JPH10104382A

JPH10104382A - 原子炉用制御棒

Info

Publication number: JPH10104382A
Application number: JP9185470A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Tajima; 智子田嶋; Hideki Morishita; 秀樹森下; Kiyoshi Ueda; 精植田; Shigenori Shiga; 重範志賀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】支持構造を改善して制御棒の機械的・物理的強
度を向上させ、核的寿命と均衡化させて一層の長寿命化
を図れるようにした原子炉用制御棒を提供する。【解決手段】原子炉用制御棒１６は、横断面が深いＵ字
状のシース７を中央構造材６に固着してウイング１７を
構成する。ウイング１７の挿入先端側に先端構造材４
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着する一方、
Ｕ字状シース７内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
１４，１８をシース長手方向に列状に収容し、それぞれ
複数の荷重支持部材１２で保持する。ウイング１７に列
状に収容される一体型中性子吸収要素１４，１８のう
ち、重量が相対的に重くなる少なくとも１組の一体型中
性子吸収要素１８のシース長手方向長さを短尺化する。
短尺化された一体型中性子吸収要素１８はＵ字状シース
７に複数の荷重支持部材１２で保持され、Ｕ字状シース
７に加わる局所的荷重を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は原子炉用の制御棒に
係り、特に沸騰水型原子炉において機械的健全性を向上
させた長寿命型の原子炉用制御棒に関する。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子炉（Boiling Water Reacto
r,ＢＷＲ）の制御棒は、中央の横断面十字状の中央構造
材に深いＵ字状横断面の長尺シースを固着して横断面が
十字型に構成されており、上記シース内に中性子吸収材
を収納して４枚のウィングを形成している。このウィン
グの挿入先端部に先端構造材を、また挿入末端部には末
端構造材を設けて制御棒が構成される。

【０００３】従来の制御棒において、Ｕ字状のシースは
ステンレス鋼（以下、ＳＵＳと略称する）製で、シース
内に収容される中性子吸収材として直径５mm程度のＳＵ
Ｓ管の中に、ボロンカーバイド（Ｂ₄Ｃ）の中性子吸収
材粉末を充填した中性子吸収棒が用いられてきた。

【０００４】しかし、前記ボロン（Ｂ）は中性子と反応
してヘリウム（Ｈｅ）とリチウム（Ｌｉ）となり、中性
子吸収能力が劣化することから核的寿命が短く、また、
中性子反応により発生するヘリウムガスによる内圧上昇
等によりＳＵＳ管は健全性が低下して機械的・物理的寿
命が短くなる恐れがあった。

【０００５】原子炉用制御棒の長寿命化を図るには、機
械的寿命が長く、かつヘリウムガスを発生させない中性
子吸収材を用いる必要がある。

【０００６】この長寿命化が可能な制御棒として、長寿
命型中性子吸収材であるハフニウム（以下、Ｈｆと略称
する）を従来の中性子吸収棒の一部または全部と入れ替
えた構成の長寿命型制御棒が実用化されている。しかし
長寿命型中性子吸収材としてのＨｆは比重が約１３と極
めて大きく、従来のボロンカーバイドを用いた中性子吸
収棒と同一横断面のＨｆ棒を用いると、中性子吸収能力
（反応度価値）はほぼ同じながら制御棒全体の重量は約
１．５倍に増加して、重量増加を招くために稼働中の既
存の原子炉にバックフィットさせることができない。

【０００７】既存の原子炉にバックフィットさせる対策
としては、Ｈｆを板状とすると共に２枚のＨｆ板を間隙
をあけて対峙させて、その間隙に水を導入する軽量化構
成を図った、いわゆるトラップ型のＨｆ制御棒が、特公
平１−３４３５８号公報「原子炉用制御棒」により提案
されている。

【０００８】また、沸騰水型原子炉においては、制御棒
を炉心へ挿入した際に挿入末端側の約半分においては、
中性子吸収能力を低下させても原子炉制御に差支えない
という炉心構造に着目して、挿入末端側のＨｆ量を挿入
先端側より少なくするように構成した制御棒を、特公平
７−３４６８号「原子炉用制御棒」において提案してい
る。

【０００９】前記Ｈｆ板を用いてトラップ構成とした長
寿命型制御棒については、すでに多くの沸騰水型原子炉
において優れた使用実績が得られており、現在まで制御
棒寿命を保守的（短め）に設定しているが、実際には、
制御棒の設定寿命がかなり長くできる見通しが得られつ
つある。

【００１０】また、原子炉用制御棒の設定寿命を長くす
る場合には、Ｕ字状のシース等のＳＵＳ製構造材の機械
的強度を向上させることも効果的であることが分かって
きた。

【００１１】図１９乃至図２１はＨｆトラップ型原子炉
用制御棒の概要を示したもので、図１９（ａ）は一部切
断斜視図、図１９（ｂ）は原子炉用制御棒の４枚のウィ
ングのうちの１つを示す横断面図、図１９（ｃ）は間隙
保持を兼ねる荷重支持部材（荷重支持スペーサあるいは
コマスペーサとも呼ぶ）の斜視図である。

【００１２】また、図２０（ａ）は図１９（ａ）の原子
炉用制御棒においてＵ字状シースを切欠いて示す正面
図、図２０（ｂ）はシース内部に装着された中性子吸収
材の中性子吸収板であるＨｆ板の厚さの一例で、シース
長手方向である制御棒挿抜方向の分布図を示す。

【００１３】さらに、図２１（ａ）は図２０（ａ）の要
部拡大正面図で、図２１（ｂ）は図２１（ａ）に示す一
対のＨｆ板の拡大正面図、図２１（ｃ）は図２１（ｂ）
におけるＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

【００１４】長寿命型の原子炉用制御棒１は図１９
（ａ）に示すように、４枚のウィング２により横断面が
十字型となっており、炉心への挿入先端部にはハンドル
３と一体化された先端構造材４が、挿入末端部には末端
構造材５がそれぞれ固着されている。

【００１５】原子炉用制御棒１の軸心部には十字型のＳ
ＵＳ製の中央構造材（中央タイロッド）６を設けて先端
構造材４と末端構造材５と一体化している。この一体型
中央構造材６の各突出部には、前記ウィング２の外周を
形成する深いＵ字形断面のＳＵＳ製シース７の開口部
が、溶接により固着されている。

【００１６】また、Ｕ字状のシース７には複数のシース
孔８と通水孔９があけられていて、内部に中性子吸収板
である２枚のＨｆ板１０が、間隔保持スペーサを兼ねる
荷重支持部材１２で支持され、２枚のＨｆ板１０間に水
間隙１１（原子炉の中で使用している際に冷却水である
水が流通する間隙）が形成される。

【００１７】前記荷重支持部材１２は、コマのような形
状で中央の間隔保持部１２ａの厚みが間隔保持スペーサ
の機能を有して２枚のＨｆ板１０，１０を間隔保持する
一方、両側の支持軸１２ｂがシース７のシース孔８に装
着され、２枚のＨｆ板１０，１０は間隔保持部１２ａと
シース７との間に挟持される。荷重支持部材１２の支持
軸１２ｂをシース孔８に嵌合して溶接によりＵ字状シー
ス７に固着することでＨｆ板１０を支持し、その荷重を
シース７により保持させている。

【００１８】この原子炉用制御棒１は原子炉の炉心に挿
抜操作されるが、この制御棒の挿抜操作の際には制御棒
の断続的駆動時や、特に原子炉スクラム時の駆動開始時
と減速時には衝撃的な力がシース７に加わる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】長寿命型制御棒１にお
いて、ウィング２を形成するＳＵＳ製シース７及び荷重
支持部材１２と、中性子吸収材であるＨｆ板１０とは、
材料を異にするため、それぞれの熱膨張係数が３倍ほど
異なっている。例えば、ＳＵＳは１７．８×１０^-6／de
g-C であるが、Ｈｆは５．９×１０^-6／deg-C である
（「原子炉材料ハンドブック」日刊工業新聞社刊行）。

【００２０】このために、荷重支持部材１２の支持軸１
２ｂに装着するＨｆ板１０の装着孔１３の直径は、支持
軸１２ｂの直径より大きくして余裕を持たせることによ
り、原子炉運転に際しての熱サイクルにおける膨張と収
縮により互いが干渉することを回避するようにしてい
る。

【００２１】図２０に示す原子炉用制御棒の例では、制
御棒１に組み込まれるＨｆ板１０は、全体が炉心への挿
入方向であるシース長手方向長さＬを、長手方向に例え
ば８等分している。１枚のＨｆ板１０の長さｌは約Ｌ／
８である。

【００２２】また、図２０及び図２１（ａ）において
は、図示の便宜上から軸方向に圧縮して描かれており、
図２１（ｂ）については実機とほぼ相似に示されてい
る。

【００２３】原子炉用制御棒のウィング２内には、向い
合わせの２枚の長寿命型中性子吸収板であるＨｆ板１０
で一組のＨｆ板対１４を形成している。このＨｆ板対１
４はそれぞれ例えば４個の荷重支持部材１２を介してシ
ース７に保持されている。３個あるいは５個、６個の荷
重支持部材１２で保持してもよい。

【００２４】なお、Ｈｆ板１０の装着孔１３とシース７
のシース孔８とのシース長手方向のピッチ１５は同じ寸
法としている。

【００２５】制御棒１の挿抜操作に際してシース７に
は、静止状態の時に荷重支持部材１２を介して加わるＨ
ｆ板対１４の重量による静荷重の外に、Ｈｆ板対１４と
の相対的移動による動的な荷重が加わるが、この相対的
移動による荷重は、特に断続的操作時や、原子炉スクラ
ム時の急速駆動に際しての駆動開始時と減速時には衝撃
荷重となる。

【００２６】これらの各荷重は、一般に４個の荷重支持
部材１２が分担して支持して、シース７に伝達するよう
に考えられ勝ちであるが、実際にはＨｆ板１０の装着孔
１３と荷重支持部材１２の支持軸１２ｂの間に、前記異
なる材質における熱膨張係数の相違による熱膨張差を考
慮した余裕の間隙をあけていても、製作公差等のために
不特定の１個の荷重支持部材が荷重を負担してしまう場
合も考えられる。

【００２７】最悪の場合には、未知の特定の１個の荷重
支持部材１２が大きな応力を受けることになり、当該荷
重支持部材１２が固着された位置のシース孔８に応力が
局所的に集中することから、シース７の健全性を確保す
る上で好ましくない。

【００２８】また、Ｈｆ板対１４における対のＨｆ板１
０は、図２０（ｂ）に示すように挿入先端ほど中性子照
射量が多く、反応度価値も高くする必要がある。このこ
とから、原子炉用制御棒１６は挿入先端側ほどＨｆ板１
０を厚く、挿入末端になるに従って薄くしている。

【００２９】各Ｈｆ板１０のシース長手方向である制御
棒挿抜方向の長さｌは、通常同一長さであり、シース７
の厚さもそれぞれ制御棒挿抜方向に一定である。また、
Ｈｆ板１０間に形成される水間隙１１は広いほど反応度
価値が高くなる。

【００３０】このために、一般に原子炉用制御棒ではシ
ース７をなるべく薄くすることが望ましいが、シース７
の厚さはシース７の機械的・物理的強度に係ることか
ら、過剰に減少させると機械的健全性を損なう要因とな
り、制御棒１の長寿命化が阻害される。

【００３１】原子炉用制御棒１のシース７に加わる荷重
のシース長手方向分布は、挿入先端ほどＨｆ板１０が厚
いために大きくなっており、シース７の厚さを設計する
際には、中性子吸収板であるＨｆ板１０による重量と、
制御棒１の操作に際して受ける衝撃荷重を合わせ、か
つ、製作公差等を勘案した機械的強度を十分に考慮して
決定する必要がある。

【００３２】また、原子炉用制御棒１に地震等で横向き
の衝撃が生じた場合、全長が細長い制御棒１では長手方
向の中央部付近に比較的大きな応力が発生することか
ら、この中央部付近の機械的強度の確保も重要な課題と
なっている。

【００３３】原子炉用制御棒１をできるだけ長期間使用
することは、制御棒１の信頼性と原子炉運転の経済性向
上に貢献するので、長寿命型の制御棒１のさらに長寿命
化に意義があり、原子炉用制御棒１をより一層長寿命化
するためには、従来中性子吸収における核的寿命に比べ
て制約となっていた機械的・物理的強度を増大させる必
要がある。

【００３４】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、支持構造を改善して制御棒の機械的・物理的
強度を向上させ、核的寿命を均衡化させて一層の長寿命
化を図れるようにした原子炉用制御棒を提供することを
目的とする。

【００３５】本発明の他の目的は、機械的・物理的強度
を向上させて制御棒の長期間使用を可能とし、信頼性と
原子炉運転の経済性を向上させた原子炉用制御棒を提供
するにある。

【００３６】本発明のさらに他の目的は、Ｕ字状シース
に作用する荷重支持部材１個当りの荷重を低減させ、Ｕ
字状シースに加わる局部的応力を軽減させ、制御棒の健
全性を高めた原子炉用制御棒を提供するにある。

【００３７】本発明の別の目的は、Ｕ字状シースの健全
性を向上させる一方、制御棒の反応度価値を向上させ、
核的寿命を増加させた原子炉用制御棒を提供するにあ
る。

【００３８】本発明のさらに別の目的は、一体型中性子
吸収要素の荷重を分担させてＵ字状シースの耐応力と機
械的・物理的強度を向上させた原子炉用制御棒を提供す
るにある。

【００３９】また、本発明の他の目的は、荷重支持部材
および一体型中性子吸収要素の健全性を維持し、長寿命
で信頼性を向上させた原子炉用制御棒を提供するにあ
る。

【００４０】本発明のさらに他の目的は、Ｕ字状シース
を中央構造材の凹状突起に突き合せ溶接して溶接部の信
頼性を向上させ、機械的・物理的強度を向上させた原子
炉用制御棒を提供するにある。

【００４１】

【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、上述した課題を解決するために、請求項１に記
載したように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシース
の開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構
成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記ウィングに収容され
る複数組の一体型中性子吸収要素のうち、重量が相対的
に大きくなる少なくとも１組の一体型中性子吸収要素の
シース長手方向長さを短尺化し、短尺化した一体型中性
子吸収要素をそれぞれ複数の荷重支持部材でＵ字状シー
スに保持し、Ｕ字状シースに加わる局所的な荷重を低減
させたものである。

【００４２】また、本発明に係る原子炉用制御棒は、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、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口部
を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、上
記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿入
末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前記
シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれぞ
れ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向に
列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つまた
は複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原子
炉用制御棒において、重量が相対的に大きくなる少なく
とも１組の一体型中性子吸収要素をウィング幅方向に複
数に分割し、分割された一体型中性子吸収要素をそれぞ
れ複数の荷重支持部材でＵ字状シースに重量保持させ、
前記分割された一体型中性子吸収要素を支持する荷重支
持部材の合計支持能力が、一体型中性子吸収要素が未分
割時の荷重支持部材の支持能力を越えるように設定した
ものである。

【００４３】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉用制御棒は、請求項３に記載したように、ウ
ィング幅方向に分割された一体型中性子吸収要素は、分
割された一体型中性子吸収要素間の少なくとも１箇所に
中性子吸収材入りスティフナを配置するとともに上記ス
ティフナをＵ字状シースに固着したものである。

【００４４】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る原子炉用制御棒は、請求項４に記載したよう
に、ウィング幅方向に複数に分割された一体型中性子吸
収要素は、前記ウィングの外側縁に位置する一体型中性
子吸収要素のウィング幅方向単位長さ当たりの中性子吸
収能力をウィング外側縁を除く部位に比べて増加させた
ものである。

【００４５】さらに、本発明に係る原子炉用制御棒は、
上述した課題を解決するために、請求項５に記載したよ
うに、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口部
を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、上
記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿入
末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前記
シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれぞ
れ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向に
列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つまた
は複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原子
炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要素は、荷
重支持部材の支持軸を余裕をもって挿通可能な装着孔を
形成し、上記装着孔はシース長手方向に離間してウィン
グ幅方向内側と外側に少なくとも２個づつそれぞれ設け
られ、シース長手方向に対をなす２個の荷重支持部材間
の距離は、前記装着孔のシース長手方向ピッチが製作公
差を越えて装着孔径の余裕未満となる範囲で異ならせた
ものである。

【００４６】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉用制御棒は、請求項６に記載したように、前
記装着孔のシース長手方向ピッチと異ならせたシース長
手方向に対をなす２個の荷重支持部材はウィング幅方向
内側に設けられたものである。

【００４７】さらにまた、本発明に係る原子炉用制御棒
は、上述した課題を解決するために、請求項７に記載し
たように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開
口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成
し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要
素は、荷重支持部材の支持軸を余裕をもって挿通可能な
装着孔を形成し、上記装着孔はシース長手方向に離間し
てウィング幅方向内側と外側とに少なくとも２個づつそ
れぞれ設けられ、前記一体型中性子吸収要素の装着孔の
シース長手方向ピッチは、荷重支持部材対間のシース長
手方向ピッチに比べて製作公差を越えて装着孔径の余裕
未満となる範囲で異ならせたものである。

【００４８】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉用制御棒は、請求項８に記載したように、荷
重支持部材対間のシース長手方向ピッチと異なるシース
長手方向ピッチの装着孔は、一体型中性子吸収要素のウ
ィング幅方向内側に形成されたものである。

【００４９】またさらに、本発明に係る原子炉用制御棒
は、上述した課題を解決するために、請求項９に記載し
たように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開
口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成
し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要
素を保持する複数の荷重支持部材の少なくとも一部は、
一体型中性子吸収要素の中央付近に近接して設けるとと
もにこの中央付近に設けられた荷重支持部材の支持軸と
一体型中性子吸収要素の装着孔との孔余裕を他の荷重支
持部材の支持軸における装着孔の孔余裕より小さくして
荷重支持能力を高めたものである。

【００５０】一方、本発明に係る原子炉用制御棒は、上
述した課題を解決するために、請求項１０に記載したよ
うに、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口部
を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、上
記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿入
末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前記
シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれぞ
れ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向に
列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つまた
は複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原子
炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要素はハフ
ニウム金属またはハフニウムをジルコニウムやチタン等
の希釈材で希釈したハフニウム合金を板状に成形した長
寿命型中性子吸収板で構成し、前記一体型中性子吸収要
素は炉水通路の水間隙を設けて対峙させた複数の中性子
吸収板の組合せによるトラップ構成とするとともに前記
荷重支持部材に中性子吸収板間の間隔保持機能を備えた
ものである。

【００５１】他方、本発明に係る原子炉用制御棒は、上
述した課題を解決するために、請求項１１に記載したよ
うに、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口部
を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、上
記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿入
末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前記
シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれぞ
れ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向に
列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つまた
は複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原子
炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要素は、荷
重支持部材の支持軸を所定の余裕をもって挿通可能な装
着孔を備え、上記一体型中性子吸収要素の制御棒挿入先
端側と挿入末端側に荷重支持部材をウィング幅方向に離
間させてそれぞれ設け、上記荷重支持部材はウィング幅
方向のいずれか一方の支持軸と一体型中性子吸収要素の
装着孔との余裕を他の荷重支持部材における装着孔の余
裕より小さくしたものである。

【００５２】また、本発明に係る原子炉用制御棒は、上
述した課題を解決するために、請求項１２に記載したよ
うに、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口部
を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、上
記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿入
末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前記
シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれぞ
れ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向に
列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つまた
は複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原子
炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要素はシー
スに固着される荷重支持部材が所定の余裕をもって挿通
される装着孔を備えるとともに前記一体型中性子吸収要
素を構成する中性子吸収板とＵ字状シース間に間隔保持
機能および摩擦抵抗機能を備えた摩擦荷重支持部材を設
けたものである。

【００５３】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉用制御棒は、請求項１３に記載したように、
前記摩擦荷重支持部材は、Ｕ字状シース内面に突出した
内面凸部を中性子吸収板の表面に形成した凹部と係合さ
せて摩擦抵抗機能を付与したものである。

【００５４】さらに、本発明に係る原子炉用制御棒は、
上述した課題を解決するために、請求項１４に記載した
ように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口
部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、
上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿
入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前
記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれ
ぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向
に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つま
たは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原
子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要素の装
着孔にはＵ字状シースと固着される荷重支持部材の支持
軸が所定の余裕をもって装着されるとともに前記荷重支
持部材のうち特定の荷重支持部材の支持軸と一体型中性
子吸収要素の装着孔を大径として荷重支持能力を向上さ
せたものである。

【００５５】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉用制御棒は、請求項１５に記載したように、
前記荷重支持部材の支持軸と一体型中性子吸収要素の装
着孔を他に比べて大径化した特定の荷重支持部材が、ウ
ィング幅方向内側に設けられたものである。

【００５６】さらにまた、本発明に係る原子炉用制御棒
は、上述した課題を解決するために、請求項１６に記載
したように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの
開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成
し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記複数の一体型中性子
吸収要素は制御棒挿入先端側から挿入末端側に向かって
中性子吸収材の厚さを段階的に薄くすると共に上記中性
子吸収材の長さを挿入末端側に向かって段階的に長尺化
したものである。

【００５７】また、本発明に係る原子炉用制御棒は、上
述した課題を解決するために、請求項１７に記載したよ
うに、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口部
を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、上
記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿入
末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前記
シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれぞ
れ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向に
列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つまた
は複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原子
炉用制御棒において、前記複数の一体型中性子吸収要素
は制御棒全長の中央付近で短尺化するとともに中性子吸
収材が厚い制御棒挿入先端側の少なくとも一部の一体型
中性子吸収要素のウィング幅方向とシース長手方向の中
央部にも荷重支持部材を設けたものである。

【００５８】またさらに、本発明に係る原子炉用制御棒
は、上述した課題を解決するために、請求項１８に記載
したように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの
開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成
し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記複数の一体型中性子
吸収要素は制御棒全長にわたってほぼ一様の長さとする
とともに、制御棒挿入先端側からほぼ２／３迄、一体型
中性子吸収要素のウィング幅方向とシース長手方向の中
央部にも荷重支持部材を設けたものである。

【００５９】さらにまた、本発明に係る原子炉用制御棒
は、上述した課題を解決するために、請求項１９に記載
したように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの
開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成
し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要
素はハフニウム金属またはハフニウムをジルコニウムや
チタン等の希釈材で希釈したハフニウム合金を板状に成
形した中性子吸収板で構成し、上記一体型中性子吸収要
素は、複数の中性子吸収板を水間隙を隔て組合せてトラ
ップ構成とするとともに、水間隙を挟んで対峙する中性
子吸収板を制御棒挿抜方向に段違いに配置したものであ
る。

【００６０】さらに、本発明に係る原子炉用制御棒は、
上述した課題を解決するために、請求項２０に記載した
ように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口
部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、
上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿
入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前
記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれ
ぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向
に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つま
たは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原
子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要素はハ
フニウム金属またはハフニウムをジルコニウムやチタン
等の希釈材で希釈したハフニウム合金を板状に成形して
中性子吸収板を構成し、上記一体型中性子吸収要素は複
数の中性子吸収板を水間隙を隔てて組合せてトラップ構
成とするとともに、一体型中性子吸収要素は制御棒挿入
先端側から挿入末端側に向かって中性子吸収板の厚さを
段階的に薄くしてＵ字状シースに固着される荷重支持部
材を装着孔に所定の余裕をもって装着してなり、上記荷
重支持部材は一体型中性子吸収要素のウィング幅方向内
側と外側とにシース長手方向に離間してそれぞれ２個づ
つ設けるとともに、少なくとも一組の一体型中性子吸収
要素に前記荷重支持部材間でウィング幅方向およびシー
ス長手方向の中央部にＵ字状シースに固着される間隔保
持部材を設けたものである。

【００６１】上述した課題を解決するために、本発明に
係る原子炉用制御棒は、請求項２１に記載したように、
前記少なくとも一組の一体型中性子吸収要素は残りの一
体型中性子吸収要素の中性子吸収板とハフニウム含有量
が同じでかつジルコニウムまたはチタン等の希釈材で希
釈されたハフニウム合金で中性子吸収板が形成され、こ
のハフニウム合金製中性子吸収板は板厚を増加させて機
械的・物理的強度を向上させたものである。

【００６２】また、本発明に係る原子炉用制御棒は、上
述した課題を解決するために、請求項２２に記載したよ
うに、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口部
を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、上
記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿入
末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前記
シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれぞ
れ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向に
列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つまた
は複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原子
炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要素はハフ
ニウム金属またはハフニウムをジルコニウムやチタン等
の希釈材で希釈したハフニウム合金を、板状に成形した
中性子吸収板で構成し、前記一体型中性子吸収要素はＵ
字状シース内で制御棒挿抜方向の通水路を形成するとと
もに制御棒挿抜方向と直角方向の断面をほぼ箱型に形成
したものである。

【００６３】さらに、本発明に係る原子炉用制御棒は、
上述した課題を解決するために、請求項２３に記載した
ように、横断面が深いＵ字状をなす長尺のシースの開口
部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構成し、
上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材を、挿
入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとともに、前
記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素をそれ
ぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長手方向
に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、１つま
たは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成した原
子炉用制御棒において、中央構造材は、Ｕ字状シースと
の固着側に、ウィングの厚さと等しい厚さで長手方向に
延びる凹状突起を有し、この凹状突起にＵ字状シースを
溶接して固着したものである。

【００６４】

【発明の実施の形態】本発明に係る原子炉用制御棒の一
実施の形態について添付図面を参照して説明する。

【００６５】この原子炉用制御棒を説明するに当り、従
来の原子炉用制御棒と同じ構成部分については同一符号
を付して詳細な説明を省略する。

【００６６】図１は原子炉用制御棒の第１実施形態を示
すもので、図１（ａ）は原子炉用制御棒の第１実施形態
における一部切欠き要部拡大正面図を、図１（ｂ）は第
１実施形態の原子炉用制御棒に収容されるＨｆ板対の拡
大正面図を、図１（ｃ）は図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ線
に沿った横断面図をそれぞれ示す。図１（ａ）の原子炉
用制御棒は図２１（ａ）に示された原子炉用制御棒に、
図１（ｂ）は図２１（ｂ）にそれぞれ対応している。

【００６７】長寿命型の原子炉用制御棒１６において
は、深いＵ字状の横断面を有する長尺のＳＵＳ製シース
７内に２枚のハフニウム（Ｈｆ）板１０を一対としたＨ
ｆ板対１４を複数組、長手方向に列状に収納している。
Ｈｆ板１０は、一体型中性子吸収要素を構成する長寿命
型中性子吸収板であり、２枚のＨｆ板１０を間隔保持ス
ペーサを兼ねるＳＵＳ製荷重支持部材１２により冷却材
流路を構成する水間隙１１をあけて対峙させ、間隔保持
される。各Ｈｆ板１４は荷重支持部材１２を介してＵ字
状シース７内保持され、ウィング１７を形成している。

【００６８】ハフニウムは多数の同位体を有し、各同位
体は中性子を順次吸収して、同位体シフトを生じるの
で、個々の同位体の中性子吸収断面積はボロンより小さ
いが、全体としての中性子吸収断面積が大きく、中性子
吸収材として用いたとき、核的寿命が大きく長寿命化を
図ることができる。

【００６９】原子炉用制御棒１６には、ウィング１７の
挿入先端部にハンドル３と一体の先端構造材４を、また
挿入末端部に図示しない末端構造材をそれぞれ設ける。
原子炉用制御棒１６は、４枚のＵ字状シース７の開口部
を、横断面十字状の中央構造材６の４方向の突出部に嵌
合させて固着し、横断面十字型をなすウィング１７を構
成する。中央構造材６は、先端構造材４および末端構造
材５に一体的に固着されて一体型中央構造材を構成して
いる。一体型中央構造材６に代えて制御棒の長手方向に
間隔をおいた独立型中央構造材を用いてもよい。いずれ
にしても、中央構造材６は中央タイロッドを構成し、４
枚のウィングを中心角９０度の間隔をおいて溶接にて放
射状に固着している。

【００７０】原子炉用制御棒１６に収納される長寿命中
性子吸収板であるＨｆ板１０は、図２０（ａ）に示され
た原子炉用制御棒１の例と同様に全体が原子炉炉心への
挿入方向であるシース長手方向長さＬを、長手方向に例
えば８等分したとすると、１枚当りのＨｆ板１０の長さ
ｌは約Ｌ／８となる。ここでＨｆ板１０としては、一般
にハフニウム金属、またはハフニウムをジルコニウム
（Ｚｒ）やチタン（Ｔｉ）等の希釈材で希釈したハフニ
ウム合金からなるものとする。

【００７１】図１（ａ）に示す原子炉用制御棒１６にお
いては、複数のＨｆ板対１４のうちで挿入先端から少な
くとも一対分、例えば２対分のＨｆ板対１８について
は、それぞれシース長手方向にさらに複数等分、例えば
２等分して、約ｌ／２（Ｌ／１６）の長さのＨｆ板１０
ａ，１０ｂにより構成され、挿入先端側のＨｆ板対１８
はそれぞれが４個の間隔保持スペーサを兼ねる荷重支持
部材１２によりシース７に保持される。

【００７２】この原子炉用制御棒１６は、図１（ｂ）に
示すように、挿入先端から重量が相対的に重くなる例え
ば２対分のＨｆ板対１４においては、１組のＨｆ板対１
４を上下に２分割して２組のＨｆ板対１８を構成し、分
割された２組のＨｆ板対１８はウィング厚さ方向片側が
上下２枚のＨｆ板１０ａ，１０ｂで、合計４枚のＨｆ板
１０ａ，１０ｂを２枚ずつ対峙させ、複数の荷重支持部
材１２でシース７に保持させた構成となっている。

【００７３】また、ウィング１７は図１（ｃ）に示すよ
うに、互いに対峙させたＨｆ板１０ａ及びＨｆ板１０ｂ
にあけた複数個、例えば４箇所の装着孔１３に荷重支持
部材１２の支持軸１２ｂを装着して、中央の間隔保持部
１２ａにより間隔保持され、水間隙１１を確保する。

【００７４】さらに、支持軸１２ｂをシース７のシース
孔８に嵌合して溶接により固着してＨｆ板対１８とし、
各２組，計４組のＨｆ板対１８と前記６組のＨｆ板対１
４の荷重はＵ字状シース７により保持させる。

【００７５】次に、原子炉用制御棒の作用について説明
する。

【００７６】この原子炉用制御棒１６は各ウィング１７
を構成するＵ字状シース７内に一体型長寿命中性子吸収
要素であるＨｆ板１０を収納し、この長寿命型中性子吸
収板であるＨｆ板１０は、上記図２０（ｂ）で示すよう
に、挿入先端側の板厚が挿入末端側に比べて厚くなって
いる。

【００７７】従来の原子炉用制御棒の構造では、挿入先
端側が荷重支持部材１２の１個当たりの荷重も、またシ
ース孔８周辺の局部的応力及びシース７における荷重負
担が挿入末端側に比べて大きくなる。

【００７８】しかし、この原子炉用制御棒１６において
は、挿入先端側の２組のＨｆ板対１８のＨｆ板１０ａ，
１０ｂの長さが、他の挿入末端側のＨｆ板対１４のＨｆ
板１０に比べて例えば約１／２と短くしたことから、そ
れぞれの重量も１／２である。

【００７９】しかも、Ｈｆ板１０ａ，１０ｂを支持して
Ｈｆ板１０ａ，１０ｂの重量をＵ字状シース７に伝える
荷重支持部材１２は、挿入末端側にある前記Ｈｆ板１０
と同数の４個が各Ｈｆ板１０ａ，１０ｂ毎に設けられて
いることから、１個当たりの荷重負担と、この荷重支持
部材１２が固着されるシース７における局部荷重は従来
の例えば約１／２に低減される。荷重支持部材１２に集
中的に作用する局部荷重の分散を図ることができる。

【００８０】これにより、シース７と共に原子炉用制御
棒１６としての機械的強度が向上する。また、前記荷重
支持部材１２については、両側に配したシース７を溶接
により固着することから、このシース７と共にウィング
２の機械的・物理的強度を補強する機能も備えているの
で、荷重支持部材１２の増加により、さらに原子炉用制
御棒１６の機械的・物理的強度が向上する。

【００８１】原子炉用制御棒１６の第１実施形態におい
ては、制御棒１６の挿入先端から例えば２対のＨｆ板対
１８のみが軸方向に２等分に分割した場合を例にして説
明したが、挿入先端からどこまでのＨｆ板対１４に対し
て分割したＨｆ板対１８とするか、また、シース長手方
向への分割の割合等については容易に設計されるもので
ある。

【００８２】原子炉用制御棒１６において、Ｈｆ板１０
の重量に係る厚みと、シース７における機械的・物理的
強度に係る厚み、さらに使用期間と想定スクラム回数、
及び想定地震強度と回数等を考慮することにより最適な
ものを選定して設計することができる。

【００８３】一例として、図２０（ｂ）のように軸方向
に８分割されている場合には、挿入先端側から５組のＨ
ｆ板対１４迄を６〜７等分に分割する方法も本発明に含
まれる。分割領域を長手方向全長の半分より長くするこ
とにより、例えば、原子炉用制御棒１６は一般に全長に
対して中央付近で地震等による応力が最大となり易いこ
とから、中央付近の機械的・物理的強度を向上させ、地
震等に耐える原子炉用制御棒１６の構成とすることがで
きる。

【００８４】図１（ａ）および（ｃ）に示す原子炉用制
御棒１６のウィング１７においては、挿入先端側に短尺
のＨｆ板対１８が、挿入末端側にＨｆ板対１８より長い
Ｈｆ板対１４がそれぞれ収容される。Ｈｆ板対１８を構
成する２枚のＨｆ板１０ａ（１０ｂ）は荷重支持部材１
２の間隔保持部１２ａにより間隔保持されて水間隙（冷
却水流路）１１が確保される。荷重支持部材１２は両側
の支持軸１２ｂが各Ｈｆ板１０ａの装着孔１３を貫いて
延びてＵ字状シース７のシース孔８に嵌合し、溶接によ
り固着される。

【００８５】荷重支持部材１２の間隔保持部１２ａは、
対峙する２枚のＨｆ板１０ａ，１０ａ（１０ｂ，１０
ｂ）間の水間隙１１の確保と、Ｕ字状シース７の機械的
強度とを得るように厚さが設定され、これによりトラッ
プ構成の原子炉用制御棒１６が構成される。

【００８６】また、荷重支持部材１２の支持軸１２ｂの
直径と、Ｈｆ板１０ａの装着孔１３の直径との間には、
ＳＵＳ製の荷重支持部材１２とＨｆ板１０ａとの間の熱
膨張差が考慮されており、互いの熱膨張を阻害しないよ
うな余裕を考慮して、Ｈｆ板１０ａの装着孔１３は支持
軸１２ｂの直径より大きく設計される。

【００８７】原子炉運転による熱サイクルにおいて熱膨
張や熱収縮が繰り返され、また原子炉用制御棒１６のウ
ィング１７を複数の異種材料で形成したことに起因する
熱膨張差が生じるが、この原子炉用制御棒１６において
は、Ｈｆ板１０ａ（１０ｂ，１０）内装着孔１３に余裕
を確保して荷重支持部材１２の支持軸１２ｂと緩く嵌合
させているので、熱膨張差に起因する応力による悪影響
を解消することができる。

【００８８】さらに、原子炉用制御棒１６を原子炉スク
ラム等で炉心に緊急挿入する場合には、長寿命中性子吸
収体であるＨｆ板１０，１０ａ，１０ｂを支持している
荷重支持部材１２の支持軸１２ｂに衝撃が加わり、この
衝撃荷重が荷重支持部材１２を介してＵ字状のシース７
に伝えられるので、シース７の強度が不足していると、
シース７の健全性に支障が起きる可能性が生じる。

【００８９】しかし、この原子炉用制御棒１６において
は、荷重支持部材１２の１個当たりの荷重負担が大きか
った挿入先端側を、細分化し、荷重支持部材１２の荷重
負担とＵ字状シース７に作用する局部荷重を大幅に低減
させたので健全性を向上させることができる。

【００９０】また、原子炉用制御棒１６に生じる支障発
生の可能性は、制御棒１６に作用する衝撃の大きさと共
に衝撃の回数にも依存するので、原子炉中でより長期間
使用される長寿命型の原子炉用制御棒１６においては特
に顕著な効果が得られる。

【００９１】なお、原子炉用制御棒の第１実施形態で
は、２枚のＨｆ板１０が水間隙１１を挟んで対向するト
ラップ構成とした原子炉用制御棒１６を例に示したが、
制御棒の作用と効果は前記トラップ型制御棒に限定され
るものではない。第２実施形態以降の原子炉用制御棒に
おいても特記しない限り同様である。

【００９２】図２は本発明に係る原子炉用制御棒１９の
第２実施形態を示すものである。

【００９３】この実施形態に示された原子炉用制御棒に
おいて、図２（ａ）は制御棒の一部切欠いて示す要部拡
大正面図、図２（ｂ）は原子炉用制御棒内に組み込まれ
るＨｆ板対の拡大正面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＣ
−Ｃ線に沿った横断面図に示す。

【００９４】図２に示された原子炉用制御棒１９は図１
に示された原子炉用制御棒に対応しているので、以下に
第１実施形態に示された原子炉用制御棒１６との相違点
を重点に説明する。第１実施形態で示された原子炉用制
御棒１６と同構成、同じ作用・効果については、同様な
ので説明を省略する。

【００９５】図２（ａ）に示された原子炉用制御棒１９
は、ウィング２０内に収容される長寿命型中性子吸収板
による複数組のＨｆ板対１４のうちで、挿入先端から例
えば２組分のＨｆ板対２１を改善したものである。この
Ｈｆ板対２１はそれぞれシース長手方向と直角方向（ウ
ィング幅方向）の幅ｗを例えば２等分して、約ｗ／２幅
のＨｆ板１０ｃ，１０ｄにより構成される。各Ｈｆ板１
０ｃ，１０ｄはそれぞれが例えば４個の荷重支持部材１
２を介してＵ字状シース７に保持されている。

【００９６】この原子炉用制御棒１９は図２（ｂ）に示
すように、挿入先端から例えば２組分のＨｆ板対２１に
ついては、１組のＨｆ板対２１が、片側が左右２枚のＨ
ｆ板１０ｃ，１０ｄで、合計４枚のＨｆ板１０ｃ，１０
ｄにより構成され、いずれも荷重支持部材１２を介して
対峙した状態に保持され、Ｈｆ板１０ｃ，１０ｃ（１０
ｄ，１０ｄ）間に水間隙１１が形成されて間隔保持され
る。

【００９７】また、原子炉用制御棒１９のウィング２０
は、図２（ｃ）に示すようにＨｆ板２１を構成するＨｆ
板１０ｃ，１０ｃ及び、Ｈｆ板１０ｄ，１０ｄにあけた
４箇所の装着孔１３に、荷重支持部材１２の支持軸１２
ｂを挿通させてＵ字状シース７のシース孔８に装着して
保持しており、荷重支持部材１２の間隔保持部１２ａに
よりＨｆ板１０ｃ，１０ｃおよび１０ｄ，１０ｄ間の間
隔が保持され、水間隙１１を確保している。

【００９８】さらに、支持軸１２ｂをシース７のシース
孔８に嵌合して溶接により固着することにより、２組の
Ｈｆ板対２１は６個のＨｆ板対１４と共に、その重量を
Ｕ字状シース７により保持される。

【００９９】原子炉用制御棒１９において、Ｈｆ板１０
をウィング幅方向に複数のＨｆ板１０ｃ，１０ｄに分割
する場合に、ウィング２０の外側縁の方が中性子吸収の
反応度的に重要性が高いことと、中性子照射量が多くな
る点から、ウィング幅方向外側のＨｆ板１０ｄを厚くし
て、ウィング幅方向内側である一体型中央構造材６側の
Ｈｆ板１０ｃを薄く構成する。

【０１００】他の実施例として、図２に示す原子炉用制
御棒１９におけるウィング２０の最外側縁で、Ｕ字状シ
ース７の内側でＨｆ板１０ｄとの間に図示しない棒状の
一体型中性子吸収要素として、Ｈｆ棒を挿入した構成と
する。

【０１０１】次に、上記構成を備えた原子炉用制御棒１
９の作用について説明する。

【０１０２】この原子炉用制御棒は挿入先端に近いＨｆ
板対１４における長寿命型中性子吸収板であるＨｆ板１
０の板厚は厚く従って重量が大きいが、このＨｆ板対２
１においては、制御棒挿抜方向と直角方向のウィング幅
方向にＨｆ板１０ｃ，１０ｄを２分割し、各Ｈｆ板１０
ｃ，１０ｄの幅をｗ／２とし、各Ｈｆ板１０ｃ，１０ｄ
をそれぞれ４個の荷重支持部材１２で支持している。

【０１０３】これにより、上記第１実施形態と同様にＨ
ｆ板対２１の荷重支持部材１２の数は２倍の８個になる
ので、１個当たりの荷重支持部材１２が負担する重量及
び衝撃荷重は半減することから、Ｈｆ板対２１における
荷重支持部材１２の支持能力が、挿入末端側のＨｆ板対
１４における荷重支持部材１２の支持能力に比べて倍増
して寿命も延びる。

【０１０４】また、この原子炉用制御棒１９において、
中性子照射量が多いウィング幅方向外側のＨｆ板１０ｄ
の厚さを、一体型中央構造材６側のＨｆ板１０ｃより厚
くしたことにより中性子吸収における反応度効果を大き
くすることができる。

【０１０５】これにより、原子炉用制御棒１９は同一Ｈ
ｆ量で制御棒反応度価値を高く得られると共に、原子炉
用制御棒１９の強度向上にも寄与することができる。す
なわち、機械的・物理的強度が一体型中央構造材６より
弱いウィング幅方向外側に、幅がｗ／２より広くない範
囲でＨｆ板１０ｄを厚くして、このＨｆ板１０ｄを荷重
支持部材１２でＵ字状ウィング１９に装着し、保持させ
る。

【０１０６】この結果により、Ｈｆ板１０ｃ，１０ｄに
よる強度向上と、荷重支持部材１２による強度向上及び
反応度価値の向上を図ることができる。また、反応度価
値を向上させる必要がない場合には、Ｈｆ板１０の厚さ
を薄くできるので、軽量化により荷重支持部材１２を介
したＵ字状シース７への衝撃荷重が低減できて、シース
７の健全性と共に制御棒１９の機械的強度をさらに向上
することができる。

【０１０７】他の実施例において、制御棒１９における
ウィング２０の外側縁に設けたＨｆ棒により、他の部分
に比べて幅方向単位長さ当たりの中性子吸収能力が増大
する。これにより、上記と同様に各Ｈｆ板１０の横幅を
狭くして軽くできることと、前記Ｈｆ棒によりウィング
２０の最外側においてシース７の機械的強度が補強され
る効果が得られて、シースの健全性と制御棒１９の強度
がさらに向上する。

【０１０８】図３は本発明に係る原子炉用制御棒の第３
実施形態を示すものである。

【０１０９】第３実施形態に示される原子炉用制御棒に
おいて、図３（ａ）は原子炉用制御棒の一部切欠いて示
す要部拡大正面図、図３（ｂ）は原子炉用制御棒に組み
込まれるＨｆ板対の拡大正面図、図３（ｃ）は図３
（ｂ）におけるＤ−Ｄ線に沿った横断面図である。

【０１１０】図３に示された原子炉用制御棒は、図２に
示された第２実施形態の原子炉用制御棒に対応してお
り、以下に第２実施形態との相違点を重点に説明し、第
２実施形態と同じ構成および作用効果についての説明は
省略する。

【０１１１】図３（ａ）に示す原子炉用制御棒２２にお
いては、ウィング２３内に一体型中性子吸収要素である
複数のＨｆ板対１４が収納されており、各Ｈｆ板対１４
のうちで、炉心への挿入先端から例えば２対分のＨｆ板
対２４については、ウィング幅方向の幅ｗを２等分し
て、約ｗ／２幅のＨｆ板１０ｃ，１０ｄにより構成さ
れ、各Ｈｆ板１０ｃ，１０ｄはそれぞれが４個の荷重支
持部材１２を介してＵ字状シース７に保持される。

【０１１２】原子炉用制御棒２２は図３（ｂ）と図３
（ｃ）に示すように、Ｈｆ板対２４においては、同じウ
ィング２３においてウィング幅方向に並んだＨｆ板１０
ｃとＨｆ板１０ｄとの間を、第２実施形態の原子炉用制
御棒１９の場合より広幅にあけている。

【０１１３】さらに、原子炉用制御棒２２のウィング２
３に収容されるＨｆ板１０ｃ，１０ｄ間には、内部に中
性子吸収材としてＨｆ棒２５等を挿入すると共に、外周
の９０度ごとに突出した畝部が形成された異形管からな
るスティフナ２６（中性子吸収材入りスティフナ）を配
置し、このスティフナ２６は、前記突出した畝部におい
て両側のシース７と溶接等により固着して構成してい
る。

【０１１４】上記構成による作用としては、深いＵ字状
の横断面を有する長尺のシース７の両側が、ほぼ中央部
の内側において前記スティフナ２６を介して直線状に固
着されることから、Ｕ字状シース７と共にウィング２３
としての機械的強度が大幅に向上する。なおスティフナ
２６に挿入したＨｆ棒２５等の効果により、制御棒２２
としての反応度価値は殆ど低下しない。

【０１１５】また、Ｕ字状シース７内でウィング２３の
幅方向外側のＨｆ板１０ｄの厚さを、一体型中央構造材
６側のＨｆ板１０ｃの板厚より厚くすることにより、第
２実施形態における原子炉用制御棒１９と同様の作用と
効果を得ることができる。

【０１１６】図４は本発明に係る原子炉用制御棒の第４
実施形態を示すものである。

【０１１７】第４実施形態に示された原子炉用制御棒に
おいて、図４（ａ）はウィングの要部を拡大して示す正
面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＥ−Ｅ線に沿っ
た横断面図である。

【０１１８】制御棒２７は、深いＵ字状の横断面を有す
る長尺のＳＵＳ製シース２８内に、一体型中性子吸収要
素を収納している。具体的には、ＳＵＳ製の荷重支持部
材１２により水間隙１１をあけて対峙させた２枚の長寿
命型中性子吸収板のＨｆ板１０からなるＨｆ板対１４を
複数組収納している。この複数組のＨｆ板対１４は、荷
重支持部材１２を介してＵ字状シース２８に荷重を保持
させてウィング２９を構成している。

【０１１９】また、ウィング２９の炉心への挿入先端部
と挿入末端部には、それぞれ図示しないハンドル３と一
体の先端構造材４及び末端構造材５を設けると共に、前
記４枚のウィング２９におけるＵ字状シース２８の開口
部を、それぞれ一体型中央構造材６で９０度の４方向に
放射状に突出した突出部に嵌合させて固着することによ
り、原子炉用制御棒２７は横断面を十字型に構成され
る。

【０１２０】この原子炉用制御棒２７は、ウィング２９
内にＨｆ板１０が収容され、このＨｆ板１０は荷重支持
部材１２によりＵ字状シース２８に装着され、保持され
る。ウィング２９の一体型中央構造材６側で、荷重支持
部材１２の支持軸１２ｂを嵌合して固着するＵ字状シー
ス２８のシース孔３０ａ，３０ｂは、シース長手方向の
ピッチＰｓ１を、Ｈｆ板１０にあけられた装着孔１３，
１３ａ，１３ｂ及びウィング幅方向側のシース孔８の長
手方向ピッチＰｈより、それぞれ製作公差を越える範囲
のずれδの２倍（２δ）だけ短く構成している（請求項
５，６）。

【０１２１】この原子炉用制御棒２７は、Ｈｆ板１０の
上側の装着孔１３ａに対してＵ字状シース２８のシース
孔３０ａは下方に、また、下側の装着孔１３ｂに対して
シース孔３０ｂは上方に、中心軸をそれぞれδだけずら
し、偏位させている。

【０１２２】これにより、原子炉用制御棒２７のウィン
グ２９はウィング幅方向内側（一体型中央構造材６側）
でシース孔３０ａ，３０ｂに嵌合して固着される荷重支
持部材１２の支持軸１２ｂと、この支持軸１２ｂに挿通
支持されるＨｆ板１０の装着孔１３ａ，１３ｂとは偏心
する。

【０１２３】この偏心支持により、上側の装着孔１３ａ
では上方に、また下側の装着孔１３ｂでは下方に大きい
隙間ができ、反対に上側の装着孔１３ａの下方と、下側
の装着孔１３ｂの上方の隙間は小さくなる。

【０１２４】ただし、荷重支持部材１２の支持軸１２ｂ
の直径に対して、Ｈｆ板１０の装着孔１３の直径を大き
くして間隙をあけることにより、原子炉運転の熱サイク
ルに伴う異なる材質における熱膨張の違いに起因する荷
重支持部材１２とＨｆ板１０における熱膨張差により、
干渉して不要な応力が加わる支障が生じないように余裕
を設けている。

【０１２５】次に、図４に示された原子炉用制御棒２７
の作用について説明する。制御棒の急速駆動や停止の際
には、荷重支持部材１２を介してＵ字状シース２８にＨ
ｆ板１０の重量の外に衝撃荷重が加わることがある。

【０１２６】また、従来の原子炉用制御棒のようにＨｆ
板１０と装着孔１３とＵ字状シース７のシース孔８のシ
ース長手方向ピッチＰｈが同じ寸法であると、たとえ熱
膨張差を考慮した余裕を設けていても、若しも製作公差
により組立てたＨｆ板１０が上下に移動した場合は、最
悪の場合に未知の特定の１個の荷重支持部材１２が応力
を受けることになる。

【０１２７】これによりＵ字状シース７においては、当
該荷重支持部材１２を固着しているシース孔８の付近に
大きな応力が集中的に加わるという不具合が生じる。

【０１２８】しかしながら図４に示された原子炉用制御
棒２７においては、相対的にＨｆ板１０が制御棒挿入方
向である上方向に慣性移動した場合の衝撃荷重は、Ｈｆ
板１０の制御棒挿入先端方向（上側）で、一体型中央構
造材６側の装着孔１３ａの下縁が、隙間の小さい荷重支
持部材１２の支持軸１２ｂの下部に当接するが、慣性移
動距離が短いことから加わる衝撃荷重は小さい。

【０１２９】これにより、原子炉用制御棒２７は荷重支
持部材１２が固着されているＵ字状シース２８のシース
孔３０ａの付近に比較的小さい応力が発生するが、他の
制御棒挿入末端方向（下側）で一体型中央構造材６側の
シース孔３０ｂと、ウィング幅方向外側のシース孔８付
近のＵ字状にシース２８では応力は発生しない。

【０１３０】また、相対的にＨｆ板１０が制御棒挿入末
端方向である下方向に慣性移動した際には、Ｈｆ板１０
の制御棒末端方向（下側）で、一体型中央構造材６側の
装着孔１３ｂの上縁が、小さい隙間で荷重支持部材１２
の支持軸１２ｂの上部に当接して比較的小さな衝撃荷重
が加わる。

【０１３１】これにより、原子炉用制御棒２７はシース
２８のシース孔３０ｂの付近には比較的小さな応力が発
生するが、他の３個のシース孔８，３０ａ付近のＵ字状
シース２８では不要な応力は発生せず、かつ応力が分散
される。

【０１３２】原子炉用制御棒２７のウィング２８に形成
されるＵ字状シース２８のシース孔３０ａ，３０ｂとＨ
ｆ板１０の装着孔１３ａ，１３ｂとのずれ量δの値は、
総合的な製作公差として、例えば０．５mmを越える０．
５〜１．５mm程度とすることが適切と考えられる。

【０１３３】また、この原子炉用制御棒２７ではシース
孔３０ａ，３０ｂのシース長手方向ピッチＰｓを、シー
ス孔８及び装着孔１３，１３ａ，１３ｂの長手方向ピッ
チＰｈより少しずらせて、Ｈｆ板１０の慣性移動による
応力を発生させる場所をウィング幅方向内側である一体
型中央構造材６側に設定している。

【０１３４】これは、深いＵ字状の横断面を有する長尺
のシース２８において、一体型中央構造材６に固着され
ている側の方が、一般に一体型中央構造材６より離れた
側に比べて機械的強度が高いためであるが、一体型中央
構造材６より離れた側のシース孔８において同様に実施
しても同じ作用と効果が得られる。

【０１３５】さらに、第４実施形態では、制御棒２７の
炉心への挿抜操作に関してＨｆ板１０における相対的な
慣性移動に際してＵ字状シース２８に加わる局部的な衝
撃荷重等が、それぞれＨｆ板対１４における２個の荷重
支持部材１２を特定することができる。

【０１３６】これにより、当該荷重支持部材１２とその
付近のＨｆ板１０の装着孔１３、及びシース２８に着目
した局部補強や製作公差を管理する等の対策が容易に行
えるので、長寿命型の制御棒における使用期間のさらな
る長期化ができる。

【０１３７】しかも、１箇所でなく確実に２箇所で衝撃
荷重を分担できると共に、ずれδの大きさの選定等によ
り衝撃を極力少なくすることで、Ｕ字状シース２８及び
原子炉用制御棒２７の健全性と信頼性が向上する。

【０１３８】図５は本発明に係る原子炉用制御棒の第５
実施形態を示すものである。

【０１３９】第５実施形態の原子炉用制御棒において、
図５はウィングの要部拡大正面図を示す。

【０１４０】原子炉用制御棒３２においては、上記第４
実施形態とほぼ同様の構成である。第４実施形態に示さ
れた原子炉用制御棒と異なる部分は、Ｈｆ板１０におけ
る装着孔１３及び１３ａと１３ｂの間で、シース長手方
向がピッチＰｈであるのに対して、Ｕ字状シース３３の
一体型中央構造材６側で荷重支持部材１２の支持軸１２
ｂを嵌合して固着するシース孔３５ａ，３５ｂのピッチ
Ｐｓ２を、前記ピッタＰｈよりそれぞれ製作公差を越え
る範囲のずれδの２倍（２δ）だけ長く構成している。

【０１４１】この原子炉用制御棒３２はＨｆ板１０の上
側の装着孔１３ａに対してシース孔３５ａは上方に、ま
た、下側の装着孔１３ｂに対してＵ字状シース３３のシ
ース孔３５ｂは下方に、それぞれδだけずらしている。

【０１４２】これにより、一体型中央構造材６側でシー
ス孔３５ａ，３５ｂに固着する荷重支持部材１２の支持
軸１２ｂと、これに装着されるＨｆ板１０の装着孔１３
ａ，１３ｂとは、上側の装着孔１３ａでは下方に、また
下側の装着孔１３ｂでは上方に大きく隙間ができる。

【０１４３】上記構成による作用としては、Ｈｆ板１０
における装着孔１３ａ，１３ｂのピッチＰｈに対して、
一体型中央構造材６側で荷重支持部材１２の支持軸１２
ｂが、原子炉用制御棒３２の挿入先端側では先端側へ、
また、挿入末端側では末端側へそれぞれ、ずれδだけ長
くなっている。

【０１４４】従って、Ｈｆ板１０が上側へ相対的に慣性
移動した際には、下側の荷重支持部材１２の支持軸１２
ｂからＵ字状シース３３のシース孔３５ｂを介して、ま
た、Ｈｆ板１０が下側へ慣性移動する際には、上側の支
持軸１２ｂからシース孔３５ａを介して衝撃荷重がシー
ス３３に加わる。

【０１４５】しかし、他の３個のシース孔８，３５ａ，
３５付近のＵ字状シース３３では応力は発生せずに応力
が分散されることや、その他の作用と効果は上記第４実
施形態と同様である。

【０１４６】図６は本発明に係る原子炉用制御棒の第６
実施形態を示すもので、ウィングの要部拡大正面図であ
る。

【０１４７】原子炉用制御棒３７においては、第４実施
形態とほぼ同様の構成であるが、第４実施形態と異なる
部分は、ウィング３８のシース７における一体型中央構
造材６側シース孔８ａと８ｂの間は、炉心への制御棒挿
抜方向であるシース長手方向にピッチＰｈとしている。

【０１４８】これに対してＨｆ板３９については、一体
型中央構造材６側で荷重支持部材１２の支持軸１２ｂに
装着される装着孔４０ａ，４０ｂで、装着孔４０ａは制
御棒３７の挿入先端方向へ、また装着孔４０ｂは挿入末
端方向へ、それぞれ製作公差を越える範囲のずれδの２
倍（２δ）だけ長くしたピッチＰｓ３に構成している。

【０１４９】この原子炉用制御棒は、上側のシース孔４
０ａに対して装着孔１３ａは上方に、また、下側のシー
ス孔４０ｂに対して装着孔１３ｂは下方に、それぞれδ
だけずらしている。

【０１５０】これにより、一体型中央構造材６側でシー
ス孔８ａ，８ｂに固着する荷重支持部材１２の支持軸１
２ｂと、これに装着されるＨｆ板３９の装着孔４０ａ，
４０ｂとは、上記第４実施形態と同様に、上側の装着孔
４０ａでは上方に、また下側の装着孔４０ｂでは下方に
大きく隙間ができる。

【０１５１】上記構成による作用としては、上記第４実
施形態と同様に、Ｈｆ板３９が上側へ相対的に慣性移動
する際には、上側の装着孔４０ａの下縁が上側の荷重支
持部材１２の支持軸１２ｂの下部に当接して、シース孔
８ａを介して衝撃荷重がＵ字状シース７に加わる。

【０１５２】また、Ｈｆ板１０が下側へ慣性移動する際
には、下側の装着孔４０ｂの上縁が下側の荷重支持部材
１２の支持軸１２ｂの上部に当接して、支持軸１２ｂか
らシース孔８ｂを介して衝撃荷重がシース７に加わるこ
とになる。

【０１５３】これにより、それぞれＵ字状シース７のシ
ース孔８ａ，８ｂの付近に応力が発生するが、この際に
他の３箇所のシース孔８，８ａ，８ｂの付近に応力は生
じない。なお、その他の作用と効果は上記第４実施形態
と同様である。

【０１５４】図７は、本発明に係る原子炉用制御棒の第
７実施形態を示すもので、ウィングの要部拡大正面図を
示すものである。

【０１５５】原子炉用制御棒４２においては、上記第６
実施形態とほぼ同様の構成であるので共通部分の説明は
省略する。第６実施形態と異なる部分は、ウィング４３
のＵ字状シース７における一体型中央構造材６側シース
孔８ａと８ｂの間は、炉心への制御棒挿抜方向であるシ
ース長手方向ピッチをＰｈとしている。

【０１５６】これに対して、一体型中性子吸収要素にお
ける中性子吸収板であるＨｆ板４４においては、一体型
中央構造材６側で荷重支持部材１２の支持軸１２ｂに装
着される装着孔４５ａ，４５ｂで、装着孔４５ａは原子
炉用制御棒４２の挿入末端方向へ、また装着孔４５ｂは
挿入先端方向へ、それぞれ製作公差を越える範囲のずれ
δの２倍（２δ）だけ短くしたピッチＰｓ４に構成して
いる。

【０１５７】この原子炉用制御棒４２はＵ字状シース７
の上側のシース孔８ａに対してＨｆ板４４の装着孔４５
ａは下方に、また、下側のシース孔８ｂに対して装着孔
４５ｂは上方に、それぞれδだけずらしている。

【０１５８】これにより、一体型中央構造材６側でＵ字
状シース７のシース孔８ａ，８ｂに固着する荷重支持部
材１２の支持軸１２ｂと、これに装着されるＨｆ板４４
の装着孔４５ａ，４５ｂとは、上記第５実施形態と同様
に、上側の装着孔４５ａでは下方に、また下側の装着孔
４５ｂでは上方に大きく隙間ができる。

【０１５９】上記構成による作用としては、一体型中性
子吸収要素における中性子吸収板であるＨｆ板４４が上
方へ相対的に慣性移動する際には、下側の荷重支持部材
１２の支持軸１２ｂの下部と装着孔４５ｂの下縁が当接
し、Ｈｆ板４４が下方へ慣性移動する際は、シース孔８
ｂを介して、また、Ｈｆ板４４が下側へ移動する際に
は、下側の荷重支持部材１２の支持軸１２の上方と装着
孔４５ａの上縁が当接して、それぞれシース孔８ａ，８
ｂを介して衝撃荷重がシース７に加わる。

【０１６０】これにより、それぞれＵ字状シース７のシ
ース孔８ａ，８ｂの付近に応力が発生する。その他の作
用と効果は上記第４実施形態及び第５実施形態とほぼ同
様であるので説明を省略する。

【０１６１】図８は本発明に係る原子炉用制御棒の第８
実施形態を示すものである。

【０１６２】第８実施形態に示された原子炉用制御棒に
おいて、図８（ａ）は原子炉用制御棒の下部を切り欠い
た要部拡大正面図で、図８（ｂ）は原子炉用制御棒に組
み込まれるＨｆ板の拡大正面図を示す。なお、図８
（ａ）は図２０（ａ）に示された原子炉用制御棒に、ま
た図８（ｂ）は図２０（ｂ）に示された原子炉用制御棒
にそれぞれ対応しており、同一部分には同じ符号を付し
て説明を省略する。

【０１６３】この原子炉用制御棒４７は図８（ａ）に示
すように、４枚のウィング４８を備えており、各ウィン
グ４８のＵ字状シース４９の中に一体型中性子吸収要素
として２枚の長寿命中性子吸収板であるＨｆ板１０が、
４ｂの荷重支持部材１２により支持したＨｆ板対１４が
複数収納されている。原子炉用制御棒４７の挿入先端側
から例えば２組のＨｆ板対５０においては、さらに、幅
方向と長手方向の中央部付近に、近接して長手方向に３
個の荷重支持部材１２が設けられている。

【０１６４】この原子炉用制御棒４７においては、図８
（ｂ）に示すようにＨｆ板対５０における矩形のＨｆ板
５１は、従来と同様にウィング幅方向と長手方向に離隔
した例えば４個の装着孔１３に追加して、ウィング幅方
向および長手方向の中央部付近に例えば３個の装着孔５
２を長手方向に列状に隣接させて形成したものである。

【０１６５】各Ｈｆ板５１の４個の装着孔１３の直径
と、荷重支持部材１２の支持軸１２ｂの直径との間に
は、熱膨張差による支障を回避できるだけの隙間が設け
られているが、中央付近の近接した３個の装着孔５２の
直径については、荷重支持部材１２の支持軸１２ｂとの
隙間は小さく構成している。

【０１６６】さらに、各Ｈｆ板１０，５１における一体
型中性子吸収要素としては、ハフニウム金属またはハフ
ニウムをジルコニウムやチタン等の希釈材で希釈したハ
フニウム合金を板状に形成した長寿命型中性子吸収板で
あり、各Ｈｆ板１４，５０を構成する対をなすＨｆ板１
０，５１は荷重支持部材１２等に備えた間隔保持機能に
より間隔保持され、原子炉用制御棒４７内に炉水の通路
となる図示しない水間隙１１が形成される。この原子炉
用制御棒４７は複数のＨｆ板１０，５１の組合せによる
トラップ構成としている。

【０１６７】次に、この原子炉用制御棒４７の作用につ
いて説明する。Ｈｆ板５０を構成する各Ｈｆ板５１に挿
入先端側と挿入末端側の２個づつ計４個の装着孔１３に
おける作用は前述した原子炉用制御棒と同様であるが、
中央付近に近接して設けた３個の装着孔５２において
は、この装着孔５２と装着された荷重支持部材１２の支
持軸１２ｂが、近接して長手方向で直線状に配置されて
いる。

【０１６８】この３個の荷重支持部材１２を介して保持
されるＳＵＳ製Ｕ字状シース４９と、Ｈｆ板５１との熱
膨張差による支障が無視できる範囲であることから、Ｈ
ｆ板５１とＵ字状シース４９との熱膨張差に伴う相対移
動は、この中央付近では起こらずに挿入先端方向と末端
方向において相対移動を許容する。

【０１６９】原子炉用制御棒４７の挿入先端側の各Ｈｆ
板対５０の中央付近に設けた３個の荷重支持部材１２と
Ｕ字状シース４９とは長手方向に延びる線上で接合され
ており、Ｕ字状シース４９は強い力に耐えることができ
る。これにより、中央付近の荷重支持部材１２に取付け
るＨｆ板対４９の範囲は、少なくとも一対当たりのＨｆ
板５１の重さが最も大きい部分で、挿入先端側から全長
の２／３程度迄が適切である。

【０１７０】また、原子炉用制御棒４７全長の中央付近
は地震時に最大応力の発生が予想されるために、この中
央付近にも本発明を実施することにより、一層制御棒４
７の強度向上の効果が得られる。

【０１７１】さらに、原子炉用制御棒４７に備えられる
矩形のＨｆ板５１において中央付近に設けた荷重支持部
材１２を介してＵ字状シース４９に保持される装着孔５
２は３個に限定する必要はなく、従来の装着孔１３によ
る荷重支持部材１２を介したシース７との接合線より長
くすることが重要である。

【０１７２】また、中央付近に設ける荷重支持部材１２
の少なくとも１個に、図１９（ｃ）で示すような荷重支
持部材１２の間隔保持部１２ａと同様の間隙保持機能を
備えることにより、複数の対向するＨｆ板５１間の間隙
をさらに正しく保持できるので、制御棒反応度価値がＨ
ｆ板５１の撓みにより変動することが防止できる。

【０１７３】図９は本発明に係る原子炉用制御棒の第９
実施形態を示すもので、ウィングの要部拡大正面図を示
す。

【０１７４】この原子炉用制御棒５３は、第６実施形態
に示された原子炉用制御棒をほぼ同様の構成であるので
共通する部分の説明を省略する。

【０１７５】図９に示された原子炉用制御棒５３でウィ
ング５４を形成するＵ字状シース７内に収納された一体
型中性子吸収要素のＨｆ板対における中性子吸収板のＨ
ｆ板５５は、炉心へ制御棒５３の挿入先端方向にあけた
荷重支持部材１２の支持軸１２ｂに装着する装着孔５６
を横長孔に構成している。Ｈｆ板５５の装着孔５６はウ
ィング幅方向に縦長の長孔に形成される。

【０１７６】従って、荷重支持部材１２の支持軸１２ｂ
とＨｆ板５５の装着孔５６の間で、シース長手方向の制
御棒挿抜方向には殆ど隙間を設けず、これと直角方向
（ウィング幅方向）にはＳＵＳ製のＵ字状シース７とＨ
ｆ板５５との熱膨張差を吸収するのに十分な隙間をあけ
ている。

【０１７７】上記構成による作用としては、制御棒５３
における炉心への挿抜に際して、Ｕ字状シース７内のＨ
ｆ板５５における通常の荷重及び衝撃荷重は、荷重支持
部材１２の支持軸１２ｂと殆ど隙間のない挿入先端側の
２個の装着孔５６から、荷重支持部材１２とシース孔８
を介してＵ字状シース７により保持される。

【０１７８】これにより、不特定の１個の荷重支持部材
１２にて、全ての衝撃荷重を支持することにはならない
ので、容易にＵ字状シース７の健全性を確保することが
できる。

【０１７９】第９実施形態に示された原子炉用制御棒で
は、挿入先端側の２個の荷重支持部材１２に対応するＨ
ｆ板５５の装着孔５６の孔構造を特定して説明したが、
挿入先端側の代わりに挿入末端側で実施しても同じ作用
と効果を得ることができる。

【０１８０】また、Ｈｆ板５５にあけた横長の装着孔５
６において、制御棒挿抜方向の隙間をなくす代わりに、
荷重支持部材１２の支持軸１２の断面をほぼ楕円形に形
成して、Ｈｆ板にあけた装着孔と制御棒挿抜方向の隙間
を殆どなくす構成としてもよい。

【０１８１】図１０は本発明に係る原子炉用制御棒の第
１０実施形態を示すものである。

【０１８２】第１０実施形態に示された原子炉用制御棒
５７において、図１０（ａ）はウィングの要部を拡大し
て示す正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＦ
−Ｆ線に沿った縦断面図、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）
におけるＧ部拡大断面図、さらに図１０（ｄ）は荷重支
持部材の斜視図をそれぞれ示す。

【０１８３】原子炉用制御棒５７におけるウィング５８
は、図１０（ａ）に示すようにＵ字状シース５９内の一
体型中性子吸収要素であるＨｆ板対６０において、２枚
のＨｆ板６１を図１０（ｂ）に示すように水間隙１１を
あけて対峙させる。Ｕ字状シース５９に２枚のＨｆ板６
１を固着するため、原子炉用制御棒５７は挿入先端側と
挿入末端側に、それぞれ従来と同様に２個づつの荷重支
持部材１２を設けている。

【０１８４】さらに、２枚のＨｆ板６１中央付近には別
の荷重支持部材として、制御棒挿入方向に細長く中央が
間隔保持部６２ａで、両側に各３個の支持軸６２ｂを設
けて構成した摩擦荷重支持部材６２を装着して構成して
いる。

【０１８５】また、図１０（ａ）に示された摩擦荷重支
持部材６２の３個の支持軸６２ｂの間で、横長の点線は
Ｈｆ板６１のシース側面に付けた浅い切込み溝６１ａ
で、小さな丸はＵ字状シース５９に外側表面からＨｆ板
６１側に向かって施したディンプリング５９ａを示す。
ディンプリング５９ａはエンボス面で形成してもよい。

【０１８６】なお、シース５９におけるディンプリング
５９ａによる内面凸部は、前記Ｈｆ板６１の浅い切込み
溝６１ａである凹部に係合して、摩擦抵抗機能を形成し
ている。

【０１８７】次に、第１０実施形態に示された原子炉用
制御棒の作用について説明する。摩擦荷重支持部材６２
の支持軸６２ｂは、Ｕ字状シース５９にあけたシース孔
８に嵌合して溶接により固着されているので、Ｕ字状シ
ース５９のディンプリング５９ａはＨｆ板６１の浅い切
込み溝６１ａと係合して、シース５９とＨｆ板６１との
間には摩擦抵抗が生じる。

【０１８８】従って、Ｈｆ板６１がシース５９に対して
相対運動をしようとする場合には、前記摩擦荷重支持部
材６２においてＨｆ板６１の動きが抵抗されることか
ら、前記の相対運動が抑制されて上記第８実施形態と同
様の効果を得ることができる。

【０１８９】なお、摩擦抵抗を発生する手段のＨｆ板６
１の表面の加工は、浅い切込み溝６１ａ方式に限定する
必要はなく、例えば皿状の窪みでも良い。

【０１９０】図１０（ｄ）に示す荷重支持部材６３は、
従来の荷重支持部材１２を例にして、より具体的な形状
を示したもので、支持軸６３ｂの両側に図示しないＨｆ
板１０の装着孔１３を装着して、間隔保持機能の間隔保
持部６３ａを挟んだ２枚のＨｆ板１０の間を水間隙１１
とするが、この間隔保持部６３ａの表面に公差した溝６
３ｃを設けて構成している。

【０１９１】上記構成による荷重支持部材６３において
は、通常ＳＵＳ材で作られる荷重支持部材６３の間隔保
持部６３ａの表面は、このＳＵＳと異種の金属であるＨ
ｆ板１０と接触することから、水環境が良くない場合に
は原子炉運転中に炉心内の冷却材である炉水により、水
放射線化学的な腐食を起こす可能性も考えられる。

【０１９２】しかしながら、荷重支持部材６３において
は異種金属が当接する間隔保持部６３ａの表面に溝６３
ｃが設けてあることから、この溝６３ｃにより周辺に炉
水が滞留することがないので、荷重支持部材６３付近の
荷重支持部材６３及びＨｆ板１０の健全性が維持され
る。

【０１９３】なお、それぞれにて特記はしていないが、
上記荷重支持部材１２及び摩擦荷重支持部材６２にも、
当然この様な配慮をすることは容易である。

【０１９４】図１１は本発明に係る原子炉用制御棒の第
１１実施形態を示すもので、ウィングの要部拡大正面図
を示している。この原子炉用制御棒６４においてウィン
グ６５を形成するＵ字状シース６６内には、一体型中性
子吸収要素である２枚の中性子吸収板のＨｆ板６７を荷
重支持部材１２により結合したＨｆ板対を複数収納して
いる。

【０１９５】前記ウィング６５ではＨｆ板６７とＵ字状
のシース６６において、制御棒挿入先端側で一体型中央
構造材６側に位置する１個の荷重支持部材６８の支持軸
６８ｂを、他の３個の荷重支持部材１２の支持軸１２ｂ
より大きな直径とする。

【０１９６】またこれに伴って、荷重支持部材６８の支
持軸６８ｂに装着されるＨｆ板６７の装着孔６９と、支
持軸６８を嵌合して固着するＵ字状シース６６のシース
孔７０の直径も大きくすると共に、両者の直径間の隙間
は殆どないように構成する。

【０１９７】この原子炉用制御棒６４は他の３個のＨｆ
板６７の装着孔１３と荷重支持部材１２の支持軸１２ｂ
の直径との間には、シース６６とＨｆ板６７との熱膨張
差における支障を回避できるだけの十分な隙間を設けて
いる。

【０１９８】上記構成による作用としては、Ｈｆ板６７
の通常の荷重と衝撃荷重は、互いの隙間が殆どない荷重
支持部材６８の支持軸６８ｂを介して、その近傍のシー
ス６６で保持される。

【０１９９】この際に、荷重支持部材６８の支持軸６８
ｂの直径が大きく、これと共にシース６６のシース孔７
０とによる接触面も長くなっているために、従来以上に
大きな荷重に耐えることができて長寿命で信頼性が向上
する。

【０２００】第１１実施形態では制御棒挿入先端方向
で、一体型中央構造材６側に実施した例について説明し
ているが、これに限定されることなく、任意の１箇所を
対象としても良い。

【０２０１】しかし、Ｕ字状シース６６が一体型中央構
造材６に結合されている一体型中央構造材側の方が、一
般にＵ字状シース６６が一体型中央構造材６により補強
されて、機械的強度が大であることから、一体型中央構
造材側の方が好適であることは、以上の各実施形態にお
けるものと同じである。

【０２０２】図１２は本発明に係る原子炉用制御棒の第
１２実施形態を示すもので、Ｕ字状シースを一部切欠い
て示す正面図である。

【０２０３】第１２実施形態に示された原子炉用制御棒
７１においてはＵ字状シース７内に、一体型中性子吸収
要素としてシース長手方向に複数に、例えば１０分割し
たＨｆ板対７２を収納している。

【０２０４】この各Ｈｆ板対７２を形成するＨｆ板は、
その厚さを炉心における制御棒７１の反応度効果から、
制御棒挿入先端（上方）から挿入末端（下方）に向かっ
て順次薄くなるようにされている。

【０２０５】また、各Ｈｆ板対７２のシース長手方向の
長さｌ₁〜ｌ₁₀は、制御棒挿入先端から挿入末端に向か
って、例えばｌ₁＝ｌ₂＜ｌ₃＝ｌ₄＜ｌ₅＝ｌ₆＝ｌ
₇＜ｌ₈＝ｌ₉＝ｌ₁₀のように、順次長尺化して構成す
る。

【０２０６】次に、上記構成による作用について説明す
る。上記図２０（ｂ）に示したように、従来の原子炉用
制御棒１において一体型中性子吸収要素による中性子吸
収板の各Ｈｆ板１０は、炉心に挿入した制御棒挿入先端
側の中性子吸収機能を大きく設定させている。

【０２０７】従って、各Ｈｆ板１０は縦と横の寸法は同
一であるが、制御棒挿入先端側ほど厚さを厚くしている
ことから、挿入先端である上部ほどＨｆ板１０の重量が
重く、シース７に加わる荷重も制御棒挿入先端側ほど大
きくなっている。

【０２０８】しかしこの原子炉用制御棒７１において
は、制御棒挿入先端側において厚さが厚い部分の縦寸法
を短くしたことにより重量が軽減されて、各Ｈｆ板対７
２によりＵ字状シース７に加わる荷重分布をほぼ一様と
することができる。

【０２０９】荷重分布の一様化により、特にＵ字状シー
ス７の挿入先端に比較的近い部分で、特定できない位置
の荷重支持部材１２を支持する部分の荷重負担が軽減さ
れて、Ｕ字状シース７及び原子炉用制御棒７１における
健全性が向上する。

【０２１０】第１２実施形態に係る原子炉用制御棒で
は、トラップ構成の一体型中性子吸収要素であるＨｆ板
対７２の場合について説明したが、このトラップ構成に
限定されるものでなく、他の構成の制御棒に適用して
も、同様の作用と効果が得られるものである。

【０２１１】図１３は本発明に係る原子炉用制御棒の第
１３実施形態を示すもので、Ｕ字状シースの一部を切欠
いて示す正面図である。

【０２１２】この原子炉用制御棒７３においては、Ｕ字
状シース７内にシース長さ方向に複数に分割した（１０
分割を例に示す）、一体型長寿命中性子吸収要素である
Ｈｆ板対７２，７４を収納している。

【０２１３】各Ｈｆ板対７２，７４を形成するＨｆ板の
厚さは、制御棒挿入先端（上方）から挿入末端（下方）
に向かって順次薄くなるように形成している。

【０２１４】また、各Ｈｆ板対７２，７４のシース長さ
方向の長さｌ₁〜ｌ₁₀を、例えばｌ₁＝ｌ₂＞ｌ₃＝ｌ
₄＞ｌ₅＝ｌ₆＜ｌ₇＝ｌ₈＜ｌ₉＝ｌ₁₀のように、原
子炉用制御棒７３の中央部から、制御棒挿入先端及び末
端に向かって順次長尺化している。

【０２１５】さらに、制御棒挿入先端側の３個のＨｆ板
対７４には、周辺の４個に併せて中央部にも荷重支持部
材１２を設けて構成している。

【０２１６】次に、上記構成による作用について説明す
る。原子炉用制御棒７３においては、Ｈｆ板対７２，７
４の長さｌ₁〜ｌ₁₀が、制御棒全長の中央付近（ｌ₅，
ｌ₆）で短く、制御棒挿入先端側及び挿入末端側に向か
うに従って長くなっており、かつ、挿入先端から例えば
３番目迄のＨｆ板対７４の中央部には、荷重支持部材１
２が追加されている。

【０２１７】これにより、地震時に応力が大きくなる制
御棒７３の中央部は、Ｈｆ板対７２の大きさに対して荷
重支持部材１２をより密に配置していることから、Ｕ字
状シース７における強度が向上して、この場合に荷重支
持部材１２はシース補強材、すなわちステイフナとして
機能する。

【０２１８】また、制御棒挿入先端側のＨｆ板対７４
で、中央部に荷重支持部材１２を追加して設けたもの
は、その配置位置から厚さが厚く重量が大で、荷重支持
部材１２と共にシース７に加わる荷重が大きくなる。

【０２１９】しかしながら、荷重支持部材１２の数が多
いことから荷重支持部材１２当たりの荷重負担が低減す
るとともに、Ｕ字状シース７における局部的応力も軽減
するので、制御棒挿抜に伴う衝撃荷重の支持と地震時の
応力対応が良好となる。なお、上記と同様に前記Ｈｆ板
対７２，７４はトラップ構成に限定されるものではな
い。

【０２２０】図１４は本発明に係る原子炉用制御棒の第
１４実施形態を示すもので、Ｕ字状シースの一部を切欠
いて示す正面図である。

【０２２１】この原子炉用制御棒７５においては、Ｕ字
状シース７内に一体型中性子吸収要素であるシース長さ
方向に複数に例えば８分割したＨｆ板対７２，７４を収
納している。

【０２２２】各Ｈｆ板対７２，７４を形成する中性子吸
収板のＨｆ板の厚さは、制御棒挿入先端から挿入末端に
向かって順次薄くしている。

【０２２３】また、各Ｈｆ板対７２，７４におけるシー
ス長さ方向の長さは同一としているが、制御棒挿入先端
から全長の３／４迄、各Ｈｆ板対７４は周辺の４個と共
に中央部にも荷重支持部材１２を設けてウィング１７内
に収容した配置構成をとっている。

【０２２４】上記構成による作用としては、Ｈｆ板対７
４におけるＨｆ板の厚さが厚く重量が大きな制御棒挿入
先端側と、原子炉用制御棒７５の長さ方向の中央部にお
いて、荷重支持部材１２を増したＨｆ板対７４が配置さ
れていることにより、それぞれの荷重支持部材１２及
び、この荷重支持部材１２を介して荷重を負担するＵ字
状シース７の局部的応力が軽減される。

【０２２５】図１４に示された原子炉用制御棒７５は構
造が比較的簡素なことから製作が容易であり、また、こ
のＨｆ板対７４がトラップ構成に限定されるものでない
ことは、第１４実施形態でも同様である。

【０２２６】図１５は原子炉用制御棒の第１５実施形態
を示すものである。

【０２２７】第１５実施形態に示された原子炉用制御棒
において、図１５（ａ）はＵ字状シースの一部を切り欠
いて示す正面図、図１５（ｂ）は原子炉用制御棒内に組
み込まれるＨｆ板の側面図である。この原子炉用制御棒
７６においては、Ｕ字状シース７内にシース長さ方向に
複数に例えば８分割した一体型中性子吸収要素であるＨ
ｆ板対７７を収納している。

【０２２８】このＨｆ板対７７は、全長を８分割した長
さの中性子吸収板のＨｆ板７８と、その１／２長さのＨ
ｆ板７９を荷重支持部材１２により支持して、Ｕ字状シ
ース７内に保持しウィング１７を構成したもので、図１
５（ｂ）に示すように中間に荷重支持部材１２を挟ん
で、片側にはＨｆ板７８を、また他の側には最先端と最
末端に短いＨｆ板７９を配置し、その中間にＨｆ板７８
を１／２ピッチづつ相互にずらして配置している。

【０２２９】これにより、シース長さ方向で片側と他の
側におけるＨｆ板７８，７９の間隙は、段違いに形成さ
れる。また、前記最先端と最末端に配置したＨｆ板７９
については、相対するＨｆ板７８との間には、Ｈｆ板７
８に対して設けた４個の荷重支持部材１２と別で、Ｈｆ
板７８の中央部近くに荷重支持部材１２を設けて構成し
ている。

【０２３０】上記構成による作用としては、Ｕ字状シー
ス７内で複数の中性子吸収板であるＨｆ板７８，７９で
形成したＨｆ板対７７において、シース長さ方向でＵ字
状シース７を制御棒挿抜方向と直角に横切る間隙がなく
なるので、制御棒７６における反応度価値の向上が得ら
れる。

【０２３１】また、複数のＨｆ板対７７を収納したＵ字
状シース７は、段違いに配置されたＨｆ板７８，７９に
より支えられて、制御棒７６における横方向の強度が向
上する。

【０２３２】図１６は本発明に係る原子炉用制御棒の第
１６実施形態を示すもので、この制御棒内に備えられる
Ｈｆ板の要部拡大横断面図に示すものである。この実施
形態に示された原子炉用制御棒は図示しないＵ字状シー
ス７内に収納される一体型中性子吸収要素である複数の
Ｈｆ板対８０が、２枚のＨｆ板１０を対峙させて上記図
１９（ｃ）に示される荷重支持部材１２よりＵ字状シー
ス７に固着支持されると共に、この荷重支持部材１２を
複数配置した位置の適宜の間に、他の間隔保持部材８１
を設けてＨｆ板対８０を保持したものである。

【０２３３】間隔保持部材８１はコマのような間隔保持
スペーサ形状で、Ｈｆ板対８０の中間部で水間隙１１を
確保し両端の軸部（耳軸部）をＨｆ板１０にあけた孔に
嵌合して溶接等により固着している。

【０２３４】上記構成による作用としては、制御棒の一
体型中性子吸収要素であるＨｆ板対８０において、中性
子吸収板のＨｆ板１０の厚さが薄い場合には、荷重支持
部材１２の取付け位置から大きく離れた場所において
は、荷重支持部材１２による間隔保持機能と補強機能が
低下して、Ｈｆ板１０が撓み易くなることが考えられ
る。

【０２３５】厚さが薄いＨｆ板１０が撓むとＵ字状シー
ス７に対してＨｆ板１０による補強能力が殆どなくなる
と共に、Ｈｆ板１０が内側に撓むと水間隙１１が狭くな
り、制御棒反応度の低下を招くことになる。

【０２３６】しかしながらこの原子炉用制御棒では荷重
支持部材８１で補強されたＨｆ板対８０を備えており、
Ｈｆ板対８０は荷重支持部材１２に加えて間隔保持部材
８１に、より強固に補強されることから、Ｈｆ板１０の
撓みと制御棒反応度の低下を防止することができる。

【０２３７】間隔保持部材８１については、コマのよう
なスペーサ形状の外に、貝柱状として２枚のＨｆ板１０
の間に介在させて、Ｈｆ板１０の両側から溶接等で固着
するようにしても良い。

【０２３８】図１７は本発明に係る原子炉用制御棒の第
１７実施形態を示すものである。

【０２３９】図１７実施形態に示される原子炉用制御棒
の形状は第１６実施形態に示された図１６の原子炉用制
御棒と同様であり、制御棒としてウィングのＵ字状シー
ス７内に収納するＨｆ板対を一体型中性子吸収要素であ
るＨｆ合金板により形成する。

【０２４０】すなわちＨｆ合金板は、上記第１６実施形
態における厚さが薄いＨｆ板１０の代わりに、Ｈｆとジ
ルコニウムの合金としてジルコニウムの比率を高め、Ｈ
ｆの含有絶対量は従来とほぼ等しくしたＨｆ合金板とし
て構成する。

【０２４１】上記構成による作用としては、原子炉用制
御棒として前記Ｈｆ板１０と同等の中性子吸収機能を備
えたＨｆ合金板として得るためには、Ｈｆ合金板におい
ては板厚が増すことになり、従って、この板厚の増加に
より機械的強度が増大することから、シース７を含めた
制御棒としての機械的強度が向上する。

【０２４２】これにより、制御棒としての全体重量が若
干増加する傾向はあるが、総合的には上記第１６実施形
態と同じ作用で、機械的・物理的強度が優れた効果が得
られる。

【０２４３】図１７のＨｆ板の要部拡大横断面図に示す
ように、原子炉用制御棒のウィングで図示しないＵ字状
シース７内に収納される複数のＨｆ板対８２は、Ｈｆ板
１０を２枚づつ対峙させると共に、上記図１９（ｃ）に
示す荷重支持部材１２より支持する。

【０２４４】さらに、Ｈｆ板対８２には対峙させた２枚
のＨｆ板１０のシース長さ方向の側端部で、ウィング幅
方向内側、すなわち図示しない一体型中央構造材６側に
は、一体型中央構造材６との間に通水路を形成する通水
溝８３を設けた側端Ｈｆ棒８４を溶接等により固着す
る。

【０２４５】また、一体型中央構造材６と反対側、ウィ
ング幅方向外側の側端部には、図示しないＵ字状シース
７の内側との間に通水路を形成する通水溝８３を設けた
側端Ｈｆ棒８５を溶接等により固着して横断面を箱型に
構成する。

【０２４６】次に、この原子炉用制御棒の作用について
説明する。原子炉用制御棒として前記Ｈｆ板対８２にお
いては、その横断面が基本的に箱型となり、さらに、図
示しないシース長さ方向である制御棒挿抜方向に対して
通水路が形成されている。

【０２４７】すなわち、一体型中央構造材６側には側端
Ｈｆ棒８４の通水溝８３により、また一体型中央構造材
６と反対側には、側端Ｈｆ棒８５の通水溝８３による通
水路が形成される。

【０２４８】このために、制御棒はトラップ構成であり
ながら、側端Ｈｆ棒８４，８５により側端側が、また全
体的に横断面が基本的に箱型であることからＨｆ板対８
２の強度が上昇して、このＨｆ板対８２に補強されてＵ
字状シース７と共に、制御棒としての機械的強度が大幅
に向上する。

【０２４９】さらに、図１７に示される原子炉用制御棒
は、トラップ構成の制御棒の殆ど全ての場合に適用でき
るが、特に中性子吸収板であるＨｆ板の厚さが比較的薄
い場合に効果が大きい。

【０２５０】すなわち、Ｈｆ板厚が薄くても丈夫なＨｆ
板対の構成とすることができて、シース７への荷重保持
方法の限定も殆どないことから、上記した各実施形態に
対しても適用することができる。

【０２５１】図１８は本発明に係る原子炉用制御棒の第
１８実施形態を示すものである。

【０２５２】この実施形態に示された原子炉用制御棒８
６は、一体型中央構造材６の横断面が十字状をなし、４
つの突起８７を中心角度が等角度をなすように一体に成
形される。各突起８７は一体型中央構造材６の長手方向
に延設され、ウィング８８の厚さと略等しい厚さを有す
る。突起８７の先端に凹部８９が長手方向に必要に応じ
て延設されて形成され、凹状突起に構成される。この凹
状突起８７にウィング８８を構成するＵ字状シース７の
開口部が突き合されて溶接され、固着される。

【０２５３】この原子炉用制御棒８６においては、一体
型中央構造材６の凹状突起８７はウィング８８の厚さと
同じ厚さを有し、凹状突起８７に突き合されるウィング
８８のＵ字状シース７は同じ板厚を有するように形成さ
れるため、溶接時の入熱が両板材に均等となる。このた
め、Ｕ字状シース７を凹状突起８７に突き合せ溶接する
際、溶け込み不足等による溶接不良を削減することがで
きる。また、この突き合せ溶接により、クレビス環境の
削減も併せて実施でき、溶接部の信頼性を向上させるこ
とができる。

【０２５４】このように、一体型中央構造材６の突起８
７とＵ字状シース７を同一厚さとすることにより、Ｕ字
状シース７を突起８７へ突き合せて溶接する際、同じ板
厚の部材同士の溶接となるため、溶接部の信頼性が向上
し、クレビス環境下による溶接部の割れの削減が可能と
なり、歩留りを向上させることができる。クレビス環境
下による溶接部の割れの削減が可能であるため、割れ発
生による制御棒取り替え体数の増加及びそれに伴う廃棄
物量の増加という経済性悪化を招く要因を削除すること
ができ、結果として経済性は上昇する。

【０２５５】図１８に示されたＵ字状シースの中央構造
材への溶接による固着構造は、図１乃至図１７に示され
た原子炉用制御棒にも適用することができる。

【０２５６】

【発明の効果】以上に述べたように本発明に係る原子炉
用制御棒においては、制御棒の機械的・物理的強度を増
大させることにより、機械的・物理的寿命を核的寿命と
均衡化させ、整合化させることができ、より一層制御棒
の長寿命化を図ることが可能となり、原子力発電の信頼
性と経済性を向上させる一方、放射性廃棄物の発生量低
減を図ることができる。

【０２５７】請求項１に係る発明においては、相対的に
重量が重い一体型中性子吸収要素を短尺化することによ
り軽量化し、荷重支持部材１個当たりの荷重を低減する
ことにより、一体型中性子吸収要素の荷重を荷重支持部
材を介して保持しているＵ字状シースに加える局部的応
力を低減させて、制御棒の機械的・物理的強度を向上さ
せることができ、機械的・物理的強度を核的寿命と均衡
化させてより一層長寿命化を図ることができる。

【０２５８】請求項２に係る発明においては、一体型中
性子吸収要素の軽量化により荷重支持部材１個当たりに
加わる荷重が低減されるので、一体型中性子吸収要素の
荷重を荷重支持部材を介して保持しているＵ字状シース
に加わる局部的応力を低減させることができ、制御棒の
機械的・物理的強度を向上させて核的寿命と均衡化させ
ることができ、一層の長寿命化を図ることができる。

【０２５９】請求項３に係る発明においては、荷重支持
部材１個当たりに加わる荷重を低減させ、比較的長尺の
スティフナがＵ字状シースに固着されるのでＵ字状シー
スの機械的・物理的強度が向上する一方、スティフナの
内部には中性子吸収材を収納しているので、制御棒の反
応度価値の低下を防止でき、制御棒の健全性を向上させ
ることができる。

【０２６０】請求項４に係る発明においては、荷重支持
部材に加わる荷重が低減するのでシースの健全性を向上
させることができ、同一重量の一体型中性子吸収要素を
用いた場合には、制御棒の反応度価値を向上させること
ができ、核的寿命も増加する。

【０２６１】また、反応度価値や核的寿命を向上させる
必要がない場合には、一体型中性子吸収要素の量を減ら
すことにより重量が軽減するので、一体型中性子吸収要
素を保持するＵ字状シースの健全性がさらに向上する。

【０２６２】請求項５に係る発明においては、制御棒の
挿抜操作において、一体型中性子吸収要素がＵ字状シー
スに対して相対的に移動する際に、シース長手方向に対
をなす所定の２個の荷重支持部材の内で、挿入方向と引
抜き方向の場合とで荷重を負担する荷重支持部材が異な
り、荷重を確実に分担するので１個当たりの荷重が半減
し、荷重支持部材と共にＵ字状シースにおける耐応力と
機械的強度が向上し、制御棒の健全性を向上させること
ができる。

【０２６３】請求項６に係る発明においては、ウィング
を構成するＵ字状シースはウィング幅方向内側がその外
側に比べて機械的強度が大きいことから、この中央構造
材寄りの荷重支持部材に一体型中性子吸収要素の荷重を
負担させることにより、この荷重支持部材を固着したＵ
字状シースにおける耐応力と機械強度を向上させること
ができ、制御棒の健全性を向上させ得る。

【０２６４】請求項７に係る発明においては、制御棒の
挿抜操作において、一体型中性子吸収要素がＵ字状シー
スに対して相対的に移動する際に、シース長手方向に対
をなす所定の２個の荷重支持部材の内で、挿入方向と引
抜き方向の場合とで荷重を負担する荷重支持部材が異な
り、荷重を確実に分担するので１個当たりの荷重が半減
し、荷重支持部材と共にＵ字状シースにおける耐応力と
機械的強度を向上させることができる。

【０２６５】請求項８に係る発明においては、ウィング
のＵ字状シースは中央構造材に固着されている側がウィ
ング幅方向外側に比べて機械的強度が大きいことから、
この中央構造材寄りの荷重支持部材において一体型中性
子吸収要素の荷重を負担させることにより、この荷重支
持部材を固着したＵ字状シースの耐応力と機械的強度を
向上させることができる。

【０２６６】請求項９に係る発明においては、重量の重
い一体型中性子吸収要素の中央付近に近接して設けた複
数の荷重支持部材が、一体型中性子吸収要素との係合を
長くして衝撃荷重等を分担するので、Ｕ字状シースの耐
荷重性の向上と、一体型中性子吸収要素間の間隔を確保
することができる。

【０２６７】請求項１０に係る発明においては、一体型
中性子吸収要素をハフニウム金属またはハフニウム合金
による長寿命型中性子吸収板として、対峙させた相互間
に水間隙を設けてトラップ構成とするとともに、中央付
近で間隔を保持することにより、中性子吸収板材内側へ
の撓みをなくして、反応度価値の低下の防止とＵ字状シ
ースの機械的・物理的強度が補強され、向上させること
ができる。

【０２６８】請求項１１に係る発明においては、一体型
中性子吸収要素の荷重が、制御棒挿抜方向のいずれか一
方で複数の荷重支持部材により確実に分担して支持され
るので、荷重支持部材を固着したＵ字状シースの局部的
における衝撃荷重が軽減され、Ｕ字状シースおよび一体
型中性子吸収要素の健全性を向上させることができる。

【０２６９】請求項１２に係る発明においては、制御棒
の挿抜操作に伴うＵ字状シースと一体型中性子吸収要素
における中性子吸収板との相対運動は、摩擦荷重支持部
材により与えたＵ字状シースと中性子吸収板との摩擦抵
抗により衝撃荷重が抑制されるので、荷重支持部材の負
担が低減してＵ字状シースと中性子吸収板の健全性を向
上させることができる。

【０２７０】請求項１３に係る発明においては、Ｕ字状
シースのディンプリングと中性子吸収板の窪みを係合し
て、この係合状態を摩擦荷重支持部材で保持することに
より、両者の間に摩擦抵抗が発生し、Ｕ字状シース内に
中性子吸収板を安定的にしかも確実に収納保持させるこ
とができる。

【０２７１】請求項１４に係る発明においては、一体型
中性子吸収要素の重量及び衝撃荷重を支持する装着孔と
荷重支持部材の支持軸、およびシース孔の直径が大径化
することから耐荷重が増し、Ｕ字状シース等の健全性が
向上する。

【０２７２】請求項１５に係る発明においては、ウィン
グのＵ字状シースは中央構造材に固着されている側はウ
ィング幅方向外側に比べて機械的強度が大きいことか
ら、中央構造材寄りの荷重支持部材に一体型中性子吸収
要素の荷重を負担させことにより、この荷重支持部材を
固着したＵ字状シースの耐応力と機械的強度を向上させ
ることができる。

【０２７３】請求項１６に係る発明においては、各中性
子吸収材の重量がほぼ一様となるために、それぞれの荷
重支持部材が負担する衝撃荷重とＵ字状シースにおける
局部応力がほぼ均等化されるので、Ｕ字状シース等の健
全性を向上させることができる。

【０２７４】請求項１７に係る発明においては、地震時
に受ける応力が大きい制御棒全長の中央部分において一
体型中性子吸収要素を短尺化して、荷重支持部材の取付
け密度を高くすることにより耐震性を向上させることが
でき、さらに、相対的に重量が重い一体型中性子吸収要
素に荷重支持部材を追加したので、荷重支持部材１個当
たりの支持荷重が低下して、Ｕ字状シースや一体型中性
子吸収要素の健全性を向上させることができる。

【０２７５】請求項１８に係る発明においては、相対的
に重量が重い一体型中性子吸収要素と、地震時に発生す
る応力が大きい部分に荷重支持部材を追加したので、荷
重支持部材１個当たりの支持荷重が低下して、Ｕ字状シ
ースの健全性を向上させることができる。

【０２７６】請求項１９に係る発明においては、Ｕ字状
シース内の一体型中性子吸収要素は、ハフニウム金属ま
たはハフニウム合金の長寿命型中性子吸収板を、水間隙
を挟んで段違いに並べているので、横方向の強度が補強
され、Ｕ字状シースの強度も向上する一方、一体型中性
子吸収要素は縦方向に中性子吸収板の切れ目がなく、横
切る中性子がなくなるので制御棒の反応度価値を向上さ
せることができる。

【０２７７】請求項２０に係る発明においては、荷重支
持部材との中央部で、対峙させた２枚の中性子吸収板の
間に間隙保持材を固着しているので、中性子吸収板が曲
がり難くなり、Ｕ字状シースの強度が補足され、Ｕ字状
シースの健全性を向上させることができる一方、中性子
吸収板間の間隙が正しく保持されるために、制御棒の反
応度価値の低下が起こらない。

【０２７８】請求項２１に係る発明においては、ハフニ
ウム合金による一体型中性子吸収要素における中性子吸
収板では、ハフニウム含有量が同じハフニウム金属に比
べて板厚が増大となることから機械的・物理的強度が増
し、シース強度が補強されるのでＵ字状シースの健全性
を向上させることができる。

【０２７９】請求項２２に係る発明においては、一体型
中性子吸収要素の横断面がほぼ箱型のために、剛性が増
して機械的・物理的強度が増大し、シース強度が補強さ
れてＵ字状シースの健全性が向上する一方、Ｕ字状シー
ス内で一体型中性子吸収要素の両外側に通水路を形成す
ることができる。

【０２８０】請求項２３に係る発明においては、中央構
造材の突起とウィングを同一厚さにし、ウィングのＵ字
状シースを中央構造材の突起に溶接し、固着することに
よって、溶接部の信頼性向上、クレビス環境下による溶
接部の割れの削減が可能であるため、割れ発生による制
御棒取り替え体数の増加や放射性廃棄物量の増加を未然
にかつ確実に防止することができ、結果として経済性を
一層良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る原子炉用制御棒の第１実施形態を
示すもので、（ａ）はウィングの一部を切欠いて示す要
部拡大正面図、（ｂ）はウィング内に収容されるＨｆ板
対の拡大正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ−Ｂ線に沿
う横断面図。

【図２】本発明に係る原子炉用制御棒の第２実施形態を
示すもので、（ａ）はウィングの一部を切り欠いて示す
要部拡大正面図、（ｂ）はウィング内に収容されるＨｆ
板対の拡大正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＣ−Ｃ線に
沿う横断面図。

【図３】本発明に係る原子炉用制御棒の第３実施形態を
示すもので、（ａ）はウィングの一部を切り欠いて示す
要部拡大正面図、（ｂ）はウィング内に収容されるＨｆ
板対の拡大正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＤ−Ｄ線に
沿う横断面図。

【図４】本発明に係る原子炉用制御棒の第４実施形態を
示すもので、（ａ）はウィングの要部拡大正面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ線に沿う横断面図。

【図５】本発明に係る原子炉用制御棒の第５実施形態を
示すもので、ウィングの要部拡大正面図。

【図６】本発明に係る原子炉用制御棒の第６実施形態を
示すもので、ウィングの要部拡大正面図。

【図７】本発明に係る原子炉用制御棒の第７実施形態を
示すもので、ウィングの要部拡大正面図。

【図８】本発明に係る原子炉用制御棒の第８実施形態を
示すもので、（ａ）は一部切り欠き要部拡大正面図、
（ｂ）はＨｆ板の拡大正面図。

【図９】本発明に係る原子炉用制御棒の第９実施形態を
示すもので、ウィングの要部拡大正面図。

【図１０】本発明に係る原子炉用制御棒の第１０実施形
態を示すもので、（ａ）はウィング要部拡大正面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ線に沿う縦断面図、
（ｃ）は（ｂ）における要部拡大断面図、（ｄ）は荷重
支持部材の斜視図。

【図１１】本発明に係る原子炉用制御棒の第１１実施形
態を示すもので、ウィングの要部拡大正面図。

【図１２】本発明に係る原子炉用制御棒の第１２実施形
態を示すもので、ウィングを構成するＵ字状シースを切
欠いて示す正面図。

【図１３】本発明に係る原子炉用制御棒の第１３実施形
態を示すもので、ウィングを構成するＵ字状シースを切
欠いて示す正面図。

【図１４】本発明に係る原子炉用制御棒の第１４実施形
態を示すもので、ウィングを構成するＵ字状シースを切
欠いて示す正面図。

【図１５】本発明に係る原子炉用制御棒の第１５実施形
態を示すもので、ウィングを構成するＵ字状シースを切
欠いて示す正面図。

【図１６】本発明に係る原子炉用制御棒の第１６実施形
態を示すもので、ウィング内に収容されるＨｆ板の要部
拡大横断面図。

【図１７】本発明に係る原子炉用制御棒の第１７実施形
態を示すもので、ウィング内に収容されるＨｆ板の要部
拡大横断面図。

【図１８】本発明に係る原子炉用制御棒の第１８実施形
態を示すもので、一体型中央構造材とＵ字状シース固着
部を示す断面図。

【図１９】従来の長寿命型原子炉用制御棒を示すもの
で、（ａ）は一部切断斜視図、（ｂ）はウィングの横断
面図、（ｃ）は荷重支持部材の斜視図。

【図２０】従来の長寿命型原子炉用制御棒を示すもの
で、（ａ）はウィングの一部を切り欠いて示す正面図、
（ｂ）はウィング内に収容されるＨｆ板厚さの軸方向分
布図。

【図２１】従来の長寿命型原子炉用制御棒を示すもの
で、（ａ）はウィングの一部を切り欠いて示す要部拡大
正面図、（ｂ）はウィング内に収容されるＨｆ板対の拡
大正面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿う横断
面図。

【符号の説明】

１，１６，１９，２２，２７，３２，３７，４２，４
７，５３，５７，６７，７１，７３，７５，７６，８６
制御棒２，１７，２０，２３，２９，３４，３８，４３，４
８，５４，５８，６５，８８ウィング３ハンドル４先端構造材５末端構造材６一体型中央構造材７，２８，３３，４９，５６，６６シース８，８ａ，８ｂ，３０ａ，３０ｂ，３５ａ，３５ｂ，７
０シース孔９通水孔１０，１０ａ〜１０ｄ，３９，４４，５１，５５，６
１，６７，７８，７９Ｈｆ板１１水間隙１２，６３，６８荷重支持部材１２ａ，６２ａ，６３ａ間隙部１２ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６８ｂ支持軸１３，１３ａ，１３ｂ，４０ａ，４０ｂ，４５ａ，４５
ｂ，５２，５６，６９装着孔１４，１８，２１，２４，５０，６０，７２，７４，７
７，８０，８２Ｈｆ板対１５，３１，３６，４１，４６ピッチ２５Ｈｆ棒２６スティフナ５９ａデンプリング６１ａ切込み溝６２摩擦荷重支持部材６３ｄ溝８１間隔保持部材８３通水溝８４，８５側端Ｈｆ棒８７突起Ｌシース長手方向長さｌＨｆ板の長さｌ₁〜ｌ₁₀ Ｈｆ板対の長さ δ ずれ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者志賀重範東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシース
の開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構
成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記ウィングに収容され
る複数組の一体型中性子吸収要素のうち、重量が相対的
に大きくなる少なくとも１組の一体型中性子吸収要素の
シース長手方向長さを短尺化し、短尺化した一体型中性
子吸収要素をそれぞれ複数の荷重支持部材でＵ字状シー
スに保持し、Ｕ字状シースに加わる局所的な荷重を低減
させたことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項２】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシース
の開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構
成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、重量が相対的に大きくな
る少なくとも１組の一体型中性子吸収要素をウィング幅
方向に複数に分割し、分割された一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材でＵ字状シースに重量保
持させ、前記分割された一体型中性子吸収要素を支持す
る荷重支持部材の合計支持能力が、一体型中性子吸収要
素が未分割時の荷重支持部材の支持能力を越えるように
設定したことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項３】ウィング幅方向に分割された一体型中性
子吸収要素は、分割された一体型中性子吸収要素間の少
なくとも１箇所に中性子吸収材入りスティフナを配置す
るとともに上記スティフナをＵ字状シースに固着した請
求項２に記載の原子炉用制御棒。
【請求項４】ウィング幅方向に複数に分割された一体
型中性子吸収要素は、前記ウィングの外側縁に位置する
一体型中性子吸収要素のウィング幅方向単位長さ当たり
の中性子吸収能力をウィング外側縁を除く部位に比べて
増加させた請求項２または３に記載の原子炉用制御棒。
【請求項５】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシース
の開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構
成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要
素は、荷重支持部材の支持軸を余裕をもって挿通可能な
装着孔を形成し、上記装着孔はシース長手方向に離間し
てウィング幅方向内側と外側に少なくとも２個づつそれ
ぞれ設けられ、シース長手方向に対をなす２個の荷重支
持部材間の距離は、前記装着孔のシース長手方向ピッチ
が製作公差を越えて装着孔径の余裕未満となる範囲で異
ならせたことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項６】前記装着孔のシース長手方向ピッチと異
ならせたシース長手方向に対をなす２個の荷重支持部材
はウィング幅方向内側に設けられたものである請求項５
に記載の原子炉用制御棒。
【請求項７】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシース
の開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構
成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要
素は、荷重支持部材の支持軸を余裕をもって挿通可能な
装着孔を形成し、上記装着孔はシース長手方向に離間し
てウィング幅方向内側と外側とに少なくとも２個づつそ
れぞれ設けられ、前記一体型中性子吸収要素の装着孔の
シース長手方向ピッチは、荷重支持部材対間のシース長
手方向ピッチに比べて製作公差を越えて装着孔径の余裕
未満となる範囲で異ならせたことを特徴とする原子炉用
制御棒。
【請求項８】荷重支持部材対間のシース長手方向ピッ
チと異なるシース長手方向ピッチの装着孔は、一体型中
性子吸収要素のウィング幅方向内側に形成された請求項
７に記載の原子炉用制御棒。
【請求項９】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシース
の開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを構
成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造材
を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するととも
に、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要素
をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース長
手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素は、
１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に形成
した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸収要
素を保持する複数の荷重支持部材の少なくとも一部は、
一体型中性子吸収要素の中央付近に近接して設けるとと
もにこの中央付近に設けられた荷重支持部材の支持軸と
一体型中性子吸収要素の装着孔との孔余裕を他の荷重支
持部材の支持軸における装着孔の孔余裕より小さくして
荷重支持能力を高めたことを特徴とする原子炉用制御
棒。
【請求項１０】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸
収要素はハフニウム金属またはハフニウムをジルコニウ
ムやチタン等の希釈材で希釈したハフニウム合金を板状
に成形した長寿命型中性子吸収板で構成し、前記一体型
中性子吸収要素は炉水通路の水間隙を設けて対峙させた
複数の中性子吸収板の組合せによるトラップ構成とする
とともに前記荷重支持部材に中性子吸収板間の間隔保持
機能を備えたことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項１１】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸
収要素は、荷重支持部材の支持軸を所定の余裕をもって
挿通可能な装着孔を備え、上記一体型中性子吸収要素の
制御棒挿入先端側と挿入末端側に荷重支持部材をウィン
グ幅方向に離間させてそれぞれ設け、上記荷重支持部材
はウィング幅方向のいずれか一方の支持軸と一体型中性
子吸収要素の装着孔との余裕を他の荷重支持部材におけ
る装着孔の余裕より小さくしたことを特徴とする原子炉
用制御棒。
【請求項１２】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸
収要素はシースに固着される荷重支持部材が所定の余裕
をもって挿通される装着孔を備えるとともに前記一体型
中性子吸収要素を構成する中性子吸収板とＵ字状シース
間に間隔保持機能および摩擦抵抗機能を備えた摩擦荷重
支持部材を設けたことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項１３】前記摩擦荷重支持部材は、Ｕ字状シー
ス内面に突出した内面凸部を中性子吸収板の表面に形成
した凹部と係合させて摩擦抵抗機能を付与した請求項１
２に記載の原子炉用制御棒。
【請求項１４】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸
収要素の装着孔にはＵ字状シースと固着される荷重支持
部材の支持軸が所定の余裕をもって装着されるとともに
前記荷重支持部材のうち特定の荷重支持部材の支持軸と
一体型中性子吸収要素の装着孔を大径として荷重支持能
力を向上させたことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項１５】前記荷重支持部材の支持軸と一体型中
性子吸収要素の装着孔を他に比べて大径化した特定の荷
重支持部材が、ウィング幅方向内側に設けられた請求項
１４に記載の原子炉用制御棒。
【請求項１６】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記複数の一体型中
性子吸収要素は制御棒挿入先端側から挿入末端側に向か
って中性子吸収材の厚さを段階的に薄くすると共に上記
中性子吸収材の長さを挿入末端側に向かって段階的に長
尺化したことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項１７】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記複数の一体型中
性子吸収要素は制御棒全長の中央付近で短尺化するとと
もに中性子吸収材が厚い制御棒挿入先端側の少なくとも
一部の一体型中性子吸収要素のウィング幅方向とシース
長手方向の中央部にも荷重支持部材を設けたことを特徴
とする原子炉用制御棒。
【請求項１８】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記複数の一体型中
性子吸収要素は制御棒全長にわたってほぼ一様の長さと
するとともに、制御棒挿入先端側からほぼ２／３迄、一
体型中性子吸収要素のウィング幅方向とシース長手方向
の中央部にも荷重支持部材を設けたことを特徴とする原
子炉用制御棒。
【請求項１９】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸
収要素はハフニウム金属またはハフニウムをジルコニウ
ムやチタン等の希釈材で希釈したハフニウム合金を板状
に成形した中性子吸収板で構成し、上記一体型中性子吸
収要素は、複数の中性子吸収板を水間隙を隔て組合せて
トラップ構成とするとともに、水間隙を挟んで対峙する
中性子吸収板を制御棒挿抜方向に段違いに配置したこと
を特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項２０】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸
収要素はハフニウム金属またはハフニウムをジルコニウ
ムやチタン等の希釈材で希釈したハフニウム合金を板状
に成形して中性子吸収板を構成し、上記一体型中性子吸
収要素は複数の中性子吸収板を水間隙を隔てて組合せて
トラップ構成とするとともに、一体型中性子吸収要素は
制御棒挿入先端側から挿入末端側に向かって中性子吸収
板の厚さを段階的に薄くしてＵ字状シースに固着される
荷重支持部材を装着孔に所定の余裕をもって装着してな
り、上記荷重支持部材は一体型中性子吸収要素のウィン
グ幅方向内側と外側とにシース長手方向に離間してそれ
ぞれ２個づつ設けるとともに、少なくとも一組の一体型
中性子吸収要素に前記荷重支持部材間でウィング幅方向
およびシース長手方向の中央部にＵ字状シースに固着さ
れる間隔保持部材を設けたことを特徴とする原子炉用制
御棒。
【請求項２１】前記少なくとも一組の一体型中性子吸
収要素は残りの一体型中性子吸収要素の中性子吸収板と
ハフニウム含有量が同じでかつジルコニウムまたはチタ
ン等の希釈材で希釈されたハフニウム合金で中性子吸収
板が形成され、このハフニウム合金製中性子吸収板は板
厚を増加させて機械的・物理的強度を向上させたことを
特徴とする請求項２０に記載の原子炉用制御棒。
【請求項２２】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、前記一体型中性子吸
収要素はハフニウム金属またはハフニウムをジルコニウ
ムやチタン等の希釈材で希釈したハフニウム合金を、板
状に成形した中性子吸収板で構成し、前記一体型中性子
吸収要素はＵ字状シース内で制御棒挿抜方向の通水路を
形成するとともに制御棒挿抜方向と直角方向の断面をほ
ぼ箱型に形成したことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項２３】横断面が深いＵ字状をなす長尺のシー
スの開口部を、中央構造材に固着して複数のウィングを
構成し、上記ウィングの炉心挿入方向先端側に先端構造
材を、挿入末端側に末端構造材をそれぞれ固着するとと
もに、前記シース内に複数の板状の一体型中性子吸収要
素をそれぞれ複数の荷重支持部材で重量保持してシース
長手方向に列状に収容し、上記一体型中性子吸収要素
は、１つまたは複数の中性子吸収板を一体化して板状に
形成した原子炉用制御棒において、中央構造材は、Ｕ字
状シースとの固着側に、ウィングの厚さと等しい厚さで
長手方向に延びる凹状突起を有し、この凹状突起にＵ字
状シースを溶接して固着したことを特徴とする原子炉用
制御棒。