JPH01312492A

JPH01312492A - 原子炉用制御棒

Info

Publication number: JPH01312492A
Application number: JP63141590A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Ueda; 精植田
Original assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1989-12-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、沸脹水型原子炉等の軽水炉の炉出力を制御す
る原子炉用制御棒に係り、特に原子炉停止余裕を高め、
長寿命化を図った高反応度長寿傘型原子炉用制御棒に関
する。

（従来の技術）従来の沸騰水型原子炉用制御棒１は、第１３図および第
１４図に示すように中央タイロッド２に細長いＵ字状シ
ース３を固着して形成した複数個のウィング４内に多数
の中性子吸収棒５を装填して構成される。中性子吸収棒
５は例えばステンレス鋼製被覆管内に中性子吸収材とし
てボロンカーバイド（Ｂ４Ｃ）粉末を充填したものであ
る。

この原子炉用制御棒１を沸騰水型原子炉等の炉心部に挿
入づると、シース３内に充填した中性子吸収材は中性子
の照射を受け、中性子吸収能力を次第に失うため、原子
炉用制御棒１は所定期間の運転に供した後に定期的に交
換される。

ところで、原子炉の炉心部において使用される制御棒は
、各ウィングの全面に口って一様に中性子照射を受ける
ものではなく、例えば各「ウィングの挿入先端領域およ
び外側縁領域は、強度の中性干魚）１を受ける。そのた
め、その領域に充填された中性子吸収材は多聞の中性子
を吸収して他領域より甲く消耗し、早期に核的寿命に達
する。したがって、他領域に充填された中性子吸収材が
まだ十分核的寿命を残しているにも拘らず、原子炉用制
御棒全体を放射性廃棄物として廃棄しなければならず、
不経済であった。一方、原子炉用制御棒の交換頻度が高
いと交換作業に長時間を要するため、原子炉の稼動率が
低下し、大きな経済的デメリットの原因となる。その他
作楽員の被曝線岱も増大するおそれも考えられる。

そのようなおそれを解決するために強度の中性子照射を
受ける制御棒の領域に核的寿命が長い、例えばハフニウ
ムのような長寿命型中性子吸収材を部分的に配置した原
子炉用制御棒を本発明者は開発した。

この原子炉用制御棒は、特開昭５３−７４６９７号公報
に開示されている通り、ウィングの先端部および翼端部
に長寿命型中性子吸収材を配置したハイブリッド構造を
有する。このハイブリッド型の原子炉用＄り御棒は通常
型制御棒の２倍程度の寿命を得るに至った。

一方、従来の原子炉用制御棒は、ウィングの全領域に戸
って中性子吸収材を均一な密度で充填しており、軸方向
の各領域にお（プる中性子吸収能力すなわち反応度が等
しく調製されているが、前記のように中性干魚ＤＪ　ｆ
ｆｉの不均一によって経時的に反応度にばらつきが生じ
、原子炉の運転サイクル末期においては部分的に原子炉
停止余裕が低下する可能性がある。

すなわち、上記の原子炉用制御棒を使用して原子炉を所
定期間運転した場合にＪ３ける原子炉停止余裕（未臨界
度）の炉心軸方向分布は、燃料集合体の設計仕様または
原子炉の運転方法によって若干の相違が生じるが、基本
的には第５図（Ａ）に示す分布となる。ずなわら、原子
炉停止余裕は炉心の上端および下端において大きくなる
一方、上端より若干下った位置において最小の値をとる
。

この原因としては、次のことが考えられる。

原子炉炉心の軸方向有効長さをＬとした場合、特に炉心
下端から３／４・Ｌの位置ないし上端にかけての炉心上
端領域近傍においては、運転時の気泡率（ボイド率）が
高く、炉の出力密度が相対的に低下するため、核分裂性
物質である質口数２３５のウラン（Ｕ−２３５）の残存
量が比較的多い。また発生する気泡（ボイド）によって
中性子スペクトルの硬化現象を生じる。その結果、プル
トニウム生成反応（中性子吸収反応）が促進される。こ
のため、原子炉の運転後において炉心上部の核分裂性物
質の濃度が高くなり、その領域の原子炉停止余裕が相対
的に低下する原因となっている。

一方、今後の原子炉は運転経流性の向上に対する要請か
ら核燃料の高燃焼度化および運転サイクルの長期化への
移行は必至の情勢である。その具体的な対応として濶縮
度の高い核燃料の採用が進み、それに伴って核的寿命が
長く、かつ原子炉停止余裕が大きな原子炉用制御棒が強
く求められる。

（発明が解決しようとする課題）従来の原子炉用制御棒を高濃縮度の核燃料を装荷した原
子炉に採用すると原子炉停止余裕が相対的に低下し、短
い運転サイクル毎に原子炉用制御棒を頻繁に交換しな１
プればならない。ところが原子炉用制御棒の交換作業に
あたっては、原子炉を停止し、さらに交換づべき制御棒
の周囲に配設された多数の燃料集合体を炉心から予め排
除する煩雑な作業が必要となる。したがって、制御棒の
交換のための原子炉停止が頻発し、また停止期間が長期
化することにより原子炉の運転効率、経済性が著しく低
下する。さらに、管理労力が著しく増大づる可能性があ
る。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、原、
子炉停止中の未臨界度が浅くなる部分の反応度を高めて
原子炉停止余裕を効宋的に増大さけるとともに核的寿命
の長期化を図った高反応度艮ノＴ命型原子炉用制御棒を
提供することを目的とする。

〔Ｒ明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明に係る原子炉用制御棒は上述した課題を解釈する
ために請求項１に記載したように先端構造材と末端構造
材とをタイロッドで結合し、上記タイロッドに金属製シ
ースを固着してウィングを構成した原子炉用制御棒にお
いて、前記金属製シース、タイロッド、先端構造材およ
び末端構造材のうら、少くとも前記金属製シースを、ハ
フニウム等の長寿命中性子吸収材にジルコニウム、チタ
ン等の希釈材で希釈した希釈合金で構成したものである
。

また、本発明の原子炉用制御棒は上述した課題を解決す
るために請求項２に記載したように金属製シース、タイ
ロッド、先端構造材、および末端溝造林のうち、少（と
も前記金属製シースが希釈合金で構成されるととｂにウ
ィング内に中性子吸収材充填空間を形成し、この中性子
吸収材ｆｉｆ、　ＩＯ空間内に中性子吸収材を充填した
中性子吸収棒を配列したものである。

さらに、本発明の原子炉用制御棒は請求項３に記載した
ように金属製シース、タイロッド、先端構造材および末
端構造材のうち、少くとも前記金属製シースを希釈合金
で構成するとともに、ウィング内に中性子吸収材充填空
間を形成し、この中性子吸収材充填空間のうち、挿入先
端から挿入末端側に向って、少くども原子炉停止中の未
臨界度が小さくなる部分に、ハフニウム等の長寿命中性
子吸収材をジルコニウム、チタン等の希釈材で希釈した
希釈合金に、ボロンカーバイド（Ｂ４Ｇ）、酸化ユーロ
ピウム（Ｅｕ２０３）、六ホウ化ユーロピウム（ＥＩＪ
Ｂ６）などの高反応度物質を充填した複合中性子吸収材
を配置したものである。

（作用）この原子炉用制御棒は、先端構造材と末端構造材とをタ
イロッドで結合し、タイロッドに金属製シースを固着し
てウィングを構成し、これら構成要素のうち少くとも金
属製シースを、必要に応じてタイロッドも、更に必要あ
れば先端構造材や末端構造材まで、ハウニウム等の長寿
命中性子吸収材に比重が長寿命型中性子吸収材より小さ
く、かつ長寿命型中性子吸収材と良好な合金を構成する
ジルコニウムやチタン等の希釈材で希釈した希釈合金で
構成したので、重量が軽減され、物理化学的に安定な希
釈合金となって長寿命化を図ることができる。

一方、これらの希釈合金同士は相互に溶接を行うことが
できるので、たとえば末端構造材はハウニウム等の長寿
命吸収材を殆んど又は微開（例えば５％以下）しか含ま
せないで軽量化し、反応度価値及び長寿命化の観点から
重要な部位にはハフニウム含有量を高めた希釈合金とし
、前者と溶接−休止する事が可能であり、構造的な一体
性を実現させる上でもすぐれている。長寿命を有する高
価かつ比重の大きい長寿命型中性子吸収材を比重の小ざ
な希釈材に希釈し、かつ空間的にも限定的にあるいは中
性子吸収材充填空間のはず全長にわたり、必要けだけ配
置しているため、原子炉用制御棒全体の製造費上界を一
１１部かつ軽量化し、既存の原子カプラントにバックフ
イッＩ−することができる。

また、長寿命中性子吸収材を含む希釈合金からなる金属
製シース内の空間には、反応度あるいは長寿命化上必要
な部位にさらに中性子吸収材を充填したので、金属製シ
ース部の吸収材とシース内副空間に充填された中性子吸
収材とは相補的協調的に作用し、原子炉用制御棒の反応
度価値と寿命を効果的に延すことが出来る。

この原子炉用制御棒では、原子炉停止中に未臨界度が浅
くなる部分にはより多くの中性子吸収材が配置され、中
性子照射量が著しく高い部分には長寿命型吸収材を効果
的に配置し、さらに両者を除く部分ではガスブレナムが
必要な場合には可能な限りガスブレナムを効果的に配置
覆ることができるので、中性子吸収材が中性子と反応し
て放出したヘリウムなどのガスを収納し、ガス圧の上昇
を制御することが出来、機械的寿命も向上している。

（実施例）以下、本発明に係る原子炉用制御棒の一実施例について
添付図面を参照して説明する。

本発明の原子炉用制御棒の全体外観は第１３図に示す従
来の制御棒と実質的に同一である。この原子炉用制御棒
１０は、第１図に示すように先端構造材１１と末端構造
材１２とを横断面十字状の中央タイロッド１３で結合し
、上記タイロッド１３の各突出部に深い０字状の金属製
シース１４が固着されてウィング１５が形成される。金
属製シース１４はハウニウム等の長寿命型中性子吸収材
を比重が小さなジルコニウム（Ｚｒ）やチタン（Ｔｉ）
等の希釈材で希釈した希釈合金である。

ジルコニウムやチタン等希釈材は長寿命型中性子吸収材
と混合して良好な希釈合金を構成する。中央クイロッド
１３も同様な希釈合金で構成することが好ましい。

一方、原子炉用制御棒１０のウィング１５の金属製シー
ス１４内は偏平でｍ良い中性子吸収材充填空間として形
成される。ウィング１５の挿入先端側および挿入末端側
は先端構造材１１Ｊ３よび末端構造材１２にそれぞれ固
着され、機械的強度が補強される。先端構造材１１には
操作用のハンドル１６が一体に設けられるとともに、制
御棒１０の原子炉炉心部への出し入れを案内するガイド
ローラ１７が備えられている。

他方、原子炉用制御棒１０の末端構造材１２はハフニウ
ム（Ｈｆ）含０吊の少ないジルコニウムやチタン等を中
心とした希釈合金が好適である。

先端構造材１１については、Ｈｆ含有吊が多ければスク
ラム特性は改善されるが、Ｈｆ含有量が低くてもさほど
不利とならない。原子炉用制御棒１０の先端構造材１１
および末端構造材１２に５ＵＳ（ステンレス鋼）を用い
る場合は、中央タイロッド１３と異種金属溶接上の問題
があり、ビン等で固定するのが好ましい。

また、タイロッド１３に固着されるシース１４にはその
長手方向に亘って通水孔（図示せず）が多数穿設されて
おり、この通水孔によりシース１４内に減速材が自由に
流通するようになっている。

各シース１４内には、各種の中性子吸収特性を有する中
性子吸収体が原子炉の特性に応じて収容される。

この原子炉用制御棒１０は原子炉炉心部の軸方向高さに
相当する有効長しく中性子吸収材充填空間の軸方向長さ
に相当）を有し、各ウィング１５の挿入先端側から例え
ばほぼ１／２・Ｌの長手方向長さ１１が第１領ｌＩｉ！
Ｘとして形成される。この第１領域Ｘの長手方向長さ１
１はほぼ１／４・１以上の長さを有づればよい。ウィン
グ１５の挿入先端側の第１領域Ｘに隣接する挿入末端側
に通常の中性子吸収領域としての第２領域が形成される
。

ウィング１５の第１領域Ｘは強い中性子照射を受ける挿
入先端領域×１と、この挿入先端領域Ｘ　に隣接する高
反応度領域×２と挿入末端領域Ｘ　とを有する。挿入先
端領域×１は、中性子吸取材充填空間の挿入先端から挿
入末端側に例えば約５　ｃｔｎ以上で３２ｃｊＩ以下の
長さであり、原子炉用制御棒１０の使用条件によって決
定される。この挿入先端領域Ｘ１にはハフニウム等から
なる長寿命型中性子吸収材を充填させても、あるいは第
１図に示すように長寿命型中性子吸収材をジルコニウム
く比重６．５）やチタン（比重４．５）等の希釈材にて
希釈した長寿命型中性子吸収材希釈合金２０を充填させ
てもよく、この挿入先端領域Ｘ１は先端長寿命部を構成
している。

一方、原子炉用制御棒１０において、挿入先端から挿入
末端側に約５　ｃｍまでの範囲は原子炉炉心部から常時
中性子照射を受け、中性子束が著しく変化するので、少
なくともこの範囲では第１図および第３図（△）、（Ｂ
）に示すようにウィング幅方向に形成される少なくとも
１つの収容孔２１は空洞のブレナム部にされ、この収容
孔２１内に中性子高照射でスエリングが生じるボロンカ
ーバイド（Ｂ　　Ｃ）の充填を避けている。８４Ｃの充
填によりスエリングが生じると、収容孔２１に大ぎな応
力が発生し、ｆＵ材にクラックを生じさせるなど、制御
棒１０の叶仝性がｎわれる場合が予想されるためである
。

第１図においては、挿入先端領ｖｉＸ１の挿入先端側の
Ｘ１１部の少なくとも１個の収容孔２１はガスプレナム
部に、そのＸ１２部の収容孔には例えば中性子吸収材を
実質的に希釈していないハフニウム材２２が挿入される
。

この収容孔（横孔）には、酸化ユーロピウムあるいは酸
化ディスプロシウム等の希土類酸化物を主な中性子吸収
材とする長寿命型中性子吸収材を充填しても、あるいは
銀−インジウム−カドミウム（Δａ−１ｎ−Ｃｄ）合金
材を充填させてもよい。挿入先端領ｔｒＪ　ｘ　１の母
材として、ハフニウムを用いた長寿命型中性子吸収材希
釈合金２０を使用した場合、ハフニウムを含むので中性
子吸収効果が大きいが、上記希釈合金２０は希釈材（例
えば比重６．５のジルコニウムや比重４，５のチタンを
主成分とする希釈物質）で希釈されているので、希釈材
で希釈しない長寿命型中性子吸収材に比べると比重は小
さいが、中性子吸収寿命が減少しておる。この中性子吸
収寿命を向上させるために、Ｘ１２部の収容孔に長寿命
型中性子吸収材としてハフニウム材２２を充填覆るのが
好ましい。挿入先端領域×１の母材に長寿命型中性子吸
収材、例えばハフニウムの濃度が高い材料（例えば１１
部濃度７０Φａパーセント（ｗｔ％）以上）材を使用し
た場合、Ｘ１２部の収容孔への充填材は不要である。

一方、原子炉の燃焼管理において燃料集合体とυＪｌｌ
ｌ棒との相対位置の調整は、炉心の有効長りを２４等分
した単位長さ１５〜１６ｃｔｔｒ毎に実施されているの
で、挿入先端領１＃！Ｘ　　の長さｊ！２はその単位長
さ１５〜１６ｃｊＩまたは長くて中位長さの２倍である
３０〜３２αに設定するとよい。この挿入先端領域×１
、特にＸ１１部は原子炉停止余裕への寄与が通常小さい
ので、ハフニウム合金板等の長寿命型中性子吸収材の中
にボロンカーバイド（Ｂ４Ｇ）のＪ：うに他の中性子吸
収物質を入れる必要がない。

また、第１領域Ｘの高反応度領域×２は挿入先端側の高
反応度長寿命部ｘ２１とこの高反応度長寿命部Ｘ２１に
隣接する挿入末端側の高反応度部×２２とに大きく区画
され、高反応度部×２２の挿入末端側にウィング幅方向
に延びる挿入末端領域×３が形成される。

第１領域Ｘの高反応度ｗ４域Ｘ２に形成される高反応度
長寿命部×２□と高反応度部Ｘ２２とはほぼ同じ長手方
向長さを有するが、この第１領域Ｘの長手方向長さはく
挿入先端領域×１＋高反応度長寿命部ｘ２１）と（高反
応度部ｘ２２）とがほぼ同じになるように設定しても、
あるいは他の長さ割合であってもよい。

いずれにしても、第１領域Ｘの高反応度領域Ｘ２には、
ハフニウム等の長寿命型中性子吸収材を希釈材にて希釈
したプレート状の長寿命型中性子吸収材希釈合金２４．
２５が収容される。このうち、高反応度長寿命部×２１
に収容される希釈合金２４は第１図に承り例では、挿入
先端領域×１に配置される希釈合金２０と一体に成形さ
れ、希釈合金２０．２４に含まれるハフニウム（＋−１
ｆ　）は例えば５０重はバーセンｔ−（ｗｔ％）である
。

この希釈合金２０．２４は長寿命型中性子吸収材として
のハフニウムを例えばジルコニウム（Ｚｒ）で希釈した
比重９．９の合金である。また、高反応度部Ｘ２２に収
容される長寿命型中性子吸収希釈合金２５は、例えば２
０重量パーセントのハフニウムを有し、このハフニウム
を、希釈材として例えばジルコニウムで希釈した比重７
．３の合金である。各希釈合金２４．２５にはウィング
１５の幅方向に延びる複数の横孔２６が、制御棒１０の
長子方向に例えば等径かつ等ピッチで列状に配設される
。各横孔２６内には挿入先端領域×１を除いて前記希釈
合金２４．２５に含有される長寿命型中性子吸収材と異
なる中性子吸収材２８が充填される。

この中性子吸収材２８は、天然ボロン（Ｂ）やボロン−
１０（１０Ｂ）を濃縮したボロンカーバイド（Ｂ４Ｃ）
やブーツ化ボロン（ＢＮ）等のボロン化合物あるいは酸
化ユーロピウム、酸化デイズブ０シウム、酸化ガドリニ
ウム、酸化リマリウム等の希゛１−・類酸化物、または
希土類酸化物と酸化八ツニウムとの混合物あるいはボロ
ンと希土類元素との化合物を主要中性子吸収物質どする
粉末状あるいはペレット状物質である。

また、高反応度部ＦＰＸｘ　２に配置される長寿命型中
竹子吸収４４希積合金２４．２５に含まれるハフニウム
等の長寿命型中性子吸収材の含有濃度は、第１図には高
反応度長寿命部×２１と高反応度部Ｘ２２とで段階的に
変化し、中性子照射間が高い高反応度長寿命部×２１に
Ｒいて高く、比較的低い高反応度部×２２において低く
した例を示したが、この長寿命型中性子吸収材の含有濃
度は挿入末端側に向って連続的に変化させるようにして
もい。

さらに、第１領域Ｘ部分のウィング１５の翼端は挿入先
端領域×１とともに強い中性子照射を受ける。このため
、挿入先端領＋ａ　Ｘ　１および高反応度領域×２に形
成される横孔２１，２６の開放端側（「クィングＷ端側
）にはＩＩｌ長い平板状の八ツニウム材等の艮ズ？命型
中性子吸収棒３０が介装され、横孔２１．２６の開口部
が閉塞される。各横孔２１．２６は長寿命型中性子吸収
棒３０との間の隙間２６により互いに連通され、各横孔
２１，２６内のガス圧が均一化される一方、長寿命型中
性子吸収材希釈合金２０，２４゜２５は横孔２１，２６
の開］］喘部に中性子吸収棒３０を介装した後、この中
性子吸収棒３０を包み込むように湾曲させ、第４図（Ａ
＞、（Ｂ）および（Ｃ）に示すように溶接にて密封され
る。

高反応度長寿命部Ｘ２１の挿入末端側に隣接した高反応
度部Ｘ　の母材も×２１部とほぼ同様に長寿命を中性子
吸収希釈合金２５で構成されているが、この位置の中性
子照射間は高反応度長寿命部×２１のそれに比べて一般
に小ざいので、長寿命化に高い濃度のＨｆが必要な挿入
先端領域×１や高反応度長寿命部×２１と異なり、より
低濃度の八ツニウム領域となっている。反応度１ｉＩｉ
値は領域×１や×２１部に比べて極く僅か劣るのみであ
る。ずなりら、高反応度部×２２は高反応度＃４域とな
っている。

第１領域Ｘの未臨界度が浅い高反応度領域×２に隣接す
る挿入末端側に挿入末端鎖ＶＬ×３が形成され、この領
ＶＸＸ３はその挿入末端より挿入先端側に艮ざ１３　（
２〜３　ｃｍ程度）の隣接境界部×３１を除いてウィン
グ幅方向に延びる間隙３１が形成され、この間隙３１内
にハフニウム等からなる金属ウールが充填される。この
間隙３１はウィング１５の長手方向に例えば０．５〜’
１．５ｃｍ程度の良ざｐ　を打する。１４部は第１およ
び第２領域Ｘ、Ｙの熱サイクルによる伸縮あるいは中性
子照射等による伸縮を吸収し、かつ×３１部の長寿命型
中性子吸収材３２を第２領１．！　Ｙ側へ密着さけ、中
性子吸収材非存在間隙を極力縮小ざＶている。

ところで、原子炉用制御棒１０はウィング１５の第１領
域Ｘに隣接する挿入末端側に第２領域Ｙが形成される。

この第２領域Ｙはウィング１５の第１領ＶｉＸからその
挿入末端側に向って延びており、第２領域ＹのＨｆ　−
Ｚ　ｒ合金からなる金ａ製シース１４内にはぎウィング
長手方向に配設された中性子吸収棒３３がウィング幅方
向に列状に配列される。この中性子吸収棒３３は円形あ
るいは矩形断面のステンレス鋼製被覆管内に８４Ｃ等の
粉末状あるいはペレット状中性子吸収物質が充１眞され
る。

第２領域Ｙに配列される各中性子吸収棒３３のうちウィ
ング１５の外側縁部に配置される１ないし３本捏度の中
性子吸収棒を必要に応じてハフニウム棒と置換させても
よい。

さらに、８４Ｃ等の中性子吸収物質を充填した中性子吸
収棒３３を・ウィング１５の第２領ＭＹに配設したどき
、中性子吸収棒３３の種部に中性子非吸収材であるプラ
グを付けるので、構造的に非吸収材領域が必然的に形成
され、隣接境界部×３１が存在しないと、第１および第
２領域Ｘ、Ｙの間の中性子吸収材非存在空間が拡大され
、反応度損失の原因となる。すなわち、中性子吸収物質
が存在しない空間が長くなると、中性子吸収棒３３の健
全性が損われ、核的寿命に影響が出るので空間をできる
だけ短くする必要がある。この関係から、第１領域Ｘの
挿入末端領域×３に長寿命型中性子吸収材３２を中性子
吸収棒３３の頂部に載置して固定し、空間等による隙間
が大ぎくならないようにしている。

次に、第１図において、−例として第１領域Ｘの沖入先
端領１４Ｘ　　および高反応度長寿命部×２１の母材に
用いられる長寿命型中性子吸収材希釈合金２０．２４と
して５０重■パーヒント（ｗｔ％）ハフニウムをジルコ
ニウムで希釈した例えば比重的８．８の希釈合金を用い
また、高反応度領域Ｘ　の高反応度部×２２の母材とし
て２０重訂パーセント（ｗｔ％）のハフニウムをジルコ
ニウムで希釈した例えば比重的７．３の長寿命型中性子
吸収材希釈合金２５を用い、さらに高反応度領域×２の
等ピッチに配列された各横孔２６に８４Ｃを充填し、挿
入先端領域Ｘ　のＸ１２部の各横孔２１にハフニウム２
２を充填させた場合、この原子炉用制御棒１０に含まれ
るハフニウム（トＩｆ）ｆｆｉや８４Ｇ吊の軸方向分布
は第２図＜Ａ）おＪ：び（Ｂ）に示すように表わされる
。

ハフニウムは長寿命型中性子吸収元素であり、Ｂ４Ｃは
寿命は比較的短いが、反応度価値の大きな中性子吸収物
質である。第１領域×の挿入先端側（Ｍｉ人先端領１＋
！ＸＪ３よび高１反応領域×２の高反応度長寿命部×２
１）では中性子照射ａが高いので長寿命型中性子吸収元
素である）−Ｉｆの含ａ淵度が高く、第１領Ｍ×の挿入
末端側（高反応度部×２２）では含有濃庇を低く抑えて
Ｈｆによる重重増加やコストアップを抑制している。

第１領ＭＸに配設されるＨｆの濃度は制御棒の使用方法
や計画寿命により変化するが、お）よその目安として第
１領域Ｘの挿入先端側ではハフニウムは５Ｑｗｔ％以上
、その挿入末端側で２０ｗｔ％以上であることが望まし
い。

第１領域Ｘの挿入末端側でＨｆの濃度が２０ｗｔ％を大
幅に下まわると、Ｈｆ　１１１度の低下に伴う制御棒反
応度価値の低下が無視できなくなり、大反応度制御棒と
してやや不満足なものとなる。第１　ｍ　ｂｉ　Ｘ　（
Ｄ挿入先Ｏａ　（Ｘ　　、　Ｘ２１）側でＨｆａｌＥ１
度が５０ｗｔ％以下になると、長寿命の点で問題が生ず
るおぞれがある。Ｉ−１ｆ　濃度が低下すると、第６図
（Ｂ）に示すようにＢ４Ｃの中性子吸収率が相対的に増
加することを示し、Ｂ４Ｃは長寿命型中性子吸収材でな
いため、中性子吸収寿命が短かくなる。

なお、第１図において、Ｂ４Ｃが充填される各横孔は等
寸法かつ等ピッチに配列されているため、（３４Ｃωは
第１領域Ｘの高反応度領域×２でほぼ等しくなっている
。

次に、原子炉用υＩｔｌｌｌ棒の作用を説明する。

この原子炉用制御棒１０は、ウィング１５を挿入先端側
の第１領域Ｘとこの第１領域Ｘに隣接する挿入末端側の
第２領域Ｙとに区画し、第１領域Ｘは中性予想（ト）を
常時受ける挿入先端領域×１にＨｆ　１度を高めた長寿
命型中性子吸収材２０を配置して長寿命領域とし、この
挿入先端領域×１に続く挿入末端側を高反応度領域×２
の高反応度長寿命部Ｘ２１に形成し、このＸ２１部に収
容される長寿命型中性子吸収材希釈合金２４に多数の横
孔２６をウィング長手方向に列状に配設し、この横孔２
６内に天然ボロンやボロン−１０を濃縮したボロンカー
バイド等の粉末状あるいはベレット状中性子吸収材２８
を充填させたので、原子炉停止中の未臨界度が浅くなる
”２１部の反応度を高めて、原子炉停止余裕の増大化を
図ることができる。

また、この高反応度長寿命部Ｘ２１にはハフニウム等の
長寿命型中性子吸収材希釈合金２４と８４Ｃ等の中性子
吸収材２８を配置して多重ハイブリッド化し、中性子吸
収物質量の増大を図ったので第５図（Ｂ）および（Ｃ）
に示ηように高反応度が得られ、また、中性子の吸収を
異なる中性子吸収材２４．２８で分担することができ、
しかも長寿ＲＩ型型中性成吸収材希釈合金４の中性子吸
収分担が大きく、他の中性子吸収材２８の中性子吸収率
が減るので、長期間の使用が可能となり、長寿命化を図
ることができる。これにより、従来の原子炉用制御棒よ
り５〜１０％アップの高反応度が１！７られ、２．５〜
３．０倍程度の長寿命化を図ることができる。

この原子炉用制御棒１０にＪ３いては、第１領域Ｘの高
反応度領域×２は、金属製シース自体がＨ「を含む長寿
命型中性子吸収材であり、その金属製シース１４内に収
容される母材にもＨｆ　−Ｚ　ｒ　。

あるいはＩｆ−Ｔｉの長寿命型中性子吸収材希釈合金２
４．２５が用いられ、この希釈合金２４゜２５の各孔２
６内に１３４Ｇ２８が一様に充填された例を第６図（△
）に示すが、この場合の中性子吸収率（反応度価値とお
・よそ等しい。）は希釈合金の板厚ｔ、孔ビッヂｐ、孔
径ｄによって変化するが、沸舐水型原子炉（［３ＷＲ）
の好適寸法の制御棒では、例えばＨｆ　−Ｚ　ｒ希釈合
金を使用すると第６図（Ｂ）に表わされる。

１−１　ｆを母材に含まないときはＢ４Ｃのみで中性子
吸収が行なわれる。１」１１度が上昇するとＢ４Ｃの中
性子吸収率が急に減少し、Ｈｆの中性子吸収率が増加し
、全体として（［３４Ｃ＋１−１ｆ）の中性子吸収率は
上背する。

ト１ｆの分有率が２０ｗｔ％付近から（Ｂ４Ｃ＋Ｈｆ）
の中性子吸収率は緩かに上界し、飽和特性を示す。この
ため、中性予熱！）１　ｆｆｌがあまり大ぎくなく、反
応度価値のみをｋＷさせればにい部分では、Ｈｆ−Ｚｒ
希釈合金のＨｆ含有吊を高くする必要性はあまりない。

一方、第１領域Ｘの挿入先端側（Ｘ１領域やＸ２１部）
のように、長寿命化が必要な領域では、Ｈｆ１１度は高
い方が良いが、Ｈｆ　８度を例えば９Ｑｗｔ％以上の高
濃度としても、中性子吸収率に顕著な効果が表われない
ので、現実的には５０ｗｔ％以上、例えば７Ｑｗｔ％程
度でよい。

また、長寿命型中性子吸収材希釈合金に含有されるＨ　
ｆ　ｒＪ度の比重の関係は第６図（Ｃ）に示１”ように
や）中だるみながらお１むね直線的に変化し、第６図の
（Ａ＞および（Ｂ）から原子炉用制御棒の使用条件に見
合うＨｆ　′ａ度が決定される。

次に、この原子炉用制御棒の第２実施例を第７図（△＞
、（Ｂ）および第８図を参照して説明する。

この原子炉用制御棒１０Δの全体の構成はウィング１５
の第１領域Ｘを除いて第１図に示した原子炉用制御棒１
０と異ならないので説明を省略する。第２実施例に示さ
れた原子炉用制御棒１０Ａはウィング１５を第７図（Δ
）および（１３）に示すように構成したものである。第
１実施例との差責は第１領域Ｘの構成にある。

第１実施例では、第１領１４Ｘの（１」ｆ＋Ｚｒ）等の
長寿命ｑｌｌｌｌ中性子吸収状希釈合金容した高反応度
領域×　４！−Ｘ２１部とＸ２２部とに分割しく溶接等
にＪ：り固着してらよい、　）　、Ｉ−１１’　ｉ１１
度を×２１部側で高く、×２２部側で低いものとし、各
希釈合金２４．２５に形成される各横孔は一様（同一形
状、同一寸法、同一ピッチ）としていた。１なわらｌ−
１ｆ　１１度が高い第１領域Ｘの挿入先端側は長寿命、
低い挿入末端側は大反応瓜を意図した例である。

一１ノ、第２実施例では、第１領域Ｘに収容される母材
の長寿命型中性子吸収材希釈合金４０【よハウニウム濃
度−様のものを用い、この希釈合金４０に形成される収
納孔（横孔）の形状および隣接収納孔間ピッチを変えて
軸方向に長寿命領域と大反応度領域を形成している。第
１領域Ｘの挿入先端領域×１および挿入末端領域×３は
第１実施例と同一である。挿入先端領域×１は挿入先端
からＸ　部とＸ１２部に第１実施例と同じ考えで区画さ
れている。

この第２実施例では第１領域Ｘの高反応度領域Ｘ　は、
挿入先端側の大反応度長寿命部Ｘ′　と、中間の特大反
応度部Ｘ′　と挿入末端側の高反応度部Ｘ′２３とに区
画される４、Ｘ′２１部の反応度はＸ′２２部の反応度
はど大きくなくてもよい。

しかして、高反応度領ＩＩ！Ｘ　　のＸ′２１部は、各
横孔（収納孔）間ピッチをやや大きくして）ｌｆ−Ｚｒ
合金あるいは）ｌｆ−Ｔｉ合金からなる金属製シース内
に収容される長寿命型中性子吸収材希釈合金（母材）に
充分な機械的強度をもたせ、各横孔内に収納される中性
子吸収材としての反応度価値の高いＢ４Ｃが多量の中性
子照射を受けてスエリングしても、一定の耐力を発揮で
きるように設計される。この部分は、Ｈｆ対Ｂ４Ｃの比
を大きくとることにより、Ｂ４Ｃの中性子吸収率の分担
が減少するので長寿命化を図ることができる。反応度価
値はＨｆ’対８４Ｃの比が少し低下しても殆・ど減少し
ない、また、この部分にＢ４Ｃ粉末を充填させる場合は
、充填密度を通常密度よりやヤ）低下させ１例えば６０
％ＴＤとしてよい。この程度の充填密度であると、中性
干魚（ト）を受けたとき、各孔内にスエリング空間が確
保されるので、各孔内の発生応力を緩和させたり、応力
発生時期を遅らせることができ、長寿命化に好適である
。

ざらに、Ｂ４Ｃ粉末の充Ｉ眞密度を理論密度の７０％程
度とするためには、複数種の粒瓜の異なる中性子吸収材
（Ｂ４Ｇ粉末など）を混合して充填（る必要があるが、
６０％ＴＤ程度の場合、極く微細または特に大きな粒度
の場合を除き、混合のだめの配慮は必要がない。また、
母材には水平方向に孔があけであるため、粉末沈積によ
る反応１良低下問題も発生しない。母材や金属製シース
には長寿命型中性子吸収材Ｈｆが含まれているため、万
一沈積が発生する構成であっても、沈積して８４Ｃなど
の中性子吸収材が存在しない空間が生じても母ＨのＨｆ
が中性子吸収をかた代りするため、反応度損失や中性子
束ピーキングの発生は先ず問題とならない。

高反応度領域Ｘ　の特大高反応度部Ｘ′２２は幾つかの
孔を連相て長孔とされており、長孔の中にＢ４Ｃ粉末が
充填されている。長孔には色々な形状が考えられ、幾つ
かの例が第８図に示されている。

長孔にＢ４Ｃ粉末を充填すれば、より多くの中性子吸収
材としてＢ４Ｃを充填できるので高反応度価値が１ｑら
れる。長孔化により母材中の１−１　ｆ　１度が実質的
に低下し、Ｈｆの中性子吸収に対する寄与率は低下する
が、８４Ｇによる中性子吸収の寄与率が大幅に増大する
ため、高反応度が達成できるものである。Ｈｆの実質的
濃度が低下すれば長寿命化には好適とはいえないが、ｘ
′２２部では一般に中性干魚ｒＡＩは挿入先端領Ｉｆｉ
Ｘ１や大反応度長寿命部Ｘ′２１に比べて小さいので、
ｌ−１ｆ　１度を実質的に低下さけても差支えなく軽量
化とコスト低減に寄与することきができる。

高反応度領域Ｘ　の高反応度部Ｘ′　は中性子照射ｍも
特大高反応度部Ｘ′２２に比べて低く、かつ反応度価値
をＸ′２２部はど大ぎくする必要はないので、長孔方式
はとらず、隣接孔向ピッチをやや小さくして、Ｂ４Ｃ充
填徂を従来よりやや増大さＵている程度である。炉心に
よっては従来と同様としても差支えない。なお、符号４
３は支持用突起である。

この場合、第１領域Ｘは大反応度長寿命領域を形成し、
中でも、挿入先端領域×１および高反応度部ｌｌ１ｔＸ
　　の挿入先端領域×２１は長寿命領域を形成している
。

第８図（Ａ）ないしくＧ）はウィング１５の第１領域Ｘ
に収容される長寿命型中性子吸収希釈合金４０の各変形
例をそれぞれ示すもので、第８図（Ａ）の希釈合金４Ｏ
Ａは第７図（Ｂ）に示１ものと同様であり、第８図（Ｂ
）の希釈合金４．　ＯＢの高反応度領域×２に形成され
る各横孔４１のうち、隣接する複数個ずつグループｈ１
〜ｈ、を構成し、各グループの各横孔４１の孔間ピッチ
を小さくしたものである。第８図（Ｃ）の希釈合金４０
　Ｃ４；ｉ第８図（Ｂ）の各グループの各横孔間を互い
に連絡して長孔４２を形成したものである。

さらに、第８図（Ｄ）の希釈合金４０１つに示すＪ：う
に小径の横孔４３、通常の横孔４１、長孔４４を組み合
せたものであり、第８図（Ｅ）の希釈合金４０Ｅは高反
応度領域×２の長孔４４間に小径の横孔４５を穿設した
ものである。さらに、高反応度価値×２の横孔は第８図
（Ｆ）の希釈合金４０Ｆに示すように矩形孔４６であっ
ても、第８図（Ｇ）の希釈合金４０Ｇに示すように変形
矩形孔４７と三角形孔４８とを組み合せてもよい。その
他、各収納孔は神々の形状の横孔が考えられる。

いずれの希釈合金４０も原子炉停止時未臨界麿が浅くな
る部分により多くの８４Ｃ等の中性子吸収材を充填して
大反応度化を図っている。

また、希釈合金４０の各横孔に充填されるＢ４Ｃの充填
密度は、中性子照射間の特に高い挿入先端側で理論充填
密度の３０〜６５％とすることができる。既存の２．Ｉ
Ｉ　Ｏｎ棒では８４Ｃ粉末は７０％ＴＤ±５％ＴＤで充
填されているが、Ｂ４Ｃ粉末の充填量が約５％ＴＤの変
化でスエリング応力が同一とイする中性子吸収材は２０
％程度変化することが考えられる。このスエリング応力
の変化はＢ４Ｃ粉末の粒径にも依存するので必ずしも一
義的ではないが、低密度化によりスエリング応力発生ま
での時間を遅らじることができる。

第８図の（Ａ）〜（Ｇ）に示ずように、希釈合金４０八
〜４０Ｇに横孔を穿設した場合には、Ｂ４Ｃ粉末の沈積
問題は実質１生じないので、多少低密度化を図ることが
でき、従来のＪ：うにＢ４Ｃ粉末を７０％ＴＤ充填させ
る場合には、粒径の責なる［３４Ｇ粉末を混合させて使
用する必要があるが、６０％ＴＤ程度あるいはそれ以下
では、Ｂ、Ｃ粉末は一種類の粒径でよく、コスト低減効
果があり、粒度のコントロールが不要となる。

一方、［３４Ｇ粉末の粒径を３０％ＴＤ以下とすると、
中性子反応によるＢ−１０の消耗が早く、長寿命化に不
適当である。また、低密度充填で沈積なしとすることは
困難であるが、Ｂ４Ｃ粉末が３０％ＴＤまでは粉の粒度
を小さくすることにより容易に対処できる。

原子炉用制御棒１０Ｂは第９図（Δ）、（［３）に示す
ように構成してもよい。

この原子炉用制御棒１０Ｂは、・ウィング１５の１−１
　ｆ　−Ｚ　ｒ合金から成る金属製シース１４内に形成
される中性子吸収材充填空間内に挿入先端から挿入末端
にかけてほぼ全長にわたって長寿命型中性子吸収材希釈
合金５０．５１を収容してもよい。

第９図（Ａ）および（Ｂ）には長寿命型中性子吸収材希
釈合金５０．５１を第１領域Ｘに配設されるものと、第
２領域Ｙに配設されるものとに区画される。第１領域Ｘ
に配設される長寿命型中性子吸収材希釈合金５０は第７
図の第１領域Ｘに配設された希釈合金４０と挿入末端領
Ｒ×３が存在しない以外はほぼ同様であるので同一符号
（記号）を付して説明は省略する。

また、第２領ＶｉＹに配設される長寿命型中性子吸収材
希釈合金５１として、ハフニウム等の長寿命型中性子吸
収材を例えばジルコニウムの希釈材で希釈した希釈合金
で、ハフニウムは２ｗｔ％以上打する。この希釈合金５
１に該当するものとして例えば天然のジルコニウムがあ
る。天然のジルコニウムはハフニウムを約２．５〜３．
Ｏｗｔ％程度有する。この希釈合金５１に形成される収
容孔としＣの横孔内にはＢ４Ｃ等の長寿命型中性子吸収
材とは異なる中性子吸収材５２が充填される。

また、原子炉用制御棒１０Ｂのウィング１５内に形成さ
れる中性子吸収材充填空間は第９図（△）および（［３
）に示すＪ：うに必ずしも第１領域Ｘと第２領域Ｙとを
必ずしも区画する必要がなく、中性子吸収材充填空間の
挿入先端から挿入末端にかけてほぼ全長にわたり、はぼ
同じ長寿命型中性子吸収材希釈合金を収容させてもよい
。この場合、全長にわたって希釈合金を一体成形しても
あるいは数分割してもよく、また、希釈合金は中性子吸
収材充填空間の上端部および下端部の少なくとも一方を
除いて収容してもよい。希釈合金の収容孔としての横孔
内に第９図（Ａ）、（Ｂ）の中性子吸収材を充填させる
とともに、各横孔内金てに８４Ｃ等からなる同じ中性子
吸収材を充填させてもよい。

その際、中性子吸収材充填空間の全域にわたって充填さ
れる長寿命型中性子吸収材希釈合金は、ハフニウム等の
長寿命型中性子吸収材をジルコニウムやチタン等の希釈
材で希釈させたものであり、例えばハフニウムがジルコ
ニウムとの合金である場合、約１５ｗｔ％稈度のハフニ
ウムを、チタンとの合金である場合、約３Ｑｗｔ％稈度
のハフニウムをそれぞれ含むものが一例として用いられ
る。

原子炉用制御棒は第１０図（△）および（Ｂ）に示すよ
うに構成してもよい。

第１０図（Δ）および（Ｂ）は原子炉用制御棒の第４実
施例を示すものであり、この原子炉用制御捧１０Ｇのウ
ィング１５を構成する金属製シース１４は１ｌｆ−７’
ｒ合金またはＨｆ−Ｔｉ合金製であり、Ｉ−（’ｆ’１
度は例えば前者で約２Ｑｗｔ％、後者で約３０Ｗし％で
あり、Ｈｆ　ＩＩｉ度は原子炉用制御棒１０Ｃの軸方向
に−様な組成とされている。。

一方、金属製シース１４内には、対をなす２枚のＩ」ｆ
板５５，５５：５６．５６を間隙をおいて対向させてい
わゆる中性子束トラップＭ４造に構成され、間隙内に使
用中水が入るようになっている。

原子炉用制御棒１０Ｃは、挿入先端側はど中性干魚ＤＩ
　ｆｉが多く、大反応瓜である必要があり、対向させた
１−１ｆ板の厚さは挿入先端側から挿入末端側に向って
薄くなり、挿入末端側の例えば１／２Ｌ〜１／４Ｌでは
Ｈｆ板を特に内装する必要がなく、金属製シース１４内
に含まれる１−１ｆが中性子吸収材となる構成である一方、金属製シース１４内に案内される冷１Ｊ］水は、
シース内部および対向するｌ−１ｆ板間を挿入先端側に
向って流れて行き、やがて制御棒から外部へ排水される
。原則として制御棒内部では沸騰しない程度に冷却水が
流れるように設計される。

第１１図（Ａ）おＪ：び（Ｂ）は原子炉用制御棒の第５
実膿例を示すものである。

この原子炉用制御棒１００は基本的に第１０図（Δ）お
よび（Ｂ）に示す原子炉用制御棒１０Ｇとほぼ等しく、
この原子炉用制御棒１０Ｃと箕なる点は、大反応度を必
要とする部分（Ｘ２部）の、Ｈｆ’−Ｚｒ合金板５７に
穴をあけ、８４Ｃを充填しだらのを使用している点と、
挿入先端側にらト１「板またはＨｆ−Ｚｒ（又はＨｆ　
−Ｔ　ｉ　）合金板５８を間隙をおいて対向させたもの
を挿入した点にある。挿入先端部のＸ１部は、大反応度
は必要と１！ヂ、中性了照射吊が特に多くなる部分であ
る為、中性子寿命の比較的短い８４Ｃは用いず、専ら良
ス１命である＋」ｆの板５９を間隙をＪ３いて対向さけ
る方式で使用している。大反応度部（Ｘ２部）の構成は
基本的には第７図のＸ２部と同じである。。

なお、符号６０ｔ、ｔＢ４０等の中性子吸収材、６１は
ハフニウム等の長寿命型中性子吸収材である３゜第１２
図＜Ａ＞および（Ｂ）は原子炉用制御棒１０Ｅの第６実
施例を示す。

この実施例に示された原子炉用制御棒１０ＥのＸ　部お
よびＸ２部は基本的には第１１図（Ａ＞、（Ｂ）に示し
たものと異ならない。

この原子炉用制御棒１０Ｅは、挿入末端部では、金属管
にＢ４Ｃを充填した従来型の中性子吸収棒６２が並べら
れている。金属管は通常ステンレス！ｉ４”ＩＪである
が、ｌ−１ｆメタル管、ｌ−１ｆ　−Ｚ　ｒ合金管、１
−１　ｆ　−Ｔ　ｉ合金管などを使うこともできる。

また、この原子炉用制御棒１０Ｅが他の実施例と構造的
に異なる点どして、タイロッドが制御棒１０Ｅの中心軸
に存在せず、各ウィング１５の内側に分割され、それが
所定の間隔をおいて結合材６３により連結されている点
がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係る原子炉用制御棒におい
ては、金属製シース、タイロッド、先端構造材および末
端構造材のうら、少くとも前記金属製シースを、ハフニ
ウム等の艮Ｒ命中性子吸収材に、比重が小さく、全率固
溶体をつくるジルコニウム、チタン等の希釈金属をまぜ
て希釈し、高価で比重の大きい前記ハフニウム等の過剰
使用をさけたので比重が下がり、物理化学的な安定性が
確保され、より安価な制御棒が得られ、既設の原子カプ
ラントへバックフィツトができる。長寿命型吸収材を必
要最少限かつ適切な位置に配置できるので、長寿命性が
効果的に発揮される。

また、この原子炉用制御棒は必要な位置にさらに中性子
吸収材を配置することが出来るので、萌記長′Ｒの型中
性子吸収材とこの吸収材との補足的協調的作用により、
長寿命性と同時に大反応度価値を確保することができる
等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原子炉用制御棒の一実施例を示す
もので、制御棒のウィングの断面図、第２図（Ａ）およ
び第２図（Ｂ）は原子炉用制御棒のウィング内に取容さ
れるハフ二つム吊、１３４Ｃ吊の軸方向分布をそれぞれ
示す図、第３図（Ａ＞は第１図に示されたウィングの第
１領域を拡大しで示す図、第３図（Ｂ）は第３図（△）
の■−■線に沿う断面図、第４図（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）は第３図（Ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線
に沿う平断面図、第５図（Ａ）は従来の原子炉用制御棒
の未臨界度を示す図、第５図（Ｂ）は本発明の原子炉用
制御棒の中性子吸収特性を示す図、第５図（Ｃ）は未臨
界度を従来の原子炉用制御棒と本発明の原子炉用制御棒
とを比較して示す図、第６図（Ａ＞はウィングのＭ１領
域に収容される長寿命型中性子吸収材希釈合金（１→ｆ
−Ｚｒ希釈合金）の断面図、第６図（Ｂ）および（Ｃ）
は上記希釈合金に含有されるハフニウムｆ１度と中性子
吸収率および比重との関係を示す図、第７図（Ａ）おに
び（Ｂ）は本発明に係る原子炉用制御棒の第２実施例を
示ず断面図、第８図（Ａ）〜（Ｇ）は上記ｆｆ、ｌ　ｉ
ｌ１杯のウィングの第１領域に収容される長寿命型中性
子吸収材希釈合金の各変形例をそれぞれ示す図、第９図
（Ａ）および（Ｂ）、第１０図（Ａ）および（Ｂ）、第
１１図（Ａ）および（Ｂ）、第１２図（Ａ）および（Ｂ
）は本発明に係る原子炉用制御棒の第３実施例乃至第６
実施例をそれぞれを示す図、第１３図は従来の原子炉用
制御棒を示す斜視図、第１４図は従来の原子炉用制御棒
の平断面図である。１０．１０Ａ、１０Ｂ、ＩＯＣ，１０Ｄ、１０Ｅ・・・
原子炉用制御棒、１１・・・先端構造材、１２・・・末
端構造材、１３・・・タイロッド、１４・・・金Ｉｉ１
製シース、１５・・・ウィング、２０，２４，２５．４
０．５０．５１・・・長寿命型中性子吸収材希釈合金、
２１．２６・・・横孔（収容孔）、２２．３２・・・長
寿命型中性子吸収材、２８．５２・・・中性子吸収材、
３０・・・長寿命型中性子吸収棒、４０△〜４０Ｇ・・
・長寿命型中性子吸収材希釈合金。出願人代理人　　　波　多　野　　　久３　Ｇ（Ａ）茶４９ −一一ばＪＯＪＪ／７眉Ｍ外ｎＪＺ＠’７Ｊ　、Ｆｕ用脚１俳棒上ｊＡ　　　　　　　　　　　１塙　　　　　　　　　
　　　土間（・六１Ｊ１．ζＩ゛停シｔｔｔ＃ン（ノナ
＋２−停止衾＃）（Ａ）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（ｔ３）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（Ｃ）＄、５　図（Ａｌ　　　　（Ｂ１（Ａｌ　　　　（Ｂｌ第１Ｏ図　
　　　　　某ＩＩ　図＄１３　図＄ｌ≠Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】１、先端構造材と末端構造材とをタイロッドで結合し、
上記タイロッドに金属製シースを固着してウィングを構
成した原子炉用制御棒において、前記金属製シース、タ
イロッド、先端構造材および末端構造材のうち、少くと
も前記金属製シースを、ハフニウム等の長寿命中性子吸
収材にジルコニウム、チタン等の希釈材で希釈した希釈
合金で構成したことを特徴とする原子炉用制御棒。２、金属製シース、タイロッド、先端構造材、および末
端構造材のうち、少くとも前記金属製シースが希釈合金
で構成されるとともにウィング内に中性子吸収材充填空
間を形成し、この中性子吸収材充填空間内に中性子吸収
材を充填した中性子吸収棒を配列した請求項１記載の原
子炉用制御棒。３、金属製シース、タイロッド、先端構造材および末端
構造材のうち、少くとも前記金属製シースを希釈合金で
構成するとともに、ウィング内に中性子吸収材充填空間
を形成し、この中性子吸収材充填空間のうち、挿入先端
から挿入末端側に向つて、少くとも原子炉停止中の未臨
界度が小さくなる部分に、ハフニウム等の長寿命中性子
吸収材をジルコニウム、チタン等の希釈材で希釈した希
釈合金に、ボロンカーバイド（Ｂ＿４Ｃ）、酸化ユーロ
ピウム（Ｅｕ＿２Ｏ＿３）、六ホウ化ユーロピウム（Ｅ
ｕＢ＿６）などの高反応度物質を充填した複合中性子吸
収材を配置した請求項１記載の原子炉用制御棒。