(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）を制御棒に連結するカップリングであって、
ＣＲＤＭと作動上連結した連結棒にして、グレイ棒制御機能及び遮断棒制御機能の少なくとも一方を提供する連結棒、
前記連結棒の下端に連結した端部要素にして、前記端部要素がケーシングを含み、前記ケーシングがその内側に少なくとも１つのキャビティを画定し、前記少なくとも１つのキャビティ内に前記端部要素のケーシングの構成材料のそれより高密度の重量材を含む充填物が配置され、少なくとも１つの前記制御棒の上端に更に連結した端部要素、
を含み、
前記端部要素の、ＳＣＲＡＭ方向に対して横向きの断面がその長さに渡り一定であるカップリング。
【請求項２】
前記ケーシングの構成材料がステンレススチールである請求項１に記載のカップリング。
【請求項３】
前記端部要素の平均密度が前記ステンレススチールのそれより高い請求項２に記載のカップリング。
【請求項４】
重量材の室温下における密度が少なくとも１６．２ｇ／ｃｍ3である請求項２に記載のカップリング。
【請求項５】
重量材が、タングステン、劣化ウラン、モリブデン、タンタラムから成る群から選択される請求項２に記載のカップリング。
【請求項６】
充填物が、粉末または顆粒形態の重量材を含む請求項２に記載のカップリング。
【請求項７】
前記重量材の密度が、ケーシングの構成材料のそれの少なくとも２倍である請求項１に記載のカップリング。
【請求項８】
前記端部要素が、前記ケーシングの少なくとも１つのキャビティに座着する１つまたは１つ超のケーシングカバープレートを更に含む請求項１に記載のカップリング。
【請求項９】
前記端部要素のＳＣＲＡＭ方向に延伸される部分が、少なくともＳＣＲＡＭ方向を横断する最大寸法を有する請求項１に記載のカップリング。
【請求項１０】
前記端部要素の、ＳＣＲＡＭ方向に対して横向きの断面の面積における充填率が少なくとも５０％である請求項１に記載のカップリング。
【請求項１１】
前記連結棒が、中空の連結棒チューブと、前記中空の連結棒チューブ内に配置した充填物と、を含み、前記充填物が、中空の連結棒チューブを構成する材料より高密度である請求項１に記載のカップリング。
【請求項１２】
前記端部要素と、前記連結棒の下端とを連結するＪ字型の錠止式カップリングを更に含む請求項１に記載のカップリング。
【請求項１３】
連結棒の下端を原子炉の少なくとも１つの制御棒に連結するようになっている端部要素を含む装置であって、前記端部要素が、ステンレススチールのそれよりも大きい平均密度を有し、前記端部要素の、ＳＣＲＡＭ方向に対して横向きの断面がその長さに渡り一定である装置。
【請求項１４】
前記端部要素が、前記端部要素を前記連結棒の下端に連結するための、前記連結棒の下端位置に配置した合致するカップリング部分に脱着自在に錠止するカップリング部分を含む請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記端部要素がステンレススチールと追加の材料とを含み、前記追加の材料の室温下の密度が少なくとも１６．２ｇ／ｃｍ3である請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記端部要素が、第１材料と第２材料とを含み、前記第２材料の室温下の密度が前記第１材料のそれの少なくとも２倍である請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）を制御棒に連結するカップリングであって、
ＣＲＤＭと作動上連結した連結棒にして、グレイ棒制御機能及び遮断棒制御機能の少なくとも一方を提供する連結棒、
前記連結棒の下端に連結した端部要素にして、前記端部要素のＳＣＲＡＭ方向に延伸される部分が、少なくともＳＣＲＡＭ方向を横断する最大寸法を有し、更に、少なくとも１つの前記制御棒の上端に連結した端部要素、
を含み、
前記端部要素の、ＳＣＲＡＭ方向に対して横向きの断面がその長さに渡り一定であるカップリング。
【請求項１８】
前記端部要素のＳＣＲＡＭ方向への延伸量が、前記端部要素の、ＳＣＲＡＭ方向を横断する最大寸法の少なくとも１．２倍である請求項１７に記載のカップリング。
【請求項１９】
前記端部要素の平均密度がステンレススチールのそれより大きい請求項１７に記載のカップリング。
【請求項２０】
原子炉圧力容器と制御棒アセンブリとを含む装置であって、
前記制御棒アセンブリが、中性子吸収材を含む少なくとも１つの可動の制御棒、前記少なくとも１つの制御棒の移動を制御する制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）、前記少なくとも１つの制御棒とＣＲＤＭとを作動上連結するカップリング、を含み、前記カップリングが、前記ＣＲＤＭと係合する連結棒、前記連結棒の下端に連結する端部要素、を含み、前記端部要素が、第１密度を有する第１材料を含む第１部分、前記第１密度より大きい第２密度を有する第２材料を含む第２部分、を含み、前記端部要素の、ＳＣＲＡＭ方向に対して横向きの断面がその長さに渡り一定であり、前記端部要素が更に、少なくとも１つの前記制御棒と連結する装置。
【請求項２１】
前記連結棒が前記ＣＲＤＭと脱着自在に係合し、前記脱着自在の係合の脱着により、少なくとも連結棒を含む移行アセンブリと、端部要素と、少なくとも１つの制御棒とが原子炉圧力容器の下方部分内に配置した炉心方向に落下せしめられる請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記端部要素の前記第１部分が、端部要素の前記第２部分を支持または格納する請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記端部要素の前記第１部分が、前記端部要素の前記第２部分を包囲するスチール製エンクロージャーを含む請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
第２密度が室温下で少なくとも１６．２ｇ／ｃｍ3である請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記ＣＲＤＭが原子炉圧力容器の内部に配置される請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
原子炉圧力容器と、制御棒アセンブリとを含む装置であって、
前記制御棒アセンブリが、中性子吸収材を含む少なくとも１つの可動の制御棒、前記少なくとも１つの制御棒の移動を制御する制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）、前記少なくとも１つの制御棒とＣＲＤＭとを作動上連結するカップリング、を含み、前記カップリングが、前記ＣＲＤＭと係合する連結棒、前記連結棒の下端に連結する端部要素、を含み、前記端部要素が、前記連結棒を横断する最大寸法より大きいまたは等しい、前記連結棒と平行方向における最大寸法を有し、前記端部要素の、ＳＣＲＡＭ方向に対して横向きの断面がその長さに渡り一定である装置。
【請求項２７】
前記端部要素の前記連結棒と平行方向における最大寸法が、前記連結棒を横断する端部要素の最大寸法の少なくとも１．２倍である請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記ＣＲＤＭが少なくとも１つの制御棒の動作におけるグレイ棒制御及び遮断棒制御の少なくとも一方を提供する請求項２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉技術、原子炉制御装置技術、制御棒アセンブリ技術、及び関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の原子炉プラントでは原子炉炉心は所望の核分裂連鎖反応を持続させるよう選択したサイズ及び組成を持つ核分裂性材料を含む。反応を加減するための中性子吸収媒体、例えば、軽水炉の場合は軽水（Ｈ2Ｏ）、重水炉では重水（Ｄ2Ｏ）等を設け得る。中性子吸収材料を含む“制御棒”を炉心内の整列した導管内に挿入して反応を制御あるいは停止させることも知られている。挿入された制御棒は中性子を吸収して連鎖反応を減速あるいは停止させる。
【０００３】
制御棒は制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）により操作される。所謂“グレイ”制御棒は、反応速度を連続的に調節し得るよう連続調整可能な状態下に挿入される。所謂“遮断”制御棒は完全に挿入されるかまたは完全に引き出されるかの何れかであって、通常運転中は炉心から完全に引出され、ＳＣＲＡＭ中は素早く完全挿入されて連鎖反応を素早く停止させる。制御棒はグレイ制御棒及び遮断制御棒の両用としても設計され得る。そのような両用型制御棒には、ＳＣＲＡＭ時にはＣＲＤＭから脱着されて重力の影響下に炉心内に落下する構成を有するものもある。軍用艦等のシステムでは、脱着させた制御棒を流体圧あるいはその他の推進力（重力以外の）で炉心内に落下させるものもある。
【０００４】
制御システムは、制御棒/ＣＲＤＭカップリングを設けることで完成する。既存のカップリングは、制御棒を固定する下方端を有する連結棒を含む。連結棒の上方部分はＣＲＤＭと作動上連結する。グレイ制御棒機能を提供する既知のＣＲＤＭは、連結棒と一体のまたは剛接した主ネジを駆動するモーターを含み、このモーターを作動させることで前記主ネジ及び主ネジに一体のまたは剛接した連結棒を連続様式下に上下移動させ得る。遮断制御棒機能を提供する既知のＣＲＤＭは、制御棒を上昇位置（即ち、炉心から引き出した）に能動保持し、ＳＣＲＡＭ時にはこの能動的保持力を解放して制御棒及び制御棒に一体のまたは連結した連結棒を共に炉心方向に落下（制御棒が実際に炉心に入る状態で）させる。グレイ及び遮断の両制御棒機能を提供する既知のＣＲＤＭはモーター／主ネジ構成を含み、モーターと主ネジとの間の連結部がＳＣＲＡＭ時に解放される設計を有する。例えば、モーターは通常運転（グレイ）中は、主ネジに能動的にクランプした分離式のボールナットを介して主ネジに連結され得、ＳＣＲＡＭ時には分離して制御棒、連結棒、そして主ネジを相互ＳＣＲＡＭさせる（即ち、炉心に向けて一緒に落下させる）。
【０００５】
２０１０年３月１２日付で提出された、“Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｏｄ  Ｄｒｉｖｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  Ｆｏｒ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ”と題する関連出願第１２／７２２，６６２号及び、２０１０年３月１２日付で提出された、“Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｏｄ  Ｄｒｉｖｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  Ｆｏｒ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ”と題する関連出願第１２／７２２，６９６号は、ここでの参照により本明細書の一部に含まれるものとする。前記関連出願では、モーターと主ネジとの間の連結部は解放性を有さず、むしろ、ＳＣＲＡＭを実施させる分離ラッチが主ネジと連結棒との間に設けられる。これらの別態様では主ネジはＳＣＲＡＭせず、むしろ、アンラッチされた連結棒と制御棒とが共に炉心方向にＳＣＲＡＭし、主ネジはモーターに係合したままとなる。
【０００６】
ＣＲＤＭは複雑な装置であって、代表的には電気的及びまたは流体圧により駆動される。遮断制御棒またはグレイ／遮断両用制御棒の場合、ＣＲＤＭを含む制御棒システムは、少なくともＣＲＤＭの遮断機能に関する厳しい信頼性要件が課せられる安全関連コンポーネントとしても分類され得る。
【０００７】
“スパイダー”として既知のカップリング要素を追加し、前記要素を介して単独のＣＲＤＭを複数の制御棒に連結し、かくしてコスト及びシステム全体の複雑さを低減させることが知られている。この場合、単独のＣＲＤＭに連結された全ての制御棒が共に移動する。実際には多数のＣＲＤＭを設け、各ＣＲＤＭには複数の制御棒を連結し、かくしてある程度の冗長性を持たせる。スパイダーは連結棒の下端から離間する方向で横方向に伸延し、かくして多数の制御棒を装着するための大きな“表面積”を提供する。
【０００８】
スパイダーは、その有効面積が大きいことが望ましいが、制御棒支持アセンブリをも貫通する。制御棒支持アセンブリは、所望の“アップ／ダウン”以外の方向への制御棒の反りまたは任意の制御棒の横方向移動を防止するよう、制御棒の炉心の出入り動作を案内する。制御棒支持アセンブリは、各制御棒の反りまたは横方向移動を防止するに十分な周囲部分（ＳＣＲＡＭ方向を横断する方向での）に渡り、各制御棒にカム接触すべきである。
【０００９】
スパイダーの有効面積に関しては、脱着された制御棒／スパイダー／連結棒／（及び随意的には主ネジ）からなるアセンブリがＳＣＲＡＭ中に炉心方向での加速度を制限する大きな流体圧抵抗を生じるべきではないという別の制限事項がある。スパイダーの、各棒を装着する“有効表面”はＳＣＲＡＭ方向に対して横向きであることから、当該事項は重要な考慮事項となる。
【００１０】
これらの考慮事項に鑑み、スパイダーは代表的には、当該スパイダーに連結棒を連結する中央装着ポイントから外側に延びる金属製のチューブまたはアームを含む。スパイダーの中には、半径方向に延びる各チューブ間に支持用交差部材を追加し得るものもあるが、それらの交差部材は、ＳＣＲＡＭ方向に対して実際に横向きとなる面積を最小化することが要求されるため、その使用は制限される。スパイダーに含まれる前記金属製のチューブまたはアームの直径（またはより一般的にはサイズ）は、ＳＣＲＡＭ中のスパイダーの流体圧抵抗を最小化し且つ、制御棒の上げ下げ中に制御棒支持構造を全ての制御棒に接触及びカム係合させ得るよう、実用可能な最低限に維持される。例えば強度や堅牢性、低コスト性、製造性、原子炉環境での適合性、等の様々な理由から、連結棒とスパイダーとは通常はステンレススチール製要素とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】関連出願第１２／７２２，６６２号
【特許文献２】関連出願第１２／７２２，６９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した如き従来問題を生じない原子炉用の制御棒アセンブリの連結棒及び制御棒を連結するための端部要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の１様相によれば、制御棒／制御棒駆動メカニズム（ＣＲＤＭ）カップリングであって、ＣＲＤＭユニットに作動上連結した連結棒にして、グレイ制御棒機能及び遮断制御棒機能の少なくとも一方を提供する連結棒と、該連結棒の下端に連結する端部要素にして、少なくとも１つのキャビティ及び該少なくとも１つのキャビティ内に配置したフィラーを画定するケーシングとを含む端部要素と、を含む制御棒／制御棒駆動メカニズム（ＣＲＤＭ）カップリングが提供される。前記フィラーは前記ケーシングに含まれる材料のそれより高密度の重量材を含む。前記端部要素は更に、少なくとも１つの制御棒の上端に連結される。
【００１４】
本発明の他の様相によれば、連結棒の下方端を原子炉の少なくとも１つの制御棒に連結するようになっている端部要素を含む装置が提供される。該端部要素はステンレススチールの密度より大きい平均密度を有する。
本発明の他の様相によれば、制御棒／制御棒駆動メカニズム（ＣＲＤＭ）カップリングであって、ＣＲＤＭユニットに作動上連結した連結棒にして、グレイ制御棒機能及び遮断制御棒機能の少なくとも一方を提供する連結棒と、該連結棒の下端に連結する端部要素と、を含む制御棒／制御棒駆動メカニズム（ＣＲＤＭ）カップリングが提供される。前記端部要素は、少なくともＳＣＲＡＭ方向を横断する最大寸法であるＳＣＲＡＭ方向長さを有する。端部要素は更に、少なくとも１つの制御棒の上端に連結される。
【００１５】
本発明の更に他の様相によれば、原子炉圧力容器及び制御棒アセンブリを含む装置であって、前記制御棒アセンブリが、中性子吸収材料を含む少なくとも１つの可動の制御棒と、少なくとも１つの制御棒の動作を制御する制御棒駆動メカニズム（ＣＲＤＭ）と、該少なくとも１つの制御棒及びＣＲＤＭを作動上連結するカップリングと、を含む装置が提供される。前記カップリングは、前記ＣＲＤＭに係合する連結棒と、該連結棒の下方端に連結する端部要素と、を含む。前記端部要素は、第１密度を有する第１材料を含む第１部分と、前記第１密度より高い第２密度を有する第２材料を含む第２部分とを含む。前記端部要素は更に、少なくとも１つの制御棒に連結する。
【００１６】
本発明の更に他の様相によれば、原子炉圧力容器及び制御棒アセンブリを含む装置であって、前記制御棒アセンブリが、中性子吸収材料を含む少なくとも１つの可動の制御棒と、少なくとも１つの制御棒の動作を制御する制御棒駆動メカニズム（ＣＲＤＭ）と、該少なくとも１つの制御棒及びＣＲＤＭを作動上連結するカップリングと、を含む装置が提供される。前記カップリングは、前記ＣＲＤＭに係合する連結棒と、該連結棒の下方端に連結する端部要素と、を含む。前記端部要素の連結棒と平行方向での最大寸法は、該連結棒を横断する最大寸法より大きいまたは等しい。
【発明の効果】
【００１７】
上述した如き従来問題を生じない原子炉用の制御棒アセンブリの連結棒及び制御棒を連結するための端部要素が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、制御棒アセンブリ（ＣＲＡ）を含む原子炉圧力容器例の下方部分例の図解的断面斜視図である。
【図２】図２は、図１のＣＲＡの図解的斜視図である。
【図３】図３は、ＣＲＤＭユニットを取り外してＣＲＡの連結棒の上端部を露呈した、制御棒ガイドフレームの図解的斜視図である。
【図４】図４は、図１〜３のＣＲＡの制御棒及び連結棒の、これらコンポーネントを隠すコンポーネントを省いて示す図解的斜視図である。
【図５】図５は、図１〜４のＣＲＡの端部重り要素の図解的斜視図である。
【図６】図６は、図５の端部重り要素の図解的な側方断面斜視図である、
【図７】図７は、図５及び６の端部重り要素のケーシングの図解的底面図である。
【図８】図８は、図５〜７の端部重り要素のケーシングの、図１〜３のＣＲＡの制御棒ガイドフレーム内に位置付けた状態における図解的平面図である。
【図９】図９は、図５〜７の端部重り要素の中央通路内に格納または配置したＪ−ロック雌型装着アセンブリの図解的断面斜視図である。
【図１０】図１０は、連結棒、端部重り要素、Ｊ−ロックカップリングの上方部分を含む制御棒、からなるアセンブリの図解的断面斜視図である。
【図１１】図１１は、連結棒、端部重り要素、錠止状態におけるＪ−ロックカップリングを詳細表示した制御棒、からなるアセンブリの図解的断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書において、制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリにおけるパラダイムシフトが開示される。既存の制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリでは制御棒は、最小重量と、ＳＣＲＡＭ方向に対して横向きの表面エリアとを有する軽量の、“蜘蛛足状”のスパイダーとして終端される。スパイダーは、制御棒装着用の広い“有効”面積を提供するが、ＳＣＲＡＭ中の流体圧抵抗を生じる“実際の”面積は狭い構成を有する。スパイダーと連結棒とは何れも、強度や堅牢性、低コスト性、製造性、原子炉環境での適合性、等における利益を提供するようステンレススチール製コンポーネントとされる。
【００２０】
本発明の制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリは、以下に述べる各様相、即ち、（ｉ）従来の軽量スパイダーを端部重り要素に交換、及びまたは、（ｉｉ）制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリのステンレススチールの有意部分を、タングステン（随意的には粉末または顆粒形態での）、モリブデン、タンタラム、あるいはその他等のもっと稠密な素材に交換、の何れかまたは両方を含む。本発明の制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリは従来の連結棒／スパイダーアセンブリよりも実質的に重く、かくして、重力由来のＳＣＲＡＭの速度及び信頼性を有益に助長させる。
【００２１】
本発明の端部重り要素を使用する制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリにおいて、当該端部重り要素は、従来の軽量スパイダーより重いため、ＳＣＲＡＭ方向に対して横向きの実表面積を随意的には従来のスパイダーと比較して大きくできる。
【００２２】
図１を参照するに、原子炉の圧力容器１０が示され、圧力容器１０の底部に接近して位置付けた炉心支持フレーム１２を含んでいる。炉心支持フレーム１２は、放射性材料、例えば、濃縮ウラン酸化物（つまり、高235Ｕ／238Ｕ比化したＵＯ2）等を含有または含む炉心（図示せず）を含む。制御棒駆動メカニズム（ＣＲＤＭ）ユニットが略示される。ＣＲＤＭユニット１４は圧力容器１０内に配置した内部ＣＲＤＭであるが、外部ＣＲＤＭを使用しても良い。図１には、単一のＣＲＤＭユニット１４を例示したが、異なる複数の制御棒を各々連結した多数のＣＲＤＭユニット（これらの追加的なＣＲＤＭユニットは図１には示されないが、圧力容器１０にはそれら追加ＣＲＤＭユニット用のスペースが示される）を使用するのが一般的である。
【００２３】
ＣＲＤＭユニット１４の下方には制御棒ガイドフレーム１６が配置され、斜視図１では制御棒／ＣＲＤＭユニットカップリングアセンブリ（図１には示さず）は当該フレームで隠れて見えない。制御棒ガイドフレーム１６の下方に複数の制御棒１８が伸延する。図１では各制御棒１８は、炉心支持フレーム１２に最大限挿入された完全挿入位置で示される。当該完全挿入位置では端部重り要素（あるいは別態様ではスパイダー）が、制御棒ガイドフレーム１６内の下方位置２０に位置付けられる（やはり図１には示さない）。図１の実施例ではＣＲＤＭユニット１４及び制御棒ガイドフレーム１６は中空チューブを含むスタンドオフ２２により離間され、前記中空チューブは、各々ＣＲＤＭユニット１４及び制御棒ガイドフレーム１６に連結し且つ連結棒（図１には示さず）が貫通する対向端を有する。
【００２４】
図１には例示的な圧力容器１０の下方部分のみが示される。原子炉運転に際し、例示した開放上端２４には、１つまたは１つ超の圧力容器上方部分にして、例示した圧力容器１０の下方部分と共に、炉心、（例示した炉心支持フレーム１２により表示される）、制御棒１８、制御棒ガイドフレーム１６、内部ＣＲＤＭユニット１４、を格納する圧力包囲容積を形成する圧力容器上方部分が連結される。別態様ではＣＲＤＭユニットは原子炉圧力容器の外部でその上方に位置付けられる。この場合外部ＣＲＤＭユニットは、制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリを介し、当該制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリの内部で圧力容器の上方部分内の入り口を貫いて伸延する制御棒に連結される。
【００２５】
図２を参照するに、ＣＲＤＭユニット１４、制御棒ガイドフレーム１６、仲介用のスタンドオフ２２、制御棒１８、を含む制御アセンブリが示され、原子炉圧力容器から隔絶されている。制御棒／ＣＲＤＭカップリングアセンブリは図２でもやはり制御棒ガイドフレーム１６とスタンドオフ２２とに隠されて見えない。
図３を参照するに、やはり制御棒ガイドフレーム１６とスタンドオフ２２とが例示されるが、ＣＲＤＭユニットはスタンドオフ２２の上方に延びる連結棒３０の上端が見えるよう省略されている。ＣＲＤＭユニットがグレイ棒機能を有する場合は、連結棒３０の例示された上端がＣＲＤＭユニットと係合し、かくして当該ＣＲＤＭユニットは連結棒３０を、従って、装着された制御棒１８（図３には示さず）を上昇または下降させ得るようになる。ＣＲＤＭユニットが遮断棒機能を有する場合は、図示された前記上端をＳＣＲＡＭ中にＣＲＤＭから着脱自在である。図１〜４の各々には、ＳＣＲＡＭ時の制御棒の落下方向の加速度がＳとして表示される。
【００２６】
図４を参照するに、制御棒１８と連結棒３０とが、これらを隠すコンポーネント（例えば、ガイドフレーム１６、スタンドオフ、あるいはＣＲＤＭユニット）を省略した状態で示される。図４では、複数の制御棒１８を連結棒３０の下端に連結する例示的な端部重り要素３２が示される。従来のスパイダーとは異なり、端部重り要素３２はＳＣＲＡＭ方向Ｓに沿った実質長さを有する。図示した端部重り要素３２は急速ＳＣＲＡＭを容易化する重量増加を提供する利益があるが、当該端部重り要素３２を従来の“蜘蛛足状”のスパイダーで代替することも意図される。
【００２７】
図５及び６を参照するに、端部重り要素３２の斜視図及び側方断面斜視図が各示される。端部重り要素３２は、上方及び下方の各ケーシングカバープレート４２および４４によりその上端及び下端が各封止された実質的に中空のケーシング４０を含む。図５には４つの上部ケーシングカバープレート４２が例示され、その２つが図６では側方断面斜視図で示される。図５の傾斜角度では下方のカバープレートは隠れて見えないが、図６では下方の２つのカバープレートの“上縁”が見えている。例示された端部重り要素３２は、図５に例示した上方の４つのケーシングカバープレート４２と相似配列した４つの下方ケーシングカバープレート４４を含む。
【００２８】
図７には端部重り要素３２の詳細が示され、カバープレートを省略した状態でケーシング４０が平面図で示される。図７に示す如く、ケーシング４０は筒状であり、ＳＣＲＡＭ方向Ｓと平行なシリンダー軸と、当該シリンダー軸を横断する一様な断面とを有する。この断面は複雑であり、中央通路５０と、当該中央通路５０を中心に９０°の間隔で半径方向に離間する４つのキャビティ５２とを画定する。ケーシング４０の断面には２４本の小通路５４（つまり、中央通路５０と比較して小さい）も画定されるが、図７ではその幾つかのみに番号が付記される。図７を図５及び６と比較すると、各中央通路５０及び小通路５４はケーシング４０を完全に貫き、且つ、上方及び下方の各カバープレート４２、４４によっては覆われない。
【００２９】
先ず２４本の小通路５４について説明するに、当該小通路は複数の制御棒１８を固定する構造部を提供する。ある実施例では、２４本の小通路５４の各々が制御棒を保持し、かくして、複数の制御棒１８は正確に２４本の制御棒から構成される。他の実施例において、２４本の小通路５４の１つまたは１つ超が空とされ、またはその他目的、例えば、炉心内機器配線用の導管として使用され得、その場合、複数の制御棒１８はその構成上２４本の制御棒より少なくなる。端部重り要素３２は単に例示的なものであって、例えば、２４本より多いまたは少ない異なる数の制御棒を提供するその他の断面構成を有し得る。
【００３０】
次に、中央通路５０を中心に９０°の間隔で半径方向に離間する４つのキャビティ５２について説明する。実質的に中空のケーシング４０と、上方及び下方の各カバープレート４２、４４は好適にはステンレススチール製であるが、その他材料の使用も意図される。前記上方及び下方の各カバープレート４２、４４は４つのキャビティ５２をシールする。図６の側方断面図に示される如く、４つのキャビティ５２は重量材を含むフィラー５６で充填される。ここで“重量材”とは、中空のケーシング４０を形成するステンレスチール（あるいはその他材料）よりもずっと稠密な材料を意味するものとする。例えばフィラー５６は、幾つか例示すると、タングステン（随意的には粉末あるいは顆粒形態の）、劣化ウラン、モリブデン、またはタンタラム等の重量材であり得る。例えばステンレススチールの密度は約７．５−８．１グラム／ｃｍ3であり、一方タングステンの密度は約１９．２グラム／ｃｍ3であり、タンタラムのそれは約１６．６グラム／ｃｍ3である。ある好ましい実施例では、フィラー５６を構成する重量材の密度はケーシング４０の構成材料のそれの少なくとも２倍である。ケーシング４０がステンレススチールから構成される好ましいある実施例では、フィラー５６を構成する重量材の密度は好ましくは少なくとも１６．２グラム／ｃｍ3（ここに明記される全ての密度値は室温下におけるものである）である。
【００３１】
ある実施例ではフィラー５６は端部重り要素３２の構造的な強度または堅牢性には貢献しない。従って、フィラー５６を構成する重量材はその機械的特性を考慮することなく選択可能である。同じ理由から、フィラー５６はキャビティ５２内にフィットする寸法形状の固体インサートの形態を有し得、または、粉末、顆粒、あるいはその他の構成を有し得る。カバープレート４２、４４はキャビティ５２をシールする、従って、フィラー５６を構成する重量材は、圧力容器１０内を流動する一次冷却水との適合性を有さないものも意図される。あるいは、フィラー５６を構成する重量材が圧力容器１０内を流動する一次冷却水との適合性を有するものである場合は上方のカバープレート４２を省略することが意図され、その場合、キャビティ５２はシールされない。実際、フィラー５６がキャビティ５２の内部にしっかり保持される固形材料である場合、上方及び下方の各カバープレート４２及び４４を省略することが意図される。
【００３２】
引き続き図５〜７を、更に図８も参照するに、端部重り要素３２はＣＲＤＭユニット１４により制御棒１８が上昇または下降される際に制御棒ガイドフレーム１６を貫通する。端部重り要素３２は、ＳＣＲＡＭ方向Ｓに沿ったその長さに渡り断面が一定のシリンダー形態を有し、かくして、設計上の外観が簡略化される。更には、制御棒ガイドフレーム１６は、制御棒を所望通りガイドするよう各制御棒１８にカム係合すべきである。この目的上、端部重り要素３２の断面は凹部５８（図７にはその幾つかに番号が付記される）を有する設計とされる。図１８に示すように、これらの凹部５８には制御棒ガイドフレーム１６の合致する延長部６０が嵌合する。図８には、端部重り要素３２の外側表面と、制御棒ガイドフレーム１６の近位側表面との間に若干の許容差を提供するギャップＧも表示される。端部重り要素３２の２４個の小通路５４を包囲する、制御棒ガイドフレーム１６の２４個の部分円形開口は、制御棒１８にカム係合する寸法とされる。明示上、図８には端部重り要素３２の中央通路５０の内側に配置した連結棒３０も示される。
【００３３】
図５〜７には、４つのキャビティ５２用の空間を設けたことで、それら４つのキャビティ５２無しで達成され得る断面の実面積と比較して端部重り要素３２の断面の実面積（つまり、ＳＣＲＡＭ方向Ｓに対して横向きに構成される面積）が実質的に増大されることが示される。ある実施例では、ＳＣＲＡＭ方向Ｓに対して横向きに配向される断面（カバープレート４２、４４で包囲される面積を含む）の面積における“充填率”は少なくとも５０％であり、図７には、例示した端部重り要素の充填率は５０％より実質的に高いことが実証される。かくして端部重り要素３２の設計は、代表的なスパイダーにおける設計、即ち、ＳＣＲＡＭ方向Ｓに対して横向きの断面の実面積を最小化し且つその充填率が一般に実質的に５０％未満の“蜘蛛足状”として流体圧抵抗を減少させる設計とは全く異なる。一般に、端部重り要素３２の重量により得られるＳＣＲＡＭ力は、４つのキャビティ５２により拡大する横向き断面の実面積により付与される流体圧抵抗を補ってあまりあるものである。
【００３４】
端部重り要素３２をＳＣＲＡＭ方向Ｓに延伸することで、流体圧抵抗に打ち勝ち且つＳＣＲＡＭ速度を増大させるための重量を追加できる。換言すると、ＳＣＲＡＭ方向Ｓでの端部重り要素３２の長さと、ＳＣＲＡＭ方向Ｓに対して横向きの最大長さ寸法との比を随意的には１に等しくあるいはそれ以上、またより好ましくは１．２に等しくあるいはそれ以上にできる。例示した端部重り要素３２は代表的スパイダーの如く全体に平坦な要素ではなく、むしろ、連結棒３０の下端に有意の端部重量を提供する容量コンポーネントである。
【００３５】
例示した端部重り要素３２は重量材を含むフィラー５６を炉心（図１に示す如く、圧力容器１０の底部に接近して位置付けた炉心支持フレーム１２に格納されまたは支持された）とＣＲＤＭユニット１４との間に配置する上で実質的に有益性がある。フィラー５６を構成する重量材は、一般に、炉心から発生される放射線に対する吸収性が高いことが期待され得る稠密材である。例えば、タングステン、劣化ウラン、モリブデン、あるいはタンタラム等の重量材は放射線吸収性が高いという特性がある。従って、フィラー５６を構成する重量材は高価（ある実施例の場合、また種々程度において）で且つ放射線に弱いＣＲＤＭユニット１４を保護する放射線シールドを提供する。
【００３６】
端部重り要素３２をＳＣＲＡＭ方向Ｓに延伸することで重量提供とは別の利益が得られる。端部重り要素３２をＳＣＲＡＭ方向Ｓに延伸すると制御棒１８を当該端部重り要素３２に固定させ得る長さ部分が増大し、また同様に当該端部重り要素３２に連結棒３０を固定させ得る長さ部分も増大し得る。これにより機械的連結が良好化され、制御棒１８の傾倒を防止する安定化トルクも向上する。一般に、端部重り要素３２をＳＣＲＡＭ方向Ｓに延伸することで、連結棒／端部重り要素／制御棒からなるアセンブリにおける問題の多い（あるいは破滅的でさえある）変形の恐れを低減させる高剛性の機械的構造が提供される。
【００３７】
端部重り要素３２をＳＣＲＡＭ方向Ｓに延伸することによる他の利益は、端部重り要素３２がＳＣＲＡＭ方向Ｓにおいて随意的には流線形化させ得るようになることである。当該例は図示されないが、図５に示す形態を、（例えば）その下方断面を狭く、上方断面を広くし、下方断面から上方断面にかけて直径が増大する接頭円錐表面を有するように改変することが意図される。制御棒固定用の小通路５４はＳＣＲＡＭ方向Ｓと正確に平行状態に維持（かくして、その最外部位置に位置付けた制御棒用には短くなる）され得る。当該流線形化において、流体圧抵抗（流線形化により減少する）と、流線形化による重量低減とはトレードオフ関係に有る。
【００３８】
上述の如き随意的な流線形化に代えて、端部重り要素の断面形態を変更することで流体圧抵抗を減少させ得る。例えば、断面に小通路５４と類似の通路を追加し、しかしこれら追加通路には制御棒あるいはその他を充填せずに流体通路とし、かくしてＳＣＲＡＭ中の端部重り要素の流体圧抵抗を低減させ得る。
【００３９】
例示した端部重り要素３２は重量材（端部重り要素３２の平均密度をステンレススチールの平均密度以上のものとする）を含むフィラー５６と、当該端部重り要素３２の長さ（端部重り要素３２の全容積を増大する）との組み合わせにより所望重量を提供する。全質量（重量に等しい）は、容積と平均密度との積である。所望重量を得るには、種々の設計上のトレードオフ、中でも、（１）フィラー５６のサイズまたは量または容積、（２）フィラー５６を構成する重量材の密度、（３）端部重り要素３２の長さ、がトレードオフされ得る。
【００４０】
ある実施例では端部重り要素を延長させず、重量材を含むフィラーを用いて所望重量化することが意図される。当該実施例では、端部重り要素３２が随意的に従来の実質的に平坦且つ“蜘蛛足状”スパイダー形態を有し得、スパイダーの各チューブあるいはその他連結要素が、重量材を構成するフィラーを格納するキャビティを画定するべく部分的または全体的に中空とされ得る。この端部重り要素は“重量スパイダー”とみなし得る。
【００４１】
他の実施例では、フィラー材を完全に省略し、それに代わる延伸により所望重量を提供させることが意図される。例えば、例示した端部重り要素３２を、その４つのキャビティ及びフィラー５６を省略して改変させ得る。当該構成ではケーシング４０を、ケーシング４０と外周部が同じで且つその頂部及び底部が上方及び下方の各ケースカバープレート４２、４４を画定（あるいはより明瞭には“代替する”）する単一の固体ステンレススチール要素で代替させ得る。重量材を構成するフィラーを省略するそれら実施例は、全体がステンレススチール製の細長の端部重り要素３２により十分な重さが提供される場合は好適に採用される。またそれら実施例は、端部重り要素の重量が考慮事項ではなく、制御棒及び又は連結棒３０との確実な連結のためのより長い長さを提供する、または、流線形化に基づくＳＣＲＡＭ方向Ｓでの長さジオメトリを提供する等の、端部重り要素延伸によるその他の利益が所望される場合にも好適に採用され得る。
【００４２】
開示された端部重り要素の種々の実施例では、制御棒を連結棒の下端にカップリングするための好適な構造を提供する主要機能を犠牲にすることなく、ステンレススチール製ケーシングが使用される。同時に、ステンレススチール製ケーシングには、重量材を構成するフィラーを挿通するに十分な空隙またはキャビティ容積が残される。ステンレススチールはケーシング用の好ましい材料として参照したが、所望の構造的特性及び原子炉圧力容器適合性を有するその他材料を使用できる。重量材を含むフィラーは好適にはタングステン、劣化ウラン、あるいはその他の好適な稠密材である。
【００４３】
開示された端部重り要素の種々の実施例はＳＣＲＡＭ方向Ｓにも延伸される。当該延伸形態は、制御棒ガイドフレームを再設計（例えば、拡幅化）することなく当該制御棒ガイドフレームに嵌入させる形態化が容易であり、かくして、制御棒アセンブリ全体の空間範囲には影響しない。延伸は調節可能な設計パラメーターであり、所望の重量を提供させるべく大きくあるいは小さく設定可能である。延伸量を増大させると一般に制御棒アセンブリの高さが増大され、かくして、特定の原子炉設計上、延伸に関する上限が生じ得る（当該上限は連結棒長さを低減させることで少なくとも部分的に相殺され得るが、連結棒の最小長は所望の最大移動量により決まる）。
【００４４】
開示された端部重り要素の他の利益は、調節性の重りを提供し得る点にある。例えばある実施例では、異なるＣＲＤＭユニットに関わる異なる移行用アセンブリが同じではないように、異なるＣＲＤＭユニットを異なる高さ位置に位置付け得、あるいは異なる質量の制御棒を支持し得る。種々のＣＲＤＭユニットに関わる全ての移行用アセンブリの重量が同じであることが有益である場合は、異なる端部重り要素３２の各キャビティ５２に含まれる重量材を含むフィラー量を、各移行用アセンブリの重量を均等化させるよう相違させ得る。この場合、幾つかのキャビティ５２にフィラー５６を部分的においてのみ充填する場合が生じ得る。随意的には、キャビティ５２の未充填空間にステンレススチールスラグ（図示せず）の如き軽量フィラーを充填し得、あるいは圧縮した負荷バネ（図示せず）を格納し、かくして、キャビティ５２内での重量材を構成するフィラー５６の移動を防止する。軽量フィラーまたは負荷バネの重さは重量材を構成するフィラー５６量の選択時において、所望の全体重量が達成されるべく好適に考慮される。種々の移行用アセンブリの重量均等化は、例えば、各移行用アセンブリ内での共通プランジャーあるいはその他運動エネルギー吸収要素を使用可能にする上で有益であり得る。運動エネルギー吸収要素（図示せず）は、ＳＣＲＡＭを受けている移行用アセンブリを、制御棒がその完全（即ち、最大）挿入ポイントに到達した時点で“ソフトストップ”させるよう設計される。
【００４５】
例示した端部重り要素３２のケーシング４０は機械的支持を提供する構造部分として作用する。連結棒３０と制御棒１８との間のカップリングに関する全負荷は、各制御棒用の装着位置として作用するケーシング４０に伝達される。
図９、１０及び１１を参照するに、連結棒３０を端部重り要素３２のケーシング４０の中央通路５０に固定するために使用し得る種々の装着形態が示される。それら装着形態の１例において、ケーシング４０の中央通路５０は、ケーシング４０の当該中央通路５０に好適には同中心状に配置したＪ−ロック雌型装着アセンブリ７０を格納する。図９にはＪ−ロック雌型装着アセンブリ７０の側方断面が示され、図１０には連結状態のアセンブリ側面が示され、図１１では連結状態のアセンブリの側方断面が示される。特に図９を参照するに、例示したＪ−ロック雌型装着アセンブリ７０はハブ７２を含み、例示実施例では当該ハブはケーシング４０の中央通路５０内に同中心状態で溶接あるいはそうでなければ固定した円形シリンダーを含んでいる。あるいはハブは中央通路５０に一体化されあるいはその内側表面により画定され得る。ハブ７２は、ケーシング４０と、ハブ７２の内側に配置された３本のＪ−ロックピン７４（図９の断面ではその２つが見える）を含むＪ−ロック雌型装着コンポーネントとの間のインターフェースとして作用する。これらのピン７４は、連結棒３０の下端位置に配置したＪ−ロック雄型装着アセンブリ８０（図１１参照）用の連結ポイントを提供する。Ｊ−ロックプランジャー７６とＪ−ロックバネ７８とが、連結棒３０のＪ−ロック雄型装着アセンブリ８０を、端部重り要素３２と係合した状態に維持する（図１１に示す錠止配置構成）。
【００４６】
例示したＪ−ロック雌型装着アセンブリ７０は、ＳＣＲＡＭ中の移行用アセンブリ（即ち、制御棒１８、端部重り要素３２、連結棒３０、及び随意的には主ネジ（図示せず））における衝撃を吸収するべく協働する下方プランジャー８２、内側バネ８４、バネワッシャ８６、を更に含む。
連結棒３０と端部重り要素３２との間の、例示したＪ−ロック雌型装着アセンブリ７０は１つの例である。より一般的には、別のタイプの脱着自在の連結部または恒久溶接連結部、または一体配列構成、を含む実質的に任意タイプの連結部が意図される。Ｊ−ロック構成には、連結棒３０を“プッシュアンドツイスト”操作だけで端部重り要素３２から（従って制御棒１８から）脱着させ得る利益がある。これにより、原子炉の燃料交換中に連結棒３０を移行用アセンブリの残余部（即ち、端部重り要素３２及び、装着した制御棒１８）とを別個に移動させ得る。
【００４７】
端部重り要素３２のケーシング４０は種々の技法で製造可能である。ある実施例では放電加工（ＥＤＭ）による製造が意図される。ＥＤＭ法はステンレススチールの中実ブロックに適用され、当該中実ブロックがスパイダーケーシング４０を画定するよう切断される。ＥＤＭ法は迅速且つ正確である利点がある。意図されるその他方法には、何れも迅速で且つ材料費が安価なキャスチング法、または押し出し法が含まれる。
【００４８】
制御棒１８、端部重り要素３２、連結棒３０、随意的には主ネジ（図示せず）を含む移行アセンブリは、原子炉緊急停止時に炉心方向への当該移行アセンブリの急速且つ信頼下のＳＣＲＡＭを容易化するべく重いことが有益である。当該目的上、端部重り要素３２は重量構造とされる。そのための１方法を開示すると、端部重り要素３２の平均密度を重量材を含むフィラー５６（ここで“重い”とはステンレススチールあるいはその他の、ケーシング４０を構成する材料のそれより高密度であることを意味するものとする）を追加することでステンレススチールのそれ以上にすることである。ここに開示するその他方法は、端部重り要素３２をＳＣＲＡＭ方向Ｓに延伸することである。例示した端部重り要素３２は、平均密度がフィラー５６により増大され且つＳＣＲＡＭ方向Ｓに延伸される。
【００４９】
図１０及び１１を参照するに、連結棒３０を高密度化することで移行アセンブリ用の追加重量が追加的または交互に入手される。この目的上、例示した連結棒３０は、重量材を含む中空の（あるいは部分的に中空の）フィラー９２を収納する連結棒チューブ９０（図１１に断面を示す如き）を含む。かくして、連結棒チューブ９０は、端部重り要素３２のケーシング４０のそれと類似目的の構造体として作用し、他方、重量材を含むフィラー９２は端部重り要素３２のフィラー５６に類似する重り（または高平均密度化）構造として作用する。中空の連結棒チューブ９０は、ＥＤＭ法（当該方策用には長いチューブは問題を生じ得るものの）、キャスチング、押し出し法、フライス削り、あるいはその他、等の様々な技法を用いて製造し得る。
【００５０】
ある好適な実施例において、重量材を構成するフィラー９２は、連結棒チューブ９０の内径に実質的に一致する直径を有するタングステンスラグ形態を有し、所望重量を達成するよう積層数を選択して連結棒チューブ９０内に積層される。タングステンスラグ数が連結棒チューブ９０の内容積を満たすに不十分であり且つそれらスラグの移動回避が望まれる場合は、随意的には、好適なバイアス構成により当該移動を防止する、または連結棒チューブ９０の内容積をステンレススチールスラグ等の軽量材でフィラー９２の残余空間を充填する。図１１の実施例ではバイアス構成が採用され、連結棒チューブ９０の内容積が上方及び下方の各溶接プラグ９４、９６で封止され、圧縮バネ９８が、連結棒チューブ９０の内容積へのフィラー９２の充填不足により生じ得る、ＳＣＲＡＭ方向Ｓに沿った弛みを取る。タングステンに代わる、フィラー構成用重量材には、その幾つかを例示すれば、劣化ウラン、モリブデン、タンタラム、あるいはその他がある。フィラー９２は、１つまたは１つ超の中実スラグまたは棒、粉末、顆粒、その他が含まれ得る。連結棒３０に関しての“重量材”とは、ステンレススチールあるいはその他の、連結棒チューブ９０の構成材料のそれより高密度の材料に対して参照される。例を挙げると、ステンレススチールの密度は約７．５〜８．１ｇ／ｃｍ3であり、他方、タングステンの密度は約１９．２ｇ／ｃｍ3であり、タンタラムのそれは約１６．６ｇ／ｃｍ3である。幾つかの好ましい実施例において、フィラー９２を構成する重量材の密度は、中空の連結棒チューブ９０の構成材のそれの少なくとも２倍である。中空の連結棒チューブ９０がステンレススチールを含む幾つかの好ましい実施例において、フィラー９２を構成する重量材の密度は少なくとも１６．２ｇ／ｃｍ3であることが好ましい（ここに明記される全ての密度値は室温下におけるものである）。
【００５１】
引き続き図１０及び１１を参照するに、例示した連結棒３０は上端を有し、当該上端は、ＣＲＤＭユニット１４（ラッチは図示せず）のラッチを固定する環状溝１００と、制御棒位置センサー（図示せず）と組み合わせて使用するマグネット１０２とを含む。連続調節（グレイ棒）用のモーター／主ネジ構成と、ＣＲＤＭユニット１４から連結棒３０を脱着させる（主ネジをモーターに作動上連結した状態で）別個のラッチとを含むＣＲＤＭユニット１４の好適な実施例は、２０１０年３月１２日付で提出された“Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｏｄ  Ｄｒｉｖｅ，Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  Ｆｏｒ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ”と題する、関連出願第１２／７２２，６６２号、及び、“Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｏｄ  Ｄｒｉｖｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  Ｆｏｒ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ”と題する関連出願第１２／７２２，６９６号に記載され、何れの関連出願もここでの参照により本明細書の一部に含まれるものとする。
【００５２】
あるいは、別態様では主ネジ（図示せず）が連結棒チューブ９０に固定されまたは一体化され、主ネジが連結棒／端部重り（またはスパイダー）／制御棒とともにＳＣＲＡＭする（換言すれば、主ネジが、ＳＣＲＡＭ中の移行アセンブリの一部を構成する）。それら別態様では、モーターは、分離すると主ネジを解放してＳＣＲＡＭを開始させる、分離自在のボールナットにより主ネジと好適にカップリングされる。
【００５３】
例示した連結棒３０は８つのコンポーネントを含む。連結棒３０のアセンブリの重量は、中空の連結棒チューブ９０を使用することで増加する。連結棒チューブは部分的においてのみ中空、例えば、下方部分のみが中空であり得る。中空の連結棒チューブ９０の内部には重量材を含むフィラー９２を位置付ける。ある実施例ではフィラー９２はタングステンの数本の短い棒またはスラグを含む。中空の連結棒チューブ９０内のタングステン棒またはスラグ数は所望の重量を達成するよう選択する。ＣＲＤＭユニットが異なる異なる移行アセンブリを使用する場合、各中空の連結棒チューブ９０内のタングステン棒またはスラグ数は相違し得、且つ、幾つかのＣＲＤＭユニットの各連結棒の重量が同じになるよう選択される。これは、それによって全てのＣＲＤＭユニットを、連結棒長さ、制御棒組成あるいはその他等の因子とは無関係に単一重量上昇用に設計し得るようになる点で有益である。
【００５４】
先に言及した如く、そのような重量“チューニング”は端部重り要素３２内のフィラー５６を調節することによっても達成し得る。フィラー５６及び９２を共に使用する場合、フィラー５６及び９２の組み合わせ重量はこれらフィラー５６及び９２の一方または両方の量及びまたは密度を調整することでチューニングし得る。重量チューニング量が小さいと見込まれる場合はそれら幾つかの実施例ではフィラー５６及び９２を標準サイズ／重量の中実要素とし得、次いで、粉末、顆粒、単数または複数の小スラグあるいはその他から構成される重量材を含む追加的フィラーを追加して全重量を調整し得る。
【００５５】
中空の連結棒チューブ９０の内容積が部分的においてのみフィラー９２で充填される場合、残余の内容積中にステンレススチール棒あるいはその他軽量フィラー（図示せず）を挿入して充填を完了させ得る。
さらには、または別様には、バネ９８あるいはその他機械的なバイアス構成を採用し得る。フィラー９２を連結棒チューブ９０内に“緩く”配置することが意図されるが、そのような構成はＳＣＲＡＭ降下終了時の運動エネルギーの吸収を複雑化させ得る。
【００５６】
フィラー９２は一般に、中空の連結棒チューブ９０におけるステンレススチール（あるいはその他材料）のそれより小さい熱膨張率を有する。連結棒３０は室温下にアセンブル化され、次いで、その動作温度に加熱される。例えば２５０ｃｍあるいはそれ以上の長さの連結棒の場合、連結棒チューブ９０に生じる熱膨張は数センチメートルあるいはそれ以上のオーダーの量で増大する。フィラー９２の熱膨張係数が小さいことで、フィラー９２の長さの増大量は実質的に小さくなる。バネ９８は当該効果を好適に相殺させる。更に、バネ９８は、フィラー９２より下方に位置付けられると（図１１に示す如く）、ＳＣＲＡＭ降下終了時の運動エネルギー放散を助成し得る。
【００５７】
図１１に例示する如く、中空の連結棒チューブ９０は連結棒３０の全長より短くされ得る。例示した実施例では連結棒３０は、連結棒チューブ９０の下方の、Ｊ−ロック雄型装着アセンブリ８０に相当する追加長さ部分を含み、また、連結棒チューブ９０の上方の、ラッチ用の環状溝１００を含み且つ位置表示マグネット１０２を格納する上方チューブに相当する追加長さ部分をも含む。中空の連結棒チューブ９０の内容積を封止する上下の各プラグ９４、９６が随意的に溶接さられる。これらのプラグは、中空の連結棒チューブ９０の上下の各端部に装着され、かくして、フィラー９２及び内部の随意的なバネ９８をシールする。例示実施例では、プラグ９４、９６の外側端部は、上方の連結棒とＪ−ロック雄型装着アセンブリ８０の各々における連結を容易化する構成を有する。
【００５８】
連結棒３０は、重量材を含むフィラー９２を炉心（図１に示す如く圧力容器底部に接近して位置付けた炉心支持フレーム１２内に格納したまたは当該フレームで支持された）と、ＣＲＤＭユニット１４との間に配置する点での実質的な有益性をも有する。フィラー９２を構成する重量材は、炉心から出る放射線の吸収性が高いことが一般に見込まれ得る稠密材である。高い放射線吸収性は、例えば、タングステン、劣化ウラン、モリブデン、あるいはタンタラム、等の重量材の特性である。かくして、重量材を含むフィラー９２は、高価（ある実施例の場合、また種々程度において）でしかも放射線に弱いＣＲＤＭユニット１４を保護する放射線シールドを提供する。フィラー５６及び９２を共に使用する場合、両フィラーはそれらの有益なＣＲＤＭシールド効果に貢献する。
【００５９】
例示した制御棒／ＣＲＤＭカップリングは、（１）延伸され且つフィラー５６を含む端部重り要素３２と、（２）フィラー９２を含む連結棒３０との組み合わせを含む。
他の制御棒／ＣＲＤＭカップリング実施例は、延伸され且つフィラー５６を含むが、従来の中実のステンレススチール製連結棒（フィラー９２を含まない）にカップリングした端部重り要素３２との組み合わせを含むことが意図される。
別の制御棒／ＣＲＤＭカップリングは、延伸され且つフィラー５６を含まず、（ｉ）フィラー９２を含む連結棒３０または、（ｉｉ）従来の中実のステンレススチール製連結棒（フィラー９２を含まない）連結棒３０のいずれかにカップリングした端部重り要素３２との組み合わせを含むことが意図される。
【００６０】
更に他の制御棒／ＣＲＤＭカップリングは、延伸されない（例えば、従来のスパイダーに類似の“蜘蛛足状”トポロジーを有する）が、しかし端部重り要素の各チューブあるいはその多部材の中空部分に配置したフィラー５６を含み、（ｉ）フィラー９２を含む連結棒３０または、（ｉｉ）従来の中実のステンレススチール製連結棒（フィラー９２を含まない）連結棒３０のいずれかにカップリングした端部重り要素３２との組み合わせを含むことが意図される。
別の制御棒／ＣＲＤＭカップリングは、（ｉ）延伸されず且つフィラー５６を含まず且つ（ｉｉ）フィラー９２を含む連結棒３０にカップリングした端部重り要素３２との組み合わせを含むことが意図される。
【符号の説明】
【００６１】
４  開放上端
１０  圧力容器
１２  炉心支持フレーム
１４  ＣＲＤＭユニット
１６  制御棒ガイドフレーム
１８  制御棒
２０  下方位置
２２  スタンドオフ
３０  連結棒
４０  スパイダーケーシング
４２  上部ケーシングカバープレート
４４  下方ケーシングカバープレート
５０  中央通路
５２  キャビティ
５４  小通路
５６  フィラー
５８  凹部
６０  合致用延長部
７０  Ｊ−ロック雌型装着アセンブリ
７２  ハブ
７４  Ｊ−ロックピン
７６  Ｊ−ロックプランジャー
７８  Ｊ−ロックバネ
８０  Ｊ−ロック雄型装着アセンブリ
８２  下方プランジャー
８４  内側バネ
８６  バネワッシャ
９０  連結棒チューブ
９２  フィラー
９４  溶接プラグ
９８  圧縮バネ
１００  環状溝
１０２  位置表示マグネット
【図１】
0005873087.tif 000002
【図２】
0005873087.tif 000003
【図３】
0005873087.tif 000004
【図４】
0005873087.tif 000005
【図５】
0005873087.tif 000006
【図６】
0005873087.tif 000007
【図７】
0005873087.tif 000008
【図８】
0005873087.tif 000009
【図９】
0005873087.tif 000010
【図１０】
0005873087.tif 000011
【図１１】
0005873087.tif 000012