JPH1194975A

JPH1194975A - 原子炉用制御棒

Info

Publication number: JPH1194975A
Application number: JP9254950A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Kikuchi; 義春菊地; Akira Koizumi; 章小泉; Koichi Machida; 浩一町田; Norio Kawashima; 範夫川島; Yasuyuki Goto; 靖之後藤
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】制御棒製造時における中性子吸収棒の上下の逆
転を防止することができる原子炉用制御棒を提供する【解決手段】制御棒１は、沸騰水型原子炉炉心（図示せ
ず）の非制御セルに配置されるものであり、複数の中性
子吸収棒２と、これら複数の中性子吸収棒２の上部及び
下部をそれぞれ支持する上部支持手段としてのハンドル
３及び下部支持手段としての下部支持板４とを有し、複
数の中性子吸収棒２で中性子を吸収することにより原子
炉の出力制御を行う。そして、上部端栓１０と上部支持
手段としてのハンドル３の間の接続部分を凹凸嵌合構造
とし、下部端栓１１と下部支持手段としての下部支持板
４の間の接続部分を単なる上下方向接触構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉に係わり、
特に、原子炉停止時に用いられる原子炉用制御棒及びこ
の制御棒の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、原子力エネルギーの核燃料リサイ
クルにおいて、再処理によって使用済み燃料から取り出
されたプルトニウムをウランと混合し、ウラン・プルト
ニウム混合酸化物燃料（ＭＯＸ燃料）として、軽水炉で
利用することが考えられている。この際、経済性の向上
を目的としたＭＯＸ燃料の高燃焼度化のニーズや、プル
トニウム使用量増加及びＭＯＸ燃料利用の集中を目的と
した炉心へのＭＯＸ燃料装荷率増加のニーズがある。

【０００３】ＭＯＸ燃料は、その核分裂性物質であるプ
ルトニウム−２３９やプルトニウム−２４１の熱中性子
吸収断面積がウラン−２３５より大きいこと、及びプル
トニウム−２４０による中性子の吸収がウラン−２３８
より大きいこと等により、ウラン燃料よりも熱中性子の
割合が減少し、中性子スペクトルが硬くなるという性質
がある。このようなＭＯＸ燃料の高燃焼度化を図るため
には、燃料の持つ反応度を高める必要があるが、そのた
めにＭＯＸ燃料のプルトニウム富化度を増加させると、
中性子スペクトルの硬化が増す傾向がある。一方、ＭＯ
Ｘ装荷率を高めるためには、例えば中性子スペクトルが
より軟らかいウラン燃料の装荷率を減少させればよい
が、これによっても中性子スペクトルの硬化が増す傾向
がある。

【０００４】中性子スペクトルが硬化すると、制御棒構
成材中の熱中性子吸収物質であるＢ₄Ｃやハフニウム等
の熱中性子吸収効果が低下するので、制御棒価値が低下
する。制御棒価値が低下すると、原子炉を停止したとき
の臨界への裕度を示す指標である炉停止余裕（未臨界
度）が減少する。したがって、低下した炉停止余裕は何
らかの手段により増加させる必要がある。炉停止余裕を
向上させる手段としては、制御棒価値の増加、ウォータ
ロッド等の増加による水対燃料体積比の増加、ガドリニ
ア等の燃料中に混入する可燃性毒物質濃度の増加等があ
る。しかしながら、これらのうち、ウォータロッド等の
増加による水対燃料体積比の増加は、プルトニウムの装
荷量の減少や燃料集合体等の形状変更を伴う。また、可
燃性毒物濃度増加は毒物のサイクル末期での燃え残りを
発生し、反応度を損失する。以上の理由から、炉停止余
裕を向上させる手段としては、炉心設計への影響が少な
い制御棒価値の増加が適切である。

【０００５】この制御棒価値を増加することを目的とし
た公知技術例としては、例えば、特開昭５７−９８８９
３号公報がある。一般に、Ｂ₄Ｃが熱中性子吸収材に使
用されるのは、天然に産出されるボロンに、熱中性子吸
収断面積が非常に大きい質量数１０の同位体¹⁰Ｂが約２
０％含まれているからである。従って、使用するＢ₄Ｃ
中の¹⁰Ｂ濃度を濃縮によって高めることによって制御棒
価値を増加させることができる。上記公知技術は、濃縮
ボロンを用いてＢ₄Ｃ単位重量当たりの熱中性子吸収量
を増加させることにより、使用するＢ₄Ｃの量を低減し
つつ、制御棒価値を高めるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術においては、濃縮ボロンは天然ボロンに比べ濃縮
コストの関係上高価であり、したがって制御棒も高価に
なり、コスト低減が困難となるという課題があった。

【０００７】そこで、この課題に対応して、製造コスト
を高騰させることなく十分な制御棒価値を確保できる技
術が提唱されており、例えば、特開平３−２６２９９４
号公報には、制御棒を構成する中性子吸収棒中に内包さ
れるＢ₄Ｃペレットにおいて、ステンレス被覆管に隣接
した径方向外周領域にのみ¹⁰Ｂ濃度を濃縮した濃縮ホウ
素を配置する一方、径方向内側領域には天然ホウ素を配
置する。

【０００８】また、上記課題に対応する他の構成とし
て、本件出願人は、特願平８−１８９２６６号（出願
日：平成８年７月１８日）にて、炉心の非制御セルに配
置され、原子炉運転中は該炉心から引き抜かれるととも
に該原子炉停止時に該炉心に挿入され、中性子吸収材と
してＢ₄Ｃが用いられた沸騰水型原子炉用制御棒におい
て、相対的に上部の領域における前記Ｂ₄Ｃ中の¹⁰Ｂ濃
縮度を、相対的に下部の領域における前記Ｂ₄Ｃ中の¹⁰
Ｂ濃縮度よりも大きくしたことを特徴とする沸騰水型原
子炉用制御棒を提案した。この先願発明では、炉停止余
裕が相対的に低下する炉心上部領域に対応し、制御棒の
うち相対的に上部の領域に¹⁰Ｂの濃縮度が大きいＢ₄Ｃ
を充填し、炉停止余裕の相対的に大きい炉心下部の領域
には¹⁰Ｂの濃縮度が小さいＢ₄Ｃ、例えば天然ボロンを
原料とするＢ₄Ｃを充填することにより、全体としての
制御棒価値を大きく低下させることなく十分に確保して
炉停止余裕を向上させつつ、使用する濃縮ボロンの量を
低減し、製造コスト低減を図ることに成功した。

【０００９】しかし、上記先願発明に提案された制御棒
は、新たに以下のような別の課題を生じる。すなわち、
一般に、制御棒を製造する際には、平板を横断面略Ｕ字
形となるように折り曲げてシースを形成し、Ｂ₄Ｃを充
填した多数の中性子吸収棒をそのシース内に挿入配列
し、この状態で、これら中性子吸収棒及びシースを径方
向中心部に配置されたタイロッドに固定する。これによ
り、この多数の中性子吸収棒を包含したシースを、予め
タイロッドを介し連結固定されていたハンドルと下部支
持板（又は落下速度リミッタ）との間に挿入配置する。
このとき、従来、中性子吸収棒は上下対称の形状をして
おり製造組立時に上下の外見上の区別がつかなかった
が、中性子吸収棒内の¹⁰Ｂの上下方向濃縮度分布がなか
ったため、中性子吸収棒をシース内に挿入配置するとき
上下が逆転したとしても性能上支障は生じなかった。し
かしながら、上記先願発明のように上部領域と下部領域
とで¹⁰Ｂ濃縮度に差があると、上下が逆転すると中性子
吸収能力が減少することとなる。そして、上下逆であっ
たとしても、上下の外見上の区別がつかないことから、
そのまま原子炉に装荷されてしまう可能性がある。その
ため、設計通りの制御棒価値を得られなくなって中性子
吸収能力が減少する可能性がないとは言えず、信頼性の
面で課題がある。

【００１０】本発明は、製造時における中性子吸収棒の
上下の逆転を防止することができる原子炉用制御棒を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、外皮を形
成する被覆管とこの被覆管の上端及び下端をそれぞれ密
封する上部端栓及び下部端栓とを備えその密封された被
覆管の内部に中性子吸収材を充填した複数の中性子吸収
棒と、これら複数の中性子吸収棒の上部及び下部をそれ
ぞれ支持する上部支持手段及び下部支持手段とを有し、
前記複数の中性子吸収棒で中性子を吸収することにより
原子炉の出力制御を行う原子炉用制御棒において、前記
中性子吸収棒の上部と前記上部支持手段との間の接続部
分、及び前記中性子吸収棒の下部と前記下部支持手段と
の間の接続部分のうち、少なくとも一方を凹凸嵌合構造
とする。例えば、中性子吸収棒の上部と上部支持手段と
の間の接続部分、及び中性子吸収棒の下部と下部支持手
段との間の接続部分のうち、一方を凹凸嵌合構造とし他
方を単なる上下方向接触構造とする。これにより、中性
子吸収棒の上下位置を正しく配置したときには一方側に
おいて凹凸嵌合用の凹形状と凹凸嵌合用の凸形状とを正
しく嵌合させ、中性子吸収棒を配置するのに必要な上部
支持手段と下部支持手段との間の上下方向距離を比較的
短くできる。その一方、上下位置を誤って逆転させて配
置しようとしたときには、凹凸嵌合用の凹形状と凹凸嵌
合用の凸形状とが向き合わず嵌合しなくなる分、中性子
吸収棒を配置するのに必要な上部支持手段と下部支持手
段との間の上下方向距離を長くすることができる。また
例えば、中性子吸収棒の上部と上部支持手段との間の接
続部分、及び中性子吸収棒の下部と下部支持手段との間
の接続部分の両方を凹凸嵌合構造とし、かつ、中性子吸
収棒の上部及び下部のうち一方は凹凸嵌合用の凹形状を
備え、他方は凹凸嵌合用の凸形状を備える。つまりこの
場合、この上部及び下部の形状に対応して、上部支持手
段及び下部支持手段のうち一方が凹凸嵌合用の凸形状、
他方は凹凸嵌合用の凹形状を備えることとなる。これに
より、中性子吸収棒の上下位置を正しく配置したときに
は、一方側で凹凸嵌合用の凹形状と凸形状とを正しく嵌
合させるとともに他方側でも凹凸嵌合用の凸形状と凹形
状とを正しく嵌合させ、中性子吸収棒を配置するのに必
要な上部支持手段と下部支持手段との間の上下方向距離
を比較的短くできる。その一方、上下位置を誤って逆転
させて配置しようとしたときには、凹凸嵌合用の凹形状
どうし及び凹凸嵌合用の凸形状どうしが向き合って嵌合
しなくなる分、中性子吸収棒を配置するのに必要な上部
支持手段と下部支持手段との間の上下方向距離を長くす
ることができる。したがって、以上述べたような中性子
吸収棒の配置に必要な上下方向の距離の差を利用するこ
とにより、例えば中性子吸収棒において中性子吸収材と
して用いるＢ₄Ｃに含有される¹⁰Ｂに上下方向濃縮度分
布がある場合、中性子吸収棒の上下方向を正しく配置し
ようとしているか、誤って上下逆転させて配置しようと
しているかを識別することができる。すなわち、予め上
部支持手段と下部支持手段とを比較的短い所定の距離を
おいて固定しておけば、上下を誤って逆転させて配置し
ようとしたときには、上部支持手段と下部支持手段との
間に中性子吸収棒を挿入配置できないようにすることが
できる。このようにすることで、制御棒製造時における
中性子吸収棒の上下逆転を防止することができる。

【００１２】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記中性子吸収棒の上部と前記上部支持手段との間の接
続部分、及び前記中性子吸収棒の下部と前記下部支持手
段との間の接続部分のうち、一方を凹凸嵌合構造とし、
他方を単なる上下方向接触構造とする。

【００１３】（３）上記（１）において、また好ましく
は、前記中性子吸収棒の上部と前記上部支持手段との間
の接続部分、及び前記中性子吸収棒の下部と前記下部支
持手段との間の接続部分の両方を凹凸嵌合構造とし、か
つ、前記中性子吸収棒の上部及び下部のうち、一方は凹
凸嵌合用の凹形状を備え、他方は凹凸嵌合用の凸形状を
備えている。

【００１４】（４）上記（１）において、また好ましく
は、前記上部端栓と前記上部支持手段との間の接続部
分、及び前記下部端栓と前記下部支持手段との間の接続
部分のうち、少なくとも一方を凹凸嵌合構造とする。

【００１５】（５）上記（１）において、また好ましく
は、前記上部支持手段は、横断面略十字形状のタイロッ
ドの上端近傍に固定されたハンドルを備えている。

【００１６】（６）上記（１）において、また好ましく
は、前記上部支持手段は、前記複数の中性子吸収棒を包
含するシースの上端近傍に設けられた張り出し部分をさ
らに備えている。

【００１７】（７）上記（１）において、また好ましく
は、前記下部支持手段は、該原子炉用制御棒を駆動する
制御棒駆動装置に接続された下部支持板又は落下速度リ
ミッタを備えている。

【００１８】（８）上記（１）において、好ましくは、
前記複数の中性子吸収棒は内部に充填された前記中性子
吸収材がＢ₄Ｃであり、かつそれら複数の中性子吸収棒
のうち少なくとも１つは、Ｂ₄Ｃ中に含まれる¹⁰Ｂが上
下方向濃縮度分布を備えている。

【００１９】（９）上記目的を達成するために、また本
発明は、内部に中性子吸収材を充填した複数の中性子吸
収棒と、これら複数の中性子吸収棒の上部及び下部をそ
れぞれ支持する上部支持手段及び下部支持手段とを有す
る原子炉用制御棒の製造方法において、前記上部支持手
段と前記下部支持手段とを所定の距離をおいて相互に連
結して固定し、前記中性子吸収棒の上部及び下部のうち
少なくとも一方に凹凸嵌合用の凸形状を形成し、この凸
形状に嵌合する形状を備えた冶具を用い、凹凸嵌合を形
成しつつ前記複数の中性子吸収棒の上下方向の向きを揃
えて束ね、この束ねられた複数の中性子吸収棒を、前記
上部支持手段と前記下部支持手段との間に挿入配置す
る。冶具と中性子吸収棒との凹凸嵌合を利用して中性子
吸収棒の上下方向向きを揃えて束ねることにより、制御
棒製造時における一部の中性子吸収棒の上下逆転を未然
かつ確実に防止することができる。

【００２０】（１０）上記目的を達成するために、また
本発明は、内部に中性子吸収材を充填した複数の中性子
吸収棒と、これら複数の中性子吸収棒の上部及び下部を
それぞれ支持する上部支持手段及び下部支持手段とを有
する原子炉用制御棒の製造方法において、前記上部支持
手段と前記下部支持手段とを所定の距離をおいて相互に
連結して固定し、前記中性子吸収棒の上部及び下部のう
ち少なくとも一方に凹凸嵌合用の凸形状を形成するとと
もにその凸形状に略水平方向の貫通穴を形成し、この貫
通穴を貫通する形状を備えた冶具を用い、凹凸嵌合を形
成しつつ前記複数の中性子吸収棒の上下方向の向きを揃
えて束ね、この束ねられた複数の中性子吸収棒を、前記
上部支持手段と前記下部支持手段との間に挿入配置す
る。冶具を凸形状に設けられた貫通穴に通しつつ中性子
吸収棒の上下方向向きを揃えて束ねることにより、制御
棒製造時における一部の中性子吸収棒の上下逆転を未然
かつ確実に防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。以下の実施形態はいずれも、沸騰
水型原子炉の炉心に挿入される制御棒の実施形態であ
る。

【００２２】本発明の第１の実施形態を図１〜図６によ
り説明する。本実施形態による制御棒の全体構造を表す
斜視分解図を図２に、図２中Ａ−Ａ断面による横断面図
を図３に示す。図２及び図３において、本実施形態によ
る制御棒１は、沸騰水型原子炉炉心（図示せず）の非制
御セルに配置されるものであり、複数の中性子吸収棒２
と、これら複数の中性子吸収棒２の上部及び下部をそれ
ぞれ支持する上部支持手段としてのハンドル３及び下部
支持手段としての下部支持板４とを有し、複数の中性子
吸収棒２で中性子を吸収することにより原子炉の出力制
御を行うものである。そして、原子炉運転中は炉心から
引き抜かれるとともに原子炉停止時に炉心に挿入される
ようになっている。

【００２３】中性子吸収棒２は、横断面略Ｕ字形状（図
３参照）の４つのシース５に包含されるように配列され
ている。各シース５は、ステンレス製平板を折り曲げて
形成されるものであり、その両端部分が、制御棒１の軸
心に配置され横断面が略十字形状のステンレス製のタイ
ロッド６に取り付けられている。これら４つのシース５
及びそれらに包含される中性子吸収棒２が、軸心から四
方に延びる４つのブレード８を構成しており、これによ
って４つのブレード８の横断面形状は略十字形となって
いる。

【００２４】ハンドル３は、下部にある保持部３ａの軸
心側がタイロッド６の上端近傍に溶接固定され、これに
よってブレード８の上方に配置されている。また保持部
３ａには、シース５の上端部が保持部３ａの下端部を外
側から包み込むように溶接固定されている。

【００２５】下部支持板４は、上部にある保持部４ａの
軸心側がタイロッド６の下端近傍に溶接固定され、これ
によってブレード６の下方に配置される。また保持部４
ａには、シース５の下端部が保持部４ａの上端部を外側
から包み込むように溶接固定されている。さらに下部支
持板４の下端部は、図示しない接続手段を介し、制御棒
１を駆動する公知の制御棒駆動装置（図示せず）に接続
されている。

【００２６】本実施形態の要部は、中性子吸収棒２の形
状及び中性子吸収棒２とハンドル３との接続部分の構造
にある。以下これを図１及び図４により詳細に説明す
る。図１（ａ）は、本実施形態による制御棒１の中性子
吸収棒２近傍の詳細構造を表す縦断面図である。この図
において、中性子吸収棒２は、外皮を形成するステンレ
ス製の被覆管９と、この被覆管９の上端及び下端をそれ
ぞれ密封する上部端栓１０及び下部端栓１１と、上部端
栓１０の下側及び下部端栓１１の上側にそれぞれ設けら
れたスチールウール１３，１３を備え、その密封された
被覆管９の内部に中性子吸収材として炭化ホウ素（Ｂ₄
Ｃ）７を充填した構造となっており、シース５内に配置
されてハンドル３の保持部３ａと下部支持板４の保持部
４ａとの間に保持される。このとき中性子吸収棒２は、
シース５とハンドル保持部３ａと下部支持板保持部４ａ
とに囲まれた空間内に挿入配置されているだけで、シー
ス５には固定されておらず、またハンドル保持部３ａ及
び下部支持板保持部４ａにも固定されておらず接続され
ている（ハンドル保持部３ａには嵌合、下部支持板保持
部４ａには単なる接触、詳細は後述）だけである。また
このとき、中性子吸収棒２は、被覆管９中の空間が、ス
テンレス鋼製の複数の仕切り球１２によって上下方向に
複数個に分割され、各分割部分に異なる種類の中性子吸
収材を充填可能になっている。中性子吸収棒２はこれを
利用して、その内部に充填されたＢ₄Ｃ中に含まれる¹⁰
Ｂに上下方向濃縮度分布を設定するようになっている。
すなわち例えば、図４（ａ）に示されるように、中性子
吸収棒２を有効長全長のほぼ真ん中、すなわち上端から
の距離が中性子吸収棒２の有効長全長の約１／２である
位置で上下２領域に分割したとき、上部領域に¹⁰Ｂ濃縮
ボロンを使用したＢ₄Ｃを充填し、下部領域には天然ボ
ロンを原料としたＢ₄Ｃを充填している。なお、これに
代わり、図４（ｂ）に示されるように、下部領域に濃縮
度が相対的に低い¹⁰Ｂ濃縮ボロンを原料としたＢ₄Ｃを
充填し、上部領域に濃縮度が相対的に高い¹⁰Ｂ濃縮ボロ
ンを使用したＢ₄Ｃを充填してもよい。

【００２７】そして、本実施形態の最も大きな特徴は、
上部端栓１０と上部支持手段としてのハンドル３の間の
接続部分を凹凸嵌合構造とし、下部端栓１１と下部支持
手段としての下部支持板４の間の接続部分を単なる上下
方向接触構造としたことにある。すなわち、上部端栓１
０の上端部に凹凸嵌合用の凸形状として長い突起部１０
ａを設けるとともに、ハンドル３の保持部３ａの下端部
にその突起部１０ａと嵌合する凹凸嵌合用の凹形状とし
て凹溝３ａＡを形成する（図１（ｂ）参照）。この凹溝
３ａＡは、上部端栓突起部１０ａを全長を挿入可能な形
状及び寸法を備えている。また、下部端栓１１には上部
端栓突起部１０ａより短い突起部１１ａを設ける一方、
下部支持板保持部４ａの頂面４ａＡを下部端栓突起部１
１ａを載置するような通常の平面状としている。

【００２８】ここで、上記構成の制御棒１の製造は、通
常のこの種の制御棒と同様、以下のような手順で行う。
すなわち、まず第１手順として、タイロッド６にハンド
ル３の保持部３ａ及び下部支持板４の保持部４ａを溶接
固定する。このときハンドル３と下部支持板４とが所定
の距離Ｌa（図１（ａ）参照）をおいて相互に連結され
るように固定する。なおこのＬaは、上部端栓突起部１
０ａの根元から下部端栓突起部１１ａの先端までの距離
Ｌ1（後述）に等しいか、好ましくはＬ1よりわずかに大
きくなっている。その後、第２手順として、シース５の
開口部側から、シース５内側の空間に中性子吸収棒２を
順次挿入し、所定個数の中性子吸収棒２を束ねるように
配列する。そして、第３手順として、内側空間に複数個
の中性子吸収棒２を配列した状態のまま、シース５を、
ハンドル３と下部支持板４との間に挿入配置する。この
とき、シース５内の複数の中性子吸収棒２を制御棒の軸
心方向にスライドさせ上部端栓突起部１０ａを保持部凹
溝３ａＡに滑り込ませるようにしながら、シース５を取
り付ける。その後、第４手順として、シース５をハンド
ル３及び下部支持板４に溶接固定し、これによって図２
に示される構造が完成する。

【００２９】次に、上記構成の本実施形態による作用を
説明する。すなわち、本実施形態においては、中性子吸
収棒２の上部端栓１０とハンドル３の間の接続部分を凹
凸嵌合構造とし、下部端栓１１と下部支持板４の間の接
続部分を単なる上下方向接触構造とする。これにより、
上記第２手順と、第３手順との両方において、中性子吸
収棒２の上下逆転を防止できる。

【００３０】（１）第２手順における上下逆転防止作用すなわち、中性子吸収棒２の上部端栓１０には長い突起
部１０ａがあるのに対し、下部端栓１１には短い突起部
１１ａのみしかなく、これらの形状は一見して明らかに
異なる。したがって、上記第２手順で、シース５の開口
部側からシース５内側の空間に中性子吸収棒２を順次挿
入し、所定個数の中性子吸収棒２を束ねるように配列す
るとき、一部の中性子吸収棒２が誤って上下逆転してい
ればそれを目視で識別することができる。したがって、
中性子吸収棒２の上下逆転を未然に防止できる。

【００３１】しかしながら、この第２手順で、一部の中
性子吸収棒２の上下逆転を見逃してしまう可能性がない
とは言えない。また、全部の中性子吸収棒２の上下方向
を正しく揃えてシース５内に配置したが、シース５が上
下対称構造であるため、下部端栓１１と下部支持板４の
間に挿入配置するときにシース５ごと全部の中性子吸収
棒２が上下逆転したまま配置しようとする可能性があ
る。この場合、次の（２）の作用で確実に上下逆転を防
止する。

【００３２】（２）第４手順における上下逆転防止作用すなわち、本実施形態においては、中性子吸収棒２の上
下位置を正しく配置するときには、図１（ａ）に示すよ
うに、ハンドル保持部３ａの凹溝３ａＡと上部端栓突起
部１０ａとを正しく嵌合させて突起部１０ａの長さを吸
収できるので、中性子吸収棒２を配置するのに必要なハ
ンドル３と下部支持板４との間の上下方向距離は、上部
端栓突起部１０ａの根元から下部端栓突起部１１ａの先
端までの距離Ｌ1（≒Ｌa）以上となる。これに対して、
中性子吸収棒２の上下位置を誤って逆転させて配置しよ
うとしたときには、図１（ｃ）に示すように、凹凸嵌合
用の凹形状である凹溝３ａＡと凹凸嵌合用の凸形状であ
る上部端栓突起部１０ａとが反対側となって向き合わず
嵌合しなくなる分突起部１０ａの長さを吸収できないの
で、中性子吸収棒２を配置するのに必要なハンドル３と
下部支持板４との間の上下方向距離は、下部端栓突起部
１１ａ先端から上部端栓突起部１０ａの先端までの距離
Ｌ2（＞Ｌa）以上となる。以上により、これらＬ1とＬ2
との差を利用し、中性子吸収棒２の上下方向を正しく配
置しようとしているか、誤って上下逆転させて配置しよ
うとしているかを識別することができる。すなわち、前
述したように上記第１手順でハンドル３と下部支持板４
とは間隔Ｌa（≒Ｌ1）で固定されているので、上記第３
手順でシース５をハンドル３・下部支持板４に取り付け
ようとするとき、誤って上下を逆転させている場合に
は、上述したようにＬ2がＬaより大きいため上下逆転し
ている中性子吸収棒２がハンドル３若しくは下部支持板
４に干渉し挿入できない。これにより、中性子吸収棒２
の上下逆転を確実に防止することができる。

【００３３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、制御棒１の製造時における中性子吸収棒２の上下逆
転を防止することができる。したがって、内部に充填さ
れたＢ₄Ｃ中に含まれる¹⁰Ｂが上下方向濃縮度分布を備
える場合にも先願発明のように中性子吸収能力が減少す
る可能性が生じるのを防止できるので、制御棒１の信頼
性を向上することができる。またこのとき、先願発明の
制御棒と比較して異なるのは、中性子吸収棒２の上部端
栓１０に長い突起部１０ａを設けることと、ハンドル３
に凹溝３ａＡを形成する加工が加わることのみであるる
ため、製造工程の追加・変更や新規設備の導入の必要が
ほとんどなく、コスト高を招くことがない。また、制御
棒１の全長・幅、ブレード８の厚さ、下部支持板４の寸
法、ハンドル３の大部分（凹溝３ａＡ以外）の寸法は先
願発明と同一で足りる。そのため、沸騰水型原子炉下方
に通常設けられている制御棒案内管（図示せず）や炉心
支持金具（同）を大きくする等の変更を行う必要がな
く、この意味でもコスト高を招くことがない。さらに、
先願発明の制御棒とほぼ同等の重量となるため、先願発
明と同様の制御棒駆動装置を用いてもそのまま良好な制
御棒の操作性を確保できる。また、先願発明の場合には
中性子吸収棒の形状が上下対称であって区別がつかない
ため、前述したような中性子吸収能力が減少する可能性
が生じるのを防止するために、その上下対称形状の中性
子吸収棒に何らかのマーキングをして上下の区別をつけ
ようとすることも考えられなくはない。しかし、本実施
形態によれば、中性子吸収棒２の形状そのものが上下で
全く異なるので、マーキングの場合よりも上下方向の位
置の正誤を一見して容易に識別できるので、製造効率を
向上できる効果もある。

【００３４】なお、上記第１の実施形態においては、ブ
レード８の下方に下部支持手段として下部支持板４を配
置した場合を例にとって説明したが、この下部支持板４
に代わり、例えば図５に示すように、異常時に落下速度
を抑制する落下速度リミッタ１４を配置してもよい。こ
の場合も同様の効果を得る。

【００３５】また、上記第１の実施形態においては、図
１（ｂ）に示したように、複数の中性子吸収棒２の上部
端栓突起部１０ａを１つの凹溝３ａＡ内にまとめて収納
したが、これに限られず、例えば図６に示したように、
ハンドル保持部３ａに丸穴３ａＢを所定ピッチで複数個
形成し、これに各上部端栓突起部１０ａを個別に差し込
むようにしてもよい。この場合、前述した製造手順にお
いて、例えば先に各中性子吸収棒２をこれら丸穴３ａＢ
に差し込んだ後、それら中性子吸収棒２をシース５で包
み込むようにしながらシース５をハンドル３と下部支持
板４との間に挿入配置して溶接固定すればよい。この変
形例においても、同様の効果を得る。

【００３６】さらに、上記第１の実施形態においては、
上部端栓１０と上部支持手段（ハンドル３）との間の接
続部分を凹凸嵌合構造とし、下部端栓１１と下部支持手
段（下部支持板４）との間の接続部分を単なる上下方向
接触構造としたが、これを逆にしてもよい。このような
実施形態を次の第２の実施形態で説明する。

【００３７】本発明の第２の実施形態を図７により説明
する。第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付
し、説明を省略する。図７（ａ）は本実施形態による制
御棒の中性子吸収棒２０２近傍の詳細構造を表す縦断面
図であり、第１の実施形態の図１（ａ）に相当する図で
ある。また図７（ｂ）は、その部分拡大斜視図であって
第１の実施形態の図１（ｂ）に対応する図である。

【００３８】これら図７（ａ）及び図７（ｂ）におい
て、本実施形態の制御棒は、上部端栓２１０と上部支持
手段としてのハンドル２０３の間の接続部分を単なる上
下方向接触構造とし、下部端栓２１１と下部支持手段と
しての下部支持板２０４の間の接続部分を凹凸嵌合構造
としたものである。すなわち、第１の実施形態とは逆
に、下部端栓２１１の下端部に凹凸嵌合用の凸形状とし
て長い突起部２１１ａを設けるとともに、下部支持板２
０４の保持部２０４ａにその突起部２１１ａと嵌合する
凹凸嵌合用の凹形状として凹溝２０４ａＡを形成してい
る。また、上部端栓２１０には下部端栓突起部２１１ａ
より短い突起部２１０ａを設ける一方、ハンドル保持部
２０３ａの下面は、上部端栓突起部２１０ａに上下方向
に接触する通常の平面状となっている。上記以外の構成
は、第１の実施形態の制御棒１とほぼ同様である。ま
た、製造手順についても、第１の実施形態の制御棒１と
ほぼ同様であり、第１手順で、ハンドル２０３と下部支
持板２０４とは所定の距離Ｌb（図７（ａ）参照、後述
するＬ3に等しいか好ましくはＬ3よりわずかに大きい）
をおいて相互に連結されるように固定される。

【００３９】以上のように構成した本実施形態によって
も、第１の実施形態と同様の効果を得る。すなわち、ま
ず、中性子吸収棒２０２が上下非対称であることによ
り、製造時の第２手順において一部の中性子吸収棒２０
２が誤って上下逆転していればそれを目視で識別するこ
とができるので、中性子吸収棒２０２の上下逆転を未然
に防止できる。さらに、中性子吸収棒２０２の上下位置
を正しく配置するときには、下部端栓２１１の突起部２
１１ａと下部支持板保持部２０４ａの凹溝２０４ａＡと
を正しく嵌合させて突起部２１１ａの長さを吸収でき、
図７（ａ）に示すように、中性子吸収棒２０２を配置す
るのに必要なハンドル２０３と下部支持板２０４との間
の上下方向距離が上部端栓突起部２１０ａの先端から下
部端栓突起部２１１ａの根元までの距離Ｌ3以上とな
る。これに対して、中性子吸収棒２０２の上下位置を誤
って逆転させて配置しようとしたときには、図７（ｃ）
に示すように、凹溝２０４ａＡと下部端栓突起部２１１
ａとが反対側となって嵌合しなくなるため、中性子吸収
棒２０２を配置するのに必要な上下方向距離は、下部端
栓突起部２１１ａ先端から上部端栓突起部２１０ａの先
端までの距離Ｌ4（＞Ｌb）以上となる。したがって、第
３手順でシース５をハンドル２０３及び下部支持板２０
４に取り付けようとするとき、誤って上下を逆転させて
いる場合には、上下逆転している中性子吸収棒２０２が
ハンドル２０３若しくは下部支持板２０４に干渉し挿入
できなくなる。これにより、中性子吸収棒２０２の上下
逆転を確実に防止することができる。

【００４０】なお、上記第２の実施形態においては、図
７（ｂ）に示したように、複数の中性子吸収棒２の下部
端栓突起部２１１ａを１つの凹溝２０４ａＡ内にまとめ
て収納したが、これに限られず、図６に示した変形例と
同様に、下部支持板保持部２０４ａに丸穴を所定ピッチ
で複数個形成し、これに各下部端栓突起部２１１ａを差
し込むようにしてもよい。この変形例によっても同様の
効果を得る。

【００４１】また、上記第１及び第２の実施形態は、中
性子吸収棒とハンドル（又は下部支持板）との間で凹凸
嵌合構造を構成するときに、中性子吸収棒側に凹凸嵌合
用の凸形状を、ハンドル（又は下部支持板）側に凹形状
を設けたが、これを逆にしてもよい。このような実施形
態を次の第３の実施形態で説明する。

【００４２】本発明の第３の実施形態を図８により説明
する。第１及び第２の実施形態と同一の部材には同一の
符号を付し、説明を省略する。図８（ａ）は本実施形態
による制御棒の中性子吸収棒３０２近傍の詳細構造を表
す縦断面図であり、図１（ａ）に相当する図である。ま
た図８（ｂ）は、その部分拡大斜視図であって図１
（ｂ）に相当する図である。

【００４３】これら図８（ａ）及び図８（ｂ）におい
て、本実施形態の制御棒は、上部端栓３１０とハンドル
保持部３０３ａの間の接続部分を凹凸嵌合構造とすると
きに、ハンドル保持部３０３ａに凹凸嵌合用の凸形状と
しての突起部３０３ａＡを形成するとともに、上部端栓
３１０にこれと嵌合する凹凸嵌合用の凹形状としての凹
溝３１０ａを形成した点が、第１の実施形態と異なる。
上記以外の構成は、第１の実施形態の制御棒１とほぼ同
様である。また、製造手順についても、第１の実施形態
の制御棒１とほぼ同様である。このとき、第１手順で、
ハンドル３０３と下部支持板４とは所定の距離Ｌc（図
８（ａ）参照、後述するＬ5に等しいか好ましくはＬ5よ
りわずかに大きい）をおいて相互に連結されるように固
定される。

【００４４】以上のように構成した本実施形態によって
も、第１の実施形態と同様の効果を得る。すなわち、ま
ず、中性子吸収棒３０２が上下非対称であることによ
り、製造時の第２手順において一部の中性子吸収棒３０
２が誤って上下逆転していればそれを目視で識別するこ
とができるので、中性子吸収棒３０２の上下逆転を未然
に防止できる。さらに、中性子吸収棒３０２の上下位置
を正しく配置しようとしたときには、図８（ａ）に示す
ように、ハンドル保持部３０３ａの突起部３０３ａＡと
上部端栓３１０の凹溝３１０ａとを正しく嵌合させて突
起部３０３ａＡの長さを吸収できるので、中性子吸収棒
３０２を配置するのに必要なハンドル３０３と下部支持
板４との間の上下方向距離は、上部端栓凹溝３１０ａの
底部から下部端栓突起部１１ａ先端までの距離Ｌ5以上
となる。これに対して、中性子吸収棒３０２の上下位置
を誤って逆転させて配置しようとしたときには、図８
（ｃ）に示すように、ハンドル保持部３０３ａの突起部
３０３ａＡと上部端栓凹溝３１０ａとが反対側となって
嵌合しなくなり、中性子吸収棒３０２を配置するのに必
要なハンドル３０３と下部支持板４との間の上下方向距
離は、下部端栓突起部１１ａ先端から上部端栓３１０の
先端までの距離Ｌ6（＞Ｌc）以上となる。したがって、
第３手順でシース５をハンドル３０３及び下部支持板４
に取り付けようとするとき、誤って上下を逆転させてい
る場合には、上下逆転している中性子吸収棒３０２がハ
ンドル３０３若しくは下部支持板４に干渉して挿入でき
なくなる。これにより、中性子吸収棒３０２の上下逆転
を確実に防止することができる。

【００４５】なお、上記第３の実施形態においては、上
部端栓３１０と上部支持手段（ハンドル３０３）との間
の接続部分を凹凸嵌合構造とし、下部端栓１１と下部支
持手段（下部支持板４）との間の接続部分を単なる上下
方向接触構造としたが、第２の実施形態と同様この関係
を逆にしてもよい。このような実施形態を次の第４の実
施形態で説明する。

【００４６】本発明の第４の実施形態を図９により説明
する。第２の実施形態と同一の部材には同一の符号を付
し、説明を省略する。図９（ａ）は本実施形態による制
御棒の中性子吸収棒４０２近傍の詳細構造を表す縦断面
図であり、第２の実施形態の図７（ａ）に相当する図で
ある。

【００４７】この図９（ａ）において、本実施形態の制
御棒は、上部端栓２１０と上部支持手段としてのハンド
ル保持部２０３ａの間の接続部分を単なる上下方向接触
構造とし、下部端栓４１１と下部支持手段としての下部
支持板４０４の間の接続部分を凹凸嵌合構造とした点が
第３の実施形態と異なる。すなわち、第３の実施形態と
は逆に、下部端栓４１１の下端部に凹凸嵌合用の凹形状
として凹溝４１１ａを設けるとともに、下部支持板４０
４の保持部４０４ａにその凹溝４１１ａと嵌合する凹凸
嵌合用の凸形状として突起部４０４ａＡを形成してい
る。また、上部端栓２１０には、第２の実施形態と同様
に短い突起部２１０ａを設け、ハンドル保持部２０３ａ
の下面は通常の平面状となっている。上記以外の構成
は、第３の実施形態の制御棒とほぼ同様である。また、
製造手順についても、第３の実施形態とほぼ同様であ
る。このとき、第１手順で、ハンドル２０３と下部支持
板４０４とは所定の距離Ｌd（図９（ａ）参照、後述す
るＬ7に等しいか好ましくはＬ7よりわずかに大きい）を
おいて相互に連結されるように固定される。

【００４８】以上のように構成した本実施形態によって
も、第３の実施形態と同様の効果を得る。すなわち、ま
ず、中性子吸収棒４０２が上下非対称であることによ
り、製造時の第２手順において一部の中性子吸収棒４０
２が誤って上下逆転していればそれを目視で識別するこ
とができるので、中性子吸収棒４０２の上下逆転を未然
に防止できる。さらに、中性子吸収棒４０２の上下位置
を正しく配置するときには、図９（ａ）に示すように、
中性子吸収棒４０２を配置するのに必要なハンドル２０
３と下部支持板４０４との間の上下方向距離は、上部端
栓突起部２１０ａの先端から下部端栓凹溝４１１ａの底
部までの距離Ｌ7以上となる。これに対して、中性子吸
収棒４０２の上下位置を誤って逆転させて配置しようと
したときには、図９（ｂ）に示すように、突起部４０４
ａＡと下部端栓凹溝４１１ａとが反対側となって嵌合し
なくなるため、中性子吸収棒４０２を配置するのに必要
な上下方向距離は、下部端栓４１１ａ先端から上部端栓
突起部２１０ａの先端までの距離Ｌ8（＞Ｌd）以上とな
る。したがって、第３手順でシース５をハンドル２０３
呼び下部支持板４０４に取り付けようとするとき、誤っ
て上下を逆転させている場合には、上下逆転している中
性子吸収棒４０２がハンドル２０３若しくは下部支持板
４０４に干渉して挿入できなくなる。これにより、中性
子吸収棒４０２の上下逆転を確実に防止することができ
る。

【００４９】なお、以上の第１〜第４の実施形態のう
ち、第１及び第３の実施形態では、上部端栓と上部支持
手段との間の接続部分を凹凸嵌合構造とする一方、下部
端栓と下部支持手段との間の接続部分を単なる上下方向
接触構造とし、また第２及び第４の実施形態では、下部
端栓と下部支持手段との間の接続部分を凹凸嵌合構造と
する一方、上部端栓と上部支持手段との間の接続部分を
単なる上下方向接触構造とした。言い換えれば、上部端
栓と上部支持手段との間の接続部分、及び下部端栓と下
部支持手段との間の接続部分のうち、一方を凹凸嵌合構
造とした。しかし本発明はこれに限られず、両方の接続
部分を凹凸嵌合構造としてもよい。このような実施形態
を次の第５の実施形態で説明する。

【００５０】本発明の第５の実施形態を図１０により説
明する。本実施形態は、第３の実施形態における中性子
吸収棒３０２上部における凹凸嵌合構造（図８（ａ）参
照）と、第２の実施形態における中性子吸収棒２０２下
部における凹凸嵌合構造（図７（ａ）参照）とを組み合
わせた場合の実施形態である。第３及び第２の実施形態
と同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

【００５１】図１０は（ａ）、本実施形態による制御棒
の中性子吸収棒５０２近傍の詳細構造を表す縦断面図で
あり、図７（ａ）や図８（ａ）に相当する図である。

【００５２】この図１０（ａ）において、本実施形態の
制御棒は、第３の実施形態同様、ハンドル保持部３０３
ａに凹凸嵌合用の凸形状としての突起３０３ａＡを形成
するとともに、上部端栓３１０にこれと嵌合する凹凸嵌
合用の凹形状としての凹溝３１０ａを形成することによ
って、上部端栓３１０とハンドル保持部３０３ａの間の
接続部分を凹凸嵌合構造とする。また、第２の実施形態
同様、下部端栓２１１の下端部に凹凸嵌合用の凸形状と
して長い突起部２１１ａを設けるとともに、下部支持板
２０４の保持部２０４ａにその突起部２１１ａと嵌合す
る凹凸嵌合用の凹形状として凹溝２０４ａＡを形成して
いる。上記以外の構成は、第１の実施形態の制御棒１と
ほぼ同様である。また、製造手順についても、第１の実
施形態の制御棒１とほぼ同様である。このとき、第１手
順で、ハンドル３０３と下部支持板２０４とは所定の距
離Ｌe（図１０（ａ）参照、後述するＬ9に等しいか好ま
しくはＬ9よりわずかに大きい）をおいて相互に連結さ
れるように固定される。

【００５３】以上のように構成した本実施形態によって
も、第１の実施形態と同様の効果を得る。すなわち、ま
ず、中性子吸収棒５０２が上下非対称であることによ
り、製造時の第２手順において一部の中性子吸収棒５０
２が誤って上下逆転していればそれを目視で識別するこ
とができるので、中性子吸収棒５０２の上下逆転を未然
に防止できる。さらに、中性子吸収棒５０２の上下位置
を正しく配置しようとしたときには、図１０（ａ）に示
すように、ハンドル保持部３０３ａの突起部３０３ａＡ
と上部端栓３１０の凹溝３１０ａとを正しく嵌合させて
突起部３０３ａＡの長さを吸収し、かつ下部端栓２１１
の突起部２１１ａと下部支持板保持部２０４ａの凹溝２
０４ａＡとを正しく嵌合させて突起部２１１ａの長さを
吸収できるので、中性子吸収棒５０２を配置するのに必
要なハンドル３０３と下部支持板２０４との間の上下方
向距離は、上部端栓凹溝３１０ａの底部から下部端栓突
起部２１１ａの根元までの距離Ｌ9以上となる。

【００５４】これに対して、中性子吸収棒５０２の上下
位置を誤って逆転させて配置しようとしたときには、図
１０（ｂ）に示すように、ハンドル保持部３０３ａの突
起部３０３ａＡと上部端栓凹溝３１０ａとが反対側とな
って嵌合しなくなり、かつ凹溝２０４ａＡと下部端栓突
起部２１１ａとが反対側となって嵌合しなくなるため、
中性子吸収棒５０２を配置するのに必要なハンドル３０
３と下部支持板２０４との間の上下方向距離は、下部端
栓突起部２１１ａ先端から上部端栓３１０の先端までの
距離Ｌ10（＞Ｌe）以上となる。したがって、第３手順
でシース５をハンドル３０３及び下部支持板２０４に取
り付けようとするとき、誤って上下を逆転させている場
合には、上下逆転している中性子吸収棒５０２がハンド
ル３０３若しくは下部支持板２０４に干渉して挿入でき
なくなる。これにより、中性子吸収棒５０２の上下逆転
を確実に防止することができる。

【００５５】なお、上記第５の実施形態においては、上
部端栓と上部支持手段との間の接続部分、及び下部端栓
と下部支持手段との間の接続部分の両方を凹凸嵌合構造
とする際、中性子吸収棒５０２の上部にある上部端栓３
１０に凹形状である凹溝３１０ａを形成し、下部にある
下部端栓２１１に凸形状である突起部２１１ａを形成し
たが、これに限られず、上部端栓に第１の実施形態と同
様の凸形状である突起部を形成し、下部端栓に第４の実
施形態と同様の凹形状である凹溝を形成してもよい。こ
れらの場合も、同様の効果を得る。また、以上説明した
ように、上記第１〜第５の実施形態は、ほぼ同様の効果
を得ることができる。但し、第２、第４、第５の実施形
態においては、中性子吸収棒２０２，４０２，５０２の
荷重のかなりの部分が突起部２１１ａ、凹溝４１１ａの
壁面、突起部２１１ａにそれぞれ加わる可能性がある。
そのため、強度の十分な確保な観点からは、これらより
も、第１及び第３実施形態のほうが好ましい場合も考え
られる。

【００５６】本発明の第６の実施形態を図１１により説
明する。第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を
付し、説明を省略する。図１１（ａ）は本実施形態によ
る制御棒の中性子吸収棒６０２近傍の詳細構造を表す縦
断面図であり、第１の実施形態の図１（ａ）に相当する
図である。また図１１（ｂ）は、シース６０５の構造を
表す斜視図である。

【００５７】これら図１１（ａ）及び図１１（ｂ）にお
いて、本実施形態の制御棒が第１の実施形態と異なる点
は、上部端栓１０と上部支持手段との間の接続部分を凹
凸嵌合構造とするときに、凹凸嵌合用の凸形状である上
部端栓突起部１０ａに対し、ハンドル保持部３ａの凹溝
３ａＡの代わりに、シース６０５に設けた張り出し部分
６０５ａ，６０５ａ（上下方向高さ寸法ΔＬ、後述の図
１１（ｃ）参照）が嵌合することである。すなわちこの
場合、張り出し部分６０５ａ，６０５ａとハンドル保持
部６０３ａの底面とにより形成される凹形状空間に上部
端栓突起部１０ａが収納され、シース張り出し部分６０
５ａ，６０５ａとハンドル保持部６０３とが上部支持手
段を構成することになる。

【００５８】上記以外の構成は、第１の実施形態の制御
棒１とほぼ同様である。

【００５９】また、製造手順についても、第１の実施形
態の制御棒１とほぼ同様である。このとき、第１手順
で、ハンドル６０３と下部支持板４とは所定の距離Ｌf
（図１１（ａ）参照、後述するＬ11に等しいか好ましく
はＬ11よりわずかに大きい）をおいて相互に連結される
ように固定される。なお、シース６０５に張り出し部分
６０５ａを形成するときは、一体で形成してもよいが、
ステンレス製平板に張り出し部分６０５ａ，６０５ａを
予め固定した後に、その平板を折り曲げて（折り曲げ部
分には張り出し部分６０５ａは設けられていない）横断
面略Ｕ字形状のシースを形成してもよい。本実施形態に
よっても、第１の実施形態と同様の効果を得る。すなわ
ち、まず、中性子吸収棒６０２が上下非対称であること
により、製造時の第２手順において一部の中性子吸収棒
６０２が誤って上下逆転していればそれを目視で識別す
ることができるので、中性子吸収棒６０２の上下逆転を
未然に防止できる。さらに、中性子吸収棒６０２の上下
位置を正しく配置するときには、上部端栓１０の突起部
１０ａとシース張り出し部分６０５ａとを正しく嵌合さ
せて突起部１０ａの長さを吸収できるので、図１１
（ａ）に示すように、中性子吸収棒６０２を配置するの
に必要なハンドル６０３と下部支持板４との間の上下方
向距離は、上部端栓突起部１０ａの先端から下部端栓突
起部１１ａ先端までの距離Ｌ11以上となる。これに対し
て、中性子吸収棒６０２の上下位置を誤って逆転させて
配置しようとしたときには、図１１（ｃ）に示すよう
に、シース張り出し部分６０５ａと上部端栓突起部１０
ａとが反対側となって嵌合せず、下部端栓１１がシース
張り出し部分６０５ａに当接するため、中性子吸収棒６
０２を配置するのに必要なハンドル６０３と下部支持板
４との間の上下方向距離は、シース張り出し部分６０５
ａ上端から上部端栓突起部１０ａ先端までの距離Ｌ12
（≒Ｌ11＋ΔＬ）以上となる。したがって、第３手順で
シース６０５をハンドル６０３及び下部支持板４に取り
付けようとするとき、誤って上下を逆転させている場合
には、上下逆転している中性子吸収棒６０２がハンドル
６０３若しくは下部支持板４に干渉して挿入できなくな
る。これにより、中性子吸収棒６０２の上下逆転を確実
に防止することができる。また、シース６０５に張り出
し部分６０５ａを形成する加工が必要となるものの、ハ
ンドルについては、第１の実施形態等と異なりハンドル
保持部６０３ａの下端に溝を形成する必要がなく、単に
先願発明のハンドルよりも若干寸法を短くすれば足り
る。すなわち、制御棒に剛性を与える主部材であるハン
ドル６０３や下部支持部材４に突起や溝を形成しなくて
よいので、強度確保の点からは最も好ましい。

【００６０】本発明の第７の実施形態を図１２及び図１
３により説明する。本実施形態は、第６の実施形態にお
けるシース６０５の張り出し部分６０５ａの代わりに、
冶具を用いた凹凸嵌合によって中性子吸収棒の上下逆転
を防止する制御棒の製造方法の実施形態である。第６の
実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、説明を省
略する。図１２は、本実施形態による製造方法で製造し
た制御棒の中性子吸収棒７０２付近の詳細構造を表す縦
断面図である。なお図中、破線は冶具７１５（後述）が
挿入されていた位置を示している。この図１２と第６の
実施形態の図１１（ａ）を比較して分かるように、本実
施形態により製造した制御棒が第６の実施形態と異なる
のは、シース７０５に、シース６０５の張り出し部分６
０５ａが設けられていないことである。その他の構造は
第６の実施形態とほぼ同様である。

【００６１】このような制御棒を最終的に完成させる本
実施形態による製造手順を以下に説明する。すなわち、
第１の実施形態と同様、まず、タイロッド６にハンドル
保持部６０３ａ及び下部支持板保持部４ａを溶接固定す
る。このときハンドル６０３と下部支持板４とが所定の
距離Ｌgをおいて相互に連結されるように固定する。な
おこのＬgは、上部端栓突起部１０ａの先端から下部端
栓突起部１１ａ先端までの距離Ｌ13に等しくするか、好
ましくはわずかに大きくする。その後、予めステンレス
製平板を折り曲げて形成した略Ｕ字形状のシース７０５
の上端近傍の第６の実施形態の張り出し部６０５ａに相
当する位置に、図１３に示すように張り出し部６０５と
同様の形状の冶具７１５，７１５を仮設し、この仮設状
態のままこれら冶具７１５，７１５と各中性子吸収棒７
０２の上部端栓突起部１０ａとで凹凸嵌合を形成しつ
つ、中性子吸収棒７０２を順次シース７０５内の空間に
スライドさせるようにして配置し、上下方向の向きを揃
えて束ねる。このようにして束ねた後、冶具７１５，７
１５をシース７０５から抜き去る。

【００６２】そして、このようにシース７０５の内側空
間に複数の中性子吸収棒７０２を束ねた状態のまま、シ
ース７０５を、ハンドル６０３と下部支持板４との間に
挿入配置する。このとき、シース７０５内の複数の中性
子吸収棒７０２を制御棒の軸心方向にスライドさせるよ
うにしながらシース７０５を取り付ける。その後シース
７０５をハンドル６０３及び下部支持板４に溶接固定す
る。これによって、図１２に示されような構造が完成す
る。

【００６３】本実施形態によっても、第１の実施形態と
同様の効果を得る。すなわち、冶具７１５，７１５と中
性子吸収棒７０２の上部端栓突起部１０ａとの凹凸嵌合
を利用することによって、図１２に示すように、中性子
吸収棒７０２の上下方向向きを揃えて束ねることがで
き、制御棒製造時における一部の中性子吸収棒７０２の
上下逆転を未然かつ確実に防止することができる。これ
により、内部に充填されたＢ₄Ｃ中に含まれる¹⁰Ｂが上
下方向濃縮度分布を備える場合にも、先願発明のように
中性子吸収能力が減少する可能性が生じるのを防止でき
るので、制御棒の信頼性を向上することができる。

【００６４】なお、上記第７の実施形態では、冶具７１
５，７１５を使用したが、これに限られず、以下のよう
な冶具の変形例も考えられる。すなわち、例えば、各中
性子吸収棒７０２の上部端栓１０ａに略水平方向の貫通
穴（図示せず）を形成しておき、この貫通穴に細丸棒状
の冶具を通しつつ、シース７０５内に所定個数の中性子
吸収棒７０２を束ねるように配列するようにしてもよ
い。この変形例によっても、同様の効果を得る。また、
上記第７の実施形態及びその変形例では、上部端栓にお
いて冶具を嵌合させたり貫通させたりしたが、これに限
られず、下部端栓においてこれらを行ってもよいし、上
部端栓・下部端栓の両方で行ってもよい。さらに上部端
栓・下部端栓にも限られず、中性子吸収棒７０２の上部
や下部の端栓以外の他の部分に凹凸嵌合用の凸形状を形
成し、それに冶具を嵌合させたり貫通させたりしてもよ
い。これらの場合も、同様の効果を得ることは言うまで
もない。さらに、上記第１〜第７の実施形態において
は、上部支持手段及び下部支持手段は、中性子吸収棒の
上部及び下部として上部端栓及び下部端栓をそれぞれ支
持したが、これに限られず、例えば被覆管の上端近傍及
び下部近傍を支持してもよい。これらの場合も同様の効
果を得る。また、上記第１〜第７の実施形態は、いずれ
もすべての中性子吸収棒の内部に充填されたＢ₄Ｃ中に
含まれる¹⁰Ｂが上下方向濃縮度分布を備えていたが、こ
れに限られず、このような濃縮度分布を備えた中性子吸
収棒は少なくとも１本あれば足り、その濃縮度分布を備
えた中性子吸収棒に関して、確実に上下逆転を防止でき
る効果を得ることができる。さらに、上記第１〜第７の
実施形態は、いずれもブレード８が横断面略十字形であ
る制御棒に本発明を適用した場合であったが、これに限
られず、例えば、特開平５−２４９２７５号公報の図１
７及び図１８等に示されるようなブレードが他の横断面
形状である制御棒に対しても適用でき、この場合も同様
の効果を得る。また、上記第１〜第７の実施形態は、い
ずれも沸騰水型原子炉の制御棒に本発明を適用した場合
であったが、これに限られず、加圧水型原子炉等を含む
他の原子炉の制御棒に適用することもでき、この場合も
同様の効果を得る。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、制御棒製造時における
中性子吸収棒の上下逆転を防止することができる。した
がって、先願発明のように中性子吸収能力が減少する可
能性が生じるのを防止できるので、制御棒の信頼性を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による制御棒の中性子
吸収棒近傍の詳細構造を表す縦断面図、ハンドル保持部
下端部の斜視図、及び中性子吸収棒の上下位置を誤って
逆転させて配置しようとした場合の状況を示す説明図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施形態による制御棒の全体構
造を表す斜視分解図である。

【図３】図２中Ａ−Ａ断面による横断面図である。

【図４】図１に示された炭化ホウ素中の¹⁰Ｂ濃縮度分布
の例を示す図である。

【図５】落下速度リミッタを配置した場合の変形例を示
す図である。

【図６】ハンドル保持部の構造に関する変形例を示す図
である。

【図７】本発明の第２の実施形態による制御棒の中性子
吸収棒近傍の詳細構造を表す縦断面図、下部支持板上端
部の斜視図、及び中性子吸収棒の上下位置を誤って逆転
させて配置しようとした場合の状況を示す説明図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施形態による制御棒の中性子
吸収棒近傍の詳細構造を表す縦断面図、ハンドル保持部
下端部の斜視図、及び中性子吸収棒の上下位置を誤って
逆転させて配置しようとした場合の状況を示す説明図で
ある。

【図９】本発明の第４の実施形態による制御棒の中性子
吸収棒近傍の詳細構造を表す縦断面図、及び中性子吸収
棒の上下位置を誤って逆転させて配置しようとした場合
の状況を示す説明図である。

【図１０】本発明の第５の実施形態による制御棒の中性
子吸収棒近傍の詳細構造を表す縦断面図、及び中性子吸
収棒の上下位置を誤って逆転させて配置しようとした場
合の状況を示す説明図である。

【図１１】本発明の第６の実施形態による制御棒の中性
子吸収棒近傍の詳細構造を表す縦断面図、シースの構造
を表す斜視図、及び中性子吸収棒の上下位置を誤って逆
転させて配置しようとした場合の状況を示す説明図であ
る。

【図１２】本発明の第７の実施形態による製造方法で製
造した制御棒の中性子吸収棒付近の詳細構造を表す縦断
面図である。

【図１３】冶具を仮設する様子を説明するための説明図
である。

【符号の説明】

１制御棒２中性子吸収棒３ハンドル（上部支持手段）４下部支持板（下部支持手段）６タイロッド７炭化ホウ素（中性子吸収材）９被覆管１０上部端栓１１下部端栓１４落下速度リミッタ（下部支持手段）２０２中性子吸収棒２０３ハンドル（上部支持手段）２０４下部支持板（下部支持手段）２１０上部端栓２１１下部端栓３０２中性子吸収棒３０３ハンドル（上部支持手段）３１０上部端栓４０２中性子吸収棒４０４下部支持板（下部支持手段）４１１下部端栓５０２中性子吸収棒６０２中性子吸収棒６０３ハンドル（上部支持手段）６０５シース６０５ａ張り出し部分（上部支持手段）７０２中性子吸収棒７１５冶具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者町田浩一茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者川島範夫茨城県日立市幸町三丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (72)発明者後藤靖之茨城県日立市幸町三丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外皮を形成する被覆管とこの被覆管の上端
及び下端をそれぞれ密封する上部端栓及び下部端栓とを
備えその密封された被覆管の内部に中性子吸収材を充填
した複数の中性子吸収棒と、これら複数の中性子吸収棒
の上部及び下部をそれぞれ支持する上部支持手段及び下
部支持手段とを有し、前記複数の中性子吸収棒で中性子
を吸収することにより原子炉の出力制御を行う原子炉用
制御棒において、前記中性子吸収棒の上部と前記上部支持手段との間の接
続部分、及び前記中性子吸収棒の下部と前記下部支持手
段との間の接続部分のうち、少なくとも一方を凹凸嵌合
構造としたことを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項２】請求項１記載の原子炉用制御棒において、
前記中性子吸収棒の上部と前記上部支持手段との間の接
続部分、及び前記中性子吸収棒の下部と前記下部支持手
段との間の接続部分のうち、一方を凹凸嵌合構造とし、
他方を単なる上下方向接触構造としたことを特徴とする
原子炉用制御棒。
【請求項３】請求項１記載の原子炉用制御棒において、
前記中性子吸収棒の上部と前記上部支持手段との間の接
続部分、及び前記中性子吸収棒の下部と前記下部支持手
段との間の接続部分の両方を凹凸嵌合構造とし、かつ、
前記中性子吸収棒の上部及び下部のうち、一方は凹凸嵌
合用の凹形状を備え、他方は凹凸嵌合用の凸形状を備え
ていることを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項４】請求項１記載の原子炉用制御棒において、
前記上部端栓と前記上部支持手段との間の接続部分、及
び前記下部端栓と前記下部支持手段との間の接続部分の
うち、少なくとも一方を凹凸嵌合構造としたことを特徴
とする原子炉用制御棒。
【請求項５】請求項１記載の原子炉用制御棒において、
前記上部支持手段は、横断面略十字形状のタイロッドの
上端近傍に固定されたハンドルを備えていることを特徴
とする原子炉用制御棒。
【請求項６】請求項１記載の原子炉用制御棒において、
前記上部支持手段は、前記複数の中性子吸収棒を包含す
るシースの上端近傍に設けられた張り出し部分をさらに
備えていることを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項７】請求項１記載の原子炉用制御棒において、
前記下部支持手段は、該原子炉用制御棒を駆動する制御
棒駆動装置に接続された下部支持板又は落下速度リミッ
タを備えていることを特徴とする原子炉用制御棒。
【請求項８】請求項１記載の原子炉用制御棒において、
前記複数の中性子吸収棒は内部に充填された前記中性子
吸収材がＢ₄Ｃであり、かつそれら複数の中性子吸収棒
のうち少なくとも１つは、Ｂ₄Ｃ中に含まれる¹⁰Ｂが上
下方向濃縮度分布を備えていることを特徴とする原子炉
用制御棒。
【請求項９】内部に中性子吸収材を充填した複数の中性
子吸収棒と、これら複数の中性子吸収棒の上部及び下部
をそれぞれ支持する上部支持手段及び下部支持手段とを
有する原子炉用制御棒の製造方法において、前記上部支持手段と前記下部支持手段とを所定の距離を
おいて相互に連結して固定し、前記中性子吸収棒の上部及び下部のうち少なくとも一方
に凹凸嵌合用の凸形状を形成し、この凸形状に嵌合する形状を備えた冶具を用い、凹凸嵌
合を形成しつつ前記複数の中性子吸収棒の上下方向の向
きを揃えて束ね、この束ねられた複数の中性子吸収棒を、前記上部支持手
段と前記下部支持手段との間に挿入配置することを特徴
とする原子炉用制御棒の製造方法。
【請求項１０】内部に中性子吸収材を充填した複数の中
性子吸収棒と、これら複数の中性子吸収棒の上部及び下
部をそれぞれ支持する上部支持手段及び下部支持手段と
を有する原子炉用制御棒の製造方法において、前記上部支持手段と前記下部支持手段とを所定の距離を
おいて相互に連結して固定し、前記中性子吸収棒の上部及び下部のうち少なくとも一方
に凹凸嵌合用の凸形状を形成するとともにその凸形状に
略水平方向の貫通穴を形成し、この貫通穴を貫通する形状を備えた冶具を用い、凹凸嵌
合を形成しつつ前記複数の中性子吸収棒の上下方向の向
きを揃えて束ね、この束ねられた複数の中性子吸収棒を、前記上部支持手
段と前記下部支持手段との間に挿入配置することを特徴
とする原子炉用制御棒の製造方法。