(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面が概略十字形のタイロッドと、概略Ｕ字形の横断面形状を有し、内部に中性子吸収材を内包するシースを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、
中性子吸収材上端から全長の１０分の１の範囲のシースの内面にフェライト皮膜を形成することを特徴とする原子炉制御棒。
【請求項２】
前記フェライト皮膜は、鉄を含むフェライト皮膜であることを特徴とする請求項１に記載の原子炉制御棒。
【請求項３】
横断面が概略十字形のタイロッドと、概略Ｕ字形の横断面形状を有し、上部及び下部を支持部材で接合されたシース内部に中性子吸収材を備えた沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法において、
中性子吸収材上端から全長の１０分の１の範囲のシース内面に、前記フェライト皮膜を形成したシースを支持部材に接合することを特徴とする原子炉制御棒の製造方法。
【請求項４】
前記フェライト皮膜は、鉄を含むフェライト皮膜であることを特徴とする請求項３に記載の原子炉制御棒の製造方法。
【請求項５】
前記フェライト皮膜は、施工部表面温度が１００℃以下で施工された皮膜であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の原子炉制御棒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉に用いられるステンレス鋼の腐食防止に係り、特に、ハフニウム金属を利用した制御棒のステンレス製シースの隙間腐食防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉は、複数の燃料集合体が装荷された炉心を原子炉圧力容器内に有している。これらの燃料集合体内に存在する核燃料物質に含まれたウラン２３５が、中性子を吸収して核分裂を起こし、熱を発生する。炉心に供給された炉水（冷却水）は、その熱によって加熱されて沸騰し、一部が蒸気になる。炉心内では、上記の核分裂によって新たに発生する中性子が他のウラン２３５を分裂させる連鎖反応が起きている。
【０００３】
核分裂の連鎖反応量を制御するため、中性子吸収材を内部に収納する制御棒が用いられている。このうち、沸騰水型原子炉で通常使用される制御棒は、横断面が十字形をしており、４体の燃料集合体のチャンネルボックスの相互間に形成される間隙（飽和水領域）内に挿入される。４体の燃料集合体にて構成される１つのセル当たり１体の制御棒が設けられる。制御棒は、下端部が制御棒駆動機構に連結され、制御棒駆動機構の駆動によって炉心に挿入され、または炉心から引抜かれる。制御棒は、反応度制御及び出力分布の調整に用いられる重要な機器である。
【０００４】
沸騰水型原子炉の制御棒の構成を説明する。制御棒は、十字形の断面形状を有するタイロッドの上端部にハンドルが接合され、タイロッドの下端部には落下速度リミッタ（下部支持部材）が接合されてフレームと呼ばれる骨格形状が形成されている。このフレームは、タイロッドの中心軸に位置するタイロッドから四方に伸びる４枚のブレードを有する。このフレームに、タイロッドの約半分の長さを持ち、楕円形の断面形状を持つハフニウム楕円管を、上部ハフニウムとしてハンドルの舌状部位に取り付け、ピンにて固定する。同様に下部ハフニウムを下部支持部材（または落下速度リミッタ）の舌状部位に取り付け、ピンにて固定する。さらに上記の上部ハフニウム及び下部ハフニウムは、ステンレス鋼製の概略Ｕ字形の断面形状を持つシースにより内包され、そのシースの端部をハンドル，タイロッド，下部支持部材（または落下速度リミッタ）に固定することにより、一つのブレードを形成する。同様に、他の３つのブレードを断面形状が概略十字形となるように形成することにより、制御棒が構成される。
【０００５】
中性子吸収材となる管状のハフニウム楕円管２枚をＵ字形シースに内包することで１枚のブレードを形成し、ブレード４枚を十字形に組み合わせたものがある。例えば、特開平２−１０２９９号公報や特開２００２−７１８６８号公報，特開平９−６１５７６号公報に記載のような制御棒である。
【０００６】
制御棒に含まれるハフニウム部材は、中性子を吸収する機能を有すため表面温度が高くなる。ハフニウム部材を冷却するために、シースの内面とハフニウム部材の間に隙間部が形成され、この隙間部に冷却水が導入される。この隙間幅を大きくすることで冷却効果を得ることができるが、隙間幅を大きくすると、シースの厚みが増すことになり制御棒全体を大きくすることになる。炉心部スペースの制約上制御棒の大型化は困難となっていることから、シースの厚みを現在の設計値から大幅に増加することはできない。さらに、この隙間部内では、冷却水に含まれる酸素が消費される。隙間部内に存在して溶存酸素量が少ない冷却水と、隙間部の外部に存在して溶存酸素量が多い冷却水との間に、酸素濃淡電池が形成される。このため、隙間部内では腐食反応が継続しやすい環境が形成される。
【０００７】
また、原子炉で用いられるステンレス鋼による隙間部は、放射線照射，溶接残留応力，隙間構造の３つの要因が重畳するため、更に反応が進みやすい環境になる。
【０００８】
例えば、制御棒は原子炉炉心に設置されることから、ステンレス鋼製のシースには核燃料の核分裂反応により発生する中性子やγ線照射による材料劣化や酸化環境，製造過程でのシースとタイロッド，シースとハンドルとの溶接により発生する引張残留応力、シースとハフニウム楕円管との隙間腐食環境の３つの要因が重なっているため、隙間腐食が発生しやすい環境であることが懸念される。従来、隙間部を回避する設計の採用や、隙間間隔を拡大により隙間腐食に対策することが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−１０２９９号公報
【特許文献２】特開２００２−７１８６８号公報
【特許文献３】特開平９−６１５７６号公報
【特許文献４】特開２００８−２７５６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
隙間腐食は、照射環境，引張残留応力，隙間腐食環境のどれか１つの要因を除くことにより防ぐことができる。しかし、制御棒は原子炉内で使用されるため、照射環境を除くことは困難である。
【００１１】
引張残留応力については、ハフニウム楕円管を用いた制御棒はシースとハンドル及びシースとタイロッドとの溶接に伴い、シース表面には引張残留応力が発生していると考えられる。残留応力を低減する方法として、溶接後に熱処理する技術が私用されている。しかしながら、制御棒の場合、構造や寸法精度の制約上、溶接後に熱処理を施すことは困難である。
【００１２】
シースの内面とハフニウム部材の間に隙間部が形成され、この隙間部に冷却水が導入されている。冷却材中には、不純物や腐食生成物等が含まれており、狭い隙間部ではこれらが堆積しやすくなるため、初期に確保した隙間幅が時間の経過とともに縮小してしまう可能性がある。この隙間腐食環境は、シースとハフニウム部材との隙間部に、炉心冷却材に含まれる不純物や腐食生成物などが堆積することで、腐食の発生に寄与すると考える。シースとハフニウム部材の隙間は設計値に従って製作されるが、腐食生成物等が堆積すると、隙間幅は縮小することになる。
【００１３】
本発明の目的は、シース内面と中性子吸収材の隙間に不純物や腐食性生物が堆積することを抑制し、シースとハフニウム部材との隙間腐食を抑制する原子炉制御棒を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、横断面が概略十字形のタイロッドと、概略Ｕ字形の横断面形状を有し、内部に中性子吸収材を内包するシースを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、シースの内面にフェライト皮膜を設けることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、沸騰水型原子炉の制御棒において、隙間部に腐食生成物の堆積を抑制するために金属酸化物を被覆することで、隙間幅の縮小が防止でき、制御棒の隙間腐食抑制に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の制御棒の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施例１の制御棒の製造工程の手順を示すステップ図である。
【図４】実施例１のフェライト皮膜形成装置の模式図である。
【図５】シースを模擬した隙間腐食試験結果の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施例である実施例２の制御棒の断面図の一部を示す図である。
【図７】制御棒のシースの軸方向における中性子照射量の分布を説明するための図であり、（ａ）制御棒の側面図の一部を示し、（ｂ）制御棒のシースの軸方向における中性子照射量の分布を示す特性図である。
【図８】実施例２のフェライト皮膜形成装置の模式図である。
【図９】比較例であるシースにフェライト皮膜を形成しない制御棒の製造工程の手順を示すステップ図である。
【図１０】フェライト皮膜をシースに形成していない制御棒を示す比較例であって、ハフニウム楕円管を用いた制御棒の長手方向軸に垂直な断面のうちタイロッドおよびブレード１枚の部分（シースとハフニウム楕円管）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施例の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
〔実施例１〕
本発明の好適な一実施例である実施例１の、沸騰水型原子炉に用いられる制御棒を、図１及び図２を用いて説明する。本実施例の制御棒１００は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）で用いられる制御棒である。
【００１９】
この制御棒１００は、横断面が十字形をしていて軸心にタイロッド１が配置され、このタイロッド１から四方に伸びる４枚のブレード２２を有する。ハンドル２がタイロッド１の上端部に取り付けられ、下部支持部材３がタイロッド１の下端部に取り付けられる。下部支持部材３は、下部支持板または落下速度リミッタである。ローラ１４が回転可能に下部支持部材３に取り付けられる。このローラ１４は、炉心に装荷されている燃料集合体（図示せず）のチャンネルボックスの外面と接触し、制御棒１００を燃料集合体間で円滑に移動させる機能を有する。
【００２０】
各ブレード２２は、横断面がＵ字状をしているシース４、扁平な筒、例えば楕円形状の筒であるハフニウム部材３Ｕ，３Ｌを有する。シース４はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌ等）によって構成される。シース４の上端はハンドル２に溶接され、シース４の下端は下部支持部材３に溶接されている。シース４のＵ字の両端部には、複数のタブ（突出部）１５が軸方向において所定の間隔を置いて形成されている。タブ１５は、シース４の一部であるが、タイロッド１側に向かって突出している部分である。タブ１５は溶接にてタイロッド１に接合されている。シース４とタイロッド１，ハンドル２及び下部支持部材３との接合は、例えば、レーザ溶接によって行われる。
【００２１】
１つのブレード２２のシース４内に形成される空間内に、２つのハフニウム部材５Ｕ及び２つのハフニウム部材５Ｌが配置されている。ハフニウム部材５Ｕはハフニウム部材５Ｌの上方に位置しており、これらの軸方向の長さは同じである。ハフニウム部材５Ｕは、ハンドル２の下端部に形成された舌状部１６Ｕにピン６で取り付けられている。ハフニウム部材５Ｌは、下部支持部材３の上端部に形成された舌状部１６Ｌにピン６で取り付けられている。ハフニウム部材５Ｕは上端部がハンドル２に取り付けられ、ハフニウム部材５Ｌが下部支持部材３に取り付けられている。これらのハフニウム部材は中性子吸収部材である。ＢＷＲの運転中においてハフニウム部材５Ｕ，５Ｌが熱膨張してもそれらのハフニウム部材が互いに接触しないように、ハフニウム部材５Ｕの下端とハフニウム部材５Ｌの上端との間のギャップが形成されている。図１において、Ｌｓはシース４の軸方向における全長を示している。
【００２２】
制御棒１００は、ＢＷＲの原子炉圧力容器内に配置され、原子炉出力を制御するために、複数の燃料集合体が装荷された炉心内に制御棒駆動機構（図示せず）によって出し入れされる。制御棒１００は、下部支持部材３の下端部に設けられたコネクタ１７によって原子炉圧力容器の底部に設けられた制御棒駆動装置に連結される。制御棒駆動装置は、制御棒１００の炉心内への挿入操作、及び制御棒１００の炉心からの引き抜き操作を行う。原子炉圧力容器内を流れる冷却水（冷却材）は、シース４に形成された一部の開口１９及びシース４の最下端部に形成された複数の開口２０Ｌからシース４内に流入し、ハフニウム部材５Ｕ，５Ｌを冷却して他の開口１９（特に上端部に位置する開口１９）及びシース４の最上端部に形成された複数の開口２０Ｕからシース４の外に流出する。シース４内に流入した冷却水は、ハフニウム部材５Ｕに設けられた小径の開口１８を通ってハフニウム部材５Ｕ内に流入し、また、ハフニウム部材５Ｌに形成された小径の開口２１を通ってハフニウム部材５Ｌ内に流入する。このように、冷却水がハフニウム部材５Ｕ，５Ｌ内に流入することによって、これらのハフニウム部材の冷却効果が増大される。
【００２３】
本実施例の制御棒１００の断面図を、図２を用いて説明する。図２は、図１に示す制御棒のＡ−Ａ面での断面図であり、制御棒１００の長手方向軸に垂直な断面のうちタイロッド１及び１枚のブレード２２の部分を示す。本実施例の制御棒１００は、シースの内面４ａの全域にわたってフェライト皮膜を形成している。ここで、フェライト皮膜とは、鉄酸化物の積層皮膜を示す。
【００２４】
本実施例のフェライト皮膜を形成した制御棒１００の製造方法について、図３を用いて説明する。本実施例のフェライト皮膜の皮膜形成液は、皮膜の主成分となる鉄（II）イオンを有機酸で溶解させた溶液と、酸化剤およびｐＨ調整剤を含む溶液の混合液である。
【００２５】
まず、シース４を構成するステンレス鋼（ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌ等）の平板を所定の大きさに切り出す（ステップＳ１）。切り出されたステンレス鋼の平板をＵ字状に折り曲げて成型加工を実施し、その内部にハフニウム部材を配置するための空間を形成する（ステップ２）。成型加工したステンレス鋼の内面（シース内面となる内壁）にフェライト皮膜を形成する（ステップ３）。具体的には、図１０に示すような皮膜形成装置１０１を使ってシース内面４ａにフェライト皮膜を形成する。本実施例の皮膜形成装置１０１は、回収容器９，被覆材循環器１０，温度調節器１１，ノズル１２及び被覆材配管１３を備える。被覆材配管１３が、被覆材循環器１０とノズル１２を接続し、回収容器９と被覆材循環器１０を接続する。被覆材配管１３の先端部にノズル１２が設置される。ノズル１２はその全域に複数の噴霧部７を備える。被覆材循環器１０とノズル１２の間に温度調節器１１が配置される。ノズル１２の下方に回収容器９が配置される。ステップＳ１でＵ字に成型加工されたステンレス鋼が、ノズル１２を挟むように配置される。被覆材循環器１０から送水された皮膜形成液は、被覆材配管１３を通過し、温度調整器１１でその温度を調整される。温度調整器１１は、被覆材配管１３を通過する皮膜形成液の温度を調整する機能を有する。温度調節器１１を通過した皮膜形成液は、ノズル１２に送水されて噴霧部７から噴射される。噴射された皮膜形成液は、Ｕ字に成型加工されたステンレス鋼の内面（シースの内面４ａとなる内壁）に噴射される。このように噴霧部７を長手方向に複数箇所設けることで、シースの内面４ａの全体にフェライト皮膜を形成することができる。余剰の皮膜形成液が回収容器９に回収される。回収された皮膜形成液は、被覆材配管１３を通過して再度、被覆材循環器１０に送水される。つまり、回収容器９で回収された皮膜形成液を再度利用する。Ｕ字のステンレス鋼の内面に十分なフェライト皮膜が形成されると、ノズル１２から噴射する皮膜形成液を停止する。フェライト皮膜が形成されたＵ字のステンレス鋼に対して、必要な開口部（開口１８，１９，２０Ｕ，２０Ｌ，２１等）を形成して穴あけ加工し、ハフニウム部材５Ｕ，５Ｌを充填する（ステップ４）。その後、ハフニウム部材５Ｕ，５Ｌを充填したシース４とハンドル２及び下部支持部材３を接合して制御棒１００を完成させる（ステップ５）。
【００２６】
比較例として、図９を用いて、シースにフェライト皮膜を形成しない制御棒の製造工程の手順の一例を示す。ステップ１でシース素材を所定の大きさに切り出した後、ステップ２で折り曲げや成型加工を実施する。その後、ステップ４で通水孔の穴あけ加工や中性子吸収材の充填を行い、ステップ５で上部支持部材や下部支持部材（図示しない）を接合して、完成となる。このような製造工程で製造された制御棒を図１０に示す。
【００２７】
次に、金属酸化物皮膜としてフェライト皮膜を付与したステンレス鋼を、原子炉運転状態を模擬した水質で腐食変化量を測定したので、その実験結果を図５を用いて説明する。図５（ａ）は、通常運転時を模擬した条件において、研磨処理のみ（フェライト皮膜の形成なし）を施したステンレス鋼での腐食量とフェライト皮膜を形成したステンレス鋼での腐食量を比較したグラフである。図５（ｂ）は、水素注入時を模擬した条件において、研磨処理のみ（フェライト皮膜の形成なし）を施したステンレス鋼での腐食量とフェライト皮膜を形成したステンレス鋼での腐食量を比較したグラフである。フェライト皮膜の皮膜形成液は、前述したとおり、皮膜の主成分となる鉄（II）イオンを有機酸で溶解させた溶液，酸化剤およびｐＨ調整剤を含む溶液の混合液である。フェライト皮膜を形成したステンレス鋼は、通常の運転状態あるいは水素注入条件のいずれの条件においても、腐食変化量が小さく、表面への腐食生成物の付着量及び腐食溶出量が小さくなることがわかった。この結果は冷却材中の不純物や腐食生成物の付着が抑制されることを示しており、シースと中性子吸収材の隙間内に腐食生成物が堆積することを抑制し、ひいては隙間幅の縮小を抑制することができると考えた。
【００２８】
本実施例によれば、シースの内面４ａに均一なフェライト皮膜を形成するため、シースを構成するステンレス鋼の溶出が制御棒を提供できる。さらに、フェライト皮膜は、比較的安定なフェライト酸化物であるため、外部から持ち込まれたクラッド等との反応性が低いと考えられる。このように、本実施例のようにシースの内面にフェライト皮膜を形成することによって、外部からのクラッド等との反応性が低くなり、シースと中性子吸収材の隙間内に腐食生成物が堆積することを抑制できるようになる。その結果、隙間幅の縮小を抑制することができ、制御棒の隙間腐食を抑制することができる。ここで、本実施例のようにシースの表面にフェライト皮膜を形成した場合と、シースの母材であるステンレス鋼を酸化させて酸化皮膜を形成した場合とを比較する。母材であるステンレス鋼を溶出させて酸化皮膜を形成したシースを沸騰水型原子炉の環境下に設置すると、このシースに形成された酸化皮膜の表面に、フェライト，ニッケル及びクロムが複合した酸化物が堆積するものと考えられる。このように、シースの表面に酸化皮膜を形成し、さらにその表面にフェライト，ニッケル及びクロムが複合した酸化物が堆積すると、母材であるステンレス鋼の溶出と酸化のプロセスを繰り返すこととなり、シースの表面が太くなって、シース内面と中性子吸収材との隙間幅が縮小してしまう。その結果、制御棒の隙間腐食が発生する可能性がある。一方で、本実施例のようにシースの内面にフェライト皮膜を形成すると、前述のように、シースを構成するステンレス鋼の溶出を抑制でき、さらに、外部からのクラッド等との反応性が低くなるため、シースと中性子吸収材の隙間内に腐食生成物が堆積することを抑制でき、制御棒の隙間腐食を抑制することができる。
【００２９】
本実施例のフェライト皮膜形成方法によれば、１００℃以下の皮膜形成液でステンレス鋼にフェライト皮膜を形成できるため、施工部の熱膨張量は小さく、変形や組織変化を引き起こさないシースを用いた制御棒を提供することができる。仮に、シースの母材であるステンレス鋼が５００〜８５０℃の高温にされると、粒界にクロム炭化物が析出し、その粒界付近のクロムが欠乏することとなり、耐食性が低下する可能性がある。また、ステンレス鋼が５００〜８５０℃の環境にさらされると、クロム炭化物以外の金属化合物が析出し、機械的強度や延性などが変化する可能性がある。本実施例のように、１００℃以下の皮膜形成液でステンレス鋼にフェライト皮膜を形成することで、このような組織変化（クロム炭化物と金属化合物の生成）が発生することを抑制できる。
【００３０】
本実施例沸騰水型原子炉の制御棒によれば、予め内面に金属酸化物皮膜を付与したシースを支持部材に接合することで、隙間幅の縮小を抑制することができる。
【００３１】
本実施例では、切り出されたステンレス鋼の平板をＵ字に折り曲げて成型加工を実施（ステップ２）した後に、被覆処理（ステップ３）を実施した。しかし、この被覆処理の工程（ステップ３）は、成型加工を実施（ステップ２）し、ステップ４の仕上げ後に、上部通水孔から被覆材を通水、下部通水孔から排水することで被覆処理を実施することも可能である。
【００３２】
〔実施例２〕
以下に、本発明の他の実施例である沸騰水型原子炉に用いられる制御棒を、図６を用いて説明する。沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に用いられる本実施例の制御棒１００Ａは、実施例１の制御棒１００においてシース４の全域にわたってフェライト皮膜の形成する替わりに、シースの内面４ａのうち、ハフニウム部材の上端の位置からシース全長の１／１０の位置の間の範囲にフェライト皮膜を形成した構成を有する。
【００３３】
ここで、本実施例の制御棒１００Ａがシースの内面４ａのハフニウム部材の上端の位置からシース全長の１／１０の位置の間の範囲にフェライト皮膜を形成する理由について、図７を用いて説明する。原子炉の運転中での累積の中性子照射量を、図７（ｂ）に示す。制御棒のシースは、図７（ｂ）に示すように、シース内に配置された中性子吸収部材であるハフニウム部材（例えばハフニウム楕円管）の上端部、すなわち、ハフニウム部材の上端の位置とこの上端から下方に向かってシース全長Ｌ0の１／１０の位置の間の範囲（図７（ａ）のＬａ＝Ｌ0／１０の範囲）において原子炉の運転中での累積の中性子照射量が最も大きくなる。これは、その範囲が中性子の高い領域である炉心の軸方向での中央部に位置する期間が長く、また、炉心から引き抜かれる時期が最も遅いからである。原子炉を起動するときに炉心に挿入されていた多数の制御棒の大部分は、昇温昇圧過程が終了した時点で炉心から全引抜されている。原子炉出力を上昇させる時点では、一部の制御棒のみが炉心に挿入されている。これらの制御棒は出力調節用の制御棒である。この出力調節用の制御棒の、ハフニウム部材の上端の位置とこの上端から下方に向かってシース全長の１／１０の位置の間の範囲で、累積の中性子照射量が最も大きくなる。このため、本実施例の制御棒１００Ａでは、シースの内面４ａのうちで中性子照射量が大きいハフニウム部材の上端の位置からシース全長の１／１０の位置の間の範囲にフェライト皮膜を形成した。
【００３４】
本実施例のフェライト皮膜を形成した制御棒１００Ａは、実施例１と同様、図３に示す手順で製造される。本実施例では、実施例１の被覆処理（ステップ３）で用いた皮膜形成装置１０１を、図８に示す皮膜形成装置１０１Ａに替えて、シースの内面４ａにフェライト皮膜を形成する。本実施例の皮膜形成液も、実施例１と同様、フェライト皮膜の主成分となる鉄（II）イオンを有機酸で溶解させた溶液と、酸化剤およびｐＨ調整剤を含む溶液の混合液である。
【００３５】
本実施例の皮膜形成装置１０１Ａは、回収容器９，被覆材循環器１０，温度調節器１１，ノズル１２Ａ及び被覆材配管１３を備える。被覆材配管１３が、被覆材循環器１０とノズル１２Ａを接続し、回収容器９と被覆材循環器１０を接続する。被覆材配管１３の先端部にノズル１２Ａが設置される。ノズル１２Ａは、その全長のうち、下部のＬａ＝Ｌ0／１０に相当する範囲（シースの内面４ａのうちで中性子照射量が大きいハフニウム部材の上端の位置からシース全長の１／１０の位置に相当する領域）に、複数の噴霧部７を備える。被覆材循環器１０とノズル１２の間に温度調節器１１が配置される。ノズル１２の下方に被覆材回収容器９が配置される。
【００３６】
本実施例では、ノズル１２Ａの全長のうちで下部のＬａ＝Ｌ0／１０に相当する範囲にのみ噴霧部７を備えているため、シースの内面４ａのうちで所望の領域のみにフェライト皮膜を形成することが可能である。
【００３７】
本実施例の沸騰水型原子炉の制御棒によれば、シースの内面４ａのうち、原子炉の運転中で累積の中性子照射量が多い範囲（Ｌａ＝Ｌ0／１０の範囲）にフェライト皮膜を形成するため、その領域のシース内面と中性子吸収材との隙間部に腐食生成物が堆積することを抑制できるため、隙間幅の縮小が防止でき、制御棒の隙間腐食を抑制することができる。
【００３８】
本実施例のフェライト皮膜形成方法によれば、１００℃以下の皮膜形成液でステンレス鋼にフェライト皮膜を形成できるため、施工部の熱膨張量は小さく、変形や組織変化を引き起こさないシースを用いた制御棒を提供することができる。
【００３９】
本実施例沸騰水型原子炉の制御棒によれば、予め内面に金属酸化物皮膜を付与したシースを支持部材に接合することで、隙間幅の縮小を抑制することができる。
【００４０】
さらに、本実施例によれば、シースの内面４ａのうちで累積の中性子照射量が最も大きくなる領域のみにフェライト皮膜を形成するため、コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  タイロッド
２  ハンドル
２ａ  ハンドル上部タブ
３  下部支持部材（落下速度リミッタ）
４  シース
４ａ  シース内面
５Ｕ，５Ｌ  ハフニウム部材
６  ピン
７  噴霧部
８  ステンレス鋼板材
９  回収容器
９ａ  被覆材充填容器
１０  被覆材循環器
１１  温度調節器
１２  ノズル
１３  被覆材配管
１４  ローラ
１５  タブ（突出部）
１７  コネクタ
２２  ブレード
１００，１００Ａ  制御棒
１０１，１０１Ａ  皮膜形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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