DE19734252A1

DE19734252A1 - Steuerstab für Kernreaktoren

Info

Publication number: DE19734252A1
Application number: DE19734252A
Authority: DE
Inventors: Makoto Ueda; Shigenori Shiga; Satoko Tajima; Hideki Morishita
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: US6041091A; US6285728B1; CN1134791C; CN1174382A; DE19734252B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steuerstab für Kernreaktoren, und insbesondere für einen Steuerstab für einen Kernreaktor mit langer Lebensdauer, der eine erhöhte mechanische Festigkeit aufweist und als Siedewasserreaktor ausgebildet ist.

Ein Steuerstab für einen Siedewasserreaktor (BWR) weist normalerweise vier Flügel auf, die durch Aufnahme von Neutronenabsorberplatten in mehreren langen Hüllen gebildet werden, welche den Querschnitt eines tiefen U aufweisen. Ein Vorderendbauteil ist an einem beim Einführen vorderen Endabschnitt jedes der Flügel vorgesehen, oder ein Hinterendebauteil an deren jeweiligem Einführungsendabschnitt, und die U-förmigen Öffnungen der Hüllen in jedem der vier Flügel sind an einem einstückigen zentralen Bauteil (auch als Verbindungsstange bekannt) befestigt, welches einen kreuzförmigen Querschnitt aufweist, um im Schnitt eine kreuzförmige Anordnung zur Verfügung zu stellen.

Bei einem konventionellen Steuerstab besteht die Hülle aus Edelstahl, etwa SUS (nachstehend als "SUS" abgekürzt), und als Neutronenabsorberstab wurde ein SUS-Rohr mit einem Durchmesser von 5 mm verwendet, welches mit Pulver aus Borkabid (B₄C) gefüllt ist.

Allerdings weist Bor (B) eine kurze Lebensdauer auf, da es mit Neutronen unter Erzeugung von Helium (He) und Lithium (Li) reagiert, was zu einer Beeinträchtigung der Neutronenabsorptionsfähigkeit führt, wobei Helium den Innendruck erhöht, was zu einer Beeinträchtigung des SUS-Rohrs führt, und daher zu einer kürzeren (mechanischen und physikalischen) Lebensdauer.

Um einen Steuerstab mit langer Lebensdauer zur Verfügung zu stellen, wurde ein Steuerstab mit langer Lebensdauer verwendet, der dadurch hergestellt wurde, daß ein konventioneller Neutronenabsorberstab teilweise oder vollständig durch Hafnium (Hf) ersetzt wurde, welches einen Neutronenabsorber mit langer Lebensdauer darstellt.

Da Hf ein hohes spezifisches Gewicht (eine hohe Dichte) aufweist, etwa von 13, führt ein Hf-Stab mit demselbem Querschnitt wie ein konventioneller Neutronenabsorberstab unter Verwendung von Borkabid zu einem Gewicht, das bei dem Steuerstab insgesamt 1,5 mal so groß ist, obwohl das Neutronenabsorptionsvermögen (der Reaktivitätswert) im wesentlichen gleich ist, so daß ein derartiger Stab nicht im Austausch bei einem in Betrieb befindlichen Kernreaktor verwendet werden kann.

Als Gegenmaßnahme schlägt die japanische Veröffentlichung eines offengelegten Patents (Kokai) Nr. HEI 1-34358 "Steuerstab für Kernreaktoren" einen Hf-Steuerstab eines Typs vor, der als Fallentyp bezeichnet wird, bei welchem Hf plattenförmig ausgebildet ist, und zwei Hf-Platten einander gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem Spalt dazwischen, um Wasser einzulassen.

Angesichts der Tatsache, daß ungefähr in der endseitigen Hälfte eines Steuerstabs für einen Siedewasserreaktor nach Einführen des Steuerstabs in den Reaktorkern ein verringertes Neutronenabsorptionsvermögen beim Regeln des Siedewasserreaktors keine Beeinträchtigungen hervorrufen würde, wird in der japanischen Veröffentlichung eines offengelegten Patents Nr. HEI 7-3468 "Steuerstab für Kernreaktoren" ein Steuerstab vorgeschlagen, der so ausgebildet ist, daß ein kleinerer Hf-Anteil in dem Abschnitt an der Einführungshinterendseite als im Abschnitt an der Einführungsvorderendseite verwendet wird.

Bei dem Steuerstab mit langer Lebensdauer mit dem Fallenaufbau unter Verwendung von Hf-Platten wurden bereits hervorragende Ergebnisse bei zahlreichen Siedewasserreaktoren erzielt, wobei normalerweise in der Praxis für Wartungszwecke eine kurze Lebensdauer festgelegt wird.

Wenn eine längere Lebensdauer festgelegt wird, so wird es immer klarer, daß es wirksam ist, die mechanische Festigkeit von SUS-Bauteilen zu verbessern, beispielsweise einer Hülle in dem Steuerstab.

Die Fig. 19 bis 21 zeigen schematisch einen Steuerstab des Hf-Fallentyps, wobei 19A eine teilweise weggeschnittene Perspektivansicht darstellt, Fig. 19B eine Schnittansicht eines Flügels ist, und Fig. 19C eine Perspektivansicht eines Lasthalterungsteils ist (auch als "Lasthalterungsabstandsstück" eines "oberen Abstandsstücks" bezeichnet).

Fig. 20A ist eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht einer in Fig. 19A gezeigten Hülle, und Fig. 20B zeigt ein Beispiel für die Dicke einer Hf-Platte, die eine Neutronenabsorberplatte aus einem neutronenabsorbierenden Material darstellt, und im Inneren einer Hülle angebracht ist, wie in einem Verteilungsdiagramm in Einführungs/Abzugsrichtung des Steuerstabs gezeigt ist, welche die Längsrichtung der Hülle darstellt.

Fig. 21A ist eine teilweise vergrößerte Vorderansicht von Fig. 20A, Fig. 21B ist eine vergrößerte Vorderansicht eines Paars von Hf-Platten, die in Fig. 21A gezeigt sind, und Fig. 21C ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXIC-XXIC von Fig. 21B.

Wie aus diesen Figuren hervorgeht, weist ein Steuerstab 1 mit langer Lebensdauer einen kreuzförmigen Querschnitt mit vier Flügeln 2 auf, und ist ein Vorderendbauteil 4, welches einstückig mit einem Handgriff 3 ausgebildet ist, an dem Einführungsvorderendabschnitt in den Reaktorkern befestigt, und ist ein Hinterendbauteil 5 an einem Einführungshinterendabschnitt befestigt. Weiterhin ist ein kreuzförmiges, einstückiges zentrales Bauteil 6 aus SUS im Axialzentrum des Steuerstabs 1 vorgesehen (zentrale Verbindungsstange), und ist ein Öffnungsabschnitt einer Hülle 7 aus SUS mit einem Querschnitt in Form eines tiefen U, welcher einen Außenumfang des Flügels 2 bildet, durch Schweißen an jedem Vorsprung dieses einstückigen zentralen Bauteils 6 befestigt.

Mehrere Hüllenlöcher 8 und Wasserlöcher sind in der Hülle 7 vorgesehen, in welcher zwei Hf-Platten 10, die Neutronenabsorberplatten sind, durch ein Lasthalterungsteil 12 gehaltert werden, welches auch als Aufrechterhaltungsraum für einen Spalt (ein Intervall) dient, und es ist ein Wasserspalt 11 (ein Spalt, durch welchen beim Betrieb im Reaktor Kühlwasser fließt) zwischen den beiden Hf-Platten 10 vorgesehen.

Das Lasthalterungsteil 12 weist die Form eines Aufsatzes auf, und die Breite eines Spaltaufrechterhaltungsabschnitts 12a in seinem Zentrum hat die Funktion eines Abstandsstücks. Die Hf-Platten 10 werden dadurch gehaltert, daß die Hf-Platten 10 von beiden Seiten an einer Halterungswelle 12b über ein Befestigungsloch 13 angebracht werden, und ein Eingriff der Halterungswelle 12b mit einem Hüllenloch (Bohrung) 8 bewirkt wird, und dann eine Befestigung durch Schweißen erfolgt.

Wenn der Steuerstab 1 in den Reaktorkern eingeführt oder aus diesem herausgezogen wird, wirkt auf die Hülle 7 eine Stoßbeanspruchung beim intermittierenden Antrieb ein, insbesondere zu Beginn des Antriebs oder bei der Verzögerung während einer Schnellabschaltung des Reaktors.

Bei einem Steuerstab 1 mit langer Lebensdauer weisen die Hülle 7 und das Lasthalterungsteil 12 aus SUS, welche den Flügel 2 bilden, einen thermischen Expansionskoeffizienten auf, der etwa dreimal so hoch ist wie jener der Hf-Platte 10, welche einen Neutronenabsorber darstellt, der aus einem anderen Material hergestellt ist als die Hülle 7 und das Lasthalterungsteil 12. Während beispielsweise SUS einen thermischen Expansionskoeffizienten von 17,8×0^-6°C aufweist, beträgt jener von Hf 5,9×10^-6°C ("Nuclear Reactor Materials Handbook", veröffentlicht von Nikkan Kogyo Shinbun-sha).

Um sich hieraus ergebende Unzuträglichkeiten zu vermeiden, weist das Befestigungsloch 13 der Hf-Platte 10, die an der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 angebracht werden soll, einen größeren Durchmesser auf als die Halterungswelle 12b, um eine Toleranz zur Verfügung zu stellen, so daß sich diese Teile nicht gegenseitig stören, wenn sie sich in Wärmezyklen im Betrieb des Reaktors ausdehnen bzw. zusammenziehen.

Bei dem in Fig. 20 gezeigten Beispiel ist die Hf-Platte 10 des Steuerstabes 1 mit einer Länge L in Einführungsrichtung in den Reaktorkern, oder die Längsrichtung der Hülle, in Längsrichtung gleichmäßig in acht Abschnitte unterteilt. Die Länge 1 einer einzelnen Hf-Platte 10 beträgt daher etwa L/8.

Die Fig. 20 und 21A weisen einen in Axialrichtung verkleinerten Maßstab auf, um die Darstellung zu erleichtern, und Fig. 21B zeigt eine Hf-Platte, die etwa ebenso groß ist wie im tatsächlichen Fall.

Innerhalb des Flügels 2 bilden zwei Hf-Platten 10, die Neutronenabsorberplatten sind, und einander gegenüberliegend angeordnet sind, ein Hf-Plattenpaar 14, welches durch die Hülle 7 über vier (oder drei, fünf oder sechs) Lasthalterungsteile 12 gehaltert wird.

Das Befestigungsloch 13 der Hf-Platte und das Hüllenloch 8 der Hülle 7 weisen dieselbe Entfernung 15 in Längsrichtung der Hülle auf.

Während des Einführungs- oder Herausziehvorgangs des Steuerstabes 1 wird auf die Hülle 7 nicht nur eine statische Belastung ausgeübt, die durch das Gewicht des Hf-Plattenpaars 14 bewirkt wird, welches über das Lasthalterungsteil 12 im stationären Zustand einwirkt, sondern wird die Hülle auch dynamisch belastet, hervorgerufen durch die Relativverschiebung in Bezug auf das Hf-Plattenpaar 14. Diese Last, die durch eine Relativverschiebung hervorgerufen wird, wird zu einer Stoßbeanspruchung, insbesondere beim intermittierenden Betrieb oder beim Antriebsstartvorgang oder dem Verzögerungsvorgang bei einem schnellen Antrieb bei der Schnellabschaltung des Reaktors.

Es wird angenommen, daß diese Belastungen von den vier Lasthalterungsteilen 12 gemeinsam aufgenommen werden, und auf die Hülle 7 übertragen werden. Selbst wenn eine Toleranz zur Verfügung gestellt wird, welche den Unterschied der thermischen Expansion berücksichtigt, die durch den Unterschied des thermischen Expansionskoeffizienten zwischen verschiedenen Materialien hervorgerufen wird, beispielsweise zwischen dem Befestigungsloch 13 und der Hf-Platte und der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12, so kann es jedoch vorkommen, daß ein einzelnes Lasthalterungsteil die sämtliche Belastung aufnimmt, beispielsweise infolge von Herstellungstoleranzen.

Im schlimmsten Fall nimmt ein bestimmtes, unbekanntes Lasthalterungsteil 12 eine hohe Belastung auf, so daß sich eine lokale Belastung bei dem Hüllenloch 8 an dem Ort konzentriert, an welchem dieses Lasthalterungsteil befestigt ist. Dies ist natürlich ungewünscht, wenn die Unversehrtheit der Hülle 7 sichergestellt werden soll.

In der Hf-Platte 10 des Hf-Plattenpaares 14 tritt, wie in Fig. 20B gezeigt, eine stärkere Neutronenbestrahlung an einem Ort näher an dem Einführungsvorderende auf, und muß daher der Reaktivitätswert erhöht werden. Die Dicke wird daher größer in Richtung zum Einführungsvorderende hin, und geringer in Richtung zum Einführungshinterende hin.

Die Länge in Richtung des Einziehens bzw. Herausziehens des Steuerstabs, also in Längsrichtung der Hülle jeder Hf-Platte 10, ist normalerweise konstant, und auch die Dicke der Hülle 7 ist in Richtung des Einfahrens bzw. Herausziehens des Steuerstabs normalerweise gleichförmig. Ein breiterer Wasserspalt entspricht einem höheren Reaktivitätswert.

Die Hülle 7 sollte daher vorzugsweise so dünn wie möglich sein. Da die Dicke der Hülle 7 jedoch mit der Festigkeit der Hülle 7 zusammenhängt, führt eine zu starke Verringerung der Dicke zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit, so daß die Lebensdauer des Steuerstabes 1 nicht verlängert werden kann.

Im einzelnen ist die Lastverteilung in Längsrichtung der Hülle der auf die Hülle 7 einwirkenden Belastung so, daß die Last in Richtung auf das Einführungsvorderende hin größer ist, infolge der dickeren Hf-Platte 10. Bei der Festlegung der Dicke der Hülle 7 ist es daher erforderlich, das Gewicht der Hf-Platten 10 ausreichend zu berücksichtigen, die als Neutronenabsorberplatten dienen, sowie die Stoßbelastung, die im Betrieb des Steuerstabes 1 einwirkt, und ebenso die mechanische Festigkeit unter ordnungsgemäßer Berücksichtigung von Herstellungstoleranzen.

Wenn eine horizontale Stoßbeanspruchung auftritt, beispielsweise infolge eines Erdbebens und dergleichen, tritt eine relativ hohe Belastung in der Nähe des zentralen Abschnitts in Längsrichtung eines langen Steuerstabes 1 auf. Die Sicherstellung einer ausreichenden mechanischen Festigkeit in der Nähe der Mitte stellt eine wesentliche Aufgabe dar.

Wenn daher der Steuerstab 1 über den längsmöglichen Zeitraum verwendet wird, trägt dies zur Verbesserung der Verläßlichkeit des Steuerstabes bei, und zur Verringerung der Kosten des Reaktorbetriebs. Um die Lebensdauer eines Steuerstabes 1 mit langer Lebensdauer noch weiter zu verlängern ist es erforderlich, die mechanische Festigkeit zu erhöhen, die bisher eine Einschränkung bildet, jedenfalls verglichen mit der kernphysikalischen Lebensdauer bezüglich der Neutronenabsorption.

Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der wesentlichen Ausschaltung von Fehlern oder Nachteilen, die beim Stand der Technik auftreten, und in der Bereitstellung eines Steuerstabs für einen Kernreaktor, bei welchem die mechanische Festigkeit durch die Art und Weise der Halterung von Neutronenabsorbern bei einem Steuerstab mit langer Lebensdauer verbessert ist, und eine längere Lebensdauer erzielt wird, welche der kernphysikalischen Lebensdauer entspricht.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Steuerstabs für einen Kernreaktor, der eine verbesserte mechanische und kernphysikalische Haltbarkeit aufweist, so daß er über einen langen Zeitraum benutzt werden kann, und bei dem Reaktorbetrieb verläßlich und kostengünstig ist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Steuerstabs für einen Kernreaktor, bei welchem die Last verringert werden kann, die pro einzelnes Lasthalterungsteil einwirkt, welches auf eine U-förmige Hülle einwirkt, und eine lokale Spannungsbelastung verringert ist, welche auf die U-förmige Hülle einwirkt, um so die Festigkeit des Steuerstabes zu verbessern.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Steuerstabs für einen Kernreaktor, bei welchem der Reaktivitätswert verbessert werden kann, und die Festigkeit der U-förmigen Hülle verbessert werden kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Steuerstabs für einen Kernreaktor, bei welchem die Spannungsbelastungswiderstandseigenschaften weiter verbessert werden können, und ebenso die mechanische Festigkeit der U-förmigen Hülle, durch getrenntes Haltern eines einstückigen Neutronenabsorberelements.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Steuerstabes für einen Kernreaktor, bei welchem die Integrität des Lasthalterungsteils und des einstückigen Neutronenabsorberelements aufrechterhalten werden kann, um hierdurch die Lebensdauer und die Verläßlichkeit des Steuerstabs zu verbessern.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Steuerstabs für einen Kernreaktor, der eine verbesserte mechanische und kernphysikalische Festigkeit aufweist, durch Verbesserung der Verläßlichkeit eines Schweißabschnitts über eine Stoßschweißung der U-förmigen Hülle gegen einen ausgenommenen Abschnitt eines zentralen Bauteils.

Diese und weitere Ziele können gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, daß gemäß einer allgemeinen Zielrichtung ein Steuerstab für einen Kernreaktor zur Verfügung gestellt wird, der ein zentrales Bauteil aufweist, mehrere Flügel, die jeweils ein Flügelteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt hat, und mit einer Öffnung versehen ist, die am zentralen Bauteil befestigt ist, ein Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einem Reaktorkern aus, ein Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in dem Reaktorkern aus, mehrere einstückige Neutronenabsorberelemente, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils plattenförmig ausgebildet sind, durch Vereinigung einer oder mehrerer Neutronenabsorberplatten, sowie mehrere Lasthalterungsteile zum Haltern von Gewichten der einstückigen Neutronenabsorberelemente.

Bei der vorliegenden Erfindung werden folgende charakteristische Eigenschaften bei dem Steuerstab für einen Kernreaktor mit dem voranstehend geschilderten Aufbau erzielt.

Die Länge in Längsrichtung der Hülle zumindest einer Gruppe der einstückigen Neutronenabsorberelemente, die in dem Flügel aufgenommen sind, ist verringert, und die verkleinerten einstückigen Neutronenabsorberelemente werden an der U-förmigen Hülle durch die Lasthalterungsteile gehaltert, um so die lokale Belastung zu verringern, welche auf die U-förmige Hülle einwirkt.

Zumindest eine Gruppe einstückiger Neutronenabsorberelemente, die ein relativ hohes Gewicht aufweisen, ist in mehrere Abschnitte in Richtung der Breite des Flügels unterteilt, und die Gewichte der unterteilten einstückigen Neutronenabsorberelementabschnitte werden an der U-förmigen Hülle jeweils durch mehrere Lasthalterungsteile gehaltert, so daß die Gesamthalterungsfähigkeit der mehreren Lasthalterungsteile, welche die unterteilten einstückigen Neutronenabsorberelementabschnitte haltern, die Halterungsfähigkeit der Lasthalterungsteile der einstückigen Neutronenabsorberelemente überschreitet, die nicht unterteilt sind. Die einstückigen Neutronenabsorberelemente, die in die mehrere Abschnitte in Richtung der Breite des Flügels unterteilt sind, sind mit einem Versteifungselement versehen, welches einen Neutronenabsorber enthält, zumindest an einem Abschnitt des unterteilten Neutronenabsorberelements, und das Versteifungselement ist an der U-förmigen Hülle befestigt. Bei den einstückigen Neutronenabsorberelementen, welche in die mehreren Abschnitte in Richtung der Breite des Flügels unterteilt sind, ist die Neutronenabsorptionsfähigkeit pro Längeneinheit in Richtung der Breite des Flügels der einstückigen Neutronenabsorberelemente, die auf einer Außenkante des Flügels angeordnet sind, erhöht, verglichen mit jener von Abschnitten, die nicht an der Außenkante des Flügels liegen.

Das einstückige Neutronenabsorberelement ist mit einem Befestigungsloches versehen, in welches eine Halterungswelle des Lasthalterungsteils mit Toleranz eingeführt ist, und es sind zumindest zwei Befestigungslöcher mit einem Zwischenraum in Längsrichtung der Hülle am Innenabschnitt bzw. Außenabschnitt in Richtung der Breite des Flügels vorgesehen, und die Entfernung zwischen einem Paar aus zwei Lasthalterungsteilen in Längsrichtung der Hülle ist unterschiedlich, entsprechend dem Abstand des Befestigungsloch in Längsrichtung der Hülle, der in einem Bereich liegt, der kleiner ist als die Toleranz eines Durchmessers des Befestigungsloches, welche die Herstellungstoleranz übersteigt. Zwei Lasthalterungsteile, die paarweise in Längsrichtung der Hülle vorgesehen sind, und Befestigungslöcher in unterschiedlichen Abständen in Längsrichtung der Hülle aufweisen, sind innerhalb in Richtung der Breite des Flügels angeordnet.

Das einstückige Neutronenabsorberelement ist mit einem Befestigungsloch versehen, in welches eine Halterungswelle des Lasthalterungsteils mit Toleranz eingefügt ist, zumindest zwei Befestigungslöcher sind mit einem Zwischenraum in Längsrichtung der Hülle auf dem Innenabschnitt bzw. dem Außenabschnitt in Richtung der Breite des Flügels vorgesehen, und der Abstand in Längsrichtung der Hülle des Befestigungsloches des einstückigen Neutronenabsorberelements ist in einem Bereich unterschiedlich, der kleiner als eine Toleranz eines Durchmessers des Befestigungsloches ist, welche die Herstellungstoleranz übersteigt, verglichen mit dem Abstand in Längsrichtung der Hülle zwischen den Lasthalterungsteilen. Das Befestigungsloch, welches einen Abstand in Längsrichtung der Hülle aufweist, der sich vom Abstand in Längsrichtung der Hülle zwischen den Lasthalterungsteilen unterscheidet, ist weiter innen in Richtung der Breite des Flügels des einstückigen Neutronenabsorberelements angeordnet.

Zumindest ein Teil der mehreren Lasthalterungsteile, die in dem einstückigen Neutronenabsorberelement gehaltert sind, ist in der Nähe eines zentralen Abschnitts des einstückigen Neutronenabsorberelements angeordnet, und die Toleranz zwischen einer Halterungswelle des Lasthalterungsteils, die in der Nähe von dessen Zentrumsabschnitt angeordnet ist, und ein Befestigungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements, in welches die Halterungswelle eingeführt ist, ist kleiner ausgebildet als die Toleranz zwischen einer anderen Halterungswelle eines anderen Lasthalterungsteils mit Ausnahme von jenem, welches in der Nähe des Zentrumsabschnittes des Neutronenabsorberelements angeordnet ist, und ein Befestigungsloch, welches dort vorgesehen ist, in welches die andere Halterungswelle eingeführt ist, um hierdurch die Lasthalterungsfähigkeit zu erhöhen.

Das einstückige Neutronenabsorberelement besteht aus einer Neutronenabsorberplatte mit langer Lebensdauer, die so ausgebildet wird, daß eine Hafnium-Legierung plattenförmig ausgebildet wird, wobei das Hafnium durch ein Verdünnungsmittel wie beispielsweise Zirkonium oder Titan verdünnt ist, und das einstückige Neutronenabsorberelement weist einen Fallenaufbau auf, auf der Grundlage einer Kombination mehrerer der Neutronenabsorberplatten mit einem Wasserspalt, der als Reaktorwasserkanal dient, und das Lasthalterungsteil ist mit einer Spaltaufrechterhaltungsfunktion zwischen den Neutronenabsorberplatten versehen.

Das einstückige Neutronenabsorberelement weist ein Befestigungsloch auf, in welches eine Halterungswelle des Lasthalterungsteils mit einer vorbestimmten Toleranz eingeführt wird, die Lasthalterungsteile sind auf der Steuerstabeinführungsvorderendseite und der Einführungshinterendseite des einstückigen Neutronenabsorberelements so angeordnet, daß sie in Richtung der Breite des Flügels getrennt sind, und eine Eingriffstoleranz zwischen jeder der Halterungswellen in Richtung der Breite des Flügels der Lasthalterungsteile und dem Befestigungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements ist kleiner gewählt als die Toleranz des Eingriffs zwischen einer anderen Halterungswelle des Lasthalterungsteils und dem Befestigungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements.

Das einstückige Neutronenabsorberelement ist mit einem Befestigungsloch versehen, in welches das Lasthalterungsteil, welches an der Hülle befestigt ist, mit einer vorbestimmten Toleranz eingeführt wird, die Lasthalterungsteile, die an der Hülle befestigt sind, sind an den Befestigungslöchern der einstückigen Neutronenabsorberelemente angebracht, und weiterhin mit einem Reibungslasthalterungsteil versehen, welches eine Spaltaufrechterhaltungsfunktion hat, sowie eine Reibungswiderstandsfunktion, zwischen der Neutronenabsorberplatte, welche das einstückige Neutronenabsorberelement bildet, und der U-förmigen Hülle. Das Reibungslasthalterungsteil besteht aus einem Vorsprung, der von einer Innenoberfläche der U-förmigen Hülle vorspringt, und einem ausgenommenen Abschnitt, der an einer Oberfläche der Neutronenabsorberplatte vorgesehen ist, und mit dem Vorsprung in Eingriff steht, um so die Reibungswiderstandsfunktion zu erzielen.

Die Halterungswellen der Lasthalterungsteile, die an der U-förmigen Hülle befestigt sind, sind an Anbringungslöchern angebracht, die bei dem einstückigen Neutronenabsorberelement vorgesehen sind, und zwar mit einer vorbestimmten Toleranz, und die Halterungswelle eines bestimmten Teils unter den Lasthalterungsteilen und eines zugehörigen Anbringungsloches des einstückigen Neutronenabsorberelements weisen große Durchmesser auf, verglichen mit den Durchmessern der anderen Lasthalterungsteile, um die Lasthalterungsfähigkeit zu verbessern. Das bestimmte Lasthalterungsteil ist innerhalb in Richtung der Breite des Flügels angeordnet.

Die mehreren einstückigen Neutronenabsorberelemente enthalten die Neutronenabsorber, deren Dicke sich allmählich von der Vorderendseite der Einführung des Steuerstabs zu deren Hinterendseite verringert, und die Länge des Neutronenabsorbers nimmt zur Einführungshinterendseite hin zu.

Die mehreren einstückigen Neutronenabsorberelemente weisen eine verringerte Länge an Abschnitten in der Nähe eines Zentrumsabschnitts der Gesamtlänge des Steuerstabes auf, und ein Lasthalterungsteil ist ebenfalls in Zentrumsabschnitten in Richtung der Breite des Flügels vorgesehen, und in Hüllenlängsrichtung zumindest eines Teils der einstückigen Neutronenabsorberelemente auf der Einführungsendseite des Steuerstabes.

Die mehreren einstückigen Neutronenabsorberelemente, weisen im wesentlichen gleiche Längen über die Gesamtlänge des Steuerstabes auf, und ein Lasthalterungsteil ist in einem zentralen Abschnitt in Richtung der Breite des Flügels vorgesehen, und in Längsrichtung der Hülle des einstückigen Neutronenabsorberelements bis zur etwa zwei Drittel der Länge vom Vorderende in Einführungsrichtung des Steuerstabes hin.

Das einstückige Neutronenabsorberelement besteht aus einer Neutronenabsorberplatte, die dadurch ausgebildet wird, daß eine Hafnium-Legierung in Form einer Platte gebracht wird, wobei die Hafnium-Legierung durch Verdünnung von Hafnium mit einem Verdünnungsmittel wie beispielsweise Zirkonium oder Titan hergestellt wird, das einstückige Neutronenabsorberelement weist einen Fallenaufbau auf, der auf einer Kombination mehrerer der Neutronenabsorberplatten mit einem dazwischen angeordneten Wasserspalt beruht, und die gegenüberliegenden Neutronenabsorberplatten mit dem dazwischenliegenden Wasserspalt sind stufenweise in Richtung des Einführens bzw. Herausziehens des Steuerstabs angeordnet.

Das einstückige Neutronenabsorberelement besteht aus einer Neutronenabsorberplatte, die durch plattenförmige Ausbildung einer Hafnium-Legierung hergestellt wird, die durch Verdünnung von Hafnium mit einem Verdünnungsmittel wie beispielsweise Zirkonium oder Titan hergestellt wird, das einstückige Neutronenabsorberelement weist einen Fallenaufbau auf, auf der Grundlage einer Kombination mehrerer der Neutronenabsorberplatten mit einem dazwischen angeordneten Wasserspalt, die Neutronenabsorberplatte weist eine Dicke auf, die sich allmählich von der Vorderendseite der Einführung des Steuerstabs zu der Hinterendseite verringert, und das Lasthalterungsteil, welches an der U-förmigen Hülle befestigt werden soll, wird an dem Anbringungsloch mit einer vorbestimmten Toleranz befestigt, zwei derartige Lasthalterungsteile sind jeweils in einem Abstand in Längsrichtung der Hülle vorgesehen, und ein Abstandsaufrechterhaltungsteil, welches an der U-förmigen Hülle in zentralen Abschnitten in Richtung der Breite eines Flügels befestigt ist, und in Längsrichtung der Hülle zwischen den Lasthalterungsteilen, ist an zumindest einer Gruppe der einstückigen Neutronenabsorberelemente befestigt. Die Neutronenabsorberplatten zumindest einer Gruppe aus einstückigen Neutronenabsorberelementen bestehen aus einer Hafnium-Legierung, die durch ein Verdünnungsmittel wie beispielsweise Zirkonium oder Titan verdünnt ist, und einen Hafniumgehalt aufweist, der gleich jenem in Neutronenabsorberplatten eines anderen einstückigen Neutronenabsorberelements ist, und die Neutronenabsorberplatten, die aus der Hafnium-Legierung bestehen, weisen eine erhöhte Dicke auf, um so die mechanische und kernphysikalische Festigkeit zu verbessern.

Das einstückige Neutronenabsorberelement besteht aus einer Neutronenabsorberplatte, die durch plattenförmige Ausbildung einer Hafnium-Legierung hergestellt wird, bei welcher Hafnium mit einem Verdünnungsmittel wie beispielsweise Zirkonium oder Titan verdünnt wird, das einstückige Neutronenabsorberelement ist mit einem Wasserspalt in Richtung des Einführens bzw. Herausziehens des Steuerstabs in der U-förmigen Hülle versehen, und weist im wesentlichen einen kastenförmigen Querschnitt in der Richtung senkrecht zur Richtung des Einführens bzw. Herausziehens des Steuerstabes auf.

Das zentrale Bauteil weist eine Ausnehmung oder einen Vorsprung auf, dessen Dicke gleich jener des Flügels ist, und der in dessen Längsrichtung auf einer Seite verläuft, welche an der U-förmigen Hülle befestigt werden soll.

Gemäß der vorliegenden Erfindung mit den verschiedenen voranstehend geschilderten Aspekten werden folgende Funktionen und vorteilhafte Auswirkungen erzielt.

Gemäß einer Zielrichtung wird ein Steuerstab für einen Kernreaktor zur Verfügung gestellt, der durch Befestigung eines Vorderendbauteils am Vorderende an einem Hinterendbauteil am Hinterende in Kerneinführungsrichtung mit Hilfe einer langen Hülle aufgebaut wird, die einen U-förmigen Querschnitt hat, durch Befestigung oder ebenes Fluchten mit einer Toleranz, die eine leichte Gleitbewegung ermöglicht, eines oder mehrerer plattenförmiger Neutronenabsorberplatten, die in mehrere Abschnitte in Längsrichtung der Hülle unterteilt sind, Aufnahme der einstückigen Neutronenabsorberelemente in der Hülle, Ausbildung mehrerer Flügel, um so das Gewicht der einzelnen Steueren Neutronenabsorberelemente über mehrere Lasthalterungsteile durch die Hülle zu haltern, und Befestigung einer U-förmigen Öffnung jedes der mehreren Flügel an einem Öffnungsseitenbauteil, welches durch ein einstückiges zentrales Bauteil eines unabhängigen Bauteils gebildet wird, wobei die Länge in Längsrichtung der Hülle zumindest einer Gruppe der einstückigen Neutronenabsorberelemente, deren Gewicht relativ groß wird, verringert ist, um die auf die Hülle einwirkende lokale Belastung zu verringern.

Durch Verringerung des Gewichts infolge der Verringerung der Länge der einstückigen Neutronenabsorberelement, die an dem Einführungsvorderende in dem Reaktorkern relativ schwer sind, wird gemäß der voranstehend geschilderten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung die Last pro Lasthalterungsteil verringert, wodurch das Lasthalterungsteil befestigt wird, und lokale Belastungen an dem Ort verringert werden, an welchem das Lasthalterungsteil in der Hülle befestigt ist, welche die Belastung der einstückigen Neutronenabsorberelemente aushält.

Zumindest eine Gruppe einstückiger Neutronenabsorberelemente, die ein relativ hohes Gewicht aufweisen, ist in mehrere Abschnitte in einer Richtung im rechten Winkel zur Längsrichtung der Hülle unterteilt, so daß die Gesamthalterungsfähigkeit der mehreren Lasthalterungsteile, welche die unterteilten einstückigen Neutronenabsorberelemente haltern, die Lasthalterungsfähigkeit der Lasthalterungsteile der einstückigen Neutronenabsorberelemente überschreitet, die nicht geteilt sind.

Da die Belastung pro Lasthalterungsteil durch die Verringerung des Gewichts der einstückigen Neutronenabsorberelemente verringert ist, werden darüber hinaus lokale Belastungen der Hüllen verringert, welche die Belastung der einstückigen Neutronenabsorberelemente durch Befestigung der Lasthalterungsteile haltern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerstab für einen Kernreaktor zur Verfügung gestellt, bei welchem die einstückigen Neutronenabsorberelemente, die in die mehreren Abschnitte in einer Richtung normal zur Längsrichtung der Hülle unterteilt sind, und ist eine Versteifungsvorrichtung, die einen Neutronenabsorber enthält, zumindest an einem Ort in den einstückigen Neutronenabsorberelementenabschnitten vorgesehen der von der Unterteilung der einstückigen Neutronenabsorberelemente in die mehreren Abschnitte herrührt, und die Versteifungsvorrichtung ist an der Hülle befestigt.

Die mechanischen und kernphysikalischen Festigkeitseigenschaften der Hülle sind daher verbessert, da die pro Lasthalterungsteil einwirkende Belastung verringert wird, und da ein Neutronenabsorber mit langer Lebensdauer in der Versteifungsvorrichtung aufgenommen ist, tritt praktisch kaum eine Verringerung des Reaktivitätswertes des Steuerstabes auf.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den einstückigen Neutronenabsorberelementen, welche in die mehreren Abschnitte in Richtung der Breite des Flügels unterteilt sind, die Neutronenabsorptionsfähigkeit pro Längeneinheit in Richtung der Breite des Flügels der einstückigen Neutronenabsorberelemente, die am Außenrand des Flügels liegen, vergrößert, verglichen mit jener von Abschnitten abgesehen vom Außenrand des Flügels.

Die Verringerung der Belastung, die auf die Lasthalterungsteile einwirkt, führt daher zu einer verbesserten Integrität der Hülle. Wenn einstückige Neutronenabsorberelemente mit demselben Gewicht verwendet werden, kann der Reaktivitätswert des Steuerstabs verbessert werden, mit einer verlängerten kernphysikalischen Lebensdauer.

Wenn es nicht erforderlich ist, den Reaktivitätswert oder die kernphysikalische Lebensdauer zu verbessern, so wird das Gewicht dadurch verringert, daß die Menge an einstückigen Neutronenabsorberelementen verringert wird, wodurch die Integrität der Hülle weiter verbessert wird, welche diese haltert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die einstückigen Neutronenabsorberelemente an der Halterungswelle befestigt, und am Anbringungsloch des Lasthalterungsteils, welches an der Hülle in dem Anbringungsloch mit einer vorbestimmten Toleranz befestigt ist, sind zumindest zwei derartige Lasthalterungsteile jeweils in einem Abstand in Längsrichtung der Hülle vorgesehen, und ändert sich die Entfernung zwischen jeweils zwei vorbestimmten Lasthalterungsteilen, die ein Paar in Längsrichtung der Hülle bilden, innerhalb eines Bereiches, in welchem der Abstand zwischen einem Paar von Anbringungslöchern in den einstückigen Neutronenabsorberelementen oberhalb einer Herstellungstoleranz liegt, und unterhalb der Toleranz des Anbringungslochs.

Wenn sich die einstückigen Neutronenabsorberelemente in Bezug auf die Hülle bewegen, trägt jedes der beiden angegebenen Lasthalterungsteile, welche ein Paar in Längsrichtung der Hülle bilden, die Last, wenn ein Einführungsvorgang oder ein Herausziehvorgang erfolgt. Die beiden Lasthalterungsteile werden in Abhängigkeit von der Richtung des Einführens oder Herausziehens festgelegt, so daß sie sich sicher die Last teilen. Die Last pro jedes Lasthalterungsteil ist daher auf die Hälfte verringert, und dies verbessert, zusammen mit den Lasthalterungsteilen, die mechanische Belastungsfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Hülle.

Gemäß der vorliegenden Erfindung befinden sich die beiden Lasthalterungsteile, welche ein Paar in Längsrichtung der Hülle bilden, mit unterschiedlichem Abstand als dem Abstand zwischen einem Paar der Anbringungslöcher, näher an dem Bauteil zur Befestigung des Flügels. In der Hülle des Flügels weist die Seite, die an dem Bauteil befestigt ist, eine höhere mechanische Festigkeit als die gegenüberliegende Seite auf. Dadurch, daß das Lasthalterungsteil, welches am nächsten an diesem Bauteil liegt, dazu veranlaßt wird, die Belastung der einstückigen Neutronenabsorberelemente aufzunehmen, können die Belastungsfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Hülle verbessert werden, welche dieses Lasthalterungsteil haltert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die einstückigen Neutronenabsorberelemente an der Halterungswelle und dem Anbringungsloch des Lasthalterungsteils, welches an der Hülle in dem Anbringungsloch befestigt ist, mit einer vorbestimmten Toleranz befestigt, sind zumindest zwei derartige Lasthalterungsteile jeweils in einem Abstand in Längsrichtung der Hülle vorgesehen, und ändert sich verglichen mit dem Abstand zwischen einem Paar der Lasthalterungsteile die Entfernung zwischen den beiden genannten Lasthalterungsteilen, die ein Paar in Längsrichtung der Hülle bilden, innerhalb eines Bereichs, in welchem der Abstand zwischen einem Paar von Anbringungslöchern in den einstückigen Neutronenabsorberelementen größer als eine Herstellungstoleranz und kleiner als die Toleranz des Anbringungsloches ist.

Wenn sich die einstückigen Neutronenabsorberelemente in Bezug auf die Hülle bewegen, trägt irgendeines der beiden vorbestimmten Lasthalterungsteile, welche ein Paar in Längsrichtung der Hülle bilden, die Belastung, wenn ein Einführungs- oder Herausziehvorgang erfolgt. Die beiden Lasthalterungsteile werden in Abhängigkeit von der Richtung des Einführens oder Herausziehens festgelegt, so daß sie sicher sich die Belastung teilen. Die Belastung pro jedes Teil ist daher auf die Hälfte verringert, und dies verbessert, zusammen mit den Lasthalterungsteilen die Belastungsfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Hülle.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Anbringungslöcher der zwei einstückigen Neutronenabsorberelemente, die ein Paar in Längsrichtung der Hülle bilden, näher an dem Bauteil angeordnet, welches den Flügel haltert. In der Hülle des Flügels weist die Seite, die an dem zentralen Bauteil befestigt ist, eine höhere mechanische Festigkeit als die gegenüberliegende Seite auf. Dadurch, daß das Lasthalterungsteil, welches am nächsten an diesem Bauteil liegt, dazu veranlaßt wird, die Belastung der einstückigen Neutronenabsorberelemente aufzunehmen, können die Belastungsfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Hülle verbessert werden, welche dieses Lasthalterungsteil trägt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Teil der mehreren Lasthalterungsteile zumindest in der Nähe des Zentrums der einstückigen Neutronenabsorberelemente angeordnet, und ist die Toleranz zwischen der Halterungswelle der Lasthalterungsteile in der Nähe des zentralen Abschnitts und dem Anbringungsloch der einstückigen Neutronenabsorberelemente verringert, auf einen Wert unterhalb der Toleranz zwischen den anderen Lasthalterungsteilen und dem Anbringungsloch, wodurch die Lasthalterungsfähigkeit verbessert wird.

Die mehreren Lasthalterungsteile, die näher an dem Zentrumsabschnitt eines schweren einstückigen Neutronenabsorberelements angeordnet sind, teilen sich die Stoßbelastung und dergleichen, durch einen langen Eingriff mit dem einstückigen Neutronenabsorberelement, wodurch die Belastungsfähigkeit der Hülle verbessert wird, und Abstände zwischen den einstückigen Neutronenabsorberelementen sichergestellt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das einstückige Neutronenabsorberelement einen Fallenaufbau auf, auf der Grundlage einer Kombination mehrerer Neutronenabsorberplatten, die aus Hafnium-Metall bestehen, oder durch Ausbildung einer Hafnium-Legierung hergestellt werden, die durch Verdünnung von Hafnium mit Zirkon oder Titan hergestellt wird, in Form von Platten, wobei ein Wasserspalt als ein Reaktorwasserkanal dient, und auf der Grundlage einer Abstandsaufrechterhaltungsfunktion zwischen den Neutronenabsorberplatten für die Lasthalterungsteile.

Durch Erzielung des Fallenaufbaus unter Verwendung von Neutronenabsorberplatten, die aus Hafnium-Metall oder einer Hafnium-Legierung bestehen, als einstückige Neutronenabsorberelemente, und deren Anordnung einander gegenüberliegend mit einem dazwischen vorgesehenen Wasserspalt, während der Abstand in der Nähe des Zentrumsabstands aufrechterhalten wird, ist es möglich, eine Auslenkung nach innen der Neutronenabsorberplatten hin zu verhindern, eine Verringerung des Reaktivitätswertes zu verhindern, und die mechanische Festigkeit der Hülle zu verbessern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Lasthalterungsteile, die an der Hülle befestigt sind, an dem Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements mit einer vorbestimmten Toleranz angebracht, sind die Lasthalterungsteile in einem Abstand in einer Richtung normal zur Längsrichtung der Hülle auf der Vorderendseite und auf der Hinterendseite der Einführung des Steuerstabs in dem einstückigen Neutronenabsorberelement angeordnet, und ist eine Toleranz zwischen der Halterungswelle irgendeines der Lasthalterungsteile und dem Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements verringert auf einen Wert, der kleiner ist als die Toleranz zwischen dem anderen Lasthalterungsteil und dem Anbringungsloch.

Die Belastung auf die einstückigen Neutronenabsorberelemente wird dadurch auf sichere Weise abgefangen, daß sie durch die mehreren Lasthalterungsteile sowohl in Einführungs- als auch Herausziehrichtung des Steuerstabes geteilt wird, wodurch lokale Stoßbelastungen auf die Hülle abgemildert werden, welche die Lasthalterungsteile haltert, und die Integrität der Hülle verbessert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Lasthalterungsteile, die an der Hülle befestigt sind, an den Anbringungslöchern der einstückigen Neutronenabsorberelemente angebracht, und ist ein Reibungsbelastungshalterungsteil vorgesehen, welches eine Intervallaufrechterhaltungsfunktion und eine Reibungswiderstandsfunktion zwischen der Neutronenabsorberplatte des einstückigen Neutronenabsorberelements und der Hülle aufweist.

Eine Relativbewegung der Hülle und der Neutronenabsorberplatten der einstückigen Neutronenabsorberelemente im Betrieb des Steuerstabes verhindert eine Stoßbelastung durch den Reibungswiderstand zwischen der Hülle und den Neutronenabsorberplatten, der durch die Reibungsbelastungshalterungsteile zur Verfügung gestellt wird. Die Belastung der Lasthalterungsteile wird daher verringert, und die Integrität der Hülle wird verbessert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung verursacht die Reibungswiderstandsfunktion des Reibungsbelastungshalterungsteils den Eingriff eines Vorsprungs, der zur Innenoberfläche der Hülle vorspringt, mit einer Ausnehmung, die auf der Oberfläche der Neutronenabsorberplatte vorgesehen ist.

Durch Erzielung der Fallenanordnung unter Verwendung von Neutronenabsorberplatten, die aus Hafnium-Metall oder einer Hafnium-Legierung bestehen, als einstückige Neutronenabsorberelemente, und deren Anordnung einander gegenüberliegend mit einem dazwischen angeordneten Wasserspalt, während ein Abstand in der Nähe des zentralen Abschnitts aufrechterhalten wird, ist es möglich, eine Auslenkung nach innen der Neutronenabsorberplatten zu verhindern, eine Verringerung des Reaktivitätswertes zu verhindern, und die mechanische Festigkeit der Hülle zu verbessern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Lasthalterungsteile, die an der Hülle befestigt sind, an dem Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements mit einer vorbestimmten Toleranz angebracht, sind die Lasthalterungsteile in einem Abstand in einer Richtung normal zur Längsrichtung der Hülle auf der Vorderendseite und der Hinterendseite der Einführung des Steuerstabes in dem einstückigen Neutronenabsorberelement vorgesehen, und ist eine Toleranz zwischen der Halterungswelle irgendeines der Lasthalterungsteile und dem Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements auf einen Wert verringert, der kleiner ist als die Toleranz zwischen dem anderen Lasthalterungsteil und dem Anbringungsloch. Die Belastung für die einstückigen Neutronenabsorberelemente wird dadurch auf sichere Weise aufgefangen, daß sie von den mehreren Lasthalterungsteilen sowohl in Einführungs- als auch Herausziehrichtung des Steuerstabes aufgefangen wird, wodurch eine lokale Stoßbelastung der Hülle abgemildert wird, welche die Lasthalterungsteile trägt, und die Integrität der Hülle verbessert wird.

Bei der vorliegenden Erfindung sind die an der Hülle angebrachten Lasthalterungsteile an den Anbringungslöchern der einstückigen Neutronenabsorberelemente angebracht, und ist ein Reibungsbelastungshalterungsteil vorgesehen, welches eine Abstandsaufrechterhaltungsfunktion aufweist, sowie eine Reibungswiderstandsfunktion zwischen der Neutronenabsorberplatte des einstückigen Neutronenabsorberelements und der Hülle. Die Relativbewegung der Hülle und der Neutronenabsorberplatten der einstückigen Neutronenabsorberelemente beim Betrieb des Steuerstabs verhindert eine Stoßbelastung über einen Reibungswiderstand zwischen der Hülle und den Neutronenabsorberplatten, wobei der Reibungswiderstand durch die Reibungsbelastungshalterungsteile zur Verfügung gestellt wird. Dies führt dazu, daß die Belastung der Lasthalterungsteile verringert ist, und die Integrität der Hülle verbessert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung verursacht die Reibungswiderstandsfunktion des Reibungsbelastungshalterungsteils einen Eingriff eines Vorsprungs, der in die Innenoberfläche der Hülle vorspringt, mit einer Ausnehmung, die auf der Oberfläche der Neutronenabsorberplatte vorgesehen ist.

Durch Erzielung des Eingriffs des Vorsprungs der Hülle mit der Ausnehmung der Neutronenabsorberplatte, und durch Aufrechterhaltung dieses Zustands durch das Reibungsbelastungshalterungsteil tritt zwischen diesen Teilen ein Reibungswiderstand auf.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Halterungswelle des Lasthalterungsteils, welches an der Hülle befestigt ist, an dem Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements mit einer vorbestimmten Toleranz befestigt, und weisen die Halterungswelle des Lasthalterungsteils und das Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements große Durchmesser auf, in einer vorbestimmten Lasthalterungsteilposition, wodurch die Lasthalterungsfähigkeit verbessert wird. Infolge der großen Durchmesser des Anbringungsloches, der Halterungswelle des Lasthalterungsteils und des Hüllenlochs, welche die Stoßbelastung und das Gewicht der einstückigen Neutronenabsorberelemente aufnehmen, wird die Lasttragfähigkeit vergrößert, und wird die Integrität der Hülle und dergleichen verbessert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich das spezifische Lasthalterungsteil an der Position, bei welcher die Halterungswelle des Lasthalterungsteils und das Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements größere Durchmesser als die anderen entsprechenden Teile aufweisen, näher an dem zentralen Bauteil, welches den Flügel haltert. In der Hülle des Flügels weist die Seite, die am zentralen Bauteil befestigt ist, eine höhere mechanische Festigkeit aus die gegenüberliegende Seite auf. Dadurch, daß das Lasthalterungsteil, welches am nächsten an dem zentralen Bauteil liegt, dazu veranlaßt wird, die Belastung der einstückigen Neutronenabsorberelemente zu tragen, können die Belastungsfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Hülle verbessert werden, welche dieses Lasthalterungsteil trägt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Dicke des Neutronenabsorbers allmählich von der Vorderendseite der Steuerstabeinführung zur Hinterendseite verringert, und ist die Länge des Neutronenabsorbers zur Hinterendseite hin vergrößert. Da das Gewicht für sämtliche Neutronenabsorberplatten im wesentlichen das gleiche ist, wird die Stoßbelastung, die von den einzelnen Lasthalterungsteilen aufgenommen wird, im wesentlichen an die Belastung in der Hülle angeglichen, wodurch die Integrität der Hülle und dergleichen verbessert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Länge der mehreren einstückigen Neutronenabsorberelemente in der Nähe des Zentrumsabschnitts der Gesamtlänge des Steuerstabes verringert, und ist ein Lasthalterungsabschnitt auch im zentralen Abschnitt in Richtung der Breite des Flügels und in Längsrichtung zumindest eines Teils der einstückigen Neutronenabsorberelemente vorgesehen.

Daher wird das Widerstandsvermögen gegenüber Erdbeben dadurch verbessert, daß die Anbringungsdichte der Lasthalterungsteile erhöht wird, durch Verringerung der Länge der einstückigen Neutronenabsorberelemente im zentralen Abschnitt der Gesamtlänge des Steuerstabes, der bei einem Erdbeben einer hohen Belastung unterliegt. Die Zufügung der Lasthalterungsteile zu den relativ schweren einstückigen Neutronenabsorberelementen verringert die Traglast pro Lasthalterungsteil, wodurch die Integrität der Hülle verbessert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die mehreren einstückigen Neutronenabsorberelemente im wesentlichen gleiche Längen über die Gesamtlänge des Steuerstabs auf, und ist ein Lasthalterungsteil auch im Zentrumsabschnitt in Richtung der Breite und in Längsrichtung des einstückigen Neutronenabsorberelements bis zu einer Länge von zwei Drittel von dem Vorderende in Steuerstabeinführungsrichtung vorgesehen. Das Hinzufügen von Lasthalterungsteilen bei den relativ schweren einstückigen Neutronenabsorberelementen und bei den Abschnitten, welche bei einem Erdbeben eine hohe Belastung aufnehmen, verringert die gehalterte Last pro Lasthalterungsteil, wodurch die Integrität der Hülle verbessert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das einstückige Neutronenabsorberelement einen Fallenaufbau auf, auf der Grundlage einer Kombination mehrerer Neutronenabsorberplatten, die aus Hafnium-Metall oder einer Hafnium-Legierung bestehen, die durch Verdünnung von Hafnium und Zirkonium oder Titan hergestellt wird, wobei zwischen den Platten ein Wasserspalt vorhanden ist, und sind die Neutronenabsorberplatten mit dem Wasserspalt stufenweise in der Steuerstabeinführungsrichtung angeordnet. Die einstückigen Neutronenabsorberelemente in der Hülle weisen Neutronenabsorberplatten auf, die aus Hafnium-Metall oder einer Hafnium-Legierung bestehen, und stufenweise mit dem Wasserspalt angeordnet sind. Die Festigkeit in Horizontalrichtung ist daher erhöht, und die Festigkeit der Hülle wird verbessert.

Bei den einstückigen Neutronenabsorberelementen ist kein Längsspalt zwischen den Neutronenabsorberplatten vorhanden, ohne kreuzende Elektronen, so daß der Reaktivitätswert des Steuerstabs verbessert werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das einstückige Neutronenabsorberelement einen Fallenaufbau auf, der aus einer Kombination mehrerer Neutronenabsorberplatten, die aus Hafnium-Metall oder einer Hafnium-Legierung bestehen, die durch Verdünnung von Hafnium mit Zirkonium oder Titan hergestellt wird, bestehen, wobei die Platten mit einem Wasserspalt versehen sind, und ist die Dicke der Neutronenabsorberplatte allmählich von der Vorderendseite der Einführung des Steuerstabs zu dessen Hinterendseite verringert, ist das Lasthalterungsteil, welches an der Hülle befestigt ist, an dem Anbringungsloch mit einer vorbestimmten Toleranz angebracht, sind zwei derartige Lasthalterungsteile jeweils in einem Abstand in Längsrichtung der Hülle vorgesehen, und ist ein Abstandsaufrechterhaltungsteil, welches zwischen den Hüllen beider Oberflächen im Zentrumsabschnitt in Längsrichtung und in Richtung der Breite zwischen den Lasthalterungsteilen befestigt ist, auf jedem von zumindest einer Gruppe einstückiger Neutronenabsorberelemente vorgesehen. Da das Abstandsaufrechterhaltungsteil zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten Neutronenabsorberplatten im zentralen Abschnitt bezüglich des Lasthalterungsteils befestigt ist, lassen sich die Neutronenabsorberplatten nur schwer biegen, und ist die Festigkeit der Hülle verbessert, wodurch die Integrität der Hülle verbessert wird. Ein geeigneter Spalt wird zwischen den einander gegenüberliegend angeordneten Neutronenabsorberplatten aufrechterhalten, wodurch eine Verringerung des Reaktivitätswertes des Steuerstabes verhindert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine Gruppe einstückiger Neutronenabsorberelemente vorgesehen, wobei die Neutronenabsorberplatten aus einer Hafnium-Legierung bestehen, die Hafnium enthält, sowie ein Metall mit einem spezifischen Gewicht (Dichte), das kleiner ist als jenes von Hafnium, und mit Hafnium eine Legierung bildet, beispielsweise Zirkonium oder Titan, wobei der Gehalt an Hafnium gleich jenem in Hafnium-Metall ist, und daher wird die mechanische Festigkeit durch Erhöhung der Dicke verbessert.

Eine Neutronenabsorberplatte in einem einstückigen Neutronenabsorberelement, welches aus einer Hafnium-Legierung besteht, weist eine erhöhte Dicke auf, verglichen mit Hafnium-Metall, welches denselben Hafnium-Gehalt aufweist. Dies erhöht die Festigkeit und verstärkt die Festigkeit der Hülle, was zu einer verbesserten Integrität der Hülle führt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die einstückigen Neutronenabsorberelemente Neutronenabsorberplatten auf, die aus Hafnium-Metall oder aus einer Hafnium-Legierung bestehen, die durch Verdünnung von Hafnium mit Zirkonium oder Titan und Ausbildung in eine plattenförmige Form hergestellt werden, bilden die einstückigen Neutronenabsorberelemente Wasserkanäle in der Steuerstabeinführungsrichtung in der Hülle, und ist der Querschnitt in Richtung in einem Winkel normal zur Richtung des Einführens oder Herausziehens im wesentlichen kastenförmig. Da das einstückige Neutronenabsorberelement im wesentlichen einen kastenförmigen Querschnitt aufweist, weist es eine erhöhte Festigkeit auf, die zu einer höheren mechanischen Festigkeit führt, und verbessert die erhöhte Festigkeit die Integrität der Hülle.

Die Wasserkanäle sind auf beiden Seiten des einstückigen Neutronenabsorberelements in der Hülle vorgesehen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Vorsprung, welcher dieselbe Dicke aufweist wie die Hülle, auf einem zentralen Bauteil (einer Verbindungsstange) vorgesehen, und ist der Vorsprung, dessen Dicke gleich der Dicke des Flügels ist, mit der Hülle verschweißt. Das Verschweißen von Platten mit derselben Dicke führt zu einer gleichförmigen Eingabe von Wärme in beide durch die Schweißung verbundenen Platten, wodurch Schweißfehler verringert werden, beispielsweise eine nicht ausreichend tiefe Schweißnaht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1A eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels ist, teilweise weggeschnitten, Fig. 1B eine vergrößerte Vorderansicht eines Hf-Plattenpaars ist, welches in dem Flügel aufgenommen werden soll, und Fig. 1C eine Schnittansicht entlang der Linie IC-IC in Fig. 1B ist;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 2A eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels ist, teilweise weggeschnitten, Fig. 2B eine vergrößerte Vorderansicht eines Hf-Plattenpaars ist, welches in dem Flügel aufgenommen werden soll, und Fig. 2C eine Schnittansicht entlang der Linie IIC-IIC in Fig. 2B ist;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines Steuerstabes für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 3A eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels ist, teilweise weggeschnitten, Fig. 3B eine vergrößerte Vorderansicht eines Hf-Plattenpaars ist, welches in dem Flügel aufgenommen werden soll, und Fig. 3C eine Schnittansicht entlang der Linie IIIC-IIIC in Fig. 3B ist;

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 4A eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels ist, und Fig. 4B eine Schnittansicht entlang der Linie IVB-IVB in Fig. 4A;

Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels dargestellt ist;

Fig. 6 eine sechste Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels dargestellt ist;

Fig. 7 eine siebte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels dargestellt ist;

Fig. 8 eine achte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 8A eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels zeigt, teilweise weggeschnitten, und Fig. 8B eine vergrößerte Vorderansicht einer Hf-Platte ist;

Fig. 9 eine neunte Ausführungsform eines Steuerstabes für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels dargestellt ist;

Fig. 10 eine zehnte Ausführungsform eines Steuerstabes für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 10A eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels ist, teilweise weggeschnitten, Fig. 10B eine Längsschnittansicht entlang der Linie XB-XB in Fig. 10A ist, Fig. 10C eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von Fig. 10B ist, und Fig. 10D eine Perspektivansicht eines Lasthalterungsteils ist;

Fig. 11 eine elfte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels dargestellt ist;

Fig. 12 eine zwölfte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vorderansicht einer U-förmigen Hülle, teilweise weggeschnitten, gezeigt ist, die einen Flügel bildet;

Fig. 13 eine dreizehnte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vorderansicht einer U-förmigen Hülle, teilweise weggeschnitten, gezeigt ist, welche einen Flügel bildet;

Fig. 14 eine vierzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vorderansicht einer U-förmigen Hülle gezeigt ist, teilweise weggeschnitten, welche einen Flügel bildet;

Fig. 15 eine fünfzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 15A eine Vorderansicht einer U-förmigen Hülle zeigt, teilweise weggeschnitten, die einen Flügel bildet, und Fig. 15B eine Seitenansicht der Hf-Platte von Fig. 15A ist,

Fig. 16 eine sechzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Schnittansicht einer Hf-Platte gezeigt ist, die in einem Flügel aufgenommen werden soll;

Fig. 17 eine siebzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Schnittansicht einer Hf-Platte gezeigt ist, die in einem Flügel aufgenommen werden soll;

Fig. 18 eine achtzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine Schnittansicht eine Befestigungsanordnung eines einstückigen zentralen Bauteils und einer U-förmigen Hülle dargestellt ist;

Fig. 19 einen konventionellen Steuerstab mit langer Lebensdauer, wobei Fig. 19A eine Perspektivansicht, teilweise weggeschnitten, des Steuerstabes ist, Fig. 19B eine Schnittansicht eines Flügels, und Fig. 19C eine Perspektivansicht eines Lasthalterungsteils;

Fig. 20 einen konventionellen Steuerstab mit langer Lebensdauer, wobei Fig. 20A eine Vorderansicht des Steuerstabs ist, teilweise weggeschnitten, und Fig. 20B die Verteilung der Dicke einer Hf-Platte in Axialrichtung darstellt; und

Fig. 21 einen konventionellen Steuerstab mit langer Lebensdauer, wobei Fig. 21A eine vergrößerte Vorderansicht des Steuerstabs ist, teilweise weggeschnitten, Fig. 21B eine vergrößerte Vorderansicht eines Hf-Plattenpaars ist, welches in einem Flügel aufgenommen werden soll, und Fig. 21C eine Schnittansicht entlang der Linie XXIC-XXIC in Fig. 21B ist.

Bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden dieselben Teile oder Elemente wie jene, die voranstehend in Bezug auf den Stand der Technik beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und insoweit erfolgt hier nicht unbedingt eine erneute Beschreibung.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Steuerstabs für einen Kernreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1A der Fig. 21A entspricht, und Fig. 1B der Fig. 21B.

In Fig. 1 nimmt in einem Steuerstab 16 mit langer Lebensdauer eine lange Hülle 7, die aus SUS besteht, und den Querschnitt eines tiefen U aufweist, mehrere Paare, die in einer Reihe in Längsrichtung angeordnet sind, von Hf- Plattenpaaren 14 auf, die jeweils zwei Neutronenabsorber Hf- Platten 10 als Paar umfassen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß dazwischen ein Wasserspalt 11 vorhanden ist, die durch Lasthalterungsteile 12 gebildet werden, die aus SUS bestehen, und als einstückige Neutronenabsorberelemente dienen. Diese mehreren Hf- Plattenpaare 14 bilden einen Flügel 17, der durch die Hülle 7 über ein Lasthalterungsteil 12 jener Art gehaltert wird, wie sie voranstehend unter Bezugnahme auf den Stand der Technik beschrieben wurde.

Hafnium weist eine Anzahl an Isotropen auf, die jeweils nacheinander Neutronen absorbieren, daß eine Isotropenverschiebung hervorgerufen wird, so daß zwar der Neutronenabsorptionsquerschnitt jedes Isotrop kleiner ist als jener von Bor, jedoch insgesamt der Neutronenabsorptionsquerschnitt groß ist, und wenn Hafnium als Neutronenabsorber verwendet wird, stellt es eine lange kernphysikalische Lebensdauer zur Verfügung, wodurch eine lange Lebensdauer erzielt wird.

Ein Vorderendbauteil 4, welches einstückig mit einem Handgriff 3 ausgebildet ist, ist an einem Einführungsvorderende des Flügels 17 vorgesehen, und ein Hinterendbauteil 5 ist am Einführungshinterende des Flügels angeordnet. In dem Steuerstab 16 ist ein Öffnungsabschnitt von vier U-förmigen Hüllen 7 an vorspringende Abschnitte in vier Richtungen eines zentralen Bauteils 6 angepaßt und dort befestigt, welches im horizontalen Querschnitt kreuzförmig ist, so daß hierdurch der Flügel 17 mit kreuzförmigem Querschnitt ausgebildet wird. Das zentrale Bauteil 6 ist als einstückiges zentrales Bauteil ausgebildet, welches einstückig mit dem Vorderendbauteil 4 und dem Hinterendbauteil 5 verbunden ist. Ein unabhängiges zentrales Bauteil, welches mit Zwischenräumen in Längsrichtung des Steuerstabs versehen ist, kann statt des einstückigen zentralen Bauteils 6 verwendet werden. Jedenfalls verbindet das zentrale Bauteil 6 eine zentrale Verbindungsstange, und sind vier Flügel durch Schweißen in einem Abstand des Zentrumswinkels von 90° angebracht.

Wenn die Längserstreckung L der Hülle in Einführungsrichtung in den Reaktorkern gleichmäßig in acht Abschnitte unterteilt ist, wie bei dem in Fig. 20 gezeigten konventionellen Fall, weist die Hf-Platte 10, die als Neutronenabsorberplatte in dem einstückigen Neutronenabsorberelement (Neutronenabsorber) dient, eine Länge von etwa L/8 auf. Die Hf-Platte 10 enthält normalerweise Hafnium-Metall oder eine Legierung, die durch Verdünnung mit Zirkonium (Zr) oder Titan (Ti) hergestellt wird.

In dem Steuerstab 16 ist, wie in den Fig. 1A und 1B gezeigt, jedes der beiden Hf-Plattenpaare 18 von dem Einführungsvorderende aus unter den mehreren Hf-Plattenpaaren 14 gleichmäßig in zwei Hf-Platten 10a und 10b unterteilt, die jeweils eine Länge von etwa 1/2 aufweisen. Die Hf-Plattenpaare 18 auf der Einführungsvorderendseite werden jedenfalls durch vier Lasthalterungsteile 12 gehaltert, die ebenfalls als Abstandsaufrechterhaltungs-Abstandsstücke dienen. Im einzelnen weist bei den beiden Paaren von Hf-Platten 18 auf der Seite des Einführungsvorderendes eine Seite eines Hf-Plattenpaares 18 obere und untere Hf-Platten 10a und 10b auf, die insgesamt aus vier Hf-Platten 10a und 10b bestehen, und einander gegenüberliegend über die Lasthalterungsteile 12 angeordnet sind.

Wie in Fig. 1C gezeigt, bringt der Flügel 17 eine Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 an jedem von vier Anbringungslöchern 13 an, die in den Hf-Platten 10a und 10b vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, um einen Wasserspalt 11 mit Hilfe eines zentralen Spaltaufrechterhaltungsabschnitts 12a sicherzustellen.

Weiterhin steht die Halterungswelle 12b mit einem Hüllenloch (Bohrung) 8 der Hülle 7 im Eingriff, und ist durch Schweißen verbunden, um das Hf-Plattenpaar 18 auszubilden. Die Last dieser zwei Hf-Paare 18 und der sechs Hf-Plattenpaare 14 wird durch die Hülle 7 gehalten.

Nachstehend wird der Betriebsablauf bei der ersten Ausführungsform des Steuerstabs mit dem voranstehend geschilderten Aufbau beschrieben. Die Hf-Platte 10, die als Neutronenabsorberplatte bei dem einstückigen Neutronenabsorber dient, der in der Hülle in jedem Flügel 17 des Steuerstabs 16 aufgenommen ist, weist eine größere Dicke an der Einführungsvorderendseite auf als an der Einführungshinterendseite.

Bei dem konventionellen Aufbau ist daher die Belastung pro ein Lasthalterungsteil 12 größer, wobei eine lokale Spannungsbelastung um das Hüllenloch 8 und das Lastlager auf der Hülle 7 entsteht, verglichen mit der Einführungshinterendseite.

Da bei den zwei Hf-Plattenpaaren 18 an der Einführungsvorderendseite die Hf-Platten 10a und 10b jeweils so ausgebildet sind, daß sie eine Länge von etwa der Hälfte jener der Hf-Platten 10 des anderen Hf-Plattenpaares 14 haben, ergibt sich für jede die Hälfte des Gewichts.

Darüber hinaus sind die Lasthalterungsteile 12, welche die Hf-Platten 10a und 10b haltern, und das Gewicht an die U-förmige Hülle 7 übertragen, in einer Anzahl von vier vorgesehen, derselben Anzahl wie der Anzahl von Hf-Platten 10, die sich an der Einführungshinterendseite befinden. Die Belastung pro eine Hf-Platte und die lokale Belastung an der U-förmigen Hülle 7, welche die Lasthalterungsteile 12 haltert, sind auf die Hälfte des Wertes im konventionellen Fall verringert, so daß die lokale Belastung konzentrisch verteilt wird, welche auf das Lasthalterungsteil 12 einwirkt.

Daher ist die mechanische Festigkeit des Steuerstabs ebenso verbessert wie jene der U-förmigen Hülle 7. Da die Hüllen 7, die an beiden Seiten des Lasthalterungsteils 12 angeordnet sind, mit Hilfe von Schweißen befestigt sind, kann eine mechanische und kernphysikalische Festigkeit des Flügels 2 und ebenso der Hüllen 7 erzielt werden, was zu einer Verbesserung der mechanischen und kernphysikalischen Festigkeit des Steuerstabs 16 durch Vergrößerung der Lasthalterungsteile 12 führt.

Bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde jener Fall beschrieben, bei welchem nur die zwei Paare von Hf-Platten 18 von dem Einführungsvorderende des Steuerstabs 16 gleichmäßig in zwei Teile in Axialrichtung unterteilt sind. Allerdings ist es einfach, die Konstruktion in Bezug auf die Anzahl von Hf-Plattenpaaren 14 zu ändern, die in Hf-Plattenpaare 18 unter 81869 00070 552 001000280000000200012000285918175800040 0002019734252 00004 81750teilt werden sollen, von dem Einführungsvorderende aus, und bezüglich der Unterteilung in Längsrichtung der Hülle.

Bei dem Steuerstab 16 für einen Kernreaktor ist es möglich, eine solche Konstruktion vorzusehen, daß optimale Bedingungen dadurch ausgewählt werden, daß die Dicke berücksichtigt wird, die mit dem Gewicht der Hf-Platten 10 zusammenhängt, die Dicke, die mit der mechanischen und kernphysikalischen Festigkeit der Hülle 7 zusammenhängt, der Einsatzzeitraum und die erwartete Anzahl an Schnellabschaltungen, und die erwartete Intensität und Anzahl an Erdbeben.

Wenn beispielsweise eine Aufteilung auf acht Abschnitte in Axialrichtung erfolgt, wie in Fig. 20B gezeigt, so umfaßt die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, bei welchem bis zu fünf Paare vom Einführungsvorderende aus unterteilt werden, die gleichmäßig in sechs oder sieben Teile unterteilt sind. Angesichts der Tatsache, daß bei einer Länge, die größer als die Hälfte der Gesamtlänge ist, die Belastung bei einem Erdbeben und dergleichen ein Maximum in der Nähe des zentralen Abschnitts in Bezug auf die Gesamtlänge des Steuerstabs 16 annimmt, ist es möglich, eine Konstruktion auszuwählen, welche einer Belastung wie beispielsweise einem Erdbeben dadurch standhalten kann, daß die mechanische und kernphysikalische Festigkeit in einem Abschnitt in der Nähe des zentralen Abschnitts des Steuerstabes verbessert wird.

Bei dem Flügel 17 des in den Fig. 1A und 1C gezeigten Steuerstabes 16 ist das kurze Hf-Plattenpaar 18 an der Einführungsvorderendseite angeordnet, und ist das lange Hf-Plattenpaar 14, dessen Länge größer ist als jene des Hf-Plattenpaares 18, an der Einführungshinterendseite angeordnet. Der Abstand zwischen den beiden Hf-Platten 10a, 10b des Hf-Plattenpaares 18 wird durch den Abstandsaufrechterhaltungsabschnitt 12a des Lasthalterungsteils 12 aufrechterhalten, um so den Wasserspalt (Kühlwasserkanal) 11 sicherzustellen. Das Lasthalterungsteil 12 weist beide Seitenhalterungswellen 12b auf, welche Anbringungslöcher 13 der Hf-Platten 10a durchdringen, und an Hüllenlöchern 8 der U-förmigen Hülle 7 angebracht und dann durch Schweißen befestigt sind.

Die Dicke des Spaltabschnitts 12a des Lasthalterungsteils 12 sollte ausreichend sein, um einen Wasserspalt 11 zwischen zwei Hf-Platten 10a und 10a aufrechtzuerhalten, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, und um eine ausreichende Festigkeit der Hülle 7 zu erzielen, wodurch ein Steuerstab mit Fallenaufbau ausgebildet wird.

Eine Toleranz oder ein Zwischenraum sollte zwischen der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 und dem Anbringungsloch 13 der Hf-Platte 10a vorhanden sein, so daß der Unterschied der thermischen Expansion zwischen dem Lasthalterungsteil 12, welches aus SUS besteht, und der Hf-Platte 10a nicht die gegenseitige thermische Expansion behindert. Der Durchmesser des Anbringungsloches 13 sollte größer sein als der Durchmesser der Halterungswelle 12b. Die thermische Expansion und die thermische Kontraktion bei dem Erwärmungszyklus im Betrieb des Reaktors wiederholen sich, und der Unterschied der thermischen Expansion wird durch die Ausbildung des Flügels 17 des Steuerstabes 16 aus mehreren verschiedenen Materialien bedingt. Bei dem Steuerstab gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch ein Zwischenraum oder eine Toleranz bei dem Anbringungsloch 13 aufrechterhalten, an welches die Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 locker angepaßt ist, so daß es möglich ist, die nachteiligen Auswirkungen einer Spannungsbelastung auszuschalten, die durch den Unterschied der thermischen Expansion hervorgerufen wird.

Wenn der Steuerstab 16 schnell in den Kernreaktor eingeschoben wird, bei einer Reaktorschnellabschaltung und dergleichen, wirkt eine Stoßbelastung auf die Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 ein, welches die einstückige Neutronenabsorber-Hf-Platte haltert, und wird dann auf die Hülle 7 übertragen. Wenn die Festigkeit der Hülle 7 nicht ausreichend ist, kann eine Schwierigkeit bezüglich der Integrität der Hülle 7 auftreten.

Gemäß der Erfindung werden allerdings an der Einführungsvorderendseite, wo die Belastung pro Lasthalterungsteil 12 im konventionellen Fall groß ist, die Belastungen des Lasthalterungsteils 12 und die lokale Belastung für die Hülle 7 wesentlich abgemindert, so daß sich eine Verbesserung der Integrität erzielen läßt.

Da die Möglichkeit des Auftretens von Störungen auch vom Ausmaß der Stoßbeanspruchung des Steuerstabes und der Anzahl an Stoßbeanspruchungen abhängt, läßt sich ein besonders bemerkenswerter Effekt bei einem Steuerstab mit langer Lebensdauer erreichen, der über einen längeren Zeitraum in dem Kernreaktor eingesetzt wird.

Bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform der Erfindung wurde der Steuerstab 16 mit dem Fallentypaufbau vorgestellt, bei welchem zwei Hf-Platten 10 einander gegenüberliegend mit dem dazwischen angeordneten Wasserspalt 11 vorgesehen sind. Die geschilderten Funktionen und Auswirkungen sind jedoch nicht auf einen Steuerstab mit Fallenaufbau beschränkt. Dies gilt ebenfalls für die zweite Ausführungsform und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die nachstehend geschildert werden.

Fig. 2 zeigt die zweite Ausführungsform, wobei Fig. 2A eine teilweise weggeschnittene, vergrößerte Vorderansicht darstellt, Fig. 2B eine vergrößerte Vorderansicht eines Hf-Plattenpaars, und Fig. 2C eine Schnittansicht von Fig. 2B entlang der Linie IIC-IIC ist, und die Fig. 2A bis 2C den Fig. 1A bis 1C entsprechen, welche die erste Ausführungsform erläutern.

Bei der folgenden Beschreibung wird daher hauptsächlich nur der Unterschied der zweiten Ausführungsform in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben. Gemäß der übrigen Anordnungen erfolgt, da deren Funktionen und Auswirkungen ebenso sind wie bei der ersten Ausführungsform, nicht unbedingt eine erneute Beschreibung.

Bei dem Steuerstab 19 sind, wie in Fig. 2A gezeigt, unter den mehreren Hf-Plattenpaaren 14, die als Neutronenabsorberplatten in dem einstückigen Neutronenabsorber dienen, der einen Flügel 20 bildet, die beiden Hf-Plattenpaare 21 vom Einführungsvorderende aus gleichmäßig in zwei Teile geteilt, in Richtung der Breite (w) in rechtem Winkel zur Längsrichtung der Hülle, und werden die Hf-Platten 10c und 10d, die eine Breite von etwa w/2 aufweisen, durch die Hülle 7 über die vier Lasthalterungsteile 12 gehalten.

Im einzelnen weisen, wie in Fig. 2B gezeigt, die beiden Hf-Plattenpaare von dem Einführungsvorderende aus insgesamt vier Hf-Platten 10c und 10d auf, die einander gegenüberliegend über die Lasthalterungsteile 12 angeordnet sind, wobei ein Hf-Plattenpaar 21 rechte und linke Hf-Platten 10c und 10d auf einer Seiten aufweist, und der Wasserspalt 11 zwischen den Hf-Platten 10c, 10c (10d, 10d) vorgesehen ist, um den Abstand zwischen ihnen aufrechtzuerhalten.

Der Flügel 20 weist, wie in Fig. 2C gezeigt, die einander gegenüberliegend angeordneten Hf-Platten 10c und 10c auf, und die Halterungswellen 12b der Lasthalterungsteile 12, welche die vier Anbringungslöcher 13 durchdringen, die in den Hf-Platten 10d und 10d vorgesehen sind, und an den Hüllenlöchern 8 der U-förmigen Hülle befestigt sind, um hierdurch einen Wasserspalt 11 mit Hilfe des Spaltaufrechterhaltungsabschnitts (Abstandsintervallaufrechterhaltungsabschnitt) 12a aufrechtzuerhalten.

Weiterhin wird das Gewicht der zwei Hf-Plattenpaare 21 zusammen mit den sechs Hf-Plattenpaaren 14 durch die Hülle 7 dadurch gehalten, daß die Halterungswelle 12b im Eingriff mit dem Hüllenloch 8 der U-förmigen Hülle 7 steht, und die Halterungswelle durch Schweißen befestigt wird.

Wenn bei dem Steuerstab 19 die Hf-Platte 10 in Richtung der Breite in mehrere Hf-Platten 10c und 10d unterteilt wird, wird die äußere Hf-Platte 10d dicker ausgebildet, und wird die Hf-Platte 10c auf dem einstückigen zentralen Bauteil 6 dünner ausgebildet, da der Außenrand des Flügels 20 in Bezug auf die Reaktivität der Neutronenabsorption wichtiger ist, und das Ausmaß der Neutronenstrahlung erhöht ist.

Die zweite Ausführungsform umfaßt ein weiteres Beispiel, welches eine Anordnung abdeckt, bei welcher eine Hf-Stange, die als stangenförmiges einstückiges Neutronenabsorberelement dient, das nicht gezeigt ist, zwischen die Innenwand der U-förmigen Hülle 7 und der Hf-Platte 10d eingeführt ist, am äußersten Rand des Flügels 20 in dem Steuerstab 19, der in Fig. 2 gezeigt ist.

Der Steuerstab 19 mit dem voranstehend geschilderten Aufbau arbeitet folgendermaßen.

Die Hf-Platte 10, die als Neutronenabsorberplatte in dem Hf-Plattenpaar 14 in der Nähe des Einführungsvorderendes dient, ist dick und daher schwer. Bei diesem Hf-Plattenpaar 21 werden die Hf-Platten 10c und 10d, welche eine Breite von w/2 in Bezug auf die Breite w in einer Richtung in rechtem Winkel zur Richtung des Einführens bzw. Herausziehens des Steuerstabes aufweisen, durch die vier Lasthalterungsteile 12 gehaltert.

Dies führt dazu, daß wie bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform acht Lasthalterungsteile 12 für das Hf-Plattenpaar 21 vorgesehen sind, also doppelt so viele. Das Gewicht und die Stoßbelastung, die von einem einzelnen Lasthalterungsteil aufgenommen werden, sind auf die Hälfte verringert. Die Halterungsfähigkeit des Lasthalterungsteils 12 in dem Hf-Plattenpaar 21 ist daher verdoppelt, verglichen mit der Halterungsfähigkeit der Lasthalterungsteile 12 in dem Hf-Plattenpaar 14, welches sich an der Hinterendseite befindet.

Da die Hf-Platte 10d am Außenrand des Flügels 20, welche der stärksten Neutronenstrahlung ausgesetzt ist, dicker ausgebildet ist als die Hf-Platte 10c an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6, läßt sich ein bemerkenswerter Reaktivitätseffekt bei der Neutronenabsorption erzielen.

Dies führt dazu, daß ein hoher Reaktivitätswert des Steuerstabes bei derselben Menge an Hf erhalten wird, was auch zur Verbesserung der Festigkeit des Steuerstabes beiträgt. Außerhalb des Flügels, der eine niedrigere mechanische Festigkeit aufweist als das einstückige zentrale Bauteil 6, ist daher die Hf-Platte 10d dicker ausgebildet, wobei die Breite den Wert w/2 nicht überschreitet, und sind Lasthalterungsteile 12 in derselben Anzahl angebracht.

Infolge dieses Ergebnisses ist es möglich, die Festigkeit mit Hilfe der Hf-Platten 10c und 10d zu verbessern, und die Festigkeit und den Reaktivitätswert mit Hilfe der Lasthalterungsteile 12 zu verbessern. Wenn es nicht erforderlich ist, den Reaktivitätswert zu erhöhen, kann die Hf-Platte 10 dünner sein. Daher ist es möglich, die Auswirkungen der Stoßbelastung auf die Hülle 7 über die Lasthalterungsteile 12 infolge der Auswirkung der Gewichtsverringerung abzumildern, so daß eine weitere Verbesserung der Integrität der Hülle 7 und der mechanischen Festigkeit des Steuerstabes 19 erreicht werden können.

Bei einem weiteren Beispiel kann eine Hf-Stange, die am Außenrand des Flügels 20 in dem Steuerstab 19 vorgesehen ist, das Neutronenabsorptionsvermögen pro Längeneinheit in Richtung der Breite erhöhen, verglichen mit den anderen Abschnitten, was die Auswirkungen mit sich bringt, die Breite jeder Hf-Platte 10 wie bei dem voranstehend geschilderten Beispiel zu verringern, so daß das Gewicht verringert wird, und die mechanische Festigkeit der Hülle 7 am äußersten Rand des Flügels 20 durch die Hf-Stange verbessert wird, so daß sich eine weitere Verbesserung der Integrität der Hülle 7 und der Festigkeit des Steuerstabes 19 ergibt.

Fig. 3 zeigt die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 3A eine teilweise weggeschnittene vergrößerte Vorderansicht darstellt, Fig. 3B eine vergrößerte Vorderansicht eines Hf-Plattenpaars, und Fig. 3C eine Schnittansicht von Fig. 3B entlang der Linie IIIC-IIIC ist.

Die Fig. 3A bis 3C entsprechen den Fig. 2A bis 2C, welche die zweite Ausführungsform darstellen. Die nachfolgende Beschreibung der dritten Ausführungsform konzentriert sich auf die Beschreibung der gegenüber der zweiten Ausführungsform unterschiedlichen Anordnungen und dergleichen. Bei den anderen Anordnungen oder Konstruktionen sind die Funktionen und Auswirkungen im wesentlichen ebenso wie bei den voranstehend geschilderten ersten und zweiten Ausführungsform, und erfolgt daher hier nicht unbedingt eine erneute Beschreibung.

Bei dem Steuerstab 22 sind, wie in Fig. 3A gezeigt, unter den mehreren Hf-Plattenpaaren 14, die als einstückige Neutronenabsorberelement dienen, welche den Flügel 23 bilden, die beiden Hf-Plattenpaare 24 von dem Einführungsvorderende in den Reaktorkern aus gleichmäßig in zwei Teile unterteilt, in Richtung der Breite (w) in rechten Winkel zur Längsrichtung der Hülle, und werden die Hf-Platten 10c und 10d, die eine Breite von etwa w/2 aufweisen, durch die U-förmige Hülle 7 über die vier Lasthalterungsteile 12 gehaltert.

Wie aus den Fig. 3B und 3C hervorgeht, ist ein größerer Raum als bei der voranstehend geschilderten zweiten Ausführungsform zwischen den Hf-Platten 10c und 10d vorgesehen, die in Richtung der Breite in demselben Flügel 23 in dem Hf-Plattenpaar 24 angeordnet sind.

Eine Hf-Stange 25, die als Neutronenabsorber dient, ist in diesen großen Raum eingeführt, und ein Versteifungselement 26 (welches einen Neutronenabsorber enthält), und mit einem speziellen Rohr versehen ist, welches Rippen aufweist, die jeweils alle 90° am Außenumfang vorspringen, ist vorhanden. Dieses Versteifungselement 26 ist durch Schweißen an den Hüllen 7 auf beiden Seiten an den vorspringenden Rippen befestigt.

Bei dieser Anordnung sind beide Seiten der langen Hülle 7, die einen Querschnitt in Form eines tiefen U aufweist, linear über die Anordnung des Versteifungselements 26 im Innern im wesentlichen im mittleren Abschnitt befestigt, wodurch die mechanische Festigkeit des Flügels 23 und der Hülle 7 wesentlich verbessert wird. Durch die Auswirkungen der Hf-Stange 25 und dergleichen, die in das Versteifungselement 26 eingefügt ist, nimmt der Reaktivitätswert des Steuerstabes 22 praktisch nicht ab.

Dieselben Funktionen und Auswirkungen wie bei der zweiten Ausführungsform können dadurch erzielt werden, daß die Hf-Platte 10d an der Außenseite in Richtung der Breite des Flügels 23 in der U-förmigen Hülle 7 dicker ausgebildet wird als die Hf-Platte 10c auf dem einstückigen zentralen Bauteil 6.

Fig. 4 zeigt die vierte Ausführungsform des Steuerstabes gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 4A eine vergrößerte Vorderansicht eines Flügels darstellt, teilweise weggeschnitten, und Fig. 4B eine Schnittansicht entlang der Linie IVB-IVB in Fig. 4A ist.

In dem Steuerstab 27 nimmt eine lange Hülle 28 aus SUS, die den Querschnitt eines tiefen U aufweist, mehrere Gruppen von Hf-Plattenpaaren 14 auf, die jeweils zwei Neutronenabsorber- Hf-Platten 10 mit langer Lebensdauer umfassen, die einander gegenüberliegend mit einem Wasserspalt 11 dazwischen angeordnet sind, und mit dem Lasthalterungsteil 12 aus SUS versehen sind, und welche als einstückige Neutronenabsorberelemente dienen. Die mehreren Hf-Plattenpaare 14, deren Last durch die U-förmige Hülle 28 über die Lasthalterungsteile 12 gehalten wird, bilden eine Flügel 29 des Steuerstabes 27.

Bei diesem Steuerstab 27 sind ein Vorderendbauteil 4, welches einstückig mit einem Handgriff versehen ist, und ein Hinterendbauteil 5 am Einführungsvorderende bzw. -hinterende in Bezug auf den Reaktorkern des Flügels 29 vorgesehen, und stehen die Öffnungen der U-förmigen Hüllen 28 in diesen vier Flügeln 29 im Eingriff mit Vorsprüngen, die in vier Richtungen vorspringen, die jeweils einen Winkel von 90° mit dem benachbarten einstückigen zentralen Bauteil 6 bilden, und an diesem befestigt sind, so daß der Steuerstab 29 einen kreuzförmigen Querschnitt aufweit.

Bei dem Steuerstab 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Hf-Platte 10 in dem Flügel 29 aufgenommen, und ist die Hf-Platte 29 an der U-förmigen Hülle 28 mit Hilfe des Lasthalterungsteils 12 angebracht, um so gehalten zu werden.

Ein Unterteilungsabstand Ps1 in Richtung der Längserstreckung der Hülle, also der Richtung des Einführens bzw. Herausziehens in bzw. aus dem Reaktorkern, von Hüllenlöchern 30a und 30b, die in der Hülle 28 vorgesehen sind, und im Eingriff mit der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 des Flügels 29 stehen und daran befestigt sind, weist solche Abmessungen auf, daß sie um zwei δ kürzer sind (2δ), wobei δ eine Verschiebung ist, welche den Bereich der Herstellungstoleranz überschreitet, im Vergleich zu einem Teilungsabstand Ph von Anbringungslöchern 13, 13a und 13b, die in der Hf-Platte 10 und der Hülle 28 auf der Seite der Richtung der Breite des Flügels vorgesehen sind.

In dem Steuerstab 27 ist daher die Zentrumsachse des Hüllenloches 30a der U-förmigen Hülle 28 um δ nach unten in Bezug auf das obere Anbringungsloch 13a verschoben, und ist die Zentrumsachse des Hüllenloches 30b um δ nach oben in Bezug auf das untere Anbringungsloch 13b verschoben.

Dies führt dazu, daß die Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12, die mit den Hüllenlöchern 30a und 30b an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 steht und daran befestigt ist (innerhalb der Richtung der Breite des Flügels 29), und mit den Anbringungslöchern 13a und 13b der Hf-Platte 10, um dort eingeführt und befestigt zu werden, exzentrisch angeordnet sind.

Bei einer derartigen exzentrischen Halterung werden daher große Spalte oberhalb des oberen Anbringungslochs 13a und unterhalb des unteren Anbringungslochs 13b hervorgerufen, und andererseits werden die Spalte unterhalb des unteren Anbringungslochs 13a auf der gegenüberliegenden Seite und oberhalb des unteren Anbringungslochs 13b kleiner.

Durch Bereitstellung eines Spaltes, indem der Durchmesser des Anbringungslochs 13 der Hf-Platte 10 größer als der Durchmesser der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 ausgebildet wird, wird eine Toleranz zur Verfügung gestellt, so daß keine Schwierigkeiten in Bezug auf gegenseitige Störungen und unnötige Belastungen auftreten, die durch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Lasthalterungsteil 12 und der Hf-Platte 10 hervorgerufen werden, also durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung infolge der unterschiedlichen Materialien beim Erwärmungszyklus im Betrieb des Kernreaktor hervorgerufen werden.

Der Steuerstab 27 gemäß der vierten Ausführungsform mit dem voranstehend geschilderten Aufbau arbeitet folgendermaßen.

Bei einem schnellen Antrieb oder Anhalten des Steuerstabs kann ein Fall auftreten, in welchem eine Stoßbelastung auftritt, zusätzlich zum Gewicht der Hf-Platte, nämlich bei der U-förmigen Hülle 28 über das Lasthalterungsteil 12.

Wenn das Anbringungsloch 13 der Hf-Platte 10 und der Hüllenlängsabstand Ph des Hüllenloches 8 der U-förmigen Hülle 28 gleiche Abmessungen aufweisen, wie im konventionellen Fall, würde selbst dann, wenn eine Toleranz unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ausdehnung zur Verfügung gestellt wird, eine Vertikalverschiebung der Hf-Platte, die mit normalen Herstellungstoleranzen hergestellt wurde, im schlimmsten Fall dazu führen, daß ein nicht vorbestimmbares bestimmtes einzelnes Lasthalterungsteil 12 belastet wird. Aus diesem Grund kann bei der U-förmigen Hülle 28 der negative Fall auftreten, daß eine hohe Belastung konzentrisch auf einen Abschnitt in der Nähe des Hüllenloches 8 einwirkt, welches das Lasthalterungsteil 12 haltert.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Steuerstab 27 ist die Stoßbelastung, die hervorgerufen wird, wenn die Hf-Platte 10 eine Relativverschiebung durch eine nach oben gerichtete Trägheit erfährt, also in Einführungsrichtung des Steuerstabes, so ausgebildet, daß in der Vorderendrichtung (nach oben) des Steuerstabes der Hf-Platte 10 die Unterkante des Anbringungslochs 13a auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 in Berührung mit dem unteren Abschnitt der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 gelangt, wo nur ein kleiner Spalt vorhanden ist, jedoch gibt es nur eine geringe Stoßbelastung, da die Entfernung der Verschiebung infolge der Trägheit gering ist.

Daher tritt eine relativ geringe Belastung in der Nähe des Hüllenlochs 30a der Hülle 28 auf, an welchem das Lasthalterungsteil 12 befestigt ist. Jedoch tritt keine Belastung bei dem Hüllenloch 30b auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 in der anderen Steuerstabhinterendrichtung (nach unten) auf, oder in der Nähe des Hüllenloches 8 an der Außenseite in Richtung der Breite des Flügels.

Wenn die Hf-Platte 10 eine Verschiebung infolge der Trägheit in Richtung nach unten erfährt, also in der Hinterendrichtung des Steuerstabes, so gelangt die Oberkante des Anbringungslochs 13b auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 in Berührung, in Steuerstabhinterendrichtung (nach unten) der Hf-Platte 10, mit dem oberen Abschnitt der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 mit kleinem Spalt, und wird dann eine relativ geringe Stoßbelastung ausgeübt.

Dies führt dazu, daß eine relativ geringe Belastung in der Nähe des Hüllenlochs 30b der Hülle 28 auftritt, wogegen keine unnötige Belastung auf der Hülle 28 in der Nähe der anderen drei Hüllenlöcher 38a erzeugt wird, und die Belastung verteilt wird.

Ein geeignetes Maß für das Ausmaß der Verschiebung δ liegt im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, was die Gesamtherstellungstoleranz von beispielsweise 0,5 mm übersteigt.

Bei dem Steuerstab 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Längsteilungsabstand Ps1 der Hülle der Hüllenlöcher 30a und 30b geringfügig gegenüber dem Teilungsabstand Ph des Hüllenloches 8 und der Anbringungslöcher 13a und 13b so verschoben, daß der Ort der Belastungserzeugung zusammen mit der Trägheitsverschiebung der Hf-Platte 10 zur Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 verschoben wird.

Der Grund hierfür ist folgender. In der langen Hülle 28 mit dem Querschnitt in Form eines tiefen U weist die Seite, die an dem einstückigen zentralen Bauteil 6 befestigt ist, im allgemeinen eine höhere mechanische Festigkeit auf als die Seite, die von dem einstückigen zentralen Bauteil 6 entfernt angeordnet ist. Allerdings kann dies auch für das Hüllenloch 8 auf der Seite entfernt von dem einstückigen zentralen Bauteil 6 erzielt werden, mit denselben Funktionen und Auswirkungen.

Weiterhin ist es bei der vorliegenden vierten Ausführungsform möglich, zwei Lasthalterungsteile 12 in dem Hf-Plattenpaar 14 festzulegen, so daß diese eine lokale Stoßbelastung aufnehmen, die auf die Hülle 28 bei einer Relativbewegung infolge der Trägheit der Hf-Platte 10 auftritt, in Bezug auf den Einführungs/Herausziehvorgang des Steuerstabs 27 in den Reaktorkern bzw. aus diesem heraus.

Daher ist es möglich, Gegenmaßnahmen vorzunehmen, beispielsweise eine lokale Verstärkung oder einen Einsatz der Herstellungstoleranz unter ordnungsgemäßer Berücksichtigung des Anbringungslochs 13 der Hf-Platte 10 des Lasthalterungsteils 12, von dessen Umgebung, und der Hülle 28, wodurch eine weitere Verlängerung der nutzbaren Lebensdauer eines Steuerstabs mit langer Lebensdauer ermöglicht wird.

Darüber hinaus kann eine Stoßbelastung auf sichere Weise von zwei Punkten gemeinsam aufgenommen werden, und nicht nur durch einen Punkt, und können die Integrität und die Verläßlichkeit der Hülle 28 und des Steuerstabs 27 auch dadurch verbessert werden, daß ein geeignetes Ausmaß für den Verschiebungsbetrag δ ausgewählt wird.

Fig. 5 zeigt die fünfte Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht des Flügels dargestellt ist.

Ein Steuerstab 32 gemäß dieser fünften Ausführungsform weist im wesentlichen denselben Aufbau wie der Steuerstab bei der voranstehenden vierten Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch von der vierten Ausführungsform in der Hinsicht, daß unter den Anbringungslöchern 13, 13a und 13b bei der Hf-Platte 10 die Hüllenlängsrichtung, welche die Einführungs/Herausziehrichtung des Steuerstabs in den Reaktorkern und aus diesem heraus ist, also der Unterteilungsabstand Ph eingestellt ist, und der Unterteilungsabstand Ps2 der Hüllenlöcher 35a und 35b, welche im Eingriff mit der Halterungswelle 12b das Lasthalterungsteils 12 auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 der Hülle 33 stehen und an dieser befestigt sind, um das Zweifache länger ist (2 δ), wobei δ das Ausmaß der Verschiebung innerhalb eines Bereiches ist, der die Herstellungstoleranz überschreitet, als der Unterteilungsabstand Ph.

Genauer gesagt ist das Hüllenloch 35a um δ oberhalb des oberen Anbringungslochs 13a verschoben, und ist die Hüllenbohrung 35b der U-förmigen Hülle 33 um δ unterhalb des unteren Anbringungslochs 13b verschoben.

Bei dieser Anordnung ist ein großer Spalt zwischen der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12, welches mit den Hüllenlöchern 35a und 35b an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 verbunden ist, und den Anbringungslöchern 13a und 13b für die Hf-Platte 10 vorgesehen, die dort befestigt werden soll, unterhalb des oberen Anbringungslochs 13a und oberhalb des unterhalb des oberen Anbringungslochs 13b.

Bei der voranstehend geschilderten Anordnung ist die Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 um δ zur Vorderendseite des Einführungsvorderendes des Steuerstabs 32 verschoben, und um δ zur Hinterendseite des Einführungshinterendes hin, in Bezug auf den Unterteilungsabstand Ph der Anbringungslöcher 13a und 13b der Hf-Platte 10.

Wenn sich die Hf-Platte 10 infolge der Trägheit in einer Richtung relativ nach oben verschiebt, und daher eine Stoßbelastung auf die U-förmige Hülle 33 von der Halterungswelle 32b des unteren Lasthalterungsteils 12 über das Hüllenloch 35b der Hülle 33 einwirkt, und sich die Hf-Platte 10 infolge der Trägheit nach unten verschiebt, wirkt die Stoßbelastung auf die Hülle 33 von der oberen Halterungswelle 12b über das Hüllenloch 35a ein.

Es treten keine Belastungen bei der Hülle 33 in der Nähe der anderen drei Hüllenlöcher 8, 35a und 35 auf, sondern die Belastung verteilt sich, wie voranstehend unter Bezug auf die vierte Ausführungsform erläutert wurde, und die anderen Funktionen und Auswirkungen sind ebenso wie jene, die bei der vierten Ausführungsform erzielt werden.

Fig. 6 zeigt eine sechste Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht des Flügels dargestellt ist.

Ein Steuerstab 37 gemäß Fig. 6 weist im wesentlichen denselben Aufbau auf wie bei der vierten Ausführungsform, unterscheidet sich von dieser jedoch in der Hinsicht, daß der Unterteilungsabstand zwischen den Hüllenlöchern 8a und 8b an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 in der Hülle 7 des Flügels 38 als Unterteilungsabstand Ph in Hüllenlängsrichtung eingestellt ist, also in der Steuerstabeinführungs/Herausziehrichtung in den Reaktorkern bzw. aus diesem heraus.

Bei einer Hf-Platte 39 sind im Gegensatz hierzu die Anbringungslöcher 40a und 40b, die an der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 angebracht werden sollen, so ausgebildet, daß ihr Unterteilungsabstand Ps3 um das Zweifache (2δ) verlängert ist, wobei δ ein Ausmaß der Verschiebung innerhalb eines Bereiches ist, welcher die Herstellungstoleranz überschreitet, so daß das Anbringungsloch 40a zum Einführungsvorderende des Steuerstabs 37 hin verschoben wird, und das Anbringungsloch 40b zum Einführungshinterende hin.

Im einzelnen ist das Anbringungsloch 40a um δ nach oben in Bezug auf das obere Hüllenloch verschoben, und das Anbringungsloch 40b nach unten in Bezug auf das untere Hüllenloch.

Daher tritt ein großer Spalt zwischen der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12, welches an den Hüllenlöchern 8a und 8b auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 angebracht ist, und den Anbringungslöchern 40a und 40b für die Hf-Platte 39 auf, die dort befestigt werden soll, oberhalb des oberen Anbringungsloches 40a und unterhalb des unteren Anbringungsloches 40b, wie bei der voranstehend geschilderten vierten Ausführungsform.

Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau gelangt, wie bei der vierten Ausführungsform, nach einer nach oben gerichteten Relativverschiebung infolge der Trägheit der Hf-Platte 39, die Unterkante des oberen Anbringungsloches 40a in Berührung mit dem unteren Abschnitt der Halterungswelle 12b des oberen Lasthalterungsteils 12, so daß eine Stoßbelastung auf die U-förmige Hülle 7 über das Hüllenloch 8a einwirkt.

Nach der nach unten gerichteten Trägheitsverschiebung der Hf-Platte 10 gelangt die obere Kante des unteren Anbringungsloches 40b in Kontakt mit dem oberen Abschnitt der Halterungswelle 12b des unteren Lasthalterungsteils 12, so daß die Stoßbelastung von der Halterungswelle 12b auf die U-förmige Hülle 7 über das Hüllenloch 8b übertragen wird.

Daher wird eine Belastung in der Nähe der Hüllenlöcher 8a und 8b der U-förmigen Hülle 7 hervorgerufen, und tritt keine Belastung in der Nähe der anderen drei Hüllenbohrungen 8, 8a und 8b auf. Bei dieser sechsten Ausführungsform werden daher im wesentlichen dieselben Funktionen und Auswirkungen wie bei der vierten Ausführungsform erzielt.

Fig. 7 zeigt eine siebte Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht, teilweise weggeschnitten, eines Flügels dargestellt ist.

Ein Steuerstab 42 gemäß der siebten Ausführungsform weist im wesentlichen dieselbe Anordnung auf wie bei der voranstehend geschilderten sechsten Ausführungsform, unterscheidet sich von dieser jedoch in der Hinsicht, daß der Unterteilungsabstand zwischen den Hüllenlöchern 8a und 8b an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 in der U-förmigen Hülle 7 des Flügels 43 als ein Unterteilungsabstand Ph in Hüllenlängsrichtung eingestellt ist, welche die Steuerstabeinführungs/Herausziehrichtung des Steuerstabs in den Reaktorkern herein bzw. aus diesem heraus darstellt.

Bei einer Neutronenabsorber-Hf-Platte 44 in dem einstückigen Neutronenabsorberelement ist im Gegensatz hierzu unter den Anbringungslöchern 45a und 45b, die an der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 angebracht sind, das Anbringungsloch 45a in einem Unterteilungsabstand Ps4 vorgesehen, der um das Zweifache (2δ) verringert ist, wobei δ ein Ausmaß einer Verschiebung innerhalb eines Bereiches ist, welcher die Herstellungstoleranz überschreitet, in der Einführungshinterendrichtung des Steuerstabs 42, und entsprechend beim Anbringungsloch 45b in der Einführungsvorderendrichtung.

Bei dieser Anordnung ist das Anbringungsloch 45a um δ nach unten in Bezug auf das obere Hüllenloch 8a verschoben, und ist das Anbringungsloch 45b nach oben in Bezug auf das untere Hüllenloch 8b verschoben. Daher tritt ein großer Spalt zwischen der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12, welches an den Hüllenlöchern 8a und 8b auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 befestigt ist, und den Anbringungslöchern 45a und 45b für die Hf-Platte 40 auf, die dort befestigt werden soll, unterhalb des oberen Anbringungsloches 45a und oberhalb des unteren Anbringungsloches 45b, wie bei der voranstehend geschilderten fünften Ausführungsform.

Wenn bei dem voranstehend geschilderten Aufbau die Neutronenabsorber-Hf-Platte 44 in dem einstückigen Neutronenabsorberelement infolge der Trägheit eine Relativverschiebung nach oben durchführt, gelangt der untere Abschnitt der Halterungswelle 12b des unteren Lasthalterungsteils 12 in Kontakt mit der Unterkante des Anbringungsloches 45b. Wenn die Hf-Platte 44 sich infolge der Trägheit nach unten verschiebt, wirkt eine Stoßbelastung auf die Hülle 7 ein, über das Hüllenloch 8b, und wenn sich die Hf-Platte nach unten verschiebt, gelangt der obere Abschnitt der Halterungswelle 12b des unteren Lasthalterungsteils 12 in Berührung mit der Oberkante des Anbringungslochs 45a, über das Hüllenloch 8a bzw. 8b.

Daher wird in der Nähe der Hüllenlöcher 8a und 8b der U-förmigen Hülle 7 eine Belastung hervorgerufen. Die anderen Funktionen und Auswirkungen sind im wesentlichen dieselben wie bei der vierten und fünften Ausführungsform, die voranstehend beschrieben wurden.

Fig. 8 zeigt eine achte Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 8A eine vergrößerte Vorderansicht, teilweise weggeschnitten, einer Hf-Platte ist, und Fig. 8B eine vergrößerte Vorderansicht einer Hf-Platte ist. Fig. 8A entspricht Fig. 21A, welche den konventionellen Fall zeigt, und Fig. 8B entspricht Fig. 21B. Nachstehend werden im wesentlichen nur die entsprechenden Unterschiede erläutert.

Wie in Fig. 8A gezeigt, weist ein Steuerstab 47 gemäß dieser Ausführungsform vier Flügel 48 auf, die jeweils mit einer Hülle 49 versehen sind, die mehrere Hf-Plattenpaare 14 aufnimmt, gehaltert durch vier Lasthalterungsteile 12, mit zwei Neutronenabsorber-Hf-Platten 10 mit langer Lebensdauer, die als einstückige Neutronenabsorberelemente dienen. In zwei Hf-Plattenpaaren 50 von der Einführungsvorderendseite des Steuerstabs 47 aus sind drei Lasthalterungsteile 12 in Längsrichtung in der Nähe der zentralen Abschnitte in Richtung der Breite und in Richtung der Länge vorgesehen.

Wie in Fig. 8B gezeigt, weist daher die Hf-Platte 51 in dem Hf-Plattenpaar 50 drei Anbringungslöcher 52 auf, die in Längsrichtung in einer Reihe verlaufen, einander benachbart in der Nähe der zentralen Abschnitte in Richtung der Breite und in Richtung der Längserstreckung, zusätzlich zu vier Anbringungslöchern 13, die in Richtung der Breite und in Richtung getrennt vorgesehen sind, wie im konventionellen Fall.

Ein Spalt, der ausreichend groß ist, um Störungen zu verhindern, die durch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung hervorgerufen werden, ist zwischen dem Durchmesser der vier Anbringungslöcher 13 jeder der Hf-Platten 51 und dem Durchmesser der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 vorgesehen. Bezüglich der Durchmesser der drei nebeneinander angeordneten Anbringungslöcher 52 in der Nähe des Zentrumsabschnitts ist ein kleiner Spalt für die Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 vorgesehen.

Weiterhin werden Neutronenabsorberplatten mit langer Lebensdauer, die aus Hafnium-Metall oder einer Hafnium- Legierung bestehen, die durch Verdünnung von Hafnium mit einem Verdünnungsmittel wie beispielsweise Zirkonium oder Titan hergestellt wird, als die einstückigen Neutronenabsorberelemente in den Hf-Platten 10 und 51 verwendet. Die paarweise vorgesehenen Hf-Platten 10 und 51, welche die jeweiligen Hf-Platten 14 und 50 bilden, werden dadurch im Abstand gehalten, daß eine Abstandsaufrechterhaltungsfunktion für das Lasthalterungsteil 12 vorgesehen ist, und es wird ein Wasserspalt 11 als Kanal für Kernreaktorwasser in dem Steuerstab 47 vorgesehen. Der Steuerstab 47 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen Fallenaufbau auf, der durch die Kombination mehrerer Hf-Platten 10 und 51 erzielt wird.

Nachstehend wird der Betrieb des Steuerstabs 47 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Die Funktionen der vier Anbringungslöcher 13 an der Einführungsvorderendseite und der Hinterendseite in der Hf-Platte 51 des Hf-Plattenpaars 50 sind im wesentlichen die gleichen wie jene, die voranstehend unter Bezugnahme auf die vorherige Ausführungsform erläutert wurden. Bei den drei Anbringungslöchern 52, die einander benachbart in der Nähe des zentralen Abschnitts vorgesehen sind, sind jedoch das Anbringungsloch 52 und die angebrachte Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 nebeneinander angeordnet.

Da eine Störung, die durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen der Hülle, die aus SUS besteht, und in den drei Lasthalterungsteilen 12 gehaltert ist, und der Hf-Platte 51 von vernachlässigbarer Größenordnung ist, tritt eine Relativbewegung infolge einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen der Hf-Platte 51 und der U-förmigen Hülle 59 nicht in der Nähe des zentralen Abschnitts auf, sondern es wird eine Relativbewegung in der Einführungsvorderendrichtung und der Hinterendrichtung zugelassen.

Die drei Lasthalterungsteile 12, die in der Nähe des zentralen Abschnitts jeder Hf-Platte 50 auf der Einführungsendseite des Steuerstabs 47 und der U-förmigen Hülle 49 vorgesehen sind, sind auf einer Linie verbunden, die in Längsrichtung verläuft, und daher kann die U-förmige Hülle 49 starken Kräften standhalten. Der richtige Bereich für das Hf-Plattenpaar 51, welches an dem Lasthalterungsteil 12 in der Nähe des zentralen Abschnitts angebracht ist, beträgt daher etwa zwei Drittel der Gesamtlänge von der Einführungsvorderendseite, zumindest für einen Abschnitt, bei welchem das Gewicht der Hf-Platte 51 pro ein Paar am größten ist.

Da die Erzeugung der maximalen Belastung bei einem Erdbeben in der Nähe des zentralen Abschnitts der Gesamtlänge des Steuerstabs 47 erwartet wird, wird ein darüber hinausgehender Effekt der Verbesserung der Festigkeit des Steuerstabs 47 dadurch erzielt, daß die vorliegende Erfindung auch bei dem Abschnitt in der Nähe des zentralen Abschnitts eingesetzt wird.

Es ist nicht erforderlich, die Anzahl der Anbringungslöcher 52 auf drei zu begrenzen, die von der Hülle 49 über das Lasthalterungsteil 12 gehalten werden, welches in der Nähe des zentralen Abschnitts in der rechteckigen Hf-Platte 51 des Steuerstabs 47 vorhanden ist, und es ist wesentlich, eine Verlängerung über die Verbindungslinie mit der U-förmigen Hülle 47 über das Lasthalterungsteil 12 durch das Anbringungsloch 13 im konventionellen Fall hinaus durchzuführen.

Durch Bereitstellung einer Aufrechterhaltungsfunktion für einen Spalt (einen Abstand), ähnlich wie bei jener für den Spaltabschnitt 12a des Lasthalterungsteils 12 gemäß Fig. 19C, in zumindest einem der Lasthalterungsteile 12, die in der Nähe des zentralen Abschnitts vorgesehen sind, ist es möglich, den Spalt zwischen den mehreren Hf-Platten 51, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, noch besser aufrechtzuerhalten. Es ist daher möglich, eine Schwankung des Reaktivitätswertes des Steuerstabes zu verhindern, welche durch eine Auslenkung der Hf-Platten 51 hervorgerufen wird.

Fig. 9 zeigt die neunte Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht, teilweise weggeschnitten, eines Flügels dargestellt ist.

Ein Steuerstab 53 gemäß dieser neunten Ausführungsform weist im wesentlichen denselben Aufbau auf wie jener gemäß der sechsten Ausführungsform, und nachstehend werden daher im wesentlichen die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsformen beschrieben.

Bei der in Fig. 9 gezeigten neunten Ausführungsform ist der Steuerstab 53 mit einer U-förmigen Hülle 7 versehen, die einen Flügel 54 ausbildet, bei welchem Hf-Plattenpaare aus einstückigen Neutronenabsorberelementen aufgenommen sind, welche Neutronenabsorber-Hf-Platten 55 bilden, und Langlöcher in Querrichtung (Schlitze) als Anbringungslöcher 56 dienen, die zur Anbringung der Halterungswellen 12b der Lasthalterungsteile 12 dienen, und in Einführungsvorderendrichtung des Steuerstabs 53 in den Reaktorkern verlaufen, und das Anbringungsloch 56 der Hf-Platte 55 ist als vertikaler Schlitz in Richtung der Breite des Flügels ausgebildet.

Zwischen der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 und dem Anbringungsloch 56 der Hf-Platte 55 ist daher beinahe kein Spalt in Hüllenlängsrichtung vorgesehen, welche die Einführungs/Herausziehrichtung des Steuerstabs darstellt, jedoch ist in einer Richtung in rechten Winkel (90°) hierzu ein ausreichender Spalt zur Aufnahme des Unterschieds infolge der Wärmeausdehnung zwischen der U-förmigen Hülle 7 aus SUS und der Hf-Platte 55 vorgesehen.

Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau wird beim Einfahren bzw. Herausziehen des Steuerstabs in den Reaktorkern bzw. aus diesem heraus eine normale Belastung und eine Stoßbelastung auf die Hf-Platte 55 in der Hülle 7 durch die Hülle 7 abgefangen, über die beiden Anbringungslöcher 56 an der Einfahrvorderendseite, die beinahe keinen Spalt gegenüber der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 aufweist, über das Lasthalterungsteil 12 und das Hüllenloch 8.

Daher ist es nicht erforderlich, daß ein nicht festgelegtes einzelnes Lasthalterungsteil 12 die gesamte Stoßbelastung aufnimmt, so daß die Integrität der U-förmigen Hülle 7 einfach aufrechterhalten werden kann.

Obwohl bei der neunten Ausführungsform die Anordnung der Anbringungslöcher 56 der Hf-Platte 55 entsprechend den zwei Lasthalterungsteilen 12 auf der Einführungsvorderendseite im einzelnen beschrieben wurde, lassen sich dieselben Funktionen und Auswirkungen im wesentlichen auch dann erzielen, wenn die Anordnung auf der Einführungshinterendseite statt an der Einführungsvorderendseite vorgesehen wird.

Weiterhin umfaßt diese neunte Ausführungsform ebenfalls einen Aufbau oder eine Anordnung, bei welcher, statt einen Spalt in Richtung des Einfahrens bzw. Herausziehens des Steuerstabs in den quer angeordneten Anbringungslöchern 56 vorzusehen, die in der Hf-Platte 55 angeordnet sind, die Anbringungslöcher, die in der Hf-Platte vorgesehen sind, und der Spalt in Richtung des Einfahrens bzw. Herausziehens des Steuerstabs praktisch vollständig ausgeschaltet sind, durch Ausbildung eines im wesentlichen ovalen Querschnitts der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12.

Fig. 10 zeigt eine zehnte Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 10A eine vergrößerte Vorderansicht, teilweise weggeschnitten, ist, Fig. 10B eine Längsschnittansicht von Fig. 10A entlang der Linie XB-XB ist, Fig. 10C eine vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 10B gezeigten Abschnitts G ist, und Fig. 10D eine Perspektivansicht eines Lasthalterungsteils ist.

Der Steuerstab 58 gemäß der zehnten Ausführungsform weist wie in Fig. 10A gezeigt einen Flügel 58 auf, und zwei Hf-Platten 61 sind einander gegenüberliegend so angeordnet, daß ein Wasserspalt 11 vorhanden ist, um so ein Hf-Plattenpaar 60 einstückiger Neutronenabsorberelemente in einer U-förmigen Hülle 59 auszubilden, und es sind zwei Lasthalterungsteile 12, wie im konventionellen Fall, auf der Vorderendseite bzw. der Hinterendseite vorgesehen, in der Steuerstabeinfahrrichtung, zur Befestigung an der Hülle 59.

Weiterhin ist ein Reibungsbelastungshalterungsteil 62 als weiteres Lasthalterungsteil an einem Abschnitt in der Nähe des zentralen Abschnitts zwischen den beiden Hf-Platten 61 vorgesehen, die jeweils einen zentralen Abstandsaufrechterhaltungsabschnitt 62a aufweisen, der in Steuerstabeinführungsrichtung verlängert ist, und beide Abschnitte aufweist, an welchen drei Halterungswellen 62b vorgesehen sind.

Bei drei Halterungswellen 62b des in Fig. 10A dargestellten Reibungsbelastungshalterungsteils 62 bezeichnet eine lange gestrichelte Linie eine nicht tiefe, ausgeschnittene Nut 61a, die an der hüllenseitigen Oberfläche der Hf-Platte 61 angeordnet ist, und bezeichnet ein kleiner Kreis eine Vertiefung oder Einbuchtung 59a, die auf der Hülle 59 vorgesehen ist, und von der Außenoberfläche zur Seite der Hf-Platte 61 weist. Die Vertiefung 59a kann als Eindrückoberfläche ausgebildet sein.

Ein innerer Vorsprung, der durch die Vertiefung 59a in der Hülle 59 gebildet wird, steht im Eingriff mit einer Ausnehmung, nämlich der nicht tiefen, geschnittenen Nut 61a auf der Hf-Platte 61, um einen Reibungswiderstand zu erzeugen.

Der Steuerstab gemäß der zehnten Ausführungsform arbeitet folgendermaßen.

Die Halterungswelle 62b des Reibungsbelastungshalterungsteils 62 steht im Eingriff mit einem Hüllenloch 8 und ist an diesem befestigt, welches in der U-förmigen Hülle 59 vorgesehen ist. Daher gelangt die Vertiefung 59a der Hülle 59 in Eingriff mit der flachen geschnittenen Nut 61a der Hf-Platte 61, wodurch ein Reibungswiderstand zwischen der Hülle 59 und der Hf-Platte 61 erzeugt wird.

Wenn daher eine Relativbewegung der Hf-Platte 61 in Bezug auf die Hülle 59 auftritt, wird die Bewegung der Hf-Platte 61 durch das Reibungsbelastungshalterungsteil 62 gesperrt, und daher werden im wesentlichen dieselben Funktionen und Auswirkungen wie bei der achten Ausführungsform erzielt.

Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß die Bearbeitung der Oberfläche der Hf-Platte 61 als Einrichtung zur Erzeugung eines Reibungswiderstands nicht auf das Verfahren beschränkt ist, welches auf der flachen geschnittenen Nut 61a beruht, und daß auch eine scheibenförmige Ausnehmung für diesen Zweck eingesetzt werden kann.

Das in Fig. 10D gezeigte Lasthalterungsteil 63 weist eine konkrete Form auf, die unter Verwendung eines konventionellen Lasthalterungsteils 12 hergestellt wird, und die nicht gezeigten Anbringungslöcher 13 der Hf-Platte 10 sind an beiden Seiten der Halterungswelle 63b vorgesehen, und ein Wasserspalt 11 ist zwischen den beiden Hf-Platten 10 vorgesehen, die einen Spaltaufrechterhaltungsabschnitt 63a mit der Funktion aufweisen, den Spalt aufrechtzuerhalten. Kreuzungsnuten 63c sind auf der Oberfläche dieses Spaltaufrechterhaltungsabschnitts 63a angeordnet.

Bei dem Lasthalterungsteil 63 mit dem voranstehend geschilderten Aufbau gelangt die Oberfläche des Spaltaufrechterhaltungsabschnitts 63a des Lasthalterungsteils 63, welches normalerweise aus SUS besteht, in Berührung mit der Hf-Platte 10, die aus einem anderen Metall als SUS besteht. Wenn bei dem umgebenden Wasser schlechte Bedingungen vorhanden sind, kann durch Reaktorwasser als Kühlwasser im Reaktorkern während des Betriebs des Kernreaktors eine Korrosion aufgrund des kombinierten Einflusses von Wasser, Strahlung und chemischen Einflüssen auftreten.

Da Nuten 63c auf der Oberfläche des Spaltaufrechterhaltungsabschnitts 63a vorgesehen sind, der in Berührung mit einem unterschiedlichen Metall in dem Lasthalterungsteil 63 steht, verhindert das Vorhandensein dieser Nuten 63c, daß das Reaktorwasser dort stehenbleibt, so daß die Integrität des Lasthalterungsteils 63 in der Nähe des Lasthalterungsteils 63 und der Hf-Platte 10 wirksam aufrechterhalten wird.

Obwohl dies nicht für jeden Einzelfall speziell angegeben wurde, ist es einfach, derartige Vorkehrungen auch bei dem voranstehend erwähnten Lasthalterungsteil 12 und dem Reibungslasthalterungsteil 62 zu treffen.

Fig. 11 zeigt eine elfte Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Vorderansicht, teilweise weggeschnitten, eines Flügels dargestellt ist.

In einer U-förmigen Hülle 66, die einen Flügel 65 in einem Steuerstab 64 bildet, sind mehrere Hf-Plattenpaare aufgenommen, die durch Verbindung von zwei Neutronenabsorber- Hf-Platten 67 ausgebildet werden, die als einstückige Neutronenabsorberelemente mit dem Lasthalterungsteil 12 dienen.

In dem Flügel 65 weist eine Halterungswelle 68b eines einzelnen Lasthalterungsteils 68, welches an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 auf der Seite des Einführungsvorderendes des Steuerstabes angeordnet ist, einen Durchmesser auf, der größer als der Durchmesser der Halterungswelle 12b der anderen drei Lasthalterungsteil 12 in der Hf-Platte 67 und der Hülle 66 ist.

Bei dieser Anordnung sind der Durchmesser des Anbringungslochs 69 der Hf-Platte 67, die an der Halterungswelle 68b des Lasthalterungsteils 68 befestigt ist, und der Durchmesser des Hüllenlochs 70 der U-förmigen Hülle 66, die im Eingriff mit der Halterungswelle 68 steht und daran befestigt ist, größer ausgebildet, und gibt es praktisch keinen Spalt oder Unterschied zwischen den beiden Durchmessern.

Ein Spalt, der ausreichend groß ist, um Störungen zu verhindern, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen der Hülle 66 und der Hf-Platte 67 hervorgerufen werden, ist zwischen dem Anbringungsloch 13 der anderen drei Hf-Platten 67 und der Halterungswelle 12b des Lasthalterungsteils 12 vorgesehen.

Bei dem Aufbau gemäß der elften Ausführungsform werden eine normale Belastung und eine Stoßbelastung, welche auf die Hf-Platte 67 einwirken, über die Halterungswellen 68b der Lasthalterungsteile 68 abgefangen, die praktisch keinen Spalt dazwischen aufweisen, durch die Hülle 66, die in der Nähe der Halterungswellen angeordnet ist.

Da hierbei die Halterungswelle 68b einen großen Durchmesser aufweist, und daher eine größere Berührungsoberfläche mit dem Hüllenloch 70 der Hülle 66 aufweist, kann der Steuerstab einer stärkeren Belastung als im konventionellen Fall standhalten, was zu einer längeren Lebensdauer führt, und zu einer verbesserten Verläßlichkeit.

Zwar wurde bei der elften Ausführungsform ein Beispiel für den Steuerstab voranstehend beschrieben, bei welchem die Erfindung an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 in Steuerstabseinführungsvorderendrichtung eingesetzt wird, jedoch ist diese Ausführungsform nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und kann wahlweise auch ein anderer Ort ausgewählt werden.

Die Seite des einstückigen zentralen Bauteils, die mit der Hülle 66 verbunden ist, weist normalerweise eine höhere mechanische Festigkeit auf, da die Hülle 66 durch das einstückige zentrale Bauteil 6 verstärkt wird. Daher wird vorzugsweise die vorliegende Erfindung an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 eingesetzt, was auch die vorherigen Ausführungsformen betrifft.

Fig. 12 zeigt eine zwölfte Ausführungsform eines Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vorderansicht, teilweise weggeschnitten, einer Hülle dargestellt ist.

In Fig. 12 nimmt ein Steuerstab 71 Hf-Plattenpaare 72 auf, die in mehrere Abschnitte in Längsrichtung der Hülle unterteilt sind, und als einstückige Neutronenabsorberelemente in der U-förmigen Hülle 7 dienen (beispielsweise ist ein Hf-Plattenpaar 72 dort aufgenommen,. welches in zehn Abschnitte unterteilt ist).

Die Hf-Platten, welche das Hf-Plattenpaar 72 bilden, sind von dem Steuerstab-Einführungsvorderende (Oberseite) zum Einführungshinterende (Unterseite) aus allmählich dünner ausgebildet, unter Berücksichtigung des Reaktivitätseffekts des Steuerstabs 71 im Reaktorkern.

Die Längen l₁ bis l₁₀ jedes Hf-Plattenpaars 72 in Längsrichtung der Hülle werden allmählich größer, und zwar vom Steuerstabeinführungsvorderende zum Einführungshinterende hin, beispielsweise: l₁ = l₂ < l₃ = l₄ < l₅ = l₆ = l₇ < 1₈ = 1₉ = l₁₀.

Der Steuerstab 71 mit dem voranstehend geschilderten Aufbau arbeitet oder funktioniert folgendermaßen.

Wie in Fig. 20B gezeigt, ist in jeder Neutronenabsorber- Hf-Platte 10 des einstückigen Neutronenabsorberelements in einem konventionellen Steuerstab 1 das Neutronenabsorptionsvermögen auf der Steuerstabeinführungsvorderendseite hoch eingestellt, die in den Reaktorkern eingeführt ist.

Obwohl die jeweiligen Hf-Platten 10 dieselben Vertikal- und Horizontalabmessungen aufweisen, ist die Dicke der Hf-Platte 10 zum Steuerstabeinführungsvorderende hin größer gewählt, und daher wird das Gewicht der Hf-Platte 10 zum oberen Teil hin größer, der als Einführungsvorderende dient, und wird auch die auf die Hülle 7 einwirkende Belastung zum Steuerstabeinführungsvorderende hin größer.

Bei dem Steuerstab 71 gemäß der zwölften Ausführungsform ist jedoch das Gewicht dadurch verringert, daß die Längsabmessungen des dicken Abschnitts auf der Steuerstabeinführungsvorderendseite verringert sind, wodurch es möglich wird, eine im wesentlichen gleichmäßige Lastverteilung zu erzielen, die durch jedes Hf-Plattenpaar 72 auf die Hülle 7 einwirkt.

Daher wird die Belastung abgemildert, die auf den Abschnitt einwirkt, welcher das Lasthalterungsteil 12 haltert, an einem nicht bestimmten Ort, insbesondere relativ nahe dem Einführungsvorderende der U-förmigen Hülle 7, so daß die Integrität der Hülle 7 und des Steuerstabs 71 verbessert werden.

Bei der voranstehend geschilderten zwölften Ausführungsform wurde der Fall der Hf-Plattenpaare 72 dargestellt, welche als einstückige Neutronenabsorberelemente mit Fallenaufbau dienen. Allerdings ist der Aufbau nicht auf diesen Fallentyp beschränkt, und es lassen sich im wesentlichen dieselben Funktionen und Auswirkungen erzielen, wenn die Anordnung bei einer Anordnung eines anderen Typs eingesetzt wird.

Fig. 13 zeigt eine dreizehnte Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei einem Steuerstab 73 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine U-förmige Hülle 7 gezeigt, teilweise weggeschnitten, und nimmt die Hülle 7 Hf-Plattenpaare 72 und 74 auf, die als einstückige Neutronenabsorberelemente dienen, die in Längsrichtung der Hülle in mehrere Abschnitte unterteilt sind (beispielsweise zehn gemäß Fig. 13).

Die Dicke der Hf-Platten, die als die einzelnen Hf-Plattenpaare 72 und 74 dienen, ist vom Steuerstabeinführungsvorderende (der Oberseite) zum Einführungshinterende (der Unterseite) hin allmählich geringer werden ausgebildet.

Die Längen l₁ bis l₁₀ der einzelnen Hf-Plattenpaare 72 und 74 in Längsrichtung der Hülle wird allmählich größer, vom Zentrumsabschnitt des Steuerstabes zum Einführungsvorderende und zum Einführungshinterende hin, beispielsweise: l₁ = l₂ < l₃ = l₄ < l₅ = l₆ < l₇ = l₈ < l₉ = l₁₀.

Zusätzlich zu den vier Lasthalterungsteilen um die drei Hf-Plattenpaare 74 an der Steuerstabeinführungshinterseite herum ist ein Lasthalterungsteil 12 im zentralen Abschnitt vorgesehen.

Der Steuerstab 73 gemäß der dreizehnten Ausführungsform arbeitet oder funktioniert folgendermaßen.

In dem Steuerstab 73 bei dieser dreizehnten Ausführungsform sind die Längen l₁ bis l₁₀ der Hf-Plattenpaare 72 und 74 geringer in der Nähe des Zentrumsabschnitts der Gesamtlänge des Steuerstabes (l₅, l₆), und länger zur Steuerstabeinführungsvorderendseite und zur Hinterendseite hin. Weiterhin ist ein Lasthalterungsteil 12 dem Zentrumsabschnitt des dritten Hf-Plattenpaars 74 von der Einführungsvorderendseite hin zugefügt.

Im Zentrumsabschnitt des Steuerstabs 73, auf welchen ernsthafte Belastungen beim Auftreten eines Erdbebens einwirken, sind daher die Lasthalterungsteile 12 dichter angeordnet in Bezug auf die Abmessungen des Hf-Plattenpaars 72. Daher wird die Festigkeit an der U-förmigen Hülle 7 erhöht, und in diesem Fall dienen die Lasthalterungsteile 12 als Hüllenverstärkungsteil oder Versteifungsteil.

Das Hf-Plattenpaar an der Steuerstabeinführungsvorderendseite, in dessen Zentrumsabschnitt das Lasthalterungsteil 12 zusätzlich vorgesehen ist, weist eine große Dicke und ein großes Gewicht auf, infolge des Ortes seiner Anordnung, und es wirkt eine höhere Belastung auf die Hülle 7 und auf das Lasthalterungsteil 12 ein. Die große Anzahl an Lasthalterungsteilen 12 gleicht jedoch die Belastung pro Lasthalterungsteil 12 aus, und verringert darüber hinaus eine lokale Belastung in der U-förmigen Hülle 7, so daß die Halterungsfunktion in Bezug auf eine Stoßbelastung verbessert wird, die vom Einführen und Herausfahren des Steuerstabs herrührt, oder von einer Reaktion auf seismische Beanspruchungen.

Die Anordnung oder der Aufbau der Hf-Plattenpaare 72 und 74 bei der dreizehnten Ausführungsform ist darüber hinaus nicht auf den Fallentyp beschränkt, der voranstehend geschildert wurde, so daß auch andere Anordnungen in dieser Hinsicht eingesetzt werden können.

Fig. 14 zeigt eine vierzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vorderansicht, teilweise weggeschnitten, einer Hülle dargestellt ist.

Bei dem Steuerstab 75 gemäß dieser Ausführungsform nimmt die U-förmige Hülle 7 Hf-Plattenpaare 72 und 74 auf, die als einstückiges Neutronenabsorberelement dienen, und in mehrere Abschnitte (beispielsweise wie dargestellt acht Abschnitte) in Längsrichtung der Hülle unterteilt sind.

Die Dicke der Neutronenabsorber-Hf-Platten, welche die einzelnen Hf-Plattenpaare 72 und 74 bilden, wird allmählich von der Steuerstabeinführungsvorderendseite zur Einführungshinterendseite geringer.

Obwohl die Länge in Längsrichtung der Hülle für die einzelnen Hf-Plattenpaare 72 und 74 gleich ist, wird eine Anordnung eingesetzt, bei welcher das Hf-Plattenpaar 74, zusammen mit vier Lasthalterungsteilen am Umfang, zusätzlich mit einem Lasthalterungsteil 12 versehen ist, welches im Zentrumsabschnitt angeordnet ist, und in dem Flügel 17 bis zu drei Viertel der Länge der Gesamtlänge von der Steuerstabeinführungshinterseite aufgenommen ist.

Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau weist das Steuerstabeinführungsvorderende dickere und schwerere Hf-Platten des Hf-Plattenpaars auf, und ist ein Lasthalterungsteil 12 zusätzlich im Zentrumsabschnitt des Steuerstabs in dessen Längsrichtung für das Hf-Plattenpaar 74 vorgesehen. Lokale Belastungen der U-förmigen Hülle 7, welche die Last über die einzelnen Lasthalterungsteile 12 und das zusätzliche Lasthalterungsteil 12 abfängt, werden daher abgemildert.

Da der Steuerstab 75 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine relativ einfache Konstruktion aufweist, kann er einfach hergestellt werden. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, daß der Aufbau des Hf-Plattenpaars 74 gemäß der vierzehnten Ausführungsform nicht auf den Fallentyp beschränkt ist, wie voranstehend bereits unter Bezugnahme auf die vorherigen Ausführungsformen erwähnt wurde.

Fig. 15 zeigt eine fünfzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 15A eine Vorderansicht, teilweise weggeschnitten, einer Hülle darstellt, und Fig. 15B eine Seitenansicht einer Hf-Platte von Fig. 15A in einem Steuerstab 76. Die U-förmige Hülle 7 nimmt einstückige Neutronenabsorberelemente auf, die in mehrere Abschnitte in Längsrichtung der Hülle unterteilt sind (beispielsweise in acht Abschnitte).

Das Hf-Plattenpaar 77 ist so ausgebildet, daß eine Neutronenabsorber-Hf-Platte 78 mit einer Länge gleich einem Achtel der Gesamtlänge und eine Hf-Platte 79 mit halber Gesamtlänge von dem Lasthalterungsteil 12 gehaltert werden, und in der U-förmigen Hülle 7 so gehaltert werden, daß so der Flügel 17 ausgebildet wird, und die Hf-Platte 78 ist, wie in Fig. 15B gezeigt, auf beiden Seiten des Lasthalterungsteils 12 an einer Seite angeordnet, und die Hf-Platten 79 sind an der anderen Seite angeordnet, am Vorderende und am Hinterende. Die Hf-Platte 78 ist dazwischen angeordnet, wobei sie um einen Unterteilungsabstand von 1/2 verschoben ist.

Bei einer derartigen Anordnung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform ist ein Spalt zwischen den Hf-Platten 78 und 79 an einer Seite und an der anderen Seite in Längsrichtung der Hülle stufenweise ausgebildet. Für die Hf-Platten 79, die am Vorderende und am Hinterende angeordnet sind, ist ein Lasthalterungsteil 12 in der Nähe des Zentrumsabschnitts der Hf-Platte 78 vorgesehen, unabhängig von den vier Lasthalterungsteilen 12, welche für die Hf-Platte 78 zwischen der Hf-Platte 79 und der gegenüberliegenden Hf-Platte angeordnet sind.

Bei dem Steuerstab gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Reaktivitätswert des Steuerstabs 76 verbessert werden, da in dem Hf-Plattenpaar 77, welches mit mehreren Neutronenabsorber-Hf-Platten 78 und 79 innerhalb der U-förmigen Hülle 7 versehen ist, kein Spalt vorhanden ist, welcher die Hülle 7 in Längsrichtung der Hülle in rechten Winkel zur Einführungs/Herausziehrichtung des Steuerstabes kreuzt.

Da die U-förmige Hülle 7, welche die mehreren Hf-Plattenpaare 77 aufnimmt, durch die Hf-Platten 78 und 79 gehaltert wird, die stufenförmig angeordnet sind, kann darüber hinaus die mechanische Festigkeit des Steuerstabes in Querrichtung verbessert werden.

Fig. 16 zeigt eine sechzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine vergrößerte Schnittansicht einer Hf-Platte dargestellt ist.

Bei dem Steuerstab von Fig. 16 sind mehrere Hf-Plattenpaare 80, die als einstückige Neutronenabsorberelemente dienen, die in der (nicht dargestellten) Hülle 7 aufgenommen sind, in einem Flügel des Steuerstabs durch die Lasthalterungsteile 12 mit dem in Fig. 19C gezeigten Aufbau gehaltert, durch Anordnung von zwei Hf-Platten 10 einander gegenüberliegend, und ist ein Spaltaufrechterhaltungsteil 81 zwischen den mehreren Lasthalterungsteilen 12 vorgesehen, um das Hf-Plattenpaar 80 an der Hülle 7 zu befestigen.

Das Spaltaufrechterhaltungsteil 81 weist die Form eines Abstandsstücks auf, hält einen Wasserspalt 11 im Zentrumsabschnitt des Hf-Plattenpaars 80 offen, und ist durch Verschweißen durch den Eingriff der Wellen an beiden Enden in ein Loch befestigt, welches in der Hf-Platte 10 vorgesehen ist.

Bei dem Steuerstab mit dem Aufbau gemäß der sechzehnten Ausführungsform läßt sich bei dem Hf-Plattenpaar 80 überlegen, welches als einstückige Neutronenabsorberelemente für den Steuerstab dient, daß dann, wenn die Neutronenabsorber-Hf-Platte 10 eine geringe Dicke aufweist, die Spaltaufrechterhaltungsfunktion und die Verstärkungsfunktion der Lasthalterungsteile 12 an einem Ort beeinträchtigt werden können, der von den Anbringungspositionen der Lasthalterungsteile 12 beabstandet ist, wodurch die Hf-Platte leichter ausgelenkt werden kann.

Wenn sich die dünne Hf-Platte auslenkt, wird das Verstärkungsvermögen der Hf-Platte 10 in Bezug auf die Hülle 7 praktisch nicht existent, und wenn die Hf-Platte 10 nach innen verbogen wird, wird der Wasserspalt eng, was zu einer Beeinträchtigung des Reaktivitätswertes des Steuerstabes führt.

Allerdings verstärkt bei dem Hf-Plattenpaar 80 des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Spaltaufrechterhaltungsteil 81 die dünne Hf-Platte 10, zusätzlich zu den Lasthalterungsteilen 12. Daher ist es möglich, eine Auslenkung der Hf-Platte 10 und eine Verringerung des Reaktivitätswertes des Steuerstabes zu verhindern.

Abgesehen von der voranstehend erwähnten Form kann das Spaltaufrechterhaltungsteil 81 die Form einer Schale annehmen, damit diese zwischen zwei Hf-Platten 10 angeordnet werden kann, um sie durch Verschweißen von beiden Seiten der Hf-Platte 10 aus zu befestigen.

Fig. 17 zeigt eine siebzehnte Ausführungsform des Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung, und wenn auch der Steuerstab gemäß der vorliegenden Ausführungsform im wesentlichen ebenso ausgebildet ist wie bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform, ist das Hf-Plattenpaar, welches in der U-förmigen Hülle 7 des Flügels des Steuerstabs aufgenommen werden soll, aus einer Hf-Legierungsplatte hergestellt, welche ein einstückiges Neutronenabsorberelement darstellt.

Genauer gesagt wird die Hf-Legierungsplatte statt der dünnen Hf-Platte 10 bei der sechzehnten Ausführungsform dadurch hergestellt, daß der Zirkoniumgehalt erhöht wird, während der absolute Hf-Gehalt im wesentlichen auf dem gleichen Wert wie im konventionellen Fall gehalten wird.

Bei dem Aufbau des Steuerstabs gemäß der siebzehnten Ausführungsform wäre es, um eine Hf-Legierung zu erhalten, welche dieselbe Neutronenabsorptionsfunktion aufweist wie die Hf-Platte 10, zur Verwendung in einem Steuerstab erforderlich, die Dicke der Hf-Legierungsplatte zu erhöhen, wodurch die mechanische Festigkeit erhöht wird, und hierdurch die mechanische Festigkeit des sich ergebenden Steuerstabs einschließlich der Hülle 7 erhöht wird.

Obwohl hierdurch eine geringfügige Erhöhung des Gesamtgewichts des Steuerstabs hervorgerufen wird, läßt sich insgesamt eine hervorragende mechanische Festigkeit erzielen, mit den gleichen Auswirkungen wie bei der sechzehnten Ausführungsform.

Wie aus Fig. 17 in vergrößerte Querschnittsansicht hervorgeht, sind mehrere Hf-Plattenpaare 82, die in der U-förmigen Hülle des Flügels des Steuerstabs aufgenommen sind, jeweils aus den zwei gegenüberliegenden Hf-Platten 10 gebildet, und werden durch die Lasthalterungsteile 12 mit dem in Fig. 19C gezeigten Aufbau gehaltert.

Weiterhin sind Seitenend-Hf-Stangen 84, die mit Wasserdurchlaßkanälen 83 versehen sind, welche Wasserkanäle zwischen und dem einstückigen zentralen Bauteil 6 bilden, durch Verschweißung an Abschnitten innerhalb der Richtung der Breite des Flügels befestigt (an der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6), an den Seitenenden in Längsrichtung der Hülle der beiden gegenüberliegenden Hf-Platten 10.

An dem Seitenende gegenüberliegend dem einstückigen zentralen Bauteil 6 (außerhalb der Richtung der Breite des Flügels) ist eine Seitenend-Hf-Stange 85, die mit dem Wasserdurchlaßkanal 83 versehen ist, der einen Wasserkanal in dem Raum bildet, welcher eine Trennung gegenüber der Innenseite der Hülle 7 ergibt, die nicht gezeigt ist, durch Verschweißung befestigt, um so einen kastenförmigen Querschnitt zu erzielen.

Der Steuerstab gemäß der siebzehnten Ausführungsform arbeitet oder funktioniert folgendermaßen.

In dem Hf-Plattenpaar 82 des Steuerstabs ist dessen Querschnitt im wesentlichen kastenförmig, und weiterhin ist ein Wasserkanal in Steuerstabeinführungsrichtung vorgesehen, also in Längsrichtung der Hülle.

Ein Wasserdurchlaßkanal 83 der Seitenend-Hf-Stange 85 ist daher auf der Seite des einstückigen zentralen Bauteils 6 vorgesehen, und auch an der dem einstückigen zentralen Bauteil 6 gegenüberliegenden Seite ist ebenfalls ein Wasserkanal vorgesehen, der durch den Wasserdurchlaßkanal 83 der Seitenende-Hf-Stange 85 gebildet wird.

Bei einer derartigen Anordnung werden trotz der Fallenanordnung des Steuerstabs die Seitenenden durch die Seitenend-Hf-Stangen 84 und 85 verstärkt, und erhöht der grundlegend kastenförmige Aufbau im Gesamtquerschnitt die Festigkeit der Hf-Plattenpaare 82, was zu einer beträchtlichen Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Steuerstabs führt, zusammen mit jener der Hülle 7, über die Verstärkung durch dieses Hf-Plattenpaars 82.

Obwohl der Steuerstab der in Fig. 17 gezeigten siebzehnten Ausführungsform bei beinahe sämtlichen Steuerstäben mit Fallenaufbau verwendet werden kann, ist er besonders wirksam einsetzbar im Falle einer Neutronenabsorber-Hf-Platte, die eine relativ geringe Dicke aufweist.

Eine steife und starre Hf-Platte kann daher selbst dann zur Verfügung gestellt werden, wenn ihre Dicke relativ gering ist, und darüber hinaus gibt es praktisch keine Begrenzung für das Lasthalterungsverfahren, so daß der Steuerstab gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen einsetzbar ist.

Fig. 18 zeigt eine achtzehnte Ausführungsform eines Steuerstabs gemäß der vorliegenden Erfindung.

Der Steuerstab 86 gemäß dieser achtzehnten Ausführungsform weist das einstückige zentrale Bauteil 6 auf, welches so ausgebildet ist, daß ein kreuzförmiger Querschnitt und gleiche Zentrumswinkel von vier Vorsprüngen 87 des Bauteils erzielt werden. Jeder der Vorsprünge 87 verläuft in Längsrichtung des einstückigen zentralen Bauteils 6 und weist eine Dicke auf, die im wesentlichen gleich jener eines Flügels 88 ist. Ein ausgenommener Abschnitt 89 kann am Vorderende des Vorsprungs 87 vorgesehen sein, wenn es der Einsatzzweck erfordert, einen ausgenommenen Vorsprung 87 vorzusehen. Ein Öffnungsabschnitt der U-förmigen Hülle 7, der den Flügel 88 bildet, ist durch Stumpfschweißung an dem ausgenommenen Vorsprung 87 befestigt.

Bei dem Steuerstab 86 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der ausgenommene Vorsprung 87 des einstückigen zentralen Bauteils 6 dieselbe Dicke auf wie der Flügel 88, und weist die U-förmige Hülle 7 des Flügels 88, der gegen den ausgenommenen Vorsprung 87 anstößt, im wesentlichen dieselbe Dicke auf, so daß die Wärme beim Schweißen im wesentlichen gleichmäßig auf diesen beiden Teile verteilt wird. Daher treten zum Zeitpunkt des Schweißens des Vorsprungs 87 an die Hülle 7 keine Schweißfehler auf, und werden keine Spalte erzeugt, wodurch eine erhöhte Verläßlichkeit des geschweißten Abschnitts erreicht wird, und auch die Streckfestigkeit erhöht wird. Da das Auftreten irgendwelcher Spalte des geschweißten Abschnitts unter Rißbildung ausgeschaltet werden kann, kann die Häufigkeit des Austausches der Steuerstäbe und die Zunahme radioaktiver Abfälle wirksam verringert werden, was unter Kostenaspekten vorteilhaft ist. Bei einer Anordnung, bei welcher sich die Hf-Platte in einen Raum 89 erstreckt, kann darüber hinaus der Reaktivitätswert des Steuerstabs weiter verbessert werden, beispielsweise so, daß die Hf-Platte im Inneren des Raums 89 leicht gebogen angeordnet ist.

Die Befestigungsanordnung der U-förmigen Hülle an dem zentralen Bauteil gemäß der in Fig. 18 gezeigten achtzehnten Ausführungsform kann auch bei den anderen Ausführungsformen eingesetzt werden, die voranstehend anhand der Fig. 1 bis 17 erläutert wurden.

Bei den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die voranstehend geschildert wurden, ist es möglich, die beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten zu lösen, nämlich daß die mechanische Lebensdauer nicht der kernphysikalischen Lebensdauer eines konventionellen Steuerstabs mit langer Lebensdauer entsprach, in Bezug auf den Neutroneneinfluß, und daß die Lebensdauer durch die mechanische Lebensdauer beschränkt wurde. Die Erhöhung der mechanischen und kernphysikalischen Festigkeit führt zu einer Anpassung der kernphysikalischen Lebensdauer und der mechanischen Lebensdauer, und verleiht insgesamt einem Steuerstab eine noch längere Lebensdauer. Diese Vorteile verbessern die Sicherheit und die Kostengesichtspunkte der Stromerzeugung durch Kernenergie, und gestatten eine Verringerung der Menge erzeugter radioaktiver Abfälle.

Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die geschilderten Ausführungsformen beschränkt ist, und daß sich zahlreiche andere Änderungen, Modifikationen und Kombinationen vornehmen lassen, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein sollen.

Claims

1. Steuerstab für einen Kernreaktor, der ein zentrales Bauteil aufweist, mehrere Flügel, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, mit einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern, mit einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehrere einstückige Neutronenabsorberelemente aufweist, die jeweils einen Plattenaufbau haben, der in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen ist, und jeweils so plattenförmig ausgebildet ist, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mehrere Lasthalterungsteile aufweist, um die Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente abzufangen, wobei eine Länge in Längsrichtung der Hülle zumindest einer Gruppe der einstückigen Neutronenabsorberelemente, die in dem Flügel aufgenommen sind, verringert ist, und die verkleinerten einstückigen Neutronenabsorberelemente an der U-förmigen Hülle durch Lasthalterungsteile gehaltert sind, um hierdurch die lokale Belastung zu verringern, welche auf die U-förmigen Hülle einwirkt.

2. Steuerstab für einen Kernreaktor, der ein zentrales Bauteil aufweist, mehrere Flügel, die jeweils ein Hüllenteil aufweisen, das die Form einer langen Platte hat, und einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung am zentralen Bauteil befestigt ist, ein Vorderendbauteil aufweist, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, ein Hinterendbauteil aufweist, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehrere einstückige Neutronenabsorberelemente aufweist, die jeweils einen Plattenaufbau aufweisen, der in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen ist, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet ist, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mehrere Lasthalterungsteile zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente aufweist, wobei zumindest eine Gruppe einstückiger Neutronenabsorberelemente, die ein relativ hohes Gewicht aufweisen, in mehrere Abschnitte in Richtung der Breite eines Flügels unterteilt sind, das Gewicht der unterteilten einstückigen Neutronenabsorberelementabschnitte an der U-förmigen Hülle jeweils durch mehrere Lasthalterungsteile gehaltert wird, so daß die Gesamthalterungsfähigkeit der mehreren Lasthalterungsteile, welche die unterteilten einstückigen Neutronenabsorberelementabschnitte haltern, die Lasthalterungsfähigkeit der Lasthalterungsteile der einstückigen Neutronenabsorberelemente überschreitet, die noch nicht unterteilt wurden.

3. Steuerstab für einen Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Neutronenabsorberelement, welches in die mehreren Abschnitte in Richtung der Breite des Flügels unterteilt ist, mit einer Versteifungsvorrichtung versehen ist, die einen Neutronenabsorber enthält, der an zumindest einem Abschnitt des unterteilten Neutronenabsorberelements vorgesehen ist, und daß die Versteifungsvorrichtung an der U-förmigen Hülle befestigt ist.

4. Steuerstab für einen Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß bei den einstückigen Neutronenabsorberelementen, die in die mehreren Abschnitte in Richtung der Breite des Flügels unterteilt sind, die Neutronenabsorptionsfähigkeit pro Längeneinheit in Richtung der Breite des Flügels der einstückigen Neutronenabsorberelemente, die am Außenrand des Flügels liegen, erhöht ist, verglichen mit jener von Abschnitten mit Ausnahme des Außenrands des Flügels.

5. Steuerstab für einen Kernreaktor, der ein zentrales Bauteil aufweist, mehrere Flügel, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung am zentralen Bauteil befestigt ist, ein Vorderendbauteil aufweisen, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, ein Hinterendbauteil aufweisen, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehrere einstückige Neutronenabsorberelemente aufweist, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt ausgebildet sind, sowie mehrere Lasthalterungsteile aufweist, um die Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente zu haltern, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement mit einem Anbringungsloch versehen ist, in welches eine Halterungswelle des Lasthalterungsteils mit einer Toleranz eingeführt ist, zumindest zwei Anbringungslöcher mit einem Zwischenraum in Hüllenlängsrichtung jeweils sowohl auf dem inneren und äußeren Abschnitt in Richtung der Breite des Flügels vorgesehen sind, und die Entfernung zwischen einem Paar von zwei Lasthalterungsteilen in Längsrichtung der Hülle unterschiedlich ausgebildet ist, entsprechend einem Unterteilungsabstand des Anbringungslochs in Längsrichtung der Hülle, der in einem Bereich liegt, der kleiner ist als eine Toleranz eines Durchmessers des Anbringungsloches, welche die Herstellungstoleranz überschreitet.

6. Steuerstab für einen Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lasthalterungsteile, die paarweise in Hüllenlängsrichtung vorgesehen sind, Anbringungslöcher mit unterschiedlichen Verteilungsabständen in Längsrichtung der Hülle aufweisen, und innen in Richtung der Breite des Flügels angeordnet sind.

7. Steuerstab für einen Kernreaktor, der ein zentrales Bauteil aufweist, mehrere Flügel, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung am zentralen Bauteil befestigt ist, ein Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, ein Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehrere einstückige Neutronenabsorberelemente, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt ausgebildet sind, sowie mehrere Lasthalterungsteile zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement mit einem Anbringungsloch versehen ist, in welches eine Halterungswelle des Lasthalterungsteils mit einer Toleranz eingeführt ist, zumindest zwei Anbringungslöcher mit Zwischenraum in Längsrichtung der Hülle jeweils am Innen- bzw. Außenabschnitt in Richtung der Breite des Flügels angeordnet sind, und ein Unterteilungsabstand in Hüllenlängsrichtung des Anbringungslochs des einstückigen Neutronenabsorberelements verschieden ist, in einem Bereich, der kleiner als eine Toleranz eines Durchmessers des Anbringungsloches ist, welcher eine Herstellungstoleranz überschreitet, verglichen mit einem Unterteilungsabstand in Hüllenlängsrichtung zwischen den Lasthalterungsteilen.

8. Steuerstab für einen Kernreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbringungsloch mit einem Unterteilungsabstand in Hüllenlängsrichtung, der sich von einem Unterteilungsabstand in Hüllenlängsrichtung zwischen den Lasthalterungsteilen unterscheidet, innerhalb in Richtung der Breite des Flügels des einstückigen Neutronenabsorberelements vorgesehen ist.

9. Steuerstab für einen Kernreaktor, der ein zentrales Bauteil aufweist, mehrere Flügel, die jeweils ein Hüllenteil aufweisen, das die Form einer langen Platte hat, und einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung am zentralen Bauteil befestigt ist, ein Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, ein Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehrere einstückige Neutronenabsorberelemente, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt ausgebildet sind, sowie mehrere Lasthalterungsteile zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei zumindest ein Teil der mehreren Lasthalterungsteile, welche das einstückige Neutronenabsorberelement haltern, in der Nähe eines zentralen Abschnitts des einstückigen Neutronenabsorberelements angeordnet ist, und eine Toleranz zwischen einer Halterungswelle des Lasthalterungsteils, welches in der Nähe des zentralen Abschnitts angeordnet ist, und einem Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements, in welches die Halterungswelle eingeführt ist, kleiner ausgebildet ist als eine Toleranz zwischen einer anderen Halterungswelle eines anderen Lasthalterungsteils mit Ausnahme von jenem, welches in der Nähe des zentralen Abschnitts des Neutronenabsorberelements angeordnet ist, und einem Anbringungsloch, welches dort vorgesehen ist, in welches die andere Halterungswelle eingeführt ist, um hierdurch das Lasthalterungsvermögen zu erhöhen.

10. Steuerstab für einen Kernreaktor, der ein zentrales Bauteil aufweist, mehrere Flügel, die jeweils ein Hüllenteil aufweisen, welches die Form einer langen Platte hat, und welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung am zentralen Bauteil befestigt ist, ein Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendsende des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, ein Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehrere einstückige Neutronenabsorberelemente, die jeweils einen Plattenaufbau haben, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt ausgebildet sind, sowie mehrere Lasthalterungsteile zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement eine Neutronenabsorberplatte mit langer Lebensdauer aufweist, die durch Ausbildung einer Hafnium-Legierung in Form einer Platte ausgebildet wird, die durch Verdünnung von Hafnium mit einem Verdünnungsmittel wie beispielsweise Zirkonium oder Titan ausgebildet wird, und das einstückige Neutronenabsorberelement einen Fallenaufbau aufweist, auf der Grundlage einer Kombination mehrerer der Neutronenabsorberplatten mit einem Wasserspalt, der als Reaktorwasserkanal dient, und das Lasthalterungsteil mit einer Spaltaufrechterhaltungsfunktion zwischen den Neutronenabsorberplatten versehen ist.

11. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehreren Neutronenabsorberplatten vereinigt werden, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement ein Anbringungsloch aufweist, in welches eine Halterungswelle des Lasthalterungsteils mit einer vorbestimmten Toleranz eingeführt ist, die Lasthalterungsteile auf der Steuerstabeinführungsvorderendseite angeordnet sind, und an der Einführungshinterendseite des einstückigen Neutronenabsorberelements auf solche Weise, daß sie in Richtung der Breite des Flügels getrennt sind, und wobei eine Toleranz bezüglich des Eingriffs zwischen jeder von Halterungswellen in Richtung der Breite des Flügels der Lasthalterungsteile und des Anbringungslochs des einstückigen Neutronenabsorberelements kleiner gewählt ist als eine Eingriffstoleranz zwischen einer anderen Halterungswelle des Lasthalterungsteils und dem Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements.

12. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils aus einem Hüllenteil in Form einer langen Platte bestehen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement mit einem Anbringungsloch versehen ist, in welches das Lasthalterungsteil, welches an der Hülle befestigt ist, mit einer vorbestimmten Toleranz eingeführt ist, die an der Hülle befestigten Lasthalterungsteile an den Anbringungslöchern der einstückigen Neutronenabsorberelemente angebracht sind, und ein Reibungslasthalterungsteil, welches eine Spaltaufrechterhaltungsfunktion und eine Reibungswiderstandsfunktion zwischen der Neutronenabsorberplatte, welche das einstückige Neutronenabsorberelement bildet, und der U-förmigen Hülle vorgesehen ist.

13. Steuerstab für einen Kernreaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungslasthalterungsteil einen Vorsprung aufweist, der von einer Innenoberfläche der U-förmigen Hülle aus vorspringt, und einen ausgenommenen Abschnitt, der an einer Oberfläche der Neutronenabsorberplatte vorgesehen ist, und mit dem Vorsprung in Eingriff steht, um hierdurch die Reibungswiderstandsfunktion bereitzustellen.

14. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Kernreaktor aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei die Halterungswellen der Lasthalterungsteile, die an der U-förmigen Hülle befestigt sind, mit einer vorbestimmten Toleranz in Anbringungslöcher eingepaßt sind, die in dem einstückigen Neutronenabsorberelement vorgesehen sind, und die Halterungswelle eines bestimmten Lasthalterungsteils und ein entsprechendes Anbringungsloch des einstückigen Neutronenabsorberelements große Durchmesser aufweisen, im Vergleich mit den Durchmessern anderer Lasthalterungsteile, um die Lasthalterungsfähigkeit zu erhöhen.

15. Steuerstab für einen Kernreaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Lasthalterungsteil innerhalb in Richtung der Breite des Flügels angeordnet ist.

16. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei die mehreren einstückigen Neutronenabsorberelemente derartige Neutronenabsorber umfassen, welche eine Dicke aufweisen, die allmählich von der Vorderendseite der Einführung des Steuerstabs zur Hinterendseite der Einführung des Steuerstabs verringert ist, und die Länge des Neutronenabsorbers in Richtung auf die Einführungshinterendseite hin zunimmt.

17. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweit, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelement, wobei die mehreren einstückigen Neutronenabsorberelemente eine verringerte Länge in Abschnitten in der Nähe eines zentralen Abschnitts der Gesamtlänge des Steuerstabs aufweisen, und ein Lasthalterungsteil ebenfalls in zentralen Abschnitten in Richtung der Breite des Flügels angeordnet ist, und in Längsrichtung der Hülle von zumindest einem Teil der einstückigen Neutronenabsorberelemente auf der Steuerstabeinführungsendseite.

18. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelement, wobei die mehreren einstückigen Neutronenabsorberelemente im wesentlichen gleiche Längen über die Gesamtlänge des Steuerstabs aufweisen, und ein Lasthalterungsteil an einem zentralen Abschnitt in Richtung der Breite des Flügels vorgesehen ist, und in Längsrichtung der Hülle des einstückigen Neutronenabsorberelements bis zu im wesentlichen zwei Drittel der Länge von dem Vorderende in Steuerstabeinführungsrichtung.

19. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement eine Neutronenabsorberplatte aufweist, die durch Ausbildung einer Hafnium-Legierung in Form einer Platte ausgebildet ist, welche durch Verdünnung von Hafnium mit einem Verdünnungsmittel wie Zirkonium oder Titan entsteht, das einstückige Neutronenabsorberelement einen Fallenaufbau aufweist, auf der Grundlage einer Kombination mehrerer derartiger Neutronenabsorberplatten mit einem dazwischen angeordneten Wasserspalt, und die einander gegenüberliegenden Neutronenabsorberplatten mit dem dazwischen angeordneten Wasserspalt stufenweise in Richtung des Einführens bzw. Herausziehens des Steuerstabs angeordnet sind.

20. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung angeordnet sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement eine Neutronenabsorberplatte aufweist, die durch plattenförmige Ausbildung einer Hafnium-Legierung entsteht, welche durch Verdünnung von Hafnium mit einem Verdünnungsmittel wie Zirkonium oder Titan bereitgestellt wird, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement einen Fallenaufbau aufweist, auf der Grundlage einer Kombination mehrerer derartiger Neutronenabsorberplatten mit einem dazwischen angeordneten Wasserspalt, die Neutronenabsorberplatte eine Dicke aufweist, die allmählich von der Vorderendseite der Einführung des Steuerstabs zur Hinterendseide des Steuerstabs abnimmt, und das Lasthalterungsteil, welches an der U-förmigen Hülle befestigt werden soll, in das Anbringungsloch mit einer vorbestimmten Toleranz eingepaßt ist, zwei derartige Lasthalterungsteile jeweils in einem Abstand in Längsrichtung der Hülle vorgesehen sind, und ein Abstandsaufrechterhaltungsteil, welches an der U-förmigen Hülle in zentralen Abschnitten in Richtung der Breite des Flügels und in Längsrichtung der Hülle zwischen den Lasthalterungsteilen befestigt ist, an zumindest einer Gruppe der einstückigen Neutronenabsorberelemente angebracht ist.

21. Steuerstab für einen Kernreaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutronenabsorberplatten der zumindest einen Gruppe einstückiger Neutronenabsorberelemente aus einer Hafnium-Legierung bestehen, die durch ein Verdünnungsmittel wie Zirkonium oder Titan verdünnt ist, und einen Hafniumgehalt aufweist, der gleich dem Hafniumgehalt in Neutronenabsorberplatten eines anderen einstückigen Neutronenabsorberelements ist, und daß die aus der Hafnium-Legierung bestehenden Neutronenabsorberplatten jeweils eine erhöhte Dicke aufweisen, um hierdurch die mechanische und kernphysikalische Festigkeit zu erhöhen.

22. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei das einstückige Neutronenabsorberelement eine Neutronenabsorberplatte aufweist, die durch Ausformen einer Hafnium-Legierung in Form einer Platte entsteht, welche durch Verdünnung von Hafnium mit einem Verdünnungsmittel wie Zirkonium oder Titan entsteht, und wobei das einstückige Neutronenabsorberelement mit einem Wasserspalt in Richtung des Einführens bzw. des Herausziehens eines Steuerstabs versehen ist, in der U-förmigen Hülle, und eine im wesentlichen kastenförmige Querschnittsform in einer Richtung aufweist, die senkrecht zur Steuerstabeinführungs/Herausziehrichtung liegt.

23. Steuerstab für einen Kernreaktor mit einem zentralen Bauteil, mehreren Flügeln, die jeweils ein Hüllenteil in Form einer langen Platte aufweisen, welches eine U-förmigen Querschnitt aufweist, dessen Öffnung an dem zentralen Bauteil befestigt ist, einem Vorderendbauteil, welches an einer Vorderendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von einer Flügeleinführungsrichtung in einen Reaktorkern aus, einem Hinterendbauteil, welches an einer Hinterendseite des Flügels befestigt ist, gesehen von der Flügeleinführungsrichtung in den Reaktorkern aus, mehreren einstückigen Neutronenabsorberelementen, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind, und in jeder der Hüllen in einer Reihe in deren Längsrichtung aufgenommen sind, und jeweils dadurch plattenförmig ausgebildet sind, daß eine oder mehrere Neutronenabsorberplatten vereinigt sind, und mit mehreren Lasthalterungsteilen zum Haltern der Gewichte der einstückigen Neutronenabsorberelemente, wobei das zentrale Bauteil einen ausgenommenen Vorsprung aufweist, dessen Dicke im wesentlichen gleich jener des Flügels ist, und der in Längsrichtung des Flügels an einer Seite verläuft, welche an der U-förmigen Hülle befestigt werden soll.