(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字型の形状を有するタイロッドと、
該タイロッドの十字を構成する四方向に延在する部材のそれぞれの端部を起点として、外側に向かって延在するように前記タイロッドに溶接され、内部に反応度制御材を有するシースと、
前記タイロッド及び前記シースの双方を上方側で固定するとともに、制御棒を識別するための識別部としての磁性体を上面に有する先端構造体と、
前記タイロッド及び前記シースの双方を下方側で固定するとともに、制御棒を沸騰水型原子炉に出し入れするための制御棒駆動機構に連結された末端構造体と、を備えることを特徴とする、沸騰水型原子炉用制御棒。
【請求項２】
前記識別部は、前記沸騰水型原子炉用制御棒が原子炉出力調整用又は原子炉停止用のいずれであるかを識別するための使用されるものであることを特徴とする、請求項１に記載の沸騰水型原子炉用制御棒。
【請求項３】
前記識別部は、前記原子炉出力調整用の制御棒及び前記原子炉停止用の制御棒のうちのいずれか一方に備えられていることを特徴とする、請求項２に記載の沸騰水型原子炉用制御棒。
【請求項４】
前記識別部は、当該識別部によって与えられる識別情報と、前記識別部が設けられた制御棒に固有の情報とが一対一の対応関係になるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の沸騰水型原子炉用制御棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は沸騰水型原子炉用制御棒に係り、特に軸方向上部先端構造材上部に固体識別情報がある沸騰水型原子炉用制御棒に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉用制御棒は、原子炉出力調整用又は原子炉停止用として使い分けられる。沸騰水型原子炉用制御棒には複数の種類があるが、原子炉出力調整用又は原子炉停止用のどちらとして使い分けられるかは、運転計画段階に決定される。そして、作業者は、製造番号及び炉心座標を示した要領書に従い、チェックシートで確認しながら、沸騰水型原子炉用制御棒を配置している。
【０００３】
沸騰水型原子炉用制御棒の構造について、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、反応度制御材を被覆するシースのうち、上部反応度部材の長手方向上端部に位置する領域及び下部反応度部材の長手方向下端部に位置する領域に対して、機械的な構造上有害とならない範囲でかつ製作誤差などを考慮した上で、開口窓を設け、この開口窓を通して制御棒外部に対し、反応度制御材の有効部長さを示す反応度制御材端部を露出させる構造とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０５９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多目的を有する多種の沸騰水型原子炉用制御棒は、沸騰水型原子炉用制御棒の側面に設けた識別番号（刻印識別番号）によって識別可能である。しかし、沸騰水型原子炉用制御棒を原子炉に取り付けた後には、燃料集合体間の隙間が狭いため沸騰水型原子炉用制御棒の側方からの外観を確認できず、沸騰水型原子炉用制御棒の別を識別することが困難であり、取り付け前に厳重な管理を要する。
【０００６】
沸騰水型原子炉用制御棒を原子炉に取り付けた後に、取り付けた沸騰水型原子炉用制御棒の種類を識別するためには、沸騰水型原子炉用制御棒を取り外したうえで、作業者が側方からの外観を確認することになる。ただ、このような一連の作業は作業者にとって手間がかかり、煩雑である。
【０００７】
本発明の目的は、原子炉に取り付けた状態でその種類を識別可能な沸騰水型原子炉用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】
本発明の要旨は、十字型の形状を有するタイロッドと、該タイロッドの十字を構成する四方向に延在する部材のそれぞれの端部を起点として、外側に向かって延在するように前記タイロッドに溶接され、内部に反応度制御材を有するシースと、前記タイロッド及び前記シースの双方を上方側で固定するとともに、制御棒を識別するための識別部としての磁性体を上面に有する先端構造体と、前記タイロッド及び前記シースの双方を下方側で固定するとともに、制御棒を沸騰水型原子炉に出し入れするための制御棒駆動機構に連結された末端構造体と、を備えることを特徴とする、沸騰水型原子炉用制御棒に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、原子炉に取り付けた状態でその種類を識別可能な沸騰水型原子炉用制御棒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒の側面図である。
【図２】第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒に備えられる先端構造体近傍の拡大図である。
【図３】第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒に備えられる先端構造体近傍の上面図である。
【図４】燃料集合体の間に第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒を挿入したときの、燃料集合体及び沸騰水型原子炉用制御棒の側面図である。
【図５】燃料集合体の間に第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒を挿入したときの、燃料集合体及び沸騰水型原子炉用制御棒の上面図である。
【図６】第二実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒に備えられる先端構造体近傍の拡大図である。
【図７】第二実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒に備えられる先端構造体近傍の上面図である。
【図８】第三実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒に備えられる先端構造体近傍の拡大図である。
【図９】第三実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒に備えられる先端構造体近傍の上面図である。
【図１０】第四実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒に備えられる先端構造体近傍の拡大図である。
【図１１】第四実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒に備えられる先端構造体近傍の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を適宜参照しながら、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。各図において、同じ部材を表すものについては同じ符号を付すものとし、二度目以降の詳細な説明は省略するものとする。
【００１２】
図１は、第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００の側面図である。以下、説明の簡略化のために、「沸騰水型原子炉用制御棒」を「制御棒」と略記することがある。制御棒１００（沸騰水型原子炉用制御棒１００）は、上面視で十字型の横断面構造をしている（上面視に係る図３も併せて参照）。
【００１３】
タイロッド１０３は、９０°ずつの四方向のそれぞれに向かうように延在する、四つの部材を備えて構成されている。従って、タイロッド１０３は、十字型の形状を有していることになる。そして、四方向のそれぞれに形成されたそれぞれの部材の端部を起点として、当該起点から外側に向かうように、当該突起に対してシース１０４が溶接されている。従って、制御棒１００では、タイロッド１０３とシース１０４とが、上方側で、先端構造体１０１によって連結及び固定されている。一方で、下方側では、後記する末端構造体１０２によって、タイロッド１０３とシース１０４とが連結及び固定されている。なお、先端構造体１０１に形成されたへこみ１０９については、図２や図３等を参照しながら後記する。
【００１４】
また、図１において、点線で示しているものが、横断面Ｕ字状のシース１０４の高さ方向に内包された反応度制御材１０５であり、制御棒の種類に応じて、反応度制御材１０５の材質や形状が変わる。そして、制御棒１００には、側面に固有の識別番号１０７が刻印されている。そのため、原子炉挿入前であれば、側面に設けた識別番号１０７を側方から確認することで、その制御棒１００の種類を識別することができる。
【００１５】
制御棒１００の下方には、下面視で十字型の末端構造体１０２が取り付けられている。この末端構造体１０２の下端部にはソケット１０８が備えられている。そして、制御棒１００は、このソケット１０８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機構（図示しない）に連結されている。なお、この制御棒駆動機構は、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ものである。
【００１６】
図２は、第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００に備えられる先端構造体１０１近傍の拡大図である。制御棒１００の上端に取り付けられた先端構造体１０１の上面には、制御棒１００を識別するためのへこみ１０９が設けられている。詳細は後記するが、このへこみ１０９が設けられていることで、原子炉に制御棒１００を取り付けた状態でも、取り付けられた制御棒１００の識別が可能である。
【００１７】
図３は、第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００に備えられる先端構造体１０１近傍の上面図である。先端構造体１０１は、前記のように十字型になっている。そして、先端構造体１０１の中心から視て、左方向、右方向、手前方向及び奥方向の四辺のうち、第一実施形態では、左方向に延在する部分の上面にのみ、へこみ１０９が形成されている。なお、詳細は図４や図５を参照しながら後記するが、これらの四辺のうち、隣接する辺同士の間に、断面矩形状の燃料集合体１０６が配置される。
【００１８】
図４は、燃料集合体１０６の間に第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００を挿入したときの、燃料集合体１０６及び沸騰水型原子炉用制御棒１００の側面図である。より具体的には、図４は、原子炉出力を調整又は原子炉を停止するため、炉心に取り付けられた複数の燃料集合体１０６の間に、前記の制御棒駆動機構によって制御棒１００を挿入したときの様子を示すものである。
【００１９】
制御棒１００は、炉心内で固定された燃料集合体１０６の下方から燃料集合体１０６の隙間に挿入され、これにより、図４に示す状態となる。制御棒１００が完全に挿入された図４の状態において、制御棒１００の上端は、燃料集合体１０６の上端のすぐ下の位置に到達するようになっている。
【００２０】
図５は、燃料集合体１０６の間に第一実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００を挿入したときの、燃料集合体１０６及び沸騰水型原子炉用制御棒１００の上面図である。図５に示すように、上面から視ると、四体の燃料集合体１０６の隙間を通じて、制御棒１００を構成する先端構造体１０１の上面が確認される。そして、先端構造体１０１の上面には、前記のようにへこみ１０９が設けられているため、このへこみ１０９は、燃料集合体１０６の上方から確認することができる。特に、燃料集合体１０６の数が、図５に示すような四体のほか、数十から数百体になったとしても、前記の図４に示したように先端構造体１０１の上端から、燃料集合体１０６の上端までの距離は変わらない。そのため、燃料集合体１０６の上方から、先端構造体１０１のへこみ１０９を確認することができる。
【００２１】
へこみ１０９の確認は、燃料集合体１０６の上方に備えられ、燃料集合体１０６の搬送を行う燃料交換機（図示しない）に取り付けた照明及びカメラ（いずれも図示しない）を使用することで、行うことができる。具体的には、照明により先端構造体１０１の上面を照らしつつ、当該上面をカメラで撮影することで、へこみ１０９を確認することができる。
【００２２】
第一実施形態では、このへこみ１０９は、原子炉出力調整用として使用される制御棒１００のみに形成されている。一方で、原子炉停止用として使用される制御棒１００にはへこみ１０９は形成されていない。従って、前記のカメラで先端構造体１０１の上面を確認した結果、へこみ１０９が形成されていれば、その制御棒１００は原子炉出力調整用のものであり、へこみ１０９が形成されていなければ、その制御棒１００は原子炉停止用のものであると識別することができる。
【００２３】
図６は、第二実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００Ｂに備えられる先端構造体１０１Ｂ近傍の拡大図である。制御棒１００Ｂは、シース１０４より下方は前記の制御棒１００と同じ構成を有することから、シース１０４の上方、即ち、先端構造体１０１Ｂの構成を中心に説明する。図６に示す制御棒１００Ｂを構成する先端構造体１０１Ｂの上面には、バーコード１０９Ｂが付されている。なお、図６では、図示の都合上、バーコードそのものの形態は示されていない。このバーコード１０９Ｂは、前記の先端構造体１０１におけるへこみ１０９の代わりに付されたものである。
【００２４】
図７は、第二実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００Ｂに備えられる先端構造体１０１Ｂ近傍の上面図である。前記の先端構造体１０１と同様に、四辺のうち、左方向に延在する辺の上面にのみバーコード１０９Ｂが付されている。そして、このバーコード１０９Ｂの検出は、前記のへこみ１０９の確認とは異なり、燃料交換機に取り付けたレーザ発信機及び受信機（いずれも図示しない）によって読み取ることで行われる。
【００２５】
バーコード１０９Ｂによって与えられる情報（識別情報）は、制御棒１００Ｂに固有の情報と紐付いている（一対一の対応関係）。従って、レーザ発信機等によってバーコード１０９Ｂが読み取られると、そのバーコード１０９Ｂが付された制御棒１００Ｂに固有の情報が把握されるようになっている。ここでいう「固有の情報」とは、制御棒１００Ｂの原子炉出力調整用又は原子炉停止用の別のほか、制御棒１００Ｂの製造番号、製造時期、使用履歴等である。
【００２６】
図８は、第三実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００Ｃに備えられる先端構造体１０１Ｃ近傍の拡大図である。制御棒１００Ｃは、シース１０４Ｃより下方は前記の制御棒１００と同じ構成を有することから、シース１０４の上方、即ち、先端構造体１０１Ｃの構成を中心に説明する。図８に示す制御棒１００Ｃを構成する先端構造体１０１Ｃの上面には、磁性体１０９Ｃが備えられている。この磁性体１０９Ｃは、前記の先端構造体１０１におけるへこみ１０９の代わりに備えられたものである。
【００２７】
図９は、第三実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００Ｃに備えられる先端構造体１０１Ｃ近傍の上面図である。前記の先端構造体１０１と同様に、四辺のうち、左方向に延在する辺の上面にのみ磁性体１０９Ｃが備えられている。そして、この磁性体１０９Ｃの検出は、前記のへこみ１０９の確認とは異なり、燃料交換機に取り付けた磁気センサ（図示しない）で磁気を読み取ることで行われる。従って、先端構造体１０９Ｃの上面にクラッド等が付着して表面を確認不可能になったとしても、磁気センサによって磁気を読み取ることで、制御棒１０１Ｃの原子炉出力調整用又は原子炉停止用の別を識別することができる。
【００２８】
また、第三実施形態では、前記の第一実施形態と同様に、磁性体１０９Ｃは、原子炉出力調整用として使用される制御棒１００Ｃのみに備えられている。一方で、原子炉停止用として使用される制御棒１００Ｃには磁性体１０９Ｃは備えられていない。従って、前記の磁気センサにより磁性体１０９Ｃの磁気を検出すれば、その制御棒１００Ｃは原子炉出力調整用のものであり、磁性体１０９Ｃの磁気を検出されていなければ、その制御棒１００Ｃは原子炉停止用のものであると判断することができる。なお、磁性体１０９Ｃの磁気をより確実に検出するために、磁性体１０９Ｃの周囲に、周囲からの磁気の影響を抑制するための磁気遮蔽体を備えることができる。
【００２９】
図１０は、第四実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００Ｄに備えられる先端構造体１０１Ｄ近傍の拡大図である。制御棒１００Ｄは、シース１０４より下方は前記の制御棒１００と同じ構成を有することから、シース１０４の上方、即ち、先端構造体１０１Ｄの構成を中心に説明する。図１０に示す制御棒１００Ｄを構成する先端構造体１０１Ｄの上面には、凹凸１０９Ｄが形成されている。この凹凸１０９Ｄは、前記の先端構造体１０１におけるへこみ１０９の代わりに形成されたものである。
【００３０】
図１１は、第四実施形態の沸騰水型原子炉用制御棒１００Ｄに備えられる先端構造体１０１Ｄ近傍の上面図である。前記の先端構造体１０１と同様に、四辺のうち、左方向に延在する辺の上面にのみ凹凸１０９Ｄが形成されている。そして、この凹凸１０９Ｄの確認は、前記のへこみ１０９の確認とは異なり、燃料交換機に取り付けた凹凸形状スキャナ（図示しない）で凹凸の形状を読み取ることで行われる。従って、先端構造体１０１Ｄに凹凸１０９Ｄの表面にクラッド等が付着した場合であっても、凹凸の形状はクラッドの上方から確認することができる。そのため、クラッドが付着したとしても、制御棒１００Ｄの種類を識別することができる。
【００３１】
また、この凹凸１０９Ｄにより与えられる情報は、前記のバーコード１０９Ｂと同様に、制御棒１００Ｄに固有の情報と紐付いている。従って、凹凸形状スキャナによって凹凸１０９Ｄの形状を確認することで、制御棒１００Ｄの種類を識別することができる。これにより、前記のバーコード１０９Ｂを付した場合と同様に、制御棒１００Ｄの原子炉出力調整用又は原子炉停止用の別等の固有の情報を把握することができる。
【００３２】
以上、四つの実施形態を挙げて、本発明の沸騰水型原子炉用制御棒を説明したが、本発明は前記の実施形態に何ら限られるものではない。例えば、前記の実施形態は任意に組み合わせて実施することができる。具体的には例えば、第二実施形態におけるバーコード１０９Ｂは、制御棒１０２Ｂの固有の情報（制御棒１００Ｂの原子炉出力調整用又は原子炉停止用の別のほか、制御棒１００Ｂの製造番号、製造時期、使用履歴等）と紐付けるようにしたが、第一実施形態におけるへこみ１０９と同様に、原子炉出力調整用又は原子炉停止用の別のみを識別するようにしてもよい。即ち、バーコード１０９Ｂによって、制御棒１００Ｂが原子炉出力調整用又は原子炉停止用のいずれかであるかという点のみが識別されるようにしてもよい。
【００３３】
また、例えば、前記のへこみ１０９や磁性体１０９Ｃは、原子炉出力調整用の制御棒１００，１００Ｃのみに形成又は備えられている。しかし、これに代えて、へこみ１０９や磁性体１０９Ｃは、原子炉停止用の制御棒１００，１００Ｃのみに形成又は備えられるようにしてもよい。また、この場合には、原子炉出力調整用又は原子炉停止用の別を識別できればよいことから、例えばへこみ１０９を例に挙げれば、原子炉出力調整用の制御棒１００と、原子炉停止用の制御棒１００とで、異なる形状のへこみ１０９を形成して、これらを識別するようにしてもよい。磁性体１０９Ｃを備えた制御棒１００Ｃについても同様である。
【００３４】
さらに、例えば、前記の第四実施形態において、凹凸１０９Ｄの形状（凹部及び凸部の並びの順番）は、データベース等に予め記録されることで、凹凸１０９Ｄの形状と制御棒１００Ｄに固有の情報とを紐付けることができる。しかし、凹凸１０９Ｄの形状がデータベース等に予め記録されていなくても、凹部及び凸部の並びの順番について規則性があって、その規則に従って凹凸１０９Ｄが形成されていれば、その規則性から制御棒１００Ｄを識別することができる。これにより、凹凸１０９Ｄの形状と制御棒１００Ｄに固有の情報とを紐付けたデータベース等を予め構築する必要がなくなり、簡便である。
【００３５】
また、前記の第一実施形態ではへこみ１０９を、第四実施形態では凹凸１０９Ｄ（即ち、凹みと突起との組み合わせ）を形成するようにしたが、例えば突起のみを形成するようにしてもよい。突起のみを形成する場合、例えば断面矩形状であってもよく、断面三角形状であってもよい。
【００３６】
さらに、へこみ１０９等の識別部は、複数種を組み合わせて備えるようにしてもよい。例えばへこみ１０９とバーコード１０９Ｂとを併用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１００  制御棒、沸騰水型原子炉用制御棒
１００Ｂ  制御棒、沸騰水型原子炉用制御棒
１００Ｃ  制御棒、沸騰水型原子炉用制御棒
１００Ｄ  制御棒、沸騰水型原子炉用制御棒
１０１  先端構造体
１０１Ｂ  先端構造体
１０１Ｃ  先端構造体
１０１Ｄ  先端構造体
１０２  末端構造体
１０３  タイロッド
１０４  シース
１０５  反応度制御材
１０６  燃料集合体
１０７  識別番号
１０８  ソケット
１０９  へこみ（識別部）
１０９Ｂ  バーコード（識別部）
１０９Ｃ  磁性体（識別部）
１０９Ｄ  凹凸（識別部）
１１１  固定部材
【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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