WO2017187812A1 - 制御棒 - Google Patents

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祐一 小出
維之 小山
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C7/00—Control of nuclear reaction
    • G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
    • G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
    • G21C7/10—Construction of control elements
    • G21C7/113—Control elements made of flat elements; Control elements having cruciform cross-section
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to a control rod.
  • Control rods used in nuclear reactors contain materials that absorb neutrons necessary for nuclear fission, and by reducing the number of neutrons in the reactor, the reactor is given negative reactivity, and the nuclear fission chain reaction It has a function to stop the continuing critical state.
  • all control rods in the reactor are immediately inserted into the reactor core, causing the reactor core to become subcritical and the reactor to be shut down urgently.
  • control rod has a reactivity value necessary for safely shutting down the core, that is, it contains a neutron absorber that can give a sufficient negative reactivity, and has a function that can be reliably inserted into the core. It is required to have.
  • the reactor core is composed of several hundred fuel assembly groups.
  • control rods are inserted into the gaps of the fuel assembly groups.
  • Several fuel assemblies constitute one cell, and one control rod is arranged for one cell.
  • a control rod is inserted into the gap between the cross-shaped cross sections. It has become.
  • the gap of the fuel assembly group has a width of 16 mm and a vertical length of 4 m, and the space formed by this gap is the insertion path for the control rod.
  • the control rod has a long cross-section structure composed of four blades containing a neutron absorber.
  • the lower end of the control rod is connected to the drive piston of the control rod drive mechanism via a coupling. In an emergency, the drive piston is raised by hydraulic power, and the control rod is inserted into the core.
  • a boiling water reactor control rod is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-202877.
  • a plurality of square tubes having a neutron absorber filling hole and having a rectangular cross section perpendicular to the axis are arranged in a line, and these are arranged in parallel with the square tube on both sides of the square tube and the square tube.
  • the blade is configured by integrating the structure sandwiched between the front and rear cover plates by HIP diffusion bonding.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-286992 shows an example in which a control rod blade is composed of a neutron absorber rod having a large diameter and a small diameter, and a plate material.
  • a control rod blade is composed of a neutron absorber rod having a large diameter and a small diameter, and a plate material.
  • multiple large-diameter neutron absorber rods are arranged in parallel, and two small-diameter neutron absorber rods are arranged in a position perpendicular to the arrangement direction of the large-diameter neutron absorber rods in the middle of adjacent large-diameter neutron absorber rods.
  • the control rod blade is constructed by surrounding these thick and thin neutron absorbing rods with a thin plate-like structural material called a sheath. This technology is trying to increase the filling rate of the neutron absorber into the control rod blade by combining neutron absorber rods of different diameters and increase the control rod reactivity.
  • control rod In order to improve the reactivity value of the control rod, it is an effective means to increase the surface area after securing the necessary cross-sectional area for the neutron absorber contained in the control rod blade.
  • the diameter of the neutron absorber is increased to increase the surface area, the thickness of the control rod blade increases and affects insertability, so the increase in the thickness of the control rod blade is minimized. It is important to increase the surface area of the absorbent material.
  • a plurality of square tubes having neutron absorbing material filling holes are arranged in a line, and a structure in which these are sandwiched between cover plates is integrated by HIP diffusion bonding to constitute a blade.
  • a structure in which these are sandwiched between cover plates is integrated by HIP diffusion bonding to constitute a blade.
  • HIP diffusion bonding to constitute a blade.
  • a control rod blade is constructed by enclosing a neutron absorber rod having a large diameter and a small diameter with a sheath.
  • the object of the present invention is to prevent increase in blade thickness in order to ensure insertability in a control rod of a boiling water reactor, and not to use neutron absorbers having a plurality of cross-sectional shapes in order to reduce manufacturing costs. In addition, it is to improve the reactivity value.
  • the present invention is characterized in that the neutron absorbers are arranged in two or more rows and are arranged in a staggered manner.
  • a control rod of a boiling water reactor an increase in blade thickness is suppressed to ensure insertability, and a neutron absorber having a plurality of cross-sectional shapes is not used in order to reduce manufacturing costs.
  • the reactivity value can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a control rod blade according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a control rod blade according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of a control rod blade according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of a control rod blade according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the present invention relates to the structure of a control rod used in a boiling water reactor.
  • the control rod structure of the boiling water reactor will be described first, and then each embodiment will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a diagram showing a unit cell of a reusable boiling water light water reactor (hereinafter referred to as RBWR) that uses spent nuclear fuel as fuel.
  • RBWR reusable boiling water light water reactor
  • the unit cell is composed of three fuel assemblies 10, and one control rod 20 is inserted into the gap between them. Since the gap of the fuel assembly 10 is long in the axial direction, the control rod 20 has a long structure as shown in FIG. In FIG.
  • the Z axis is defined as the vertical axis direction of the control rod
  • the X axis is defined as the blade longitudinal direction of the cross section perpendicular to the Z axis
  • the Y axis is defined as the blade thickness direction of the cross section perpendicular to the Z axis.
  • the control rod 20 is provided with a follower portion 21 that does not contain a neutron absorber, and this follower portion is inserted into the fission region of the fuel assembly. Driven.
  • a neutron absorber inclusion 22 is provided below the follower portion.
  • the control rod 20 is further moved upward so that the neutron absorber inclusion reaches the fission region of the fuel assembly. Inserted. RBWR densifies the core structure to obtain the required conversion ratio. Therefore, as shown in FIG. 3, the cross section of the fuel assembly 10 is a regular hexagon. Further, the cross section of the control rod 20 is Y-shaped so that the control rod 20 can be inserted into the gap of the fuel assembly 10 having a regular hexagonal cross section.
  • the control rod 20 has a Y-shaped cross section formed by welding three blades 30 containing a neutron absorber to a tie rod having a Y-shaped cross section by welding.
  • FIG. 4 is a view illustrating a cross section of one of the three blades of the control rod 30 according to the first embodiment.
  • the control rod blade 30 is composed of a square tube 40, a neutron absorber 60, a positioning member 70, a frame member 80, and a cover plate 90. Since the control rod blade needs to contain a neutron absorbing material such as a B4C sintered body, for example, the square tube 40 which is a constituent member of the blade is provided with a filling hole 50 for filling the neutron absorbing material 60.
  • the square tubes 40 are arranged in two rows. In one row, the positioning members 70 are arranged on the tie rod 100 side, and in the other row, the positioning members 70 are arranged on the side opposite to the tie rod 100, so that the two rows of square tubes 40 are arranged. Staggered arrangement.
  • the staggered arrangement is a configuration in which, among the square tubes 40 arranged in two rows in the Y-axis direction, the other square tube row is shifted in the X-axis direction with respect to one square tube row.
  • Two square tube rows are arranged alternately so as to block neutrons incident from the Y-axis direction.
  • the frame member 80 is arranged on the tie rod side of the square tube 40 group arranged in a staggered manner in two rows and on the opposite side, and the upper and lower sides of the blade 30 in the thickness direction are sandwiched by the cover plate 90, and these are integrated by HIP diffusion bonding.
  • the neutron absorber 60 is filled in the filling hole 50 of the integrated blade 30, and the three blades 30 are welded to the tie rod 100 so as to be Y-shaped in the cross section perpendicular to the axis.
  • the inner packet part 22 is configured.
  • the surface area of the neutron absorber can be increased, and further, by arranging the neutron absorbers in a staggered manner, the effect of neutrons passing through the control rod can be obtained. Can be reduced.
  • the neutron absorbers 60 of the present embodiment all have the same cross section, and there is no increase in cost due to manufacturing different types of members such as neutron absorbers having different cross sections and square tubes having different cross-section filling holes. .
  • the square tubes 40 may be arranged in two or more rows in the thickness direction of the blade 30, and the positioning member 70 and the frame 80 may be integrated.
  • FIG. 5 is a view showing a cross section of one of the three sheets of the control rod blade 30 according to the second embodiment.
  • the control rod flade 30 includes a polygonal tube 110, a neutron absorber 60, a positioning member 70, a frame member 80, and a cover plate 90.
  • a structure corresponding to a total of four square tubes 40 corresponding to two rows in the longitudinal direction and the thickness direction of the blade 30 of the first embodiment is configured by one polygonal tube 110.
  • the polygonal tube 110 is provided with four filling holes 50 to contain a neutron absorber.
  • the polygonal tubes 110 are arranged in a row, the positioning member 70 is arranged in the recessed portion on the tie rod 100 side and the opposite side of the polygonal tube 110, and the frame member 80 is arranged outside them.
  • the polygonal tube 110, the positioning member 70, and the frame member 80 arranged in a row are sandwiched between the cover plate 90 in the plate thickness direction of the blade 30 and integrated by HIP diffusion bonding.
  • achieved by the polygonal tube 110 is good also as four or more.
  • FIG. 6 is a view showing a cross section of one of the three blades of the control rod blade 30 according to the third embodiment.
  • the square tubes 40 having the filling holes 50 are arranged in two rows in the direction perpendicular to the control rod axis with respect to the blade 30 and further in the plate thickness direction of the blade 30.
  • one row has the positioning members 80 arranged at the upper end side in the control rod axis direction, and the other row has the two rows of corners arranged by positioning member 70 at the lower end in the control rod axis direction.
  • the tubes 40 are staggered.
  • the staggered arrangement of the present embodiment is an arrangement in which one of the tube tubes 40 arranged in two rows in the Y-axis direction is shifted in the Z-axis direction with respect to one tube tube row. It is the structure which was made. Two square tube rows are arranged alternately so as to block neutrons incident from the Y-axis direction. Then, frame members 80 are arranged at the upper and lower ends in the control rod axis direction of the group of square tubes 40 arranged in a staggered manner in these two rows, and further, the upper and lower sides in the plate thickness direction of the blade 30 are sandwiched by the cover plate 90, and these are joined by HIP diffusion bonding It has an integrated structure.
  • the length of the square tube 40 in the axial direction can be shortened, and for example, the problem that the manufacturing accuracy cannot be maintained can be solved. Therefore, as in the first embodiment, the axial direction of the square tube 40 and the control rod 30 can be solved. Compared with the case where the axial direction of the is parallel, it is possible to contribute to the reduction of manufacturing time.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross section of one of the three blades of the control rod 30 according to the fourth embodiment.
  • a structure corresponding to a total of four square tubes 40 for two rows in the axial direction of the control rod and the thickness direction of the blade 30 in the third embodiment is provided.
  • the rectangular tube 110 is used.
  • the function of the plurality of square tubes 40 in the third embodiment is realized by one polygonal tube 110, the number of members including the neutron absorber can be reduced, and thus the manufacturing cost is reduced. Can be made.
  • tube 110 is good also as four or more.

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Abstract

本発明の目的は、沸騰水型原子炉の制御棒において、挿入性を確保するためにブレード厚さの増加を抑制し、製作コストを抑えるために複数の断面形状の中性子吸収材を使用せずに、反応度価値を向上させることである。　本発明は、沸騰水型原子炉の制御棒構造において、中性子吸収材の配列を２列以上とし、かつ千鳥状配置としたことを第１の特徴とする。　また、本発明は、制御棒ブレードを構成する中性子吸収材を内包する部材において、複数の中性子吸材充填孔を設けたことを第２の特徴とする。　本発明によれば、沸騰水型原子炉の制御棒において、挿入性を確保するためにブレード厚さの増加を抑制し、製作コストを抑えるために複数の断面形状の中性子吸収材を使用せずに、反応度価値を向上させることが可能である。

Description

制御棒
本発明は、制御棒に関する。
　原子炉で使用される制御棒は原子核分裂に必要な中性子を吸収する材料を内包しており、炉内の中性子数を減少させることで炉に負の反応度を与え、原子核分裂の連鎖反応が継続している臨界状態を停止させる機能を備えている。大規模地震などの緊急時には、原子炉内のすべての制御棒が即座に炉心に挿入され、これにより炉心が未臨界状態となり、原子炉が緊急停止する。
　このため、制御棒は、炉心を安全に停止させるために必要な反応度価値、すなわち十分な負の反応度を与えられる中性子吸収材を内包していること、および炉心へ確実に挿入できる機能を有していることが求められる。
　原子炉の炉心は数百体の燃料集合体群で構成されており、沸騰水型原子炉の場合、制御棒は燃料集合体群の間隙に挿入される。数体の燃料集合体が1つのセルを構成し、1つのセルに対して1体の制御棒が配置される。例えば、改良型沸騰水型原子炉の場合、4体の燃料集合体が縦横2列に正方配置されて1つのセルが構成され、それらの十字形断面の間隙に制御棒が挿入される構造となっている。燃料集合体群の間隙は、幅が16mm、鉛直方向の長さが4mで、この間隙によって形成される空間が制御棒の挿入路となる。このため、制御棒は中性子吸収材を内包する4枚のブレードで構成された十字形断面の長尺構造物となっている。そして、制御棒の下端にはカップリングを介して制御棒駆動機構の駆動ピストンが接続されており、緊急時には駆動ピストンが水圧動力によって上昇することで制御棒が炉心に挿入される。
　沸騰水型原子炉用制御棒の一例が、特開2012-202877号公報に開示されている。本背景技術では、中性子吸収材充填孔を有し、軸直角断面が長方形の複数の角管を列状に並べ、これらを、角管の両側に角管と並列に設けたフレーム板および角管の前後に設けたカバー板とで挟み込んだ構造をHIP拡散接合によって一体化してブレードを構成している。本技術により、制御棒構造について、照射誘起型応力腐食割れの防止、製造コストの低減、および長寿命化を試みている。
　一方、特開平04-286992号公報には、太径と細径の中性子吸収棒、および板材で制御棒ブレードを構成した例が示されている。この技術では、太径中性子吸収棒を複数並列に配置し、隣り合う太径中性子吸収棒の中間位置に２本の細径中性子吸収棒を太径中性子吸収棒の配置方向に垂直な位置に配置し、さらにこれらの太径と細径の中性子吸収棒をシースと呼ばれる薄い板状の構造材で囲んで制御棒ブレードを構成している。本技術により、異なる径の中性子吸収棒を組み合わせることで制御棒ブレード内への中性子吸収材の充填率を高め、制御棒反応度を高めることを試みている。
特開2012-202877号公報 特開平04-286992号公報
　増殖炉や超ウラン元素の消滅炉のように、転換比（消費される核分裂性物質の量と生成される核分裂性物質の量との比）の高い原子炉では、転換比の低い商用炉に比べて核反応によって発生する中性子が増加するため、より高い反応度価値の制御棒が必要となる。また、転換比を高めるために、燃料集合体を狭い間隔で配置することにより炉心構造の稠密化が図られることがあり、この場合、制御棒の挿入路となる燃料集合体同士の間隙が狭くなることから、制御棒の挿入性に影響を与える可能性がある。これらより、転換比の高い沸騰水型原子炉を実現するためには、高い反応度価値とするための中性子吸収材の配置、および挿入性を確保するための制御棒ブレードの構造が重要となる。
　制御棒の反応度価値を向上させるためには、制御棒ブレードに内包される中性子吸収材について、必要な断面積を確保した上で、表面積を増加させることが有効な手段となる。ただし、表面積を増加させるために中性子吸収材の径を大きくすると、制御棒ブレードの厚さが増加して挿入性に影響を与えるため、制御棒ブレードの厚さの増加を最小限にとどめて中性子吸材の表面積を増やすことが重要となる。
　特許文献１の制御棒では、中性子吸収材充填孔を有する複数の角管を一列に並べ、これらをカバー板によって挟み込んだ構造をＨＩＰ拡散接合によって一体化することでブレードが構成されている。本構造の場合、中性子吸収材の表面積を増加させるためには、中性子吸収材の径を大きくする必要がある。しかしながら、中性子吸収材の径を大きくするには角管の一辺を増加させる必要があり、これに伴って制御棒ブレードの厚さが増加し、制御棒の挿入性に影響を及ぼす可能性がある。
　特許文献２の制御棒では、太径と細径の中性子吸収棒をシースで囲んで制御棒ブレードを構成している。これにより、異なる径の中性子吸収棒を組み合わせることで制御棒ブレード内への中性子吸収材の充填率を高め、制御棒反応度を高めることを試みている。しかしながら、この技術では、太径と細径の２つのタイプの中性子吸収棒が必要となり、製作コスト上の課題が生じる。
　本発明の目的は、沸騰水型原子炉の制御棒において、挿入性を確保するためにブレード厚さの増加を抑制し、製作コストを抑えるために複数の断面形状の中性子吸収材を使用せずに、反応度価値を向上させることである。
　本発明は、中性子吸収材が２列以上で配置されるとともに、千鳥状配置されていることを特徴とする。
　本発明によれば、沸騰水型原子炉の制御棒において、挿入性を確保するためにブレード厚さの増加を抑制し、製作コストを抑えるために複数の断面形状の中性子吸収材を使用せずに、反応度価値を向上させることが可能である。
沸騰水型原子炉の単位セルの全体概略図である。 制御棒の全体概略図である。 単位セルの断面図である。 本発明の実施例１に係る制御棒ブレードの断面概略図である。 本発明の実施例2に係る制御棒ブレードの断面概略図である。 本発明の実施例3に係る制御棒ブレードの断面斜視図である。 本発明の実施例4に係る制御棒ブレードの断面斜視図である。
　本発明は沸騰水型原子炉で使用される制御棒の構造に関する。以下に、まず沸騰水型原子炉の制御棒構造について説明し、次に各実施例について図面を参照しながら説明する。
　沸騰水型原子炉の炉心の基本ユニットである単位セルの例を図1に、制御棒の全体概略図を図２に、単位セルの断面図を図３に示す。図1は使用済み核燃料を燃料に使う資源再利用型沸騰水型軽水炉（以下、ＲＢＷＲ）の単位セルを示す図である。図１に示すように、ＲＢＷＲの場合、単位セルは３体の燃料集合体１０で構成され、それらの間隙に１体の制御棒２０を挿入する構造となっている。燃料集合体１０の間隙は軸方向に長いため、図２に示すように、制御棒２０は長尺構造となっている。図２において、Ｚ軸は制御棒の鉛直軸方向、Ｘ軸はＺ軸に対して直角方向断面のブレード長手方向、Ｙ軸はＺ軸に対して直角方向断面のブレード厚み方向と定義する。他の図面におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸も同様である。ＲＢＷＲの場合、炉心の冷却材領域を減らすことを目的として、制御棒２０には中性子吸収材を内包しないフォロア部２１が設けられ、このフォロア部が燃料集合体の核分裂領域に挿入された状態で運転される。そして、フォロア部の下方には中性子吸収材内包部２２が設けられ、大規模地震などの緊急時には、この中性子吸収材内包部が燃料集合体の核分裂領域に達するように制御棒２０はさらに上方へ挿入される。ＲＢＷＲは必要な転換比を得るために炉心構造を稠密化している。このため、図３に示すように燃料集合体１０の断面は正六角形である。さらに、正六角形断面の燃料集合体１０の間隙に制御棒２０を挿入できるように、制御棒２０の断面はＹ字形となっている。制御棒２０は、中性子吸収材を内包する３枚のブレード３０が、Ｙ字形断面のタイロッドに溶接によって接合されることでＹ字形断面が形成される。
　本実施例を図４～図７により説明する。ＲＢＷＲの制御棒は、その断面形状をＹ字形とするために、３枚のブレードで構成されている。本実施例はこれらの制御棒ブレードを対象としている。図４は、実施例1に係る制御棒のブレード３０について、３枚のうちの１枚の断面を示す図である。この図に示すように、制御棒のブレード３０は、角管４０、中性子吸収材６０、位置決め部材７０、フレーム材８０、カバー板９０で構成される。制御棒のブレードには例えばＢ４Ｃ焼結体などの中性子吸収材を内包する必要があるため、ブレードの構成部材である角管４０には、中性子吸収材６０を充填するための充填孔５０を設けている。この角管４０を２列に配置し、一方の列は位置決め部材７０をタイロッド１００側に、他方の列は位置決め部材７０をタイロッド１００と反対側に配置することで、２列の角管４０を千鳥状配置としている。千鳥状配置とは、Ｙ軸方向に２列で配置された角管４０のうち、一方の角管列に対して、他方の角管列をＸ軸方向にずらして配置された構成である。２つの角管列は、Ｙ軸方向から入射する中性子を遮るように、互い違いに配置されている。この２列に千鳥配置した角管４０群のタイロッド側とその反対側にフレーム部材８０を配置し、さらにブレード３０の板厚方向上下をカバー板９０で挟み込み、これらをＨＩＰ拡散接合によって一体化させた構造を有している。この一体化させたブレード３０の充填孔５０に中性子吸収材６０を充填し，３枚のブレード３０を軸直角方向断面においてＹ字形となるようにタイロッド１００に溶接して、制御棒の中性子吸収材内包部２２を構成する。このように、２列以上の中性子吸収材を配置することにより、中性子吸収材の表面積を増加させることができ、さらに中性子吸収材を千鳥状に配置することにより、中性子が制御棒を通り抜ける効果を低減できる。これらの中性子吸収材の表面積の増加、および中性子の通り抜け低減により、制御棒の中性子吸収効果が増加し、反応度価値を向上させることができる。また、本実施例の中性子吸収材６０はすべて同一断面であり、異なる断面の中性子吸収材や異なる断面の充填孔を備える角管といったような異種の部材を製作することによるコストの増加は発生しない。なお、角管４０はブレード３０の厚さ方向に２列以上配置してもよく、さらに位置決め部材７０とフレーム８０は一体構造としてもよい。
　図５は、実施例２に係る制御棒のブレード３０で、３枚のうちの１枚の断面を示す図である。この図に示すように、制御棒のフレード３０は、多角形管１１０、中性子吸収材６０、位置決め部材７０、フレーム材８０、カバー板９０で構成される。実施例２では、実施例１のブレード３０の断面長手方向と厚さ方向のそれぞれ２列分の計４体の角管４０に相当する構造を、１つの多角形管１１０で構成している。この多角形管１１０に４つの充填孔５０を設けて中性子吸収材を内包する構造としている。この多角形管１１０を列状に配置し、多角形管１１０のタイロッド１００側とその反対側の凹み部に位置決め部材７０を配置し、さらにそれらの外側にフレーム部材８０を配置している。そして、一列に配した多角形管１１０、位置決め部材７０、およびフレーム部材８０をブレード３０の板厚方向上下をカバー板９０で挟み込み、これらＨＩＰ拡散接合によって一体化させた構造としている。このように、実施例１における４本の角管４０の機能を１つの多角形管１１０で実現することで中性子吸収材を内包する部材の員数を減少させることが可能となるため、製造コストを低減させることができる。なお、多角形管１１０で実現する実施例１における角管４０の機能は４本以上としてもよい。
　図６は、実施例３に係る制御棒のブレード３０で、３枚のうちの１枚の断面を示す図である。図６に示すように、充填孔５０を有する角管４０をブレード３０に対して制御棒軸直角方向に、さらにブレード３０の板厚方向に２列となるように配置している。２列の角管４０のうち、一方の列は位置決め部材８０を制御棒軸方向の上端側に、他方の列は位置決め部材７０を制御棒軸方向の下端に配置することで、２列の角管４０を千鳥状配置としている。即ち、本実施例の千鳥状配置とは、Ｙ軸方向に２列で配置された角管４０のうち、一方の角管列に対して、他方の角管列をＺ軸方向にずらして配置された構成である。２つの角管列は、Ｙ軸方向から入射する中性子を遮るように、互い違いに配置されている。そして、この２列に千鳥配置した角管４０群の制御棒軸方向の上下端にフレーム部材８０を配置し、さらにブレード３０の板厚方向上下をカバー板９０で挟み込み、これらをＨＩＰ拡散接合によって一体化させた構造を有している。実施例３によれば、角管４０の軸方向の長さを短くでき、例えば製作精度を保てないといった課題を解決できるので、実施例１のように角管４０の軸方向と制御棒３０の軸方向を平行とした場合に比べ、製作時間の低減に寄与できる。
　図７は、実施例４に係る制御棒のブレード３０で、３枚のうちの１枚の断面を示す図である。図７に示すように、実施例４では、実施例３の制御棒の軸方向とブレード３０の厚さ方向のそれぞれ２列分の計４体の角管４０に相当する構造を、１つの多角形管１１０で構成している。このように、実施例３における複数の角管４０の機能を１つの多角形管１１０で実現することで中性子吸収材を内包する部材の員数を減少させることが可能となるため、製造コストを低減させることができる。なお、多角形管１１０で実現する実施例３における角管４０の機能は４本以上としてもよい。
１０　燃料集合体
２０　制御棒
２１　フォロア部
２２　中性子吸収材内包部
３０　ブレード
４０　角管
５０　充填孔
６０　中性子吸収材
７０　位置決め部材
８０　フレーム部材
９０　カバー板
１００　タイロッド
１１０　多角形管

Claims (2)

  1. 　中性子を吸収する中性子吸収材と、前記中性子吸収材を内包するブレードと、前記ブレードがタイロッドによって接合された制御棒であって、
    　前記中性子吸収材が２列以上で配置されるとともに、千鳥状配置されていることを特徴とする制御棒。
  2. 　請求項１記載の制御棒であって、
    前記ブレードを構成する中性子吸収材を内包する部材に複数の中性子吸材充填孔を設けたことを特徴とする制御棒。
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