正面图，(b)为侧翼内所容纳的Hf板厚度的轴向分布图。

图21表示历来的长寿命型核反应堆用控制棒，(a)为表示切开侧翼部分的局部放大正面图，(b)为侧翼内所容纳的Hf板对的放大正面图，(c)为沿(b)中的A-A线的横截面图。

具体的实施方式

现对有关本发明的核反应堆用控制棒的实施例参照附图加说明。

在说明此核反应堆用控制棒中，与历来的核反应堆用控制棒相同的结构部分加以同一符号并省略其详细说明。

图1表示核反应堆用控制棒的第一实施例，图1(a)、图1(b)和图1(c)各自表示核反应堆用控制棒的第一实施例中一部分切开的局部放大正面图、第一实施例核反应堆用控制棒中所容纳的Hf板对的放大正面图、和沿图1(b)中B-B线的横截面图。图1(a)的核反应堆用控制棒对应于图21(a)中所示核反应堆用控制棒，而图1(b)则对应于图21(b)。

在长寿命型核反应堆用控制棒中，在具有深U字形的横截面的长的SUS制蒙皮7内，容纳有多组在纵向上排列的，以二个铪(Hf)板10作为一对的Hf板对14。Hf板10为构成整体型中子吸附元件的长寿命型中子吸收板，依靠兼用作为间隔保持隔离器的SUS制承重支撑构件12，使二个Hf板10相对置，以构成冷却水通路的水间隙11并被保持有间隔。各Hf板14通过承重支撑构件12被保持在U字形蒙皮7内，形成侧翼17。

铪具有多种同位素，由于各同位素顺次吸收中子产生同位素位移，各个同位素的中子吸收截面积虽然比硼(B)小，但整体上的中子吸收截面积则更大，在用作中子吸收材料时就能实现增加核的寿命的长寿命化。

在核反应堆用控制棒16中，在侧翼17的插入前端部分、和插入末端部分，分别设有与手柄3成为一体的前端结构材料4和图中未表示出的末端结构材料。核反应堆用控制棒16中。将4个U字形蒙皮7的开口部分，与横断面呈十字形的中央结构材料6的4个方向的突出部分相嵌合固定，以构成作成横截面为十字形的侧翼17。中央结构材料6被整体地固定在前端结构材料4和末端结构材料5上，以构成整体型中央结构材料。代替整体型中央结构材料6而采用在控制棒的纵向上具有间隔的独立型中央结构材料也可。不管哪一种，中央结构材料6构成中央系杆，并以具有中心角90°的间隔焊接固定4个侧翼。

作为被容纳在核反应堆16中的长寿命中子吸附板的Hf板10，与图20(a)中所示的核反应堆1的示例同样，整体将向核反应堆堆芯插入方向(即，蒙皮纵向)的长度L，在纵向等分成为8个部分，则每一个Hf板10的长度1即成为约L/8。作为Hf板，一般均由铪(Hf)金属、或者以锆(Zr)和钛(Ti)等的稀释材料稀释铪(Hf)而得的铪合金构成。

在图1(a)中所示核反应堆用控制棒16中，例如说2对的Hf板对18，在多个Hf板对14中自插入前端开始至少有一对，各自再在蒙皮纵向进一步作多等分，例如作2等分，而由约1/2(L/16)长度的Hf板10a、10b构成，使得插入前端侧的Hf板对18各自被4个兼作间隔保持隔离器的承重支撑构件12保持在蒙皮7上。

此核反应堆用控制板16如图1(b)中所示，在自插入前端开始重量相对地增加的例如2对的Hf板对18中，一个Hf板对18的单侧是上下二个Hf板10a、10b，由全都通过承重支撑构件12相对置的总共4个Hf板10a、10b构成。

而侧翼17如图1(c)中所示，在相互对置的Hf板10a和Hf板10b上开的多个、例如4处的安装孔13中安装承重支撑构件12的支撑轴12b，由中央的间隔保持部分12a保持间隔，确保水间隙11。

并将支撑轴12b嵌合在蒙皮7的蒙皮孔8中，并通过焊接加以固定，作为Hf板对18，此2个Hf板对18和前述6个Hf板对14的荷重由蒙皮7保持。

下面说明核反应堆控制板的作用。

此核反应堆用控制棒16在构成各侧翼17的U字形蒙皮7内容纳作为整体型长寿命中子吸附元件的Hf板10，作为此长寿命型中子吸附板的Hf板10，如上述图20(b)中所示，插入前端侧的板厚比插入末端侧的厚。

在历来的核反应堆用控制棒结构中，插入前端侧的每一个承重支撑构件12的荷重、蒙皮孔8四周的局部应力及蒙皮7中的荷重负担，都比插入末端侧的大。

然而，此核反应堆用控制棒16中，由于插入前端侧的二对Hf板对18的Hf板10a、10b的长度比另一插入末端侧的Hf板对14的Hf板10约短例如1/2，所以各自的重量也为1/2。

而且，因为支撑Hf板10a、10b将Hf板10a、10b的重量传递到U字形蒙皮7的承重支撑构件12，且在各个Hf板10a、10b设置有与插入末端侧具有的前述的Hf板10相同数量的4个，所以每一个的荷重负担、和固定有此承重支撑构件12的蒙皮7中的局部荷重，降低到约为历来的1/2。从而能实现将集中地作用在承重支撑构件12中局部荷重加以分散。

同此，与蒙皮7同时地提高核反应堆用控制棒16的机械强度。而前述承重支撑构件12是通过焊接来对配置在两侧的蒙皮7加以固定的，还与此蒙皮7同时地具有增强侧翼2的机械、物理的强度的功能，所以依靠增加承重支撑构件12而能进一步提高核反应堆用控制棒16的机构、物理的强度。

在核反应堆用控制棒16的第一实施例中，从控制棒16的插入前端开始，例如仅使二对的Hf板对18在轴方向作2等分分割，虽然是以这种情况为例进行说明的，但也能容易地将Hf板对18设计成，对由插入前端开始至任何位置的Hf板对14进行分割，或者对向蒙皮纵向的分割比例进行设计。

在核反应堆用控制棒16中，与Hf板10的重量有关的厚度和与蒙皮7中的机构、物理的强度有关的厚度，可考虑使用期间和予计的快速停堆次数、以及予计的地震强度和次数来选定最适当值进行设计。

作为一例，在如图20(b)中那样，在轴方向上被分割成8份的情况下，本发明还包括将由插入前端侧开始至5对的Hf板对14分割成6～7等分的方法。依靠将分割区域作成比纵向全长的一半长，例如，由于核反应堆用控制棒16一般在相对于全长的中央附近容易因地震等成为应力最大，提高中央附近的机械、物理的强度就能构成耐地震等的核反应堆用控制棒16。

图1(a)和(c)中所示核反应堆用控制棒16的侧翼17中，分别容纳插入前端侧中的较短的Hf板对18、和在插入末端侧的比Hf板对18长的Hf板对14。构成Hf板对18的二个Hf板10a(10b)由承重支撑构件12的间隔保持部分12a作间隔保持，以确保水间隙(冷却水通路)11。承重支持构件12以两侧的支撑轴12b贯穿各Hf板10a的安装孔13并延伸，且与U字形蒙皮7的蒙皮孔8相嵌合并通过焊接进行固定。

承重支撑构件12的间隔保持部分12a被设定为，能确保对置的二个Hf板10a、10a(10b、10b)间的水间隙11、和U字形蒙皮7的机械的强度的厚度，由此构成凝水结构的核反应堆用控制棒16。

而在承重支撑构件12的支撑轴12b的直径与Hf板10a的安装孔13的直径之间，考虑到SUS制的承重构件12与Hf板10a之间的热膨胀差，予定不会阻碍互相的热膨胀的裕量，将Hf板10a的安装孔13设计得大于支撑轴12的直径。

由核反应堆运行所产生的热循环中重复热膨胀和热收缩，而造成因以多种不同材料形成核反应堆用控制棒16的侧翼17所引起的热胀差，但在此核反应堆用控制棒16中，因为保证Hf板10a(10b，10)由安装孔13中的裕量与承重支撑构件12的支撑轴12b松动地嵌合，所以能消除由因热膨胀差引起的应力所造成的坏影响。

而在核反应堆快速停堆等紧急将核反应堆用控制棒16插入堆芯的情况下，在支撑作为长寿命中子吸附体的Hf板10a、10a、10b的承重支撑构件12的支撑轴12b上加有冲击，此冲击荷重通过承重支撑构件12被传递至U字形蒙皮7，所以如果蒙皮7的强度不足时，就可能产生在蒙皮7的坚固稳定性上引起故障。

然而，在此核反应堆用控制棒16中，将每一个承重支撑构件12的荷重负担大的插入前端作细分，因为大大降低承重支撑构件12的荷重负担和作用在U字形蒙皮7上的局部负荷而能提高坚固稳定性。

而核反应堆用控制棒16产生故障的可能性，因为与作用在控制棒16上的冲击大小以及冲击次数有关，而在核反应堆中更长期间使用的长寿命型的核反应堆用控制棒中具有特别显著的效果。

在核反应堆用控制棒的第一实施态中，核反应堆用控制棒16是二个Hf板10a隔着水间隙11相对置的凝水结构，虽然是以这样的结构为例说明的，但控制棒的作用和效果并不为前述凝水型控制棒所限。在第二实施例以下的核反应堆用控制棒中除非特殊说明也是同样的。

图2表示有关本发明的核反应堆用控制棒19的第二实施例。

在此实施例中所示的核反应堆用控制棒，图2(a)为表示控制棒一部分切开的局部放大正面图，图2(b)为核反应堆用控制棒内装入的Hf板对的放大正面图，图2(c)为沿图2(b)c-c剖面线的横截面图。

图2中所示的核反应堆用控制棒19，因与图1中所示核反应堆用控制棒相对应，下面着重说明与第一实施例中所示核反应堆用控制棒16的不同点。对于与第一实施例中所示核反应堆用控制棒16相同结构、同样的作用和效果，也同样地省略其说明。

图2(a)中所示的核反应堆用控制棒19，在侧翼20中容纳的长寿命型中子吸附板组成的多个Hf板对14中，由插入前段开始改善2对的Hf板21。此Hf板对21分别在蒙皮纵向和垂直方向(侧翼宽度方向)的宽W例如加以二等分，由约W/2宽的Hf板10c、10d构成。各Hf板10c、10d各自通过例如4个承重支撑构件12保持在U字形蒙皮7上。

此核反应堆用控制板19如图2(b)中所示，由插入前端开始例如对2对的Hf板对21，由单侧左右2个Hf板10c、10d总计4个Hf板10c、10d构成一组Hf板对21，每一个均通过承重支撑构件12保持为相对置的状态，在Hf板10c、10d(10c、10d)之间形成水间隙11保持间隔。

而核反应堆用控制棒19的侧翼20，如图2(c)中所示，在开设于构成Hf板21的Hf板10c、10c和Hf板10d、10d上的4处的安装孔13中，穿过承重支撑构件12的支撑轴12b，安装保持在U字形蒙皮7的蒙皮孔8中，由承重支撑构件12的间隔保持部分12a的保持Hf板10c、10c和10d、10a之间的间隔，以确保水间隙11。

依靠将支撑轴12b嵌合焊接在蒙皮7的蒙皮孔8中加以固定，2组Hf板对21由U字形蒙皮7来保持7个Hf板对14以及其重量。

在核反应堆用控制棒19中，在将Hf板10作侧翼宽度方向分割成多个Hf板10c、10d的情况下，侧翼20的外边缘的厚度在中子吸收的反应性上很重要，从中子照射量多的点开始增加侧翼宽度方向上的外侧Hf板10d的厚度，而将侧翼宽度方向内侧的整体型中央结构材料6侧的Hf板10d作得很薄。

作为另一实施例中，在图2中所示的核反应堆用控制棒19中的侧翼20的最外边缘，U字形蒙皮7的内侧作成为有插入到Hf板10d之间的未加图示的棒状整体型中子吸附元件的Hf棒的结构。

下面对具有上述结构的核反应堆用控制棒19的作用加以说明。

此核反应堆用控制棒作为接近插入前端的Hf板对14中的长寿命中子吸附板的Hf板10的板厚很厚，因而重量大，在此Hf板21中，在控制棒插拨方向和垂直方向的侧翼宽度方向对Hf板10c、10d分割为2份，各Hf板10c、10d的宽为W/2，分别以4个承重支撑构件12支撑各Hf板10c、10d。

由此，因为与上述第一实施例同样地Hf板对21的承重支撑构件12的数量成为二倍的8个，所以每一个承重支撑构件12担负的重量及冲击荷重减半，Hf板对21中的承重支撑构件12的支撑能力比插入末端侧的Hf板对14中的承重支撑构件12的支撑能力加倍寿命也延长。

而此核反应堆用控制棒中，将中子照射最多的侧翼宽方向外侧的Hf板10d的厚度，作成比整体型中央结构材料6侧的Hf板10c的厚度厚，由此能增大中子吸收中的反应性效果。

由此，核反应堆用控制棒19能以相同的Hf量得到高的控制棒反应性价值，同时还能在提高核反应堆19的强度上起有利作用。亦就是说，在机械强度比整体型中央结构材料6弱的侧翼宽度方向外侧，将宽度不宽于W/2的范围中Hf板10d的厚度增厚，由承重支撑构件12将此Hf板10d安装在U字形侧翼19中并加以保持。

据此结果，就能实现Hf板10c、10d产生的强度增加、承重支撑构件产生的强度增加以及反应性价值的增加。而在无必要使反应性价值提高的情况下，因为可减薄Hf板10的厚度，通过减轻重量，而能降低由承重支持构件加向U字形蒙皮7的冲击荷重，从而能进一步提高蒙皮7的坚固稳定性以及控制棒19的机械强度。

在另一实施例中，依靠控制棒19中的侧翼20的外边缘上设置的Hf棒，较之其他部分，宽度方向每单位长的中子吸附能力增大。由此，与上述同样地减小各Hf板10的横向宽度就可以减轻重量，并由前述Hf棒在侧翼20的最外侧得到增强蒙皮7的机械强度的效果，进一步提高蒙皮的坚固稳定性和控制棒19的强度。

图3表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第三实施例。

在第三实施例中所示的核反应堆用控制棒中，图3(a)为表示核反应堆用控制棒的一部分切开的局部放大正面图，图3(b)为装置在核反应堆用控制棒内的Hf板对的放大正面图，图3(c)为沿图3(b)中D-D剖面线的横截面图。

图3中所示核反应堆用控制棒，与图2中所示第二实施例的核反应堆用控制棒的相对应，以下重点说明与第二实施例不相同之处，省略有关与第二实施例相同的结构和作用效果的说明。

在图3(a)所示核反应堆用控制棒22中，侧翼23内容纳着作为整体型中子吸附元件的多个Hf板对14，各Hf板对14中，向堆芯的从插入前端开始的二对Hf板对24，在侧翼宽度方向的宽W被二等分，由约W/2宽度的Hf板10c、10d构成，各Hf板10c、10d分别通过4个承重支撑构件12被保持在U字形蒙皮7上。

核反应堆用控制棒22如图3(b)和图3(c)中所示，Hf板对24中在同一侧翼23中，侧翼宽度方向并行的Hf板10c与Hf板10d之间，隔开较第二实施例的核反应堆用控制棒19情况下更宽的间隔。

并在核反应堆用控制棒22的侧翼23中所容纳的Hf10C、10d之间，在内部插入作为中子吸附材料的Hf棒25等的同时，在外周配置着由异形管所构成的加固构件26(中子吸附材料入口加固构件)，该异形管形成有每隔90°突起的条纹部分，此加固构件26是通过在前述突出的条纹部分上与两侧的蒙皮7焊接固定而构成的。

由上述结构产生的作用是，由于具有深U字形横截面的纵向的蒙皮7的两侧，通过前述加固构件26被固定在接近中央部分的两侧呈直线状，所以大大地提高了U字形蒙皮7和侧翼23的机械强度。而由于插入加固构件26中的Hf棒25等的作用，作为控制棒22的反应性价值几乎没有减小。

而依靠将U字形蒙7内侧翼23的宽度方向向外侧的Hf板10d的厚度，作成比整体型中央结构材料6侧的Ff板10c的板厚要厚，就能取得与第二实施例中的核反应堆用控制板19同样的作用和效果。

图4表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第四实施例。

在第四实施例中所示的核反庆堆用控制棒中，图4(a)为表示侧翼局部放大的正面图，图4(b)为沿图4(a)中沿E-E剖面线的横截面图。

控制棒27，在具有深U字形的横截面的纵向的SUS制蒙皮28内，作为整体型中子吸附元件，容纳有由SUS制的承重支撑构件12隔开成水间隙11相对置的2个长寿命中子吸附板的Hf板10所构成的复组Hf板时。此多个Hf板对14通过承重支撑构件12在U字形蒙皮28上保持荷重构成侧翼29。

而在向侧翼29的堆芯的插入前端部分和插入末端部分，分别设置有图中未示出的与手柄3作成一体的前端结构材料4和末端结构材料，同时将前述49侧翼29中的U字形蒙皮28的开口部分，分别嵌合固定在整体型中央结构材料6的90°的4个方向上的突出部分，由此构成十字型的核反应堆用控制棒27的横截面。

此核反应堆用控制棒27，在侧翼29由容纳Hf板10加以保持，此Hf板10由承重支撑构件12固定在U字形蒙皮28上。在侧翼29的整体型中央结构材料6侧，嵌合固定着承重支撑构件12的支撑轴12b的U字形蒙皮28的蒙皮孔30a、30b，将蒙皮纵向的间距Ps1，被作成与开在Hf板10上的安装孔13、13a、13b和侧翼宽度方向侧的蒙皮孔8的纵向间距Pn相比，只是比其短超过加工公差的范围的偏差δ的二倍(2δ)。

此核反应堆用控制板27，针对Hf板10的上侧的安装孔13a，U字形蒙皮28的蒙皮孔30a在下方，针对其下侧的安装孔13b，蒙皮孔30b在上方，各自使中心轴作偏差δ的偏移。

由此，核反应堆用控制棒27的侧翼29，在侧翼宽度方向内侧(整体型中央结构材料6侧)被嵌合固定在蒙皮孔30a、30b中的承重支撑构件12的支撑轴12b，与穿插支撑在此支撑轴12b上的Hf板10的安装孔13a、13b相偏心。

借助这种偏心支持，在上侧安装孔13a的上方、而在下侧安装孔13b的下方能有大的间隙，相反，上侧安装孔13a的下方和下侧安装孔13b的上方的间隙则减小。

但是，对于承重支撑构件12的支撑轴12b的直径，依靠增大Hf板10的安装孔13的直径而留有间隙，使得不致产生因伴随核反应堆运行而来的热循环而来的、由不同材料中的热膨胀的差而引起的承重支撑构件12和Hf板10中的热膨胀差相互干扰而加入不必要的应力的障碍，这样来设计裕量。

下面对图4中所示核反应堆用控制棒27的作用进行说明。在控制棒的急速驱动和停止时，通过承重支撑构件12在U字形蒙皮28上加以Hf板10的重量以外的冲击负荷。

如果像历来的核反应堆用控制棒那样，Hf板10与安装孔13U字形蒙皮7的蒙皮孔8的蒙皮纵向间距Ph为同样尺寸时，即使设定了考虑热膨胀差的裕量，如按加工公差构成的Hf板10存上下位移时，在最坏的情况下就可能有一未知特定的承重支撑构件12受到应力。

因此在U字形蒙皮7中会产生在固定有该承重支撑构件12的蒙皮孔8的周围集中地加有很大应力的不良情况。

但在图4中所示的核反应堆用控制棒27中，相对地Hf板10在控制棒插入方向的向上方向作惯性移动的情况下的冲击负荷，在Hf板10的控制棒插入前端方向(上侧)，整体型中央结构材料6侧的安装孔13a的下边，接合到间隙小的承重支撑构件12的支撑轴12b的下部，但因惯性移动距离短，所加的冲击负荷也就小。

据此，核反应堆用控制棒27在固定有承重支撑构件的U字形蒙皮28的蒙皮孔30a的附近产生较小的应力，而在另一棒插入末端方向(下侧)整体型中央结构材料6侧的蒙皮孔30b和侧翼宽度方向外侧的蒙皮孔8附近的U字形蒙皮28上则不产生应力。

相对地在Hf板10作控制棒插入末端方向的向下方向上的惯性移动时，Hf板10的控制棒末端方向(下侧)，整体型中央结构材料6侧的安装孔13b的上边缘，以小间隙接触承重支撑构件12的支撑轴12b的上部，而加有比较小的冲击负荷。

由此，核反应堆用控制棒27在蒙皮28的蒙皮孔30b的附近产生比较小的应力，而在另3个蒙皮孔8、30a附近的U字形蒙皮28上则不产生不必要的应力，而且应力分散。

核反应堆控制棒27的侧翼28上所形成的U字形蒙皮28的蒙皮孔30a、30b与Hf板10的安装孔13a、13b的偏差量δ值，作为综合加工公差被认为在例如超过0.5mm的0.5-1.5mm程度为合适。

而在此核反应堆用控制棒27中，使蒙皮孔30a、30b的蒙皮纵向的间距，作小于蒙皮孔8和安装孔13、13a、13b的纵向间距Ph的偏移，将产生由Hf板10的惯性移动所引起的应力的场所，设定到侧翼宽度方向内侧的整体型中央结构材料6侧。

在具有深U字形横截面的长的蒙皮28中，因为固定在整体型中央结构材料6的一侧的机械强度，一般比离开整体型中央结构材料6的一侧的要高，但如在此离开整体型中央结构材料6的一侧的蒙皮孔8中同样地实施也能取得相同的作用效果。

而且在第四实施例中，涉及控制棒27向堆芯的插拔操作，在Hf板10中的相对的惯性移动时、加在U字形蒙皮28上的局部冲击负荷等，能各自指定到Hf板对14中的二个承重支撑构件12。

由此，易于应付对承重支撑构件12和其附近的Hf板10的安装孔13、以及蒙皮28的局部补强和加工公差等方面的管理，从而能使长寿命型控制棒的使用期限进一步增长。

但是，并非以一处，而是将冲击负荷分担于两处，同时依靠选定偏差δ量的大小来将冲击减到最小，使U字形蒙皮28和核反应堆用控制棒27的坚固稳定性和可靠性得以提高。

图5表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第五实施例。

在第五实施例的核反应堆用控制棒中，图5表示侧翼的局部放大正面图。

在核反应堆用控制棒32中，具有与上述第四实施例大致相同的结构。与第四实施例核反应堆用控制棒不同的部分是在Hf板10中的安装孔13和13a及13b之间，仅针对蒙皮长度方向的间距Ph，将在U字形蒙皮33的整体型中央结构材料6侧的嵌合固定承重支撑构件12的支撑轴12b的蒙皮孔35a、35b的间距Ps2，作成比前述节距Ph分别增长超过加工公差范围的偏差δ的2倍(2δ)。

此核反应堆用控制棒32对Hf板10的上侧的安装孔13a蒙皮孔35a向上方、面对下侧的安装孔13bU字形蒙皮33的蒙皮孔35b向下方分别作偏移量为δ的偏移。

由此，整体型中央结构材料6侧固定于蒙皮孔35a、35b中的承重支撑构件12的支撑轴12b与固定在其中的Hf板10的安装孔13a与13b，在上侧的安装孔13a的下方，而在下侧的安装孔13b的下方能有大的间隙。

上述这样结构的作用是，针对Hf板10中的安装孔13A、13b的间距Ph，整体型中央结构材料6侧承重支撑构件12的支撑轴12B，在核反应堆用控制棒32的插入前端侧向着前端侧、而在插入末端侧向着末端侧分别增长偏移量δ。

从而，在Hf板10向上侧的相对惯性移动时，由下侧的承重支撑构件12的支撑轴12b通过U字形蒙皮33的蒙皮孔35b、而在Hf板10向下侧作惯性移动时，由上侧的支撑轴12b通过蒙皮孔35a在蒙皮33上加以冲击负荷。

但在其他的三个蒙皮孔8、35a、35附近的U字开蒙皮33中不产生应力，而将应力分散，以及其他的作用和效果均与上述第四实施例相同。

图6表示有关本发明核反应堆用控制棒的第六实施例，为侧翼局部放大正面图。

在核反应堆用控制棒37中，结构大致与第四实施例相同，与第四实施例不同的部分是，侧翼38的蒙皮37中的整体型中央结构材料6侧蒙皮孔8a与8b之间，在控制棒向堆芯的插拔方向的蒙皮纵向上作成间距Ph。

与此相对地Hf板39，在整体型中央结构材料6侧安装到承重支撑构件12的支撑轴12b上的安装孔40a、40b中，安装孔40a在向着控制棒37的插入前端方向、而安装孔40b向着插入末端方向分别作成超过加工公差的范围的偏移δ的二倍(2δ)长的间距Ps3。

此核反应堆用控制棒，对上侧的蒙皮孔40a安装孔13a在上方、而对下侧的蒙皮40b安装孔13b在下方分别偏移偏移量δ。

由此，整体型中央结构材料6侧固定于蒙皮孔8a、8b的承重支撑构件12的支撑轴12b与安装在其上面的Hf板39的安装孔40a、40b，与上述第四实施例同样地，在上侧安装孔40a的下方、而下侧安装孔40b的下方能形成大的间隙。

由上述结构产生的作用，与上述第四实施例相同，在Hf板39向上侧作相对惯性移动时，上侧安装孔40a的下缘接触到上侧承重支撑构件12的支撑轴12b的下部，通过蒙皮孔8a将冲击负荷加到U字形蒙皮7。

而在Hf板10向下侧作惯性移动时，下侧安装孔40b的上缘接触到下侧的承重支撑构件12的支撑轴12b的上部，由支撑轴12b通过蒙皮孔8b将冲击负加到蒙皮7上。

由此，虽然在U字形蒙皮7的蒙皮孔8a、8b附近各自产生应力，但此时另外三个场所的蒙皮孔8、8a、8b附近则不产生有应力。其他的作用与效果均与上述第四实施例同。

图7表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第七实施例，并表明侧翼局部放大正面图。

在核反应堆用控制棒42中，对与上述第六实施例基本相同的结构的共通部分的说明省略。与第六实施例不同的部分是，在侧翼43的U字形蒙皮7中的整体型中央结构材料4侧蒙皮孔8a与8b之间，在控制棒向堆芯的插拔方向的蒙皮纵向上作成间距Ph。

针对此，在整体型中子吸附板的Hf板44中，在整体型中央结构材料6侧安装在承重支撑构件12的支撑轴12b上的安装孔45a、45b中，安装孔45A向着核反应堆用控制棒42的插入末端方向、而安装孔45b向着插入前端方向分别减少超过加工公差范围的偏移量δ的二倍(2δ)来构成间距Ps4。

此核反应堆用控制棒42，对U字形蒙皮7的上侧的蒙皮孔8aHf板44的安装孔45a向下方、而对下侧蒙皮孔8b安装孔45b向上方分别偏移δ。

由此，在整体型中央结构材料6侧固定在U字形蒙皮7的蒙皮孔8a、8b中的承重支撑构件12的支撑轴12b，和安装在其上的Hf板44的安装孔45A、45b，与上述第五实施例同样地，在上侧的安装孔45a的下方、而在下侧的上方能有大的间隙。

上述结构所起的作用是，在作为整体型中子吸附元件中的中子吸附板的Hf板44向上方作相对的惯性移动时，下侧的承重支撑构件12的支撑轴12b的下部与安装孔45b的下缘接触，当Hf板44向下侧移动时，下侧的承重支撑构件12的支撑轴12b的上部与安装孔45a的上缘接触，分别通过蒙皮孔8a、8b将冲击负荷加到蒙皮7。

图8表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第八实施例。

在第八实施例中所示的核反应堆用控制棒中，图8(a)为核反应堆用控制棒的下部被切开的局部放大正面图，图8(b)为组装在核反应用控制棒中的Hf板的放大正面图。而图8(a)和图8(b)各自对应于图20(a)和图20(b)中所示的核反应堆用控制板，同一部分加以相同的符号省略其说明。

此核反应堆用控制棒47如图8(a)中所示，设置有四个侧翼48，作为各侧翼48的U字形蒙皮49中的整体型中子吸附元件，2个作为长寿命中子吸附板的Hf板10容纳有多个由四个承重支撑构件12支撑的Hf板对14。在由核反应堆用控制棒47的插入前端开始的例如二对Hf板50中，还在接近宽度方向和纵向的中央部分附近设置有纵向上的三个承重支撑构件12。

在此核反应堆用控制棒47中，如图8(B)中所示，Hf板对50中的矩形Hf板51，与历来同样，在侧翼宽度方向和纵向追加相互间隔的例如四个安装孔13，在侧翼宽度方向和纵向的中央部分附近，形成有在纵向成列地相邻接的三个安装孔52。

在各Hf板51的四个安装孔13的直径与承重支撑构件12的支撑轴12b的直径之间，设置有间隙，其大小能避免因热膨胀差所产生的故障，但对接近中央附近的三个安装孔52的直径，则作成与承重支撑构件12的支撑轴12b具有小的间隙。

而作为各Hf板10、51中的整体型中子吸附元件，是由铪金属或、以锆和钛等稀释铪而得到的铪合金形成的板状长寿命中子吸收板，作成构成各Hf板对14、50的Hf板10、51，由具备间隔保持功能的承重支撑构件12等保持有间隔，形成图中未示出的成为核反应堆用控制棒47中的反应堆水的通路的水间隙11。此核反应堆用控制棒47作成由多个Hf板10、51组合而成的凝水结构。

下面说明此核反应堆用控制棒47的作用。构成Hf板50的各Hf板51中插入前端侧和插入末端侧各二个共计四个的安装孔13中的作用与前述的核反应堆用控制棒相同，但在接近中央附近设置的三个安装孔52中，此安装孔52中和被安装的承重支撑构件12的支撑轴12b相接近地在纵向上作直线状配置。

由于通过此三个承重支撑构件12而处于能够无视由于被保持的SUS制U字形蒙皮49与Hf板51的热膨胀差而产生故障的范围，伴随Hf板51与U字形蒙皮49的热膨胀差的相对移动在此中央附近不产生，而容许插入前端方向和末端方向中作相对移动。

在核反应堆用控制棒47的插入前端侧的各Hf板对50的中央附近设置的三个承重支撑构件12、与U字形蒙皮49，在纵向的延长线上接合，U字形蒙皮49能承受很强的力。由此，安装在中央附近的承重支撑构件12上的Hf板地49的范围，在至少每一对的Hf板51的重量最大的部分中，由插入前端侧至全长2/3的程度均适合。

而核反应用控制棒47全长的中央附近因为被予想在地震时产生最大应力，所以依靠在此中央附近也实施本发明，而能得到更进一步提高控制棒47的强度的效果。

而且，在核反应堆用控制棒47中设置的矩形Hf板51中，通过中央附近设置的承重支撑构件12，被保持在U字形蒙皮49上的安装孔52就没有必要限定为3个，重要的是要作成较之由历来的安装孔13通过承重支撑构件12的与蒙皮7的接合线要长。

而依靠在中央附近设置的承重支撑构件12的至少一个，具有与图19(c)中所示那样的承重支撑构件12的间隔保持部分12A同样的间隙保持功能，因为能更正确地保持多个相对Hf板51间的间隙，因而能借助Hf板51的挠度防止控制棒反应性价值的变动。

图9表示与本发明有关的核反应堆用控制棒的第九实施例，图示为侧翼的局部放大正面图。

此核反应堆用控制棒53因与第六实施例所示的核反应堆用控制棒具有大致相同的结构，故省略共同部分的说明。

图9中所示核反应堆用控制棒53中形成侧翼54的U字形蒙皮7内所容纳的整体型中子吸附元件的Hf板对中的中子吸附板Hf板55，将在控制棒53向堆插入前端方向上所开的安装承重支撑构件12的支撑轴12b的安装孔56作成横向的长孔。Hf板55的安装孔56则作成在侧翼宽度方向长的长孔。

从而，在承重支撑构件12的支撑轴12b与Hf板55的安装孔56之间，在蒙皮纵向的控制棒插拔方向几乎不设置有间隙，而在与其成垂直方向(侧翼宽度方向)上开有吸收SUS制U字形蒙皮7与Hf板55的热膨胀差的充分的间隙。

由上述结构产生的作用是，在控制棒53作向堆芯的插拔时，U字形蒙皮7内的Hf板55中的通常的荷重和冲击负荷，从与承重支撑构件12的支撑轴12b几乎没有间隙的插入前端侧的二个安装孔56，通过承重支撑构件12和蒙皮孔8为U字形蒙皮7所保持。

由此，因为不会由一个不确定的承重支撑构件12支撑全部冲击负荷，而能容易地确保U字形蒙皮7的坚固稳定性。

在第九实施例所示的核反应堆用控制棒中，虽然所说的是特别指定的对应于插入前端侧的二个承重支撑构件12的Hf板55的安装孔56的孔的结构，但替代插入前端侧而在插入末端侧加以实施也能取得同样的作用和效果。

在Hf板55上开的横向长的安装孔56中，取代控制棒插拔方向的没有间隙，将承重支撑构件12的支撑轴12b的截面作成大致为椭圆形，作成使得Hf板上开的安装孔与控制棒插拔方向几乎没有间隙也可。

图10表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十实施例。

在第十实施例中所示的核反应堆用控制棒57中，图10(a)为放大表示侧翼局部正面图，图10(b)为沿图10(a)中F-F剖面线的纵剖面图，图10(c)为图10(b)中的G部分放大截面图，和图10(d)为承重支撑构件的立体图。

核反应堆用控制棒57中的侧翼58，如图10(a)中所示，在U字形蒙皮59内的整体型中子吸附元件Hf板对60中，如图10(b)中所示，将二个Hf板61隔以水间隙11而对置。因为在U字形蒙皮59上固定有二个Hf板61，核反应堆用控制棒57在插入前端侧和插入末端侧，与历来的同样地分别各设置有二个承重支撑构件。

而在二个Hf板61的中央附近，安装着作为另外的承重支撑构件的摩擦承重支撑构件62，其结构为，在控制棒插入方向呈细长状，其中央是间隔保持部分62a，而在两侧各设置三个支撑轴62b。

在图10(a)所示的摩擦承重支撑构件62的三个支撑轴62b之间，横向的点线为加在Hf板61的蒙皮侧面上的浅切槽61a，小圆圈表示U字形蒙皮表面59上从外侧表面向Hf板61侧施加的沉头压孔59a。此沉头压孔59a在轧纹表面上形成亦可。

而由蒙皮59上的由沉头压孔59a构成的内表面的凸出部分，与作为前述Hf板61的浅切槽61a的凹进部分相配合，形成摩擦阻力功能。

下面说明第10实施例中所示的核反应堆用控制棒的作用。摩擦承重支撑构件62的支撑轴62b，因为是嵌合在U字形蒙皮59上所开设的蒙皮孔8中并通过焊接加以固定的，所以U字形蒙皮59的沉头压孔59a与Hf板61的浅切槽61a相卡合，而在蒙皮59与Hf板61之间产生摩擦阻力。

从而，在Hf板61对蒙皮59作相对运动的情况中，在前述摩擦承重支撑构件62中，Hf板61的运动受到阻挡，而抑制前述相对运动，从而能取得与上述第八实施例同样的效果。

Hf板61的表面的加工作为产生摩擦阻力的手段，亦不必限定于浅切槽61a的方式，亦可采用例如碟形的下洼。

图10(d)中所示的承重支撑构件63，表示了以历来的承重支撑构件12为例更具体的形状，在支撑轴63b的两侧安装有图中未作出的Hf板10的安装孔13，将夹着具有间隔保持功能的间隔保护部分63a的二个Hf板10之间作成水间隙11，而在此间隔保持部分63a的表面上设置有具有公差的槽63c。

在上述结构的承重支撑构件63中，通常以SUS材料作成的承重支撑构件63的间隔保持部分63a的表面，因为是与和这种SUS不同种类的金属Hf板10相接触，在水环境不佳的情况下，也要考虑到由于核反应堆运转中作为堆芯中冷却材料的反应堆水而引起水的放射线的化学腐蚀作用的可能性。

可是，在承重支撑构件63中由于在不同种金属接触的间隔保持部分63a的表面上设置有槽63C，而因此槽63C的作用在周围不会滞留有反应堆水，所以能维持承重支撑构件63附近的承重支撑构件63和Hf板10的坚固稳定性。虽然各自没有专门说明，在上述承重支撑构件12和摩擦承重支撑构件62中当然也容易作这样的考虑。

图11表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十一实施例，表明侧翼局部放大正面图。此核反应堆用控制棒64中，在形成侧翼65的U字形蒙皮66内，容纳有多个Hf板对，该Hf板对是依靠承重支撑构件12而使作为整体型中子吸附元件的二个中子吸附板的Hf板68相结合而成的。

前述侧翼65中，在Hf板68和U字形的蒙皮66中，在控制棒插入前端侧，使位于整体型中央结构材料6侧的一个承重支撑构件68的支撑轴68b，作成比另外的三个承重支撑构件12的支撑轴12b大的直径。

而与之相随的是，安装在承重支撑构件68的支撑轴68b上的Hf板67的安装孔69、和嵌合固定着支撑轴68的U字形蒙皮66的蒙皮孔70的直径也被增大，同时作成两者的直径之间几乎没有间隙。

此核反应堆用控制棒64在另外三个Hf板67的安装孔13和承重支撑构件12的支撑轴12b的直径之间，设置有能避免蒙皮66与Hf板67的热膨胀差中的故障的充分的间隙。

由上述结构所起的作用是，Hf板68的通常的负荷和冲击负荷，通过相互间几乎没有间隙的承重支撑构件68的支撑轴68b，被保持在其近旁的蒙皮66上。

此时，由于承重支撑构件68的支撑轴68b的直径大，与此同时由蒙皮66的蒙皮70产生的接触面也增长，所以能承爱超过历来的负荷而长寿命地提高可靠性。

第十一实施例中控制棒插入前端方向上对整体型中央结构材料6侧的实施例进行了说明，但并不限定于这方面，以任一起点作为对象也可以。

但是，由于将U字形蒙皮66与整体型中央结构材料6相结合的整体型中央结构材料侧机械强度的增大，一般是由整体型中央结构材料6对U字形蒙皮66加以增强的，所以在整体型中央结构材料侧方面的恰当性，与以上各实施例中是同样的。

图12表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十二实施例，表明部分切开的U字形蒙皮的正面图。

第十二实施例所示核反应堆用控制棒71中，U字形蒙皮7内容纳有作为整体型中子吸附元件的在纵向分割成多个的、例如分割为10份的Hf板对72。

形成各Hf板对72的Hf板，被作为使其厚度按照堆芯中控制棒71的反应性效果，由控制棒插入前端(上方)向插入末端(下方)顺次减薄。

而各Hf板对72的蒙皮纵向的长l₁～l₁₀则作成为自控制棒插入前端向着插入末端例如l₁＝l₂＜l₃＝l₄＜l₅＝l₆＝l₇＜l₈＝l₉＝l₁₀那样顺次增长。

下面对上述结构所起作用加以说明。如上述图20(b)中所示，历来的核反应堆用控制棒1中，作为整体型中子吸附元件的中子吸收板各Hf板10，将插入堆芯的控制棒插入前端侧的中子吸收功能设定得很大。

从而各Hf板10纵向和横向的尺寸相同，但由于越靠近控制棒插入前端侧，其厚度越厚，因此越靠近作为插入前端的上部分的Hf板10，其重量就越重，因而加到蒙皮7的负荷越靠近控制棒插入前端侧也就越大。

但在此核反应堆用控制棒71中，控制棒插入前端侧依靠缩短厚度厚的部分的尺寸而使得重量减轻，从而能使由各Hf板对72加到U字形蒙皮7的负荷分布大致一样。

依靠这种负荷分布的一样化，特别在比较接近U字形蒙皮7的插入前端的部分，减轻了支撑着无法特别指定位置的承重支撑构件12的部分的荷重负担，而提高U字形蒙皮7和核反应堆用控制棒71中的坚固稳定性。

有关第十二实施例的核反应堆用控制棒中，虽然是对作为凝水型结构的整体型中子吸附元件的Hf板对72的情况作的说明，但并不限于这种凝水型结构，也适用于其他结构的控制棒，而能得到同样的作用和效果。

图13表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十三实施例，表明U字形蒙皮的部分切开的正面图。

在此核反应堆用控制棒73中，U字形蒙皮7内容纳有在蒙皮纵向上作多次分割(所示例为10次分割)的作为整体长寿命中子吸附元件的Hf板对72、74。

形成各Hf板对72、74的Hf板的厚度，被作成为从控制棒插入前端(上方)向插入末端(下方)顺次减薄。

而将各Hf板对72、74的蒙皮纵向的长l₁-l₁₀作成例如象l₁＝l₂＞l₃＝l₄＞l₅＝l₆＜l₇＝l₈＜l₉＝l₁₀这样，自该反应堆用控制棒73的中央部分开始向控制棒插入前端和末端顺次增加长度。

并在控制棒插入前端侧的三个Hf板对74中，连同周围的四个一起，在中央部分也设置有承重支撑构件12。

下面说明上述结构所起的作用。核反应堆用控制棒73中Hf板对72、74的长度l₁-l₁₀在控制棒全长的中央附近(l₅，l₆)较短，而随着向控制棒插入前端侧和插入末端侧逐渐增长，并在自插入前端开始的例如到第三个为止的Hf板对74的中央部分，追加有承重支撑构件12。

由此，在地震时应力变大的控制棒73的中央部分，针对Hf板对72的大小，更稠密地配置承重支撑构件12，因而提高U字形蒙皮7的强度，这时承重支撑构件12即起着蒙皮补强材料、亦即加固构件的功能作用。

而在控制棒插入前端侧的Hf板对74中，中央部分还追加设置有承重支撑构件12，按照其配置的位置，厚度增厚而使重量加大，就使得与承重支撑构件12一起加在蒙皮7上的荷重增加。

然而，因为与固承重支撑构件12数量多，因而减轻相应的承重支撑构件12的荷重负担的同时，U字形蒙皮7中的局部应力也减轻，所以在随着控制棒插拔而产生冲击负荷时能良好地支撑、以及良好的应对地震时的应力。而且与上述同样，前述Hf板对72、74也并不限定为凝水式结构。

图14表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十四实施例，表明U字形蒙皮部分切开的正面图。

在此核反应堆用控制棒75中，U字形蒙皮7内容纳有作为整体型中子吸附元件的、在蒙皮纵向上作多次例如8次分割的Hf板对72、74。

形成各Hf板对72、74的中子吸收板的Hf板的厚度，从控制棒插入前端向着插入末端顺次减薄。

而各Hf板对72、74中蒙皮纵向的长虽然作成相同的，但由控制棒插入前端开始至全长的3/4处，各Hf板对74连同周围的四个一起，在中央部分也设置承重支撑构件12，以作成容纳在侧翼17内的配置结构。

由上述结构所起的作用是，Hf板对74中的Hf板的厚度增厚而使重量增大的控制棒插入前端侧，和核反应堆用控制棒75的纵向的中央部分，配置以增加承重支撑构件12的Hf板对74，由此来分别减轻承重支撑构件12和通过此承重支撑构件12承担负荷的U字形蒙皮7的局部应力。

图14中所示的核反应堆用控制棒75因为构造比较简单制造容易，而此Hf板对74并不限于凝水结构，也可与第十四形态相同。

图15表示核反应堆用控制棒的第十五实施例。

在第十五实施例中所示的核反应堆用控制棒中，图15(a)表示U字形蒙皮的部分切开的正面图，图15(b)表示安装在核反应堆用控制棒内的Hf板的侧面图。在此核反应堆用控制棒76中，U字形蒙皮内容纳有在蒙皮纵向上作多个例如8次分割的整体型中子吸附元件的Hf板对77。

此Hf板对77，由荷重支撑构件12支撑着将全长作8次分割的长度的中子吸收板Hf板78、和其1/2长度的Hf板79，并保持在U字形蒙皮7内构成侧翼17，如图15(b)中所示，中间夹以承重支撑构件12，在一侧配置Hf板78，而在另一侧最前端和最末端配置的Hf板79，在其中间相互各偏移1/2间距地配置Hf板78。

由此，在蒙皮纵向一侧与另一侧的Hf板78、79的间隙错开地形成。而关于前述最前端和最末端配置的Hf板79，在与相对的Hf板78之间，在对Hf板78设置的四个承重支撑构件12分别地，在接近Hf板78的中央部分设置有承重支撑构件12。

由上述结构所起的作用是，U字形蒙皮7内以多个作为中子吸附板的Hf板78、79形成的Hf板对中，由于在蒙皮纵向上没有垂直于控制棒插拔方向横截U字形蒙皮7的间隙，因而能提高控制棒76中的反应性价值。

而容纳多个Hf板对77的U字形蒙皮7，由不同高度地配置的Hf板78、79支撑，而提高控制棒76中横方向的强度。

图16表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十六实施例，表明此控制棒内所设置的Hf板的局部放大横断面图。此实施例中所示的核反应堆用控制棒，将图中未示出的被容纳于U字形蒙皮7内的整体型中子吸附元件的多个Hf板对80，由使得二个Hf板10对置的上述图19(c)中所示的承重支撑构件12，固定支撑在U字形蒙皮7上，同时在多个配置此承重支撑构件12的位置相应空间，设置另外的间隔保持构件81以保持Hf板对80。

间隔保持构件81为陀螺状的间隔保持隔离器，在Hf板对80的中间部分确保有水间隙11，将两端的轴部分(耳轴部分)嵌合在Hf板10上所开的孔中，并通过焊接来固定。

由上述这样构成所起的作用是，在作为控制棒的整体型中子吸附元件的Hf板80中，如中子吸收板的Hf板10的厚度很薄时，在承重支撑构件12的安装位置有很大偏移的情况下，由承重支撑构件12所产生的间隔保持功能和补强功能降低，被认为Hf板10易于产生挠曲。

厚度薄的Hf板10几乎没有挠度和对U字形蒙皮7Hf板10产生的补强能力几乎为零，同时在Hf板10的内侧上的挠曲和水间隙变窄，而造成控制棒反应性的降低。

但是此核反应堆用控制棒中设备有以承重支撑件81补强的Hf板对80，Hf板对80为加在承重支撑构件12上的间隔保持构件81作更强固的补强，从而能防止Hf板10的挠曲和控制棒反应性的下降。

关于间隔保持构件81，除陀螺形的隔离器形状外，也可依靠在作成干具状的二个Hf板10之间由Hf板10的两侧焊接等来固定。

图17表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十七实施例。

第十七实施例中所示核反应堆用控制棒的形状与第十六实施例中所示核反应堆用控制棒相同，控制棒由设容纳在侧翼的U字形蒙皮7内的Hf板对作为整体型中子吸附元件的Hf合金板形成。

亦即，Hf合金板，取代上述第十六实施例中厚度薄的Hf板10，而提高Hf和锆成的合金的锆的比例，作成Hf的绝对含有量与历来基本相等的Hf合金板结构。

由上述结构起的作用是，作为核反应堆用控制棒为得到具备与前述Hf板10同等的中子吸附功能的Hf合金板，在Hf合金板中增加板厚，从而因这种板厚的增加而增大机械强度，提高包含蒙皮7的控制棒的机械强度。

由此，虽然具有作为控制棒的全体重量有若干增加的倾向，总的说在上述第16实施例同样的作用下能具有机械强度上的优良效果。

如图17的Hf的局部放大截面图中所示，核反应堆用控制棒的侧翼中，图中未示出的U字形蒙皮7内所容纳的多个Hf板对82，在使各二个Hf板10对置的同时由上述图19(c)中所示承重支撑构件12支持。

而在Hf板对82中对置的二个Hf板10的蒙皮纵向的侧端部，侧翼宽度方向内侧，亦即图中未示出的整体型中央结构材料6侧，依靠将设置在与整体型中央结构材料6之间形成通水路的通水槽83的侧端Hf棒84加以焊接等来进行固定。

而在整体型中央结构材料6和反对侧、侧翼宽度方向外侧的侧端部，依靠设置有形成与图中未示出的U字状蒙皮7的内侧之间的通水路的通水槽83的侧端Hf棒85的焊接固定构成箱型的横断面。

下面说明此核反应堆用控制棒的作用。作为棒反应堆用控制棒前述Hf板对82中，其横断面基本上成箱型，并针对图中未示出的蒙皮纵向的控制棒插拔方向形成有通水路。

亦即，在整体型喘结构材料6侧和与整体型中央结构材料6相反侧分别由侧端Hf棒84的通水槽83和侧端Hf棒85的通水槽83形成通水路。

为此，控制棒作成凝水型结构，而且依靠侧端Hf棒84、85侧端侧和因为整体上基本为箱形横断面而使Hf板对82的强度上升，由此Hf板对82的补强使得U字形蒙皮7以及作为控制棒的机械强度大幅度地提高。

而且，图7中所示的核反应堆用控制棒，有适用于凝水型结构的控制棒的几乎所有的情况，但在作为中子吸附板的Hf板的厚度较薄的情况下效果特别大。亦即，即使Hf板厚度薄也能作为坚实的Hf板对结构，对蒙皮7的承重保持方法也几乎没有限定，所以对上述各实施例也都能适用。

图18表示有关本发明的核反应堆用控制棒的第十八实施例。

此实施例中所示的核反应堆用控制棒86，将整体型中央结构材料6的横截面作成十字形，以中心角相等的角度整体地形成四个突起87。各个突起87被沿着整体型中央结构材料6的纵向设置，具有与侧翼88的厚度约略相等的厚度。突起87的前端根据需要在纵向延伸而形成凹进部分89，构成凹状的突起。构成侧翼88的U字表蒙皮7的开口部分与此凹状的突起87作对接并通过焊接加以固定。

在此核反应堆用控制棒86中，整体型中央结构材料6的凹状突起87具有与侧翼88的厚度相同的厚度，因为被对接在凹状突起87上的侧翼88的U字形蒙皮7是按照具有相同板厚这样形成的，所以焊接时所受到的热量在二板材上是均等的。因此，在将U字形蒙皮7对接到凹状突起87并焊接时，能消除因熔透度不足而引起的焊接不良的情况。而由此对接焊接，也能协同实施U形(クレビス)环境的削减，从而能提高焊接部分的可靠性。

由此，依靠将整体型中央结构材料6的突起87的U字形蒙皮7作成同一厚度，在将U字形蒙皮7向突起87作对接焊接时，因为是作同样板厚的构件相互间的焊接，所以增加了焊接部分的可靠性，而有可能免除由U形环境下所引起的焊接部分的断裂，从而能提高合格率。因为有消除在U形环境下引起的焊接的断裂，所以能消除因替换产生断裂的控制棒数量增加和随之而来的废充物数量的增加而招致经济性恶化的因素，而使得经济性得以提高。

如图18中所示，对U字形蒙皮的中央结构材料进行焊接得的固定结构，也能适用于图1至图17中所示的核反应堆用控制棒中。

发明的效果

如以上所述在有关本发明的核反应堆用控制棒中，依靠增大控制棒的机构、物理的强度，使得机械、物理的寿命与核的寿命均衡化，而能达到相互匹配，从而能实现进一步地控制棒的长寿命化，在提高核能发电的可靠性、经济性的同时，还能实现减少放射性废弃物的产生数量的期望。

在涉及第1解决方案的发明中，由整体型中子吸附元件的轻量化来减低加在每一承重支撑构件上的荷重，所以能减低加在通过承重支撑构件而保持着整体型中子吸附元件的荷重的U字形蒙皮上的局部应力，而提高控制棒的机械、物理强度使得能与核的寿命均衡化，从而能实现进一步的长寿命化。

涉及第2解决方案的发明中，减轻加在每一承重支撑构件上的荷重，将较长的加固构件固定在U字形蒙皮上而提高U字形机械性、物理性的强度，同时因加固构件中容纳有中子吸附材料，能防止控制棒的反应性价值的降低，从而能提高控制棒的坚固稳定性。

涉及第3解决方案的发明中，因减轻加在承重支撑构件上的荷重而能提高蒙皮的坚固稳定性，在采用同一重量的整体型中子吸附元件时，能提高控制棒的反应性价值，还能增加核的寿命。

而在无须提高反应性价值和核的寿命的情况下，由减少整体中子吸附元件数量来减轻重量，所以进一步提高了保持整体型中子吸附元件的U字型蒙皮的坚固稳定性。

上述本发明中，在控制棒的插拔操作中当整体型中子吸附元件对U字形蒙皮作用相对移动时，在蒙皮纵向成对的规定的二个承重支撑构件内，插入方向和拔出方向上，承担荷重的承重支撑构件不同，因为切实地分担荷得而使每一个的荷重减半，从而能同时提高承重支撑构件和U字形蒙皮中的耐应力和机械强度，而使得控制棒的坚固稳定性增加。

上述本发明中，构成侧翼的U字形蒙皮因为侧翼宽度方向内侧比其外侧机械强度大，由此中央结构材料靠近的承重支撑构件承担整体型中子吸附元件，而能提高固定此承重支撑构件的U字形蒙皮中的耐应力和机械强度，从而能使控制棒的坚固稳定性增加。

上述本发明中，在控制棒的插拔操作中，整体型中子吸附元件对U字形蒙皮作相对移动时，在蒙皮纵向成对的规定的二个承重支撑构件内，插入方向和拔出方向时承担荷重的荷重支撑构件不同，因为切实地分担荷重使每一个的荷重减半，而能同时提高承重支撑构件和U字形蒙皮中的耐应力和机械强度。

上述本发明中，侧翼的U字形蒙皮因为固定在中央结构材料侧比侧翼宽度方向外侧机械强度大，此中央结构材料靠近的承重支撑构件中承担整体型中子吸附元件的荷重，从而能提高固定此承重支撑构件的U字形蒙皮的耐应力和机械强度。

上述本发明中，接近重量重的整体中子吸附元件的中央附近设置的多个荷重支撑构件，增长与整体型中子吸附元件结合的长度，以分担冲击负荷，所以能提高U字形蒙皮的承受负荷性能并保证整体型中子吸附元件间的间隔。

上述本发明中，将整体型中子吸附元件作为由铪金属或铪合金构成的长寿命型中子吸收板，在相对置的相互间设置水间隙以作成凝水结构，同时在中央附近保持间隔，由此来消除向中子吸收板材料内侧的挠曲，而能防止反应性价值的降低和增强提高U字形蒙皮的机械、物理强度。

上述本发明中，因为整体型中子吸附元件的荷重在控制棒插拔方向的任一方均由多个承重支撑构件可靠地分担支撑，从而减轻着承重支持构件的U字形蒙皮的局部的冲击负荷，而能提高U字形蒙皮和整体型中子吸附元件的坚固稳定性。

上述本发明中，伴随控制棒的插拔操作的U字形蒙皮与整体型中子吸附元件中的中子吸收板的相对运动，依靠由摩擦承重支撑构件加给的U字形蒙皮与中子吸收板的摩擦阻力抑制冲击负荷，从而能减低承重支撑构件的负担提高U字形蒙皮和中子吸收板的坚固稳定性。

上述本发明中，U字形蒙皮的沉头压孔与中子吸收板的凹坑相接合，依靠以摩擦承重支撑构件保持此接合状态，在两者间产生摩擦阻力，从而能稳定并可靠地容纳保持在U字形蒙皮内的中子吸收板。

上述本发明中，由于增大支撑整体型中子吸时元件的重量和冲击负荷的安装孔和承重支撑构件的支撑轴、以及蒙皮孔的直径而增加荷重，从而提高U字形蒙皮等的坚固稳定性。

上述本发明中，侧翼的U字形蒙皮因为固定在中央结构材料侧比翼宽度方向外侧机械强度大，由中央结构材料靠近的荷重支撑构件承担整型中子吸附元件的荷重，而能提高固定此承重支撑构件的U字形蒙皮的耐应力和机械强度。

上述本发明中，由于各中子吸收材料的重量成为大致一样，因各自的承重支撑构件承担的冲击负荷和U字形蒙皮的局部应力几乎均等化，从而能提高U字形蒙皮等的坚固稳定性。

上述本发明中，缩短地震时受到的应力大的控制棒全长的中央部分中整体型中子吸附元件的尺寸，依靠提高承重支撑构件的安装密度而能提高耐震性，并在相对地重量重的整体型中子吸附元件中追加承重支撑构件，而减低每一承重支撑构件的支撑负荷从而能提高U字形蒙皮和整体型中子吸附元件的坚固稳定性。

上述本发明中，因为在相对地重量重的整体型中子吸附元件和地震时发生的应力大的部分追加承重支撑构件，而能降低每一承重支撑构件的支撑负荷，提高U字形蒙皮的坚固稳定性。

上述本发明中，U字形蒙皮内的整体型中子吸附元件，因为将铪金属或铪合金的长寿命型中子吸收板夹以水间隙地作不同高度的排列，而增强横向的强度、还提高U字形蒙皮的强度，另一方面，整体型中子吸附元件在纵向无中子吸收核的缝隙，而成为没有横穿的中子，从而能提高控制棒的反应性价值。

上述本发明中，在承重支撑构件的中央部分，因为在对置的二个中子吸收板之间固定有间隙保持材料，中子吸收板成为难以弯曲，U字形蒙皮的强度得以补足，而能提高U字形蒙皮的坚固稳定性，另一方面，因的确保持中子吸收板间的间隙，而不致引起控制棒的反应性价值的降低。

上述本发明中，在由铪合金构成的整体型中子吸附元件中的中子吸收板中，与铪含有量相同的铪金属增大板的厚度从而增加机械、物理的强度，因蒙皮强度得到补强而能提高U字形蒙皮的坚固稳定性。

上述本发明中，因为整体型中子吸附元件的横断面基本上为箱型，刚性地大而增加机械、物理强度，蒙皮强度得到补强而提高U字形蒙皮的坚固稳定性，另一方面，还能在U字形蒙皮内整体型中子吸附元件的两外侧形成通水路。

上述本发明中，依靠将中央结构材料的突起与侧翼作成同一厚度，将侧翼的U字形蒙皮焊接到中央结构材料加以固定，而能提高焊接部分的可靠性，消除因U形环境下产生的焊接部分的断裂，从而能予先并确实地防止因发生断裂使得控制棒替换件数增加和放射物性废弃牧师的增加，结果就能进一步改善经济性能。

Claims (3)

1、核反应堆用控制棒(16)，其将横截面被作成深U字形的纵长蒙皮(7)的开口部分，固定在中央结构材料(6)上并构成多个侧翼(17)，在所述侧翼(17)的沿堆芯插入方向的前端侧和插入末端侧，分别固定前端结构材料(4)和末端结构材料(5)，同时分别以多个承重支撑构件(12)对多个板状的整体型中子吸附元件进行重量保持，并沿蒙皮(7)纵向将其成列地容纳在所述蒙皮(7)内，所述整体型中子吸附元件将一个或多个中子吸附板作成整体，并形成板状，其特征是：将重量相对大的至少一组的整体型中子吸附元件分割成多个，分别以多个承重支撑构件(12)，将经分割的整体型中子吸附元件在U字形蒙皮(7)上进行重量保持，将支撑着所述被分割的整体型中子吸附元件的承重支撑构件(12)的总支撑能力，设定成超过整体型中子吸附元件未分割时的承重支撑构件(12)的支撑能力。

2、如权利要求1中所述核反应堆用控制棒，其特征是：

被分割的整体型中子吸附元件，在被分割的整体型中子吸附元件间至少一处配置有加入中子吸附材料的加固构件(26)，同时将所述加固构件(26)固定在U字形蒙皮(7)上。

3、如权利要求1或2中所述核反应堆用控制棒，其特征是：

将一组的整体型中子吸附元件在侧翼宽度方向分割成多个，被分割为多个的整体型中子吸附元件，使得位于所述侧翼外边缘的整体型中子吸附元件的侧翼方向上每单位长的中子吸附能力，与除去侧翼外边缘之外的部分相比是增加的。

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