(57)【要約】【課題】製造に要する時間を短縮することができる制御棒を提供する。【解決手段】制御棒１は、横断面が十字形をしており、軸心から四方に伸びる４枚のブレード２を有する。図１は４枚のブレード２のうち１枚を示している。ブレード２は、上部部材５，中間部材６及び下部部材７をこの順に上方より下方に配置して隣り合う部材同士を溶接して構成される。上部部材５，中間部材６及び下部部材７は、それぞれ、板部材１０Ａ，１０Ｂを組み合わせて構成される。板部材１０Ａ及び１０Ｂには、長手方向に伸びる半円の溝１１Ａ及び１１Ｂがそれぞれ形成される。板部材１０Ａと板部材１０Ｂは、水平方向において、両端部の溶接部１５Ａ及び１５Ｂによって結合される。板部材１０Ａと板部材１０Ｂは、横断面が鼓形をした連結部材１４を用いて、水平方向の三箇所で結合されている。板部材１０Ａ，１０Ｂの素材を薄くでき、加工時間を短縮できる。【選択図】  図１
2011017686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心から四方に伸びる４枚のブレードと、これらのブレードの上端部に取り付けられたハンドルと、各々の前記ブレードの下端部に取り付けられた下部支持部材とを有する制御棒において、
各前記ブレードが、長手方向に伸びる複数の第１溝、及び第２溝が形成され且つそれぞれの前記第１溝同士、及びそれぞれの前記第２溝同士を互いに対向させて配置された少なくとも一対の板部材を、互いに接合して構成され、
向かい合っているそれぞれの前記第１溝内に中性子吸収材が配置され、
向かい合っているそれぞれの前記第２溝の、制御棒の軸心に直交する前記ブレードの幅方向における幅が、前記第２溝の底面から対向する前記板部材の接触面に向って狭くなっており、
向かい合っている前記第２溝内に嵌め込まれた、前記第２溝の底面に向って幅が広くなる連結部材によって、向かい合っている両方の前記板部材が連結されていることを特徴とする制御棒。
【請求項２】
前記連結部材及びこの連結部材が嵌め込まれた前記第２溝が前記幅方向の中央部に配置されている請求項１に記載の制御棒。
【請求項３】
前記第２溝及びこの第２溝に嵌め込まれた前記連結部材が前記幅方向において前記第１溝の間に配置されている請求項１または２に記載の制御棒。
【請求項４】
軸心から四方に伸びる４枚のブレードと、これらのブレードの上端部に取り付けられたハンドルと、各々の前記ブレードの下端部に取り付けられた下部支持部材とを有する制御棒において、
各前記ブレードが、長手方向に伸びる複数の溝が形成され且つそれぞれの溝同士を互いに対向させて配置された少なくとも一対の板部材を、互いに接合して構成され、
向かい合って接合された対となる板部材にそれぞれ形成された孔部内に挿入された連結部材が、前記対となる板部材のそれぞれに溶接されていることを特徴とする制御棒。
【請求項５】
前記連結部材が制御棒の軸心に直交する前記ブレードの幅方向の中央部に配置されている請求項４に記載の制御棒。
【請求項６】
前記連結部材が制御棒の軸心に直交する前記ブレードの幅方向において前記溝の間に配置されている請求項４または５に記載の制御棒。
【請求項７】
軸心から四方に伸びる４枚のブレードと、これらのブレードの上端部に取り付けられたハンドルと、各々の前記ブレードの下端部に取り付けられた下部支持部材とを有する制御棒において、
各前記ブレードが、長手方向に伸びる嵌め込み突起部及び嵌め込み溝がそれぞれ形成された少なくとも一対の板部材を、互いに接合して構成され、
一方の前記板部材に形成された前記嵌め込み突起部が他方の前記板部材に形成された前記嵌め込み溝内に嵌め込まれており、前記他方の板部材に形成された前記嵌め込み突起部が前記一方の板部材に形成された前記嵌め込み溝内に嵌め込まれており、
向かい合っている、前記嵌め込み突起部に形成された第１溝及び前記嵌め込み溝に形成された第２溝内に中性子吸収材が配置され、
前記板部材に形成された前記嵌め込み突起部の、制御棒の軸心に直交する前記ブレードの幅方向における幅が、この板部材に形成された前記嵌め込み溝の底面から前記嵌め込み突起部の先端に向って広くなっており、
前記板部材に形成された前記嵌め込み溝の、前記幅方向における幅が、この板部材に形成された前記嵌め込み突起部の先端から前記嵌め込み溝の底面に向って広くなっており、  向かい合って接合された対となる板部材の横断面形状が実質的に合同であることを特徴とする制御棒。
【請求項８】
向かい合った前記一対の板部材において、複数の前記嵌め込み突起部及び複数の前記嵌め込み溝が交互に配置されている請求項７に記載の制御棒。
【請求項９】
前記嵌め込み突起部及び前記嵌め込み溝以外に、互いに向かい合う複数の第３溝が向かい合った前記一対の板部材にそれぞれ形成されており、向かい合った第３溝内にも中性子吸収材が配置されている請求項７に記載の制御棒。
【請求項１０】
軸心から四方に伸びる４枚のブレードと、これらのブレードの上端部に取り付けられたハンドルと、各々の前記ブレードの下端部に取り付けられた下部支持部材とを有する制御棒において、
各前記ブレードが、長手方向に伸びる複数の溝がそれぞれ形成された少なくとも一対の板部材を、互いに接合して構成され、
それぞれの前記溝の対向する側面のうち一方の側面が、中性子吸収材が内部に配置される孔部の一部となる第１側面であり、他方の側面が前記板部材の外面に対して傾斜している第２側面であり、
向かい合って接合された前記板部材の各々に形成された前記溝内でお互いの第１側面の間に、前記孔部が形成され、前記孔部内に前記中性子吸収材が配置されており、
前記向かい合って接合された板部材の各々に形成された前記第２側面同士が接触しており、
前記向かい合って接合された板部材の横断面形状が実質的に合同であることを特徴とする制御棒。
【請求項１１】
前記ブレードが、対向して接合され、前記連結部材で連結された対の前記板部材である複数のブレード部材を含み、前記複数のブレード部材が制御棒の軸方向に配置され、隣り合っている前記ブレード部材が相互に噛み合う嵌め込み構造で連結されて互いに溶接されており、
前記ブレードの上端部に位置する前記ブレード部材及び前記ハンドルが相互に噛み合う嵌め込み構造で連結されて互いに溶接されており、
前記ブレードの下端部に位置する前記ブレード部材及び前記下部支持部材が相互に噛み合う嵌め込み構造で連結されて互いに溶接されている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の制御棒。
【請求項１２】
前記第２溝に嵌め込まれた連結部材が、中性子吸収材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御棒。
【請求項１３】
前記第２溝から構成される連結部の穴において、
前記第２溝の底面から対向する板部材の接触面に向かって狭くなっている部分を構成する面は、向かい合ったもう一枚の板部材に設けられた第２溝の底面から対向する板部材の接触面に向かって狭くなっている面と同一平面上にあり、
それぞれの板材に設けられた第２溝の対向する板材部の接触面では、溝を構成する面は接触面に垂直であることを特徴とする請求項１２に記載の制御棒。
【請求項１４】
前記連結部材の断面は、
制御棒の軸心に直交するブレードの幅方向における幅が、第２溝の底面から対向する板部材の接触面に向かって狭くなっており、
前記第２溝が接触面に交わる部分は接触面に垂直な面で構成され、
向かい合っている前記第２溝に嵌め込まれた、前記第２溝の底面に向かって幅が広くなっている連結部材であり、かつ中央部に平行部を有している形状であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の制御棒。
【請求項１５】
前記第２溝に前記連結部材が取り付けられたときに、連結部材の中央平行部は第２溝の接触面部分の平行部の幅よりも狭く、かつ前記第２溝に嵌め込まれた連結部材において、第２溝の深さ方向における長さは、前記第２溝の深さよりも小さいことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の制御棒。
【請求項１６】
前記中性子吸収部材からなる連結部材は、ハフニウムで構成されていることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の制御棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御棒に係わり、特に、沸騰水型原子炉（以下、ＢＷＲという）に適用するのに好適な制御棒に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉の炉心内に装荷された複数の燃料集合体に含まれている核燃料物質の核分裂によって発生する中性子を吸収し、原子炉出力を制御するために、複数の制御棒が原子炉に設けられている。
【０００３】
ＢＷＲで用いられる制御棒は、横断面が十字形をしており、Ｂ4Ｃ等の中性子吸収材を充填した４枚のブレードを有する。この制御棒の一例が、特開平４−１２８６９１号公報に記載されている。特開平４−１２８６９１号公報に記載された制御棒は、各ブレードを板部材で構成し、各板部材に形成された複数の孔部内に中性子吸収材を充填している。具体的には、各ブレードは２枚の板部材で構成されている。一面に複数の溝を形成した２枚の板部材は互いに各溝が向き合うように接合され、中性子吸収材を、向き合った各溝で構成される孔部内に充填している。特開平４−１２８６９１号公報の図４に記載された制御棒は、中性子を吸収するＢ4Ｃから発生するヘリウムによって内圧が上昇して板部材が膨らまないように、２枚の板部材が水平方向の中央部でＴ字型の嵌め合い構造で互いに連結されている。
【０００４】
特開平４−１２８６９１号公報に記載された制御棒は、シース及び中性子吸収棒を有する制御棒のように、シースと中性子吸収棒の間形成される間隙が存在しないので、中性子吸収材の充填量を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１２８６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開平４−１２８６９１号公報の図４に記載された制御棒は、内圧の上昇により板部材の膨らみを抑制することができるが、以下に示す問題点が生じる。ブレードを構成する２枚の板部材の一方にＴ字溝が形成され、他方の板部材にこのＴ字溝に嵌め合わされるＴ字型突起部が形成されている。このため、横断面形状が異なる２つの板部材を製造する必要がある。さらに、Ｔ字型突起部を形成する板部材は、厚い板材を準備して切削加工によりＴ字型突起部を形成する必要がある。このため、制御棒の製造に要する時間が長くなる。
【０００７】
本発明の目的は、製造に要する時間を短縮することができる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】
【０００８】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、ブレードが、長手方向に伸びる複数の第１溝、及び第２溝が形成され、それぞれの第１溝同士、及びそれぞれの第２溝同士が互いに対向して配置された少なくとも２枚の板部材を、互いに接合して構成され、
向かい合っているそれぞれの第１溝内に中性子吸収材が配置され、
向かい合っているそれぞれの第２溝の、制御棒の軸心に直交するブレードの幅方向における幅が、第２溝の底面から対向する板部材の接触面に向って狭くなっており、
向かい合っている第２溝内に嵌め込まれた、第２溝の底面に向って幅が広くなる連結部材によって、向かい合っている両方の板部材が連結されていることにある。
【０００９】
向かい合って接合された板部材が、連結部材によって連結されているので、それぞれの板部材の加工に要する時間が短縮され、制御棒の製造に要する時間を短縮することができる。
【００１０】
また、各ブレードが、長手方向に伸びる複数の溝が形成され且つそれぞれの溝同士を互いに対向させて配置された少なくとも一対の板部材を、互いに接合して構成され、
向かい合って接合された対となる板部材にそれぞれ形成された孔部内に挿入された連結部材が、対となる板部材のそれぞれに溶接されていることによっても、上記した目的を達成することができる。
【００１１】
さらに、各ブレードが、長手方向に伸びる嵌め込み突起部及び嵌め込み溝がそれぞれ形成された少なくとも一対の板部材を、互いに接合して構成され、
一方の板部材に形成された嵌め込み突起部が他方の板部材に形成された前記嵌め込み溝内に嵌め込まれており、他方の板部材に形成された嵌め込み突起部が一方の板部材に形成された嵌め込み溝内に嵌め込まれており、
向かい合っている、嵌め込み突起部に形成された第１溝及び嵌め込み溝に形成された第２溝内に中性子吸収材が配置され、
板部材に形成された嵌め込み突起部の、制御棒の軸心に直交するブレードの幅方向における幅が、この板部材に形成された嵌め込み溝の底面から嵌め込み突起部の先端に向って広くなっており、
板部材に形成された嵌め込み溝の、その幅方向における幅が、この板部材に形成された嵌め込み突起部の先端から嵌め込み溝の底面に向って広くなっており、
向かい合って接合された対となる板部材の横断面形状が実質的に合同であることによっても、上記した目的を達成することができる。
【００１２】
さらに、各ブレードが、長手方向に伸びる複数の溝がそれぞれ形成された少なくとも一対の板部材を、互いに接合して構成され、
それぞれの溝の対向する側面のうち一方の側面が、中性子吸収材が内部に配置される孔部の一部となる第１側面であり、他方の側面が前記板部材の外面に対して傾斜している第２側面であり、
向かい合って接合された板部材の各々に形成された溝内でお互いの第１側面の間に、孔部が形成され、この孔部内に中性子吸収部材が配置されており、
向かい合って接合された板部材の各々に形成された第２側面同士が接触しており、
向かい合って接合された板部材の横断面形状が実質的に合同であることによっても、上記した目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、制御棒の製造に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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１つのブレードの横断面図である。
【図２】図１に示すブレードを含む制御棒の局部斜視図である。
【図３】図２に示すブレードの側面図である。
【図４】図１に示すブレードを構成する一対の板部材の詳細横断面図である。
【図５】本発明の他の実施例である実施例３の制御棒の１つのブレードの横断面図である。
【図６】図５に示すブレードを構成する一対の板部材の詳細横断面図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例４の制御棒の１つのブレードの横断面図である。
【図８】図７に示すブレードを構成する一対の板部材の詳細横断面図である。
【図９】本発明の他の実施例である実施例５の制御棒の１つのブレードの横断面図である。
【図１０】図９に示すブレードを構成する一対の板部材の詳細横断面図である。
【００１５】
【図１１】本発明の他の実施例である実施例６の制御棒の１つのブレードの横断面図である。
【図１２】図１１に示すブレードを構成する板部材において連結部を構成する溝の形状および連結部材の形状を示す図である。
【図１３】図１２に示す連結部を構成する溝に図１２に示す連結部材を嵌め込み板部材が熱膨張したときの形状を示す図である。
【図１４】図１２に示す連結部を構成する溝に図１２に示す連結部材を嵌め込み連結部材が熱膨張したときの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の好適な一実施例である制御棒を、図１，図２及び図３を用いて説明する。本実施例の制御棒１はＢＷＲに用いられる。
【００１８】
制御棒１は、横断面が十字形をしており、軸心から四方に伸びる４枚のブレード２を有する。図１は、４枚のブレード２のうち１枚のみを示している。ハンドル３がブレード２の上端部に取り付けられ、下部支持部材４がブレード２の下端部に取り付けられる。ブレード２は、上方より下方に向って、上部部材（ブレード部材）５，中間部材（ブレード部材）６及び下部部材（ブレード部材）７を有する。上部部材５の上端部はハンドル３の下端部に溶接にて接合されている。中間部材６は、上端部が上部部材５の下端部に、下端部が下部部材７の上端部にそれぞれ溶接にて接合される。下部部材７の下端部が下部支持部材４の上端部に溶接にて接合されている。上部部材５，中間部材６及び下部部材７は、それぞれ、内部に中性子吸収材が充填されている。
【００１９】
上部部材５，中間部材６及び下部部材７は、図１に示すように、それぞれ、２枚の板部材１０Ａ，１０Ｂを組み合わせて作られる。板部材１０Ａと板部材１０Ｂは、水平方向Ｘ（制御棒１の軸心に直交するブレード２の幅方向）において、両端部が溶接にて接合される。１５Ａ及び１５Ｂが両端部の溶接部である。さらに、板部材１０Ａと板部材１０Ｂは、横断面が鼓形をした連結部材１４を用いて、水平方向Ｘの三箇所で結合されている。本実施例は水平方向Ｘの三箇所で連結部材１４により板部材１０Ａと板部材１０Ｂを連結しているが、中央の一箇所を連結部材１４で結合してもよい。
【００２０】
板部材１０Ａと板部材１０Ｂの結合について、図４を用いて詳細に説明する。板部材１０Ａの側面１６Ａと板部材１０Ｂの側面１６Ｂが、組み立て時に向き合う。板部材１０Ａは、軸方向に伸びる断面が半円の複数の溝１１Ａを側面１６Ａ側に形成している。さらに、板部材１０Ａは、横断面での両端部及び中央部に、連結部材１４を嵌め込む溝１３Ａを側面１６Ａ側にそれぞれ形成している。溝１３Ａの横断面において、溝１３Ａの幅が、溝１３Ａの底から側面１６Ａに向かって減少している。溝１１Ａ及び１３Ａは、板部材１０Ａの軸方向において板部材１０Ａの一端から他端に向って形成されている。板部材１０Ｂは、軸方向に伸びる断面が半円の複数の溝１１Ｂを側面１６Ｂ側に形成している。板部材１０Ｂは、横断面での両端部及び中央部に、連結部材１４を嵌め込む溝１３Ｂを側面１６Ｂ側にそれぞれ形成している。溝１３Ｂの横断面において、溝１３Ｂの幅も、溝１３Ｂの底から側面１６Ｂに向かって減少している。板部材１０Ａ，１０Ｂの横断面の形状は同一である。溝１１Ｂ及び１３Ｂは、板部材１０Ｂの軸方向において板部材１０Ｂの一端から他端に向って形成されている。
【００２１】
溝１３Ａは溝１１Ａの間に形成され、溝１３Ｂは溝１１Ｂの間に形成されている。
【００２２】
板部材１０Ａの側面１６Ａと板部材１０Ｂの側面１６Ｂを接触させる。軸方向に長い棒状の連結部材１４の横断面が鼓形をしている。その横断面では、中央部の幅が狭く両端部の幅が中央部よりも広くなっている。連結部材１４の鼓形状の半分が溝１３Ａ内に嵌め込まれ、他の半分が溝１３Ｂ内に嵌め込まれる（図１参照）。連結部材１４による板部材１０Ａと板部材１０Ｂの結合によって、各半円の溝１１Ａと各半円の溝１１Ｂがそれぞれ向かい合い、これらの半円の溝１１Ａ，１１Ｂによって横断面が円の複数の中性子吸収材充填孔部１２が形成される。連結部材１４で連結された板部材１０Ａと板部材１０Ｂの、水平方向Ｘの両端部が、これらの部材の長手方向の全長に亘って、溶接で接合され、その両端部に溶接部１５Ａ，１５Ｂが形成される。
【００２３】
板部材１０Ａ及び１０Ｂの横断面の形状は合同である。
【００２４】
板部材１０Ａ，１０Ｂには、半円の溝の替りに、連結された板部材１０Ａと板部材１０Ｂの間に形成される中性子吸収材充填孔部１２の横断面が正方形，矩形及び楕円形になるような横断面形状を有する溝を形成してもよい。このような横断面形状の中性子吸収材充填孔部１２は、後述の実施例２〜６の各制御棒に適用してもよい。
【００２５】
上部部材５，中間部材６及び下部部材７は、以上述べたように、板部材１０Ａ及び１０Ｂを結合することによって構成される。上部部材５，中間部材６及び下部部材７において、各中性子吸収材充填孔部１２はそれぞれの部材を貫通している。
【００２６】
上部部材５，中間部材６及び下部部材７は、互いに溶接されて、結合される。上部部材５は水平方向Ｘに伸びている嵌め込み部（嵌め込み突起部）１９を下端部に形成している。嵌め込み部１９は上部部材５の板部材１０Ａ及び１０Ｂを含んでおり、嵌め込み部１９の幅は下端に向うほど広くなっている（図３参照）。中間部材６は、平方向Ｘに伸びている嵌め込み溝２０を上端部に形成しており、嵌め込み溝２０の幅は嵌め込み溝２０の底面に向うほど広くなっている。嵌め込み溝２０は板部材１０Ａ及び１０Ｂ内に形成される。
嵌め込み部１９が嵌め込み溝２０内に嵌め込まれ、上部部材５と中間部材６が溶接によって接合される。すなわち、上部部材５と中間部材６が溶接部２６によって結合されている。上部部材５に形成された各中性子吸収材充填孔部１２と中間部材６に形成された各中性子吸収材充填孔部１２のそれぞれの軸心が一致している。
【００２７】
中間部材６は水平方向Ｘに伸びている嵌め込み部（嵌め込み突起部）２１を下端部に形成している。嵌め込み部２１は中間部材６の板部材１０Ａ及び１０Ｂを含んでおり、嵌め込み部２１の幅は下端に向うほど広くなっている（図３参照）。下部部材７は、水平方向Ｘに伸びている嵌め込み溝２２を上端部に形成しており、嵌め込み溝２２の幅は嵌め込み溝２２の底面に向うほど広くなっている。嵌め込み溝２２は板部材１０Ａ及び１０Ｂ内に形成される。嵌め込み部２１が嵌め込み溝２２内に嵌め込まれ、中間部材６と下部部材７が溶接によって接合される。すなわち、中間部材６と下部部材７とが溶接部２７によって結合されている。中間部材６に形成された各中性子吸収材充填孔部１２と下部部材７に形成された各中性子吸収材充填孔部１２のそれぞれの軸心が一致している。
【００２８】
下部部材７は、形成された溝１１Ａおよび１１Ｂを下部部材の下端まで伸ばさずに下端の上で止めている。また、下部部材７は、水平方向Ｘに伸びている嵌め込み部（嵌め込み突起部）２３を下端部に形成している。嵌め込み部２３は下部部材７の板部材１０Ａ及び１０Ｂを含んでおり、嵌め込み部２３の幅は下端に向うほど広くなっている（図３参照）。下部支持部材４は、横断面が十字形をしており、軸心から四方に向って伸びている。下部支持部材４は、嵌め込み溝２４を軸心から四方に向って伸びている上端部にそれぞれを形成しており、嵌め込み溝２４の幅は嵌め込み溝２４の底に向うほど広くなっている。下部部材７の嵌め込み部２３が１つの嵌め込み溝２４内に嵌め込まれ、下部部材７と下部支持部材４が溶接によって接合される。すなわち、各下部部材７と下部支持部材４が溶接部２８によって結合されている。上部部材５，中間部材６及び下部部材７を有する他の３枚のブレード２も、それぞれの下部部材７の嵌め込み部２３が下部支持部材４の残りの嵌め込み溝２４内にそれぞれ嵌め込まれ、同様に溶接される。下部部材では、溝１１Ａおよび１１Ｂを下端の上で止めてあるため、下部部材７内に形成された各中性子吸収材充填孔部１２の下端は塞がれる。
【００２９】
４枚のブレード２の上部部材５，中間部材６及び下部部材７内に形成された全ての中性子吸収材充填孔部１２内に、上部部材５の上端より、中性子吸収材が充填される。中性子吸収材であるＢ4Ｃが、下部部材７に形成された全ての中性子吸収材充填孔部１２に充填される。下部部材では、下部部材では各中性子吸収材充填孔部１２が貫通していないので、充填された中性子吸収材が落ちることはない。中間部材６では、中性子吸収材であるハフニウムがブレード２の先端部に位置する複数の中性子吸収材充填孔部１２内に充填され、Ｂ4Ｃが残りの中性子吸収材充填孔部１２内に充填される。上部部材５では、ハフニウムが全ての中性子吸収材充填孔部１２内に充填される。
【００３０】
ハンドル３の横断面も十字形をしている。ハンドル３は、軸心から四方に向って伸びている下端部にそれぞれ水平方向Ｘに伸びている嵌め込み部１７を形成している。嵌め込み部１７の幅は下端に向うほど広くなっている（図３参照）。上部部材５は、上端部に嵌め込み溝１８を形成しており、嵌め込み溝１８の幅は嵌め込み溝１８の底に向うほど広くなっている。ハンドル３の嵌め込み部１７が嵌め込み溝１８内に嵌め込まれ、ハンドル３と上部部材５が溶接によって接合される。すなわち、ハンドル３と上部部材５が溶接部２５によって結合されている。ハンドル３と４枚のブレード２の上部部材５のそれぞれの溶接はＢ4Ｃの充填後に行われる。中性子吸収材を充填したブレードをブレードの幅方向に移動させてハンドルの嵌め込み部１７及び下部支持部材４の嵌め込み溝２４と噛み合わせる。以上により、制御棒１の製造工程が終了する。
【００３１】
ＢＷＲに使用される複数の制御棒は、ＢＷＲの運転中に炉心に挿入されて原子炉出力を制御する制御棒、及びＢＷＲの運転中に炉心から全引き抜きされている制御棒を含んでいる。ＢＷＲの運転中に原子炉出力を制御する制御棒は、少なくとも上端部が、１つの運転サイクルの大部分の期間に亘って炉心内に挿入されている。このため、制御棒の上端部が、長期間に亘って中性子を吸収することになり、中性子の吸収量が多くなる。また、制御棒の軸心と直交する方向では、ブレードの先端部での中性子吸収量が多くなる。本実施例の制御棒１は、上部部材５内、及び中間部材６のブレード２の先端部に、中性子をより多く吸収可能なハフニウムを充填している。このため、制御棒１の核的な寿命が長くなる。
【００３２】
本実施例は、板部材１０Ａと板部材１０Ｂを、板部材１０Ａ及び１０Ｂとは別体になっている連結部材１４で連結するので、板部材１０Ａ及び１０Ｂを加工するために必要な素材である板材の厚みを同じにすることができる。すなわち、特開平４−１２８６９１号公報の図４に記載されたＴ字型突起部を形成する板部材のように、素材の厚みを厚くする必要がない。このため、板部材１０Ａ及び１０Ｂの加工に要する時間を短縮することができ、制御棒１の製造に要する時間が短縮される。
【００３３】
中間部材６及び下部部材７のそれぞれの横断面の中央部で、板部材１０Ａと板部材１０Ｂが連結部材１４で連結されている。ＢＷＲの運転中において、中性子吸収材充填孔部１２内に充填されたＢ4Ｃの中性子吸収により発生するヘリウムガスにより、中性子吸収材充填孔部１２の内圧が上昇しても、連結部材１４による連結によって板部材１０Ａ及び１０Ｂが外側に向って膨らむことを抑制することができる。
【００３４】
本実施例では、上部部材５，中間部材６及び下部部材７を制御棒１の軸方向に配置して互いに接合するので、板部材１０Ａ及び１０Ｂの長さを短くすることができる。これによって、板部材１０Ａ及び１０Ｂに加工する溝１１Ａ，１１Ｂの長さが短くなり、溝１１Ａ，１１Ｂの加工後の寸法精度を向上させることができる。溝１１Ａ，１１Ｂの加工長さが長くなると、工具の送り精度はその加工長さが短い場合と比較すると低下する。制御棒１はブレード２を軸方向において上部部材５，中間部材６及び下部部材７を結合して構成するので、板部材１０Ａ及び１０Ｂにおける各溝の加工長さを短くでき、溝１１Ａ，１１Ｂの寸法精度を高くすることができる。
【００３５】
本実施例では、ハンドル３の嵌め込み部１７が上部部材５の嵌め込み溝１８に嵌め合わされ、上部部材５の嵌め込み部１９が中間部材６の嵌め込み溝２０に嵌め合わされ、中間部材６の嵌め込み部２１が下部部材７の嵌め込み溝２２に嵌め合わされ、下部部材７の嵌め込み部２３が下部支持部材４の嵌め込み溝２４に嵌め合わされるので、ハンドル３と上部部材５、上部部材５と中間部材６、中間部材６と下部部材７、及び下部部材７と下部支持部材４のそれぞれの溶接を容易に行うことができる。
【００３６】
本実施例の制御棒１は、中性子吸収部材の外面との間に間隙を形成するシースを有していないので、冷却水が流れる間隙が形成されない。このため、制御棒１は，ＢＷＲの運転中における中性子照射に起因する応力腐食割れの発生を抑制することができる。
【００３７】
制御棒１のブレード２を、上部部材５，中間部材６及び下部部材７を接合して構成せずに、上部部材５，中間部材６及び下部部材７の長手方向の長さを合計した長さを有する２枚の板部材１０Ａ，１０Ｂによって構成してもよい。これらの長尺の板部材１０Ａ及び１０Ｂには、溝１１Ａ，１１Ｂ，１３Ａ及び１３Ｂが形成されている。長尺の板部材１０Ａ及び１０Ｂが、連結部材１４で連結され、水平方向Ｘの両端部で溶接により接合される。各中性子吸収孔１２内には中性子吸収材が充填されている。制御棒１の各ブレード２を、上部部材５，中間部材６及び下部部材７の長手方向の長さを合計した長さを有する２枚の板部材１０Ａ，１０Ｂによって構成することは、後述の実施例２〜６の各制御棒にも適用してもよい。
【００３８】
制御棒１は、以下のようにして製造してもよい。４枚の下部部材７の嵌め込み部２３を下部支持部材４に形成されて四方に伸びている嵌め込み溝２４内に嵌め込み、その後、各下部部材７を下部支持部材４に溶接する。各下部支持部材７に形成されたそれぞれの中性子吸収材充填孔部１２内にＢ4Ｃを充填する。Ｂ4Ｃが充填された各下部部材７の嵌め込み溝２２内に４枚の中間部材６の嵌め込み部２１を別々に嵌め込み、下部部材７と中間部材６をそれぞれ溶接する。中間部材６のブレード２の先端部に位置する複数の中性子吸収材充填孔部１２内にハフニウムを充填し、中間部材６の残りの中性子吸収材充填孔部１２内にＢ4Ｃを充填する。
【００３９】
各中間部材６の全ての中性子吸収材充填孔部１２内への中性子吸収材の充填が終了した後、４枚の上部部材５の嵌め込み部１９を各中間部材６の嵌め込み溝２０内に別々に嵌め込み、上部部材５と中間部材６を溶接する。ハフニウムが溶接された各上部部材５の全ての中性子吸収材充填孔部１２内に充填される。最後に、ハンドル３の四方に伸びている各嵌め込み部１７が各上部部材５の嵌め込み溝１８内に嵌め込まれ、ハンドル３が各上部部材５に溶接される。この場合には、ハンドル３の各嵌め込み部１７を各上部部材５の嵌め込み溝１８内に嵌め込むことができるように、嵌め込み部１７及び嵌め込み溝１８のそれぞれの幅は、制御棒１の軸方向で同じになっている。
【実施例２】
【００４０】
本発明の他の実施例である実施例２の制御棒を以下に説明する。本実施例の制御棒はＢＷＲに用いられる。
【００４１】
本実施例の制御棒の外観形状は実施例１の制御棒１のその形状と同じである。本実施例の制御棒は、上部部材５，中間部材６及び下部部材７のそれぞれに形成された中性子吸収材充填孔部１２が、制御棒１と異なって、互いに連通していない。本実施例の制御棒の他の構成は、制御棒１と同じである。上部部材５，中間部材６及び下部部材７のそれぞれは、側面１６Ａに形成された複数の溝１１Ａが下端部で止まっている板部材１０Ａと側面１６Ｂに形成された複数の溝１１Ｂが下端部で止まっている板部材１０Ｂを組み合わせて構成される。板部材１０Ａと板部材１０Ｂは、実施例１と同様に、複数の連結部材１４で連結され、互いに溶接されている。上部部材５，中間部材６及び下部部材７に形成されるそれぞれの中性子吸収材充填孔部１２は、上部部材５，中間部材６及び下部部材７を貫通していない。このため、実施例１と同様な該当する中性子吸収材を、上部部材５，中間部材６及び下部部材７内に予めそれぞれ充填し、その後、それらを溶接にて接合することができる。
【００４２】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。前述したように、下部支持部材４からハンドル３に向って上部部材５，中間部材６及び下部部材７を順番に溶接する場合でも、ハンドル３に形成された各嵌め込み部１７及び上部部材５に形成された嵌め込み溝１８は、図３に示すように、幅が下方に向って広くなるように加工される。上部部材５の嵌め込み部１９を中間部材６の嵌め込み溝２０内に嵌め込む際には、ハンドル３の嵌め込み部１７が上部部材５の嵌め込み溝１８内に嵌め込むことができるように、上部部材５を、制御棒の軸心と直交する方向でその軸心に向って移動させる。このように、４枚の上部部材５を制御棒の軸心に向って移動させることによって、それぞれの上部部材の嵌め込み部１９を中間部材６の嵌め込み溝２０内に嵌め込み、嵌め込み部１７を嵌め込み溝１８内に嵌め込むことができる。したがって、互いに溶接で接合された上部部材５，中間部材６及び下部部材７を含む４枚のブレード２を、ハンドル３及び下部支持部材４に接合することができる。
【実施例３】
【００４３】
本発明の他の実施例である実施例３の制御棒を、図５を用いて説明する。本実施例の制御棒１ＡはＢＷＲに用いられる。
【００４４】
制御棒１Ａは、制御棒１において板部材１０Ａと板部材１０Ｂの連結構造を替えた構成を有する。制御棒１Ａの、この連結構造以外の構成は、制御棒１と同じである。制御棒１Ａの、制御棒１と異なる部分について、説明する。
【００４５】
制御棒１Ａの、互いに溶接された上部部材５，中間部材６及び下部部材７は、板部材１０Ｃ及び板部材１０Ｄを結合して構成される。板部材１０Ｃと板部材１０Ｄは、ブレード２の先端部の溶接部１５Ａ、及び制御棒１Ａの軸心側の端部の溶接部１５Ｂで結合される。さらに、板部材１０Ｃと板部材１０Ｄは、横断面での中央部に設けられた連結部材３１を板部材１０Ｃ及び１０Ｄに溶接することによって連結されている。３４Ａが板部材１０Ｃと連結部材３１の溶接部であり、３４Ｂが板部材１０Ｂと連結部材３１の溶接部である。連結部材３１及び溶接部３４Ａ及び３４Ｂは、上部部材５，中間部材６及び下部部材７のそれぞれにおいて、制御棒１Ａの軸方向において、適切な複数箇所に設けられる。
【００４６】
板部材１０Ｃ及び１０Ｄの詳細な形状を、図６を用いて詳細に説明する。板部材１０Ｃ及び１０Ｄは、板部材１０Ａ及び１０Ｂにおいて溝１３Ａ，１３Ｂを孔部３２Ａ，３２Ｂ及び孔３３Ａ，３３Ｂに替えた構成を有する。板部材１０Ｃ及び１０Ｄの他の構成は板部材１０Ａ及び１０Ｂと同じである。板部材１０Ｃは、軸方向に伸びる断面が半円の複数の溝１１Ａを側面１６Ａ側に形成している。さらに、板部材１０Ａは、横断面の中央部で、棒状の連結部材３１を嵌め込む孔部３２Ａを側面１６Ａ側に形成している。板部材１０Ｃにおいて、孔部３２Ａは、板部材１０Ｃの長手方向（制御棒１Ａの軸方向）に、設定された間隔で複数箇所に配置される。板部材１０Ｃには、側面１６Ａの反対側の側面から孔部３２Ａに到達する小さい孔３３Ａが形成されている。板部材１０Ｂは、軸方向に伸びる断面が半円の複数の溝１１Ｂを側面１６Ｂ側に形成している。板部材１０Ｂは、横断面の中央部で、連結部材３１を嵌め込む孔部３２Ｂを側面１６Ｂ側に形成している。板部材１０Ｄにおいて、孔部３２Ｂは、板部材１０Ｄの長手方向（制御棒１Ａの軸方向）に、設定された間隔で複数箇所に配置される。板部材１０Ｃにも、側面１６Ｂの反対側の側面から孔部３２Ｂに到達する小さい孔３３Ｂが形成されている。孔部３２Ａは隣り合う溝１１Ａの間に配置され、孔部３２Ｂは隣り合う溝１１Ｂの間に配置される。板部材１０Ｃ及び１０Ｄは合同である。
【００４７】
溝１１Ａが形成された板部材１０Ｃと溝１１Ｂが形成された板部材１０Ｄは、側面１６Ａと側面１６Ｂを接触させて向き合わせられる。このとき、複数の連結部材３１が、板部材１０Ｃの各孔部３２Ａ及び板部材１０Ｄの各孔部３２Ｂ内にそれぞれ挿入されている。
孔３３Ａを通してアークスポット溶接を行うことによって、連結部材３１の一端部が板部材１０Ｃに溶接される。孔３３Ｂを通してアークスポット溶接を行うことによって、連結部材３１の他端部が板部材１０Ｄに溶接される。さらに、板部材１０Ｃと板部材１０Ｄは、ブレード２の先端部、及び制御棒１Ａの軸心側の端部で、これらの部材の長手方向の全長に亘って、お互いに溶接にて接合される。
【００４８】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４９】
本発明の他の実施例である実施例４の制御棒を、図７を用いて説明する。本実施例の制御棒１ＢはＢＷＲに用いられる。
【００５０】
制御棒１Ｂは、制御棒１において溝１３Ａ，１３Ｂ及び連結部材１４を取り除き、板部材１０Ａ及び１０Ｂに嵌め込み部及び嵌め込み溝をそれぞれ形成した構成を有する。制御棒１Ｂの他の構成は制御棒１と同じである。
【００５１】
制御棒１Ｂの、互いに溶接された上部部材５，中間部材６及び下部部材７は、板部材１０Ｅと板部材１０Ｆを結合して構成される。板部材１０Ｅと板部材１０Ｆは、ブレード２の先端部の溶接部１５Ａ、及び制御棒１Ａの軸心側の端部の溶接部１５Ｂで結合される。
さらに、板部材１０Ｅと板部材１０Ｆは、板部材１０Ｅに形成された嵌め込み部（嵌め込み突起部）３５Ａを板部材１０Ｆに形成された嵌め込み溝３６Ｂに嵌め合わせ、板部材１０Ｆに形成された嵌め込み部（嵌め込み突起部）３５Ｂを板部材１０Ｅに形成された嵌め込み溝３６Ａに嵌め合わせている。
【００５２】
板部材１０Ｅ及び１０Ｆの詳細な形状を、図８を用いて詳細に説明する。板部材１０Ｅは、嵌め込み部３５Ａ及び嵌め込み溝３６Ａを板部材１０Ｆと向かい合う側面１６Ａに交互に形成している。嵌め込み部３５Ａの、制御棒１Ｂの軸心に直交する方向、すなわち、ブレード２の幅方向における幅が、側面１６Ａに向って広くなっている。嵌め込み溝３６Ａの、ブレード２の幅方向における幅が、側面１６Ａに向って狭くなっている。嵌め込み部３５Ａ及び嵌め込み溝３６Ａは、板部材１０Ｅの長手方向において、板部材１０Ｅの一端から他端に向って伸びている。溝３７Ａが、嵌め込み部３５Ａに形成され、嵌め込み部３５Ａと同様に、板部材１０Ｅの一端から他端に向って伸びている。溝３８Ａが、嵌め込み溝３６Ａの底面に形成され、嵌め込み溝３６Ａと同様に、板部材１０Ｅの一端から他端に向って伸びている。
【００５３】
板部材１０Ｆは、嵌め込み部３５Ｂ及び嵌め込み溝３６Ｂを板部材１０Ｅと向かい合う側面１６Ｂに交互に形成している。嵌め込み部３５Ｂの、ブレード２の幅方向における幅が、側面１６Ｂに向って広くなっている。嵌め込み溝３６Ｂの、ブレード２の幅方向における幅が、側面１６Ｂに向って狭くなっている。嵌め込み部３５Ｂ及び嵌め込み溝３６Ｂは、板部材１０Ｆの長手方向において、板部材１０Ｆの一端から他端に向って伸びている。溝３７Ｂが、嵌め込み部３５Ｂに形成され、嵌め込み部３５Ｂと同様に、板部材１０Ｅの一端から他端に向って伸びている。溝３８Ｂが、嵌め込み溝３６Ｂの底面に形成され、嵌め込み溝３６Ｂと同様に、板部材１０Ｅの一端から他端に向って伸びている。板部材１０Ｅ及び１０Ｆの横断面の形状は合同である。側面１６Ａと側面１６Ｂを向かい合わせた状態では、板部材１０Ｅの嵌め込み部３５Ａが板部材１０Ｆの嵌め込み溝３６Ｂに対向し、板部材１０Ｅの嵌め込み溝３６Ａが板部材１０Ｆの嵌め込み部３５Ｂに対向する。
【００５４】
側面１６Ａと側面１６Ｂを向かい合わせ、例えば、板部材１０Ｅの下端を、板部材１０Ｆの上端の位置に持ってくる。この状態で、各嵌め込み部３５Ａを対応する嵌め込み溝３６Ｂの位置に合わせ、各嵌め込み部３５Ｂを対応する嵌め込み溝３６Ａの位置に合わせる。その後、板部材１０Ｆに対して板部材１０Ｅを長手方向にスライドさせる。これにより、各嵌め込み部３５Ａが対応する嵌め込み溝３６Ｂに嵌め込まれ、各嵌め込み部３５Ｂが対応する嵌め込み溝３６Ａに嵌め込まれる。板部材１０Ｅの両端が板部材１０Ｆの両端と一致した後、板部材１０Ｅと板部材１０Ｆが、これらの長手方向の全長に亘って、ブレード２の先端部及び制御棒１Ａの軸心側の端部でそれぞれ溶接される。
【００５５】
板部材１０Ｅと板部材１０Ｆの結合によって、溝３７Ａと溝３８Ｂが向かい合って横断面が円の中性子吸収材充填孔部１２が形成される。さらに、溝３７Ｂと溝３８Ａが向かい合って横断面が円の中性子吸収材充填孔部１２が形成される。これらの中性子吸収材充填孔部１２内に、中性子吸収材が充填される。
【００５６】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。制御棒１Ｂは、連結部材１４または３１を準備する必要がないので、部品の個数を低減できる。嵌め込み部３５Ａが嵌め込み溝３６Ｂに嵌め込まれ、嵌め込み部３５Ｂが嵌め込み溝３６Ａに嵌め込まれるので、板部材１０Ｅ，１０Ｆの外側に向う膨らみを抑制することができる。
【実施例５】
【００５７】
本発明の他の実施例である実施例５の制御棒を、図９を用いて説明する。本実施例の制御棒１ＣはＢＷＲに用いられる。
【００５８】
制御棒１Ｃは、制御棒１において溝１３Ａ，１３Ｂ及び連結部材１４を取り除き、板部材１０Ａ及び１０Ｂに嵌め込み部及び嵌め込み溝をそれぞれ形成する構成を有する。制御棒１Ｃの他の構成は制御棒１と同じである。
【００５９】
制御棒１Ｃの、互いに溶接された上部部材５，中間部材６及び下部部材７は、板部材１０Ｉ及び板部材１０Ｋを結合して構成される。板部材１０Ｉと板部材１０Ｋは、ブレード２の先端部の溶接部１５Ａ、及び制御棒１Ｃの軸心側の端部の溶接部１５Ｂで結合される。さらに、板部材１０Ｉと板部材１０Ｋは、板部材１０Ｉに形成された嵌め込み部４２Ａを板部材１０Ｋに形成された嵌め込み溝４３Ｂに嵌め合わせ、板部材１０Ｋに形成された嵌め込み部４２Ｂを板部材１０Ｉに形成された嵌め込み溝４３Ａに嵌め合わせている。
【００６０】
板部材１０Ｉ及び１０Ｋの詳細な形状を、図１０を用いて詳細に説明する。板部材１０Ｉは、複数の嵌め込み部４２Ａ及び複数の嵌め込み溝４３Ａを板部材１０Ｋと向かい合う側面１６Ａに交互に形成している。嵌め込み部４２Ａの、ブレード２の幅方向における幅が、側面１６Ａに向って徐々に増大している。嵌め込み溝４３Ａは、横断面において、半円の円弧４４Ａを形成する部分及び楔形溝４５Ａを形成する部分を含んでいる。嵌め込み溝４３Ａの向かい合う両側面のうち一方の側面が円弧４４Ａであり、他方の側面が楔形溝４５Ａの傾斜面４６Ａである。嵌め込み部４２Ａは円弧４４Ａと傾斜面４６Ａの間に形成され、嵌め込み部４２Ａの両側面が円弧４４Ａ及び傾斜面４６Ａになっている。嵌め込み部４２Ａ及び嵌め込み溝４３Ａは、板部材１０Ｉの長手方向において、板部材１０Ｉの一端から他端に向って伸びている。傾斜面４６Ａは、板部材１０Ｉの外部の側面４７Ａに対して傾斜している。
【００６１】
板部材１０Ｋは、複数の嵌め込み部４２Ｂ及び複数の嵌め込み溝４３Ｂを板部材１０Ｋと向かい合う側面１６Ｂに交互に形成している。嵌め込み部４２Ｂの、ブレード２の幅方向における幅が、側面１６Ｂに向って広くなっている。嵌め込み溝４３Ｂは、横断面において、半円の円弧４４Ｂを形成する部分及び楔形溝４５Ｂを形成する部分を含んでいる。
嵌め込み溝４３Ｂの向かい合う両側面のうち一方の側面が円弧４４Ｂであり、他方の側面が楔形溝４５Ｂの傾斜面４６Ｂである。嵌め込み部４２Ｂは円弧４４Ｂと傾斜面４６Ｂの間に形成され、嵌め込み部４２Ｂの両側面が円弧４４Ｂ及び傾斜面４６Ｂになっている。
嵌め込み部４２Ｂ及び嵌め込み溝４３Ｂは、板部材１０Ｋの長手方向において、板部材１０Ｋの一端から他端に向って伸びている。傾斜面４６Ｂは、傾斜面４６Ａと同じ方向で、板部材１０Ｋの外部の側面４７Ｂに対して傾斜している。板部材１０Ｉ及び１０Ｋの横断面形状は合同である。
【００６２】
側面１６Ａと側面１６Ｂを向かい合わせ、例えば、板部材１０Ｉの下端を、板部材１０Ｋの上端の位置に持ってくる。この状態で、各嵌め込み部４２Ａを対応する嵌め込み溝４３Ｂ、特に、楔形溝４５Ｂの位置に合わせ、各嵌め込み部４２Ｂを対応する嵌め込み溝４３Ａ、特に、楔形溝４５Ａの位置に合わせる。その後、板部材１０Ｉに対して板部材１０Ｋを長手方向にスライドさせる。これにより、各嵌め込み部４２Ａが対応する楔形溝４５Ｂに嵌め込まれ、各嵌め込み部４２Ｂが対応する楔形溝４５Ａに嵌め込まれる。板部材１０Ｉの両端が板部材１０Ｋの両端と一致した後、板部材１０Ｉと板部材１０Ｋが、ブレード２の先端部及び制御棒１Ｃの軸心側の端部でそれぞれ溶接される。板部材１０Ｉと板部材１０Ｋの結合によって、円弧４４Ａと円弧４４Ｂが向かい合って横断面が円の中性子吸収材充填孔部１２が形成され、傾斜面４６Ａと傾斜面４６Ｂが接触する。
【００６３】
本実施例も、実施例４で生じる各効果を得ることができる。
【実施例６】
【００６４】
本発明の第６の実施例を図１１，図１２，図１３および図１４を用いて説明する。第６の実施例では、軸方向の溝を有する２枚のブレード部材の板を向かい合わせてブレードを形成する構造である。連結部材５０を中性子吸収材であるハフニウムで構成している。連結部材がブレードと同種材料である場合には、ブレード断面において連結部材が占めている面積部分は中性子を吸収することはない。すなわち制御棒価値が下がる。一方、本実施例の制御棒では、連結部材自身が中性子を吸収するため、原子炉の制御に必要となる量の中性子量を吸収できる制御棒を提供することが可能となる。
【００６５】
溝を有するブレード構成部材をオーステナイト系ステンレス鋼とし、一方、連結部材をハフニウムとすると、物性の異なる材料を組み合わせてブレード構造を構成することになる。制御棒は、工場内で製作される。一方、ＢＷＲの供用運転中では最高使用温度は定格運転では２８０℃になっており、定格運転時にはブレード全体が２８０℃まで温度上昇することになる。ハフニウムの線膨張係数は、オーステナイト系ステンレス鋼の１／３である。すなわち、室温から最高使用温度まで加熱される際に、それぞれの材料に発生する熱ひずみはハフニウムの方が小さい。すなわち、板材および連結部材の温度が等しく上昇すると、板材の熱膨張変形の方が連結部材の熱膨張変形よりも大きくなる。そのため、連結部材の嵌め合いが緩む場合が部材の形状により発生しうる。
【００６６】
本実施例における板に加工された溝と連結部材の形状を図１２に示す。溝の幾何学的形状は、二等辺三角形ａｂｉとｅｆｉが頂点ｉを共有しており、かつ頂点ｉが直線ａｆ上およびｂｅ上にあるようにしたときに、図１２中に示すａｃ，ｂｄ，ｅｇおよびｆｈを含む面が溝を構成するようにする。また、線分ｃｇとｄｈを含む面は点ｉからの距離が等しく、かつ平行になるようにする。
【００６７】
連結部材の幾何学的形状は、二等辺三角形ｊｋｒとｎｏｒが頂点ｒを共有しており、かつ頂点ｒが直線ｊｏ上およびｋｎ上にあるようにしたときに、図１２中に示すｊｌ，ｋｍ，ｎｐおよびｏｑを含む面が溝を構成するようにする。また、線分ｌｐとｍｑを含む面は点ｒからの距離が等しく、かつ平行になるようにする。
【００６８】
上記の溝形状および連結部材の形状としたときの嵌め具合を図１３に示す。図１３において、二点鎖線５１は、温度が上昇する前の板材および溝の形状を示している。実線５２は温度が上昇した後の板材および溝の形状を示している。一方、連結部材５０は熱膨張による伸びが発生していない状態の形状を示している。溝形状および連結部材の形状を図１２に示す形状とすると、連結部材が溝からはずれることはない。また、板材の膨張による内力が連結部材５０に生じない。すなわち、内力を発生しないでブレードの形状を保つための嵌め合い構造を確保することができる。
【００６９】
また、ハフニウムは中性子を吸収するとスェリングにより体積膨張を生じる。図１４は、周囲の板材は膨張せず、連結部材が均一に膨張したときの変形を示したものである。図１４の実線５１は膨張変形をしていない板材の形状である。また、実線５３は均一に膨張した連結部材を示している。溝形状および連結部材の形状を図１２に示す形状とすると、連結部材のみが膨張しても板材の溝部に荷重が加わることはない。すなわち、内力を発生しないでブレードの形状を保つための嵌め合い構造を確保することができる。
【００７０】
本実施例に記載したように、連結部材を中性子吸収材であるハフニウムとし、また、溝および連結部材の形状を本実施例に示すようにすることにより、板材料と連結部材の線膨張係数の差による熱応力の発生、および中性子吸収により連結部材に生じるスェリングによる体積膨張による応力の発生を抑えることができる。さらに、ブレード断面における中性子吸収材の面積が大きくなり、制御棒価値を上げることができる。
【００７１】
本実施例では、第１溝からなる円形の穴と第２溝からなる連結溝とを交互に並べる形状としたが、制御棒価値を確保でき、かつ強度の確保もできる場合には、第２溝からなる連結溝と連結部材による連結部の数を少なくしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、沸騰水型原子炉の制御棒に適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  制御棒
２  ブレード
３  ハンドル
４  下部支持部材
５  上部部材
６  中間部材
７  下部部材
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｉ，１０Ｋ  板部材
１２  中性子吸収材充填孔
１３Ａ，１３Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ，４１  溝
１４，３１  連結部材
１５Ａ，１５Ｂ，２６，２７，２８，２９，３４Ａ，３４Ｂ  溶接部
１７，１９，２１，２３，３５Ａ，３５Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ  嵌め込み部
１８，２０，２２，２４，３６Ａ，３６Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ  嵌め込み溝
３２Ａ，３２Ｂ  孔部
４４Ａ，４４Ｂ  円弧
４５Ａ，４５Ｂ  楔形溝
５０  中性子吸収材からなる連結部材。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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