(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側の全体的に十字形の吸収材部分（１２）と、該吸収材部分に取付けられ、ベーン（２２）と連絡部材（２０）とひれ（１８）とを含み、これらを互いに結合し合うように有してなる下側の速度制限器（１４）とを備える原子炉用制御棒（１０）の重量を調節する制御棒重量調整方法に於て、
第１組のひれと、この第１組のひれよりも重い第２組のひれ（１８ａ、１８ｂ）とを用意する工程と、
第１の連絡部材（２０ａ）と、前記第１の連絡部材（２０ａ）よりも重い第２の連絡部材（２０ｂ）とを用意する工程と、
前記第１組及び第２組のひれの内の一方の組と、前記第１及び第２の連絡部材の内の一方の連絡部材とを選択する工程と、
前記ベーンと、前記選択された一方の組のひれと、前記選択された一方の連絡部材とを有する、前記制御棒に対する速度制限器を形成する工程、とを具備することにより、
制御棒の重量を選択的に調節して、前記形成された速度制限器を前記十字形吸収材部分（１２）に前記ひれにより結合させることができるようにしたことを特徴とする制御棒重量調整方法。
【請求項２】
前記重い方の第２の連絡部材を選択し、該重い方の第２の連絡部材の重量を調節して、前記制御棒の重量を選択的に調節する工程をさらに含む請求項１記載の制御棒重量調整方法。
【請求項３】
前記重い方の連絡部材から材料を取去ることにより、前記重い方の第２の連絡部材の重量を調節する請求項２記載の制御棒重量調整方法。
【請求項４】
前記連絡部材は軸線を中心とする全体的な円筒形を持つと共に、前記軸線に沿って前記連絡部材の中を通る中孔を持ち、前記中孔の内部から材料を取去ることにより、前記重い方の連絡部材の重量を調節する請求項３記載の制御棒重量調整方法。
【請求項５】
前記各組のひれの間の重量の差は、前記第１組及び第２組のひれの寸法の変化だけによって生じている請求項１記載の制御棒重量調整方法。
【請求項６】
ソケット（２４）を設け、前記選ばれた一方の連絡部材及び前記ソケットを互いに溶接する工程を含む請求項１記載の制御棒重量調整方法。
【請求項７】
前記第１の連絡部材を選択し、該第１の連絡部材の重量を調節して前記制御棒の重量を選択的に調節する工程を含む請求項１記載の制御棒重量調整方法。
【請求項８】
さらに、
異なる構成の第１と第２の組のひれであって、前記第２の組のひれは前記第１の組のひれを形成する材料よりも重い材料からなるような第１と第２の組のひれを準備する工程と、
前記第２の組のひれを選択する工程を備えることを特徴とする請求項１の制御棒重量調整方法。
【請求項９】
上側の全体的に十字形の吸収材部分（１２）と、該部分に取付けられベーン（２２）と連絡部材（２０）とひれ（１８）とを含み、これらを互いに結合し合うように有してなる下側の速度制限器（１４）とを備える原子炉用制御棒（１０）の重量を調節する制御棒重量調整方法に於て、
一組のひれを用意する工程と、
第１の連絡部材（２０ａ）とこの第１の連絡部材（２０ａ）よりも重い第２の連絡部材（２０ｂ）とを用意する工程と、
前記第１の連絡部材（２０ａ）と第２の連絡部材（２０ｂ）の内の一方を選択する工程と、
前記ベーンと、前記提供された１組のひれと、前記選択された一方の連絡部材とを有する、前記制御棒に対する速度制限器を形成する工程、とを具備することにより、
制御棒の重量を選択的に調節して、前記形成された速度制限器を前記十字形吸収材部分（１２）に前記ひれにより結合させることができるようにしたことを特徴とする制御棒重量調整方法。
【請求項１０】
より重い方の前記第２の連結部材を選択し、この第２の連結部材の重量をその材料を除去することにより調整する工程を更に備えることを特徴とする請求項９の制御棒重量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は全体的に、上側の全体的に十字形部分及び該上側部分に固定された下側の速度制限器を持つ原子炉用の制御棒、特に、速度制限器の重量を選択的に調節して、制御棒の全重量を調節することが出来るようにする装置及び方法に関する。
【０００２】
原子炉の制御棒は、エネルギ分布の整形及び反応度制御の２つの作用をする。棒が炉の下側から入り、典型的には下部に装着された流体圧作動の駆動機構に接続されて、反応度調整又はスクラム挿入の為の軸方向の位置ぎめが出来るようにしている。制御棒は全体的に断面が十字形で、棒の各ブレード又は翼は、炭化硼素又はハフニウムのような中性子毒物質を充填した管を収めているのが典型的である。制御棒の下側部分は、案内管の中に配置された速度制限器を構成している。速度制限器は、落下速度を選ばれた速度、例えば毎秒３．１１呎に制限し、スクラム事象の際の抗力抵抗を最小限に抑え、制御棒と制御棒案内管の間の界面となり、制御棒のブレード吸収材部分と制御棒駆動部の間の結合部になるように設計されるのが普通である。
【０００３】
従来、単独の速度制限器が、上に述べた設計の基準を満たすように開発されていた。しかし、更に新しい制御ブレード吸収材部分が設計されており、その各々は、大幅に異なる負荷パターン及び中性子吸収材料を持っている。この結果、ある制御棒吸収材部分は元の設計よりも一層重くなり、又あるものは一層軽くなっている。制御棒の重量の限界は、特定プラントが使うことが許可されている条件によって定められているから、異なる制御棒の設計のどれにでも使えるように、異なる２種類の速度制限器が利用出来るようになっている。具体的に言うと、制御棒のどの設計にも使えるような軽い及び重い速度制限器が設計されている。特定の制御棒の設計に対して、軽い又は重い速度制限器のどちらを選択するかは、制御ブレード吸収材部分の重量に基づいている。即ち、軽い速度制限器が重い吸収材部分と共に用いられ、逆に重い速度制限器が軽い吸収材部分と共に用いられている。その為、設計を満たすと共に許可の条件を満たすように、制御棒の全重量を厳密に制御することが出来るように、制御棒の重要な外側の幾何学的な形又は流体の機構的な性質に影響を与えずに、制限器の重量を変えることが出来るようにする１個の速度制限器に対する要望が生じている。
【特許文献３】
米国特許第５８８３９３１号
【特許文献４】
特開昭５３−０６０４８７号
【特許文献５】
特開昭６１−０９５２７７号
【特許文献６】
特開昭６２−２５４０９７号
【特許文献７】
特開昭６２−２５４０９８号
【０００４】
【発明の簡単な要約】
この発明の好ましい実施例では、予定の範囲内で重量を調節することが出来、選択的に調節された重量を持つ速度制限器を種々の異なる制御棒吸収材部分の設計のどれにでも使うことが出来るような、原子炉用の制御棒に対する速度制限器が提供される。速度制限器の特定の重量は、中性子吸収材部分の重量によって決定される。即ち、吸収材部分が重ければ、軽い速度制限器が使われ、逆に吸収材部分が軽ければ、重い速度制限器が使われる。
【０００５】
重量の予定の範囲内で速度制限器に略無限に調節可能な重量を持たせる為、この発明は、速度制限器の一部分として、標準的なベーン、１組の軽い又は重い連絡部材、ソケット及び１組の軽い又は重いひれを設ける。軽い又は重い連絡部材の一方又は他方を選択し、選択された連絡部材を軽い又は重いひれの内の選択された一方と組合わせることにより、速度制限器、並びに制御棒全体の所望の重量の近似を達成することが出来る。目標又は始めに許可された制御棒の重量に合うように重量の更に微細調節を行う為、重い連絡部材は、その重量が、軽い連絡部材の重量に大体等しい値から変更しないときの重い連絡部材の重量までの範囲内にあるように、変更することが出来る。各々の連絡部材は、その中に中孔を持つ直径を拡大した中心部分を含む。重い連絡部材は小さい中孔を持ち、軽い連絡部材は半径方向に拡大した中孔を持つ。重い連絡部材の中孔の中から材料を取去ることにより、重い連絡部材の重量を、軽い連絡部材及び重い連絡部材の重量の間に大体ある重量範囲内で、下向きに調節することが出来る。その結果、重い方の連絡部材をソケット及び各組のひれの内の一方と組合わせることにより、それらの要素をベーン及びソケットと一緒に組立てて、所望の重量を持つ速度制限器を形成し、制御棒の全重量が目標又は許可された重量に近づくようにすることが出来る。
【０００６】
この発明の好ましい実施例では、上側の全体的に十字形の吸収材部分、及びこの部分に取付けられていて、ベーン、連絡部材及びひれを含む下側の速度制限器を持つ、原子炉に使われる制御棒の重量を調節する方法として、第１組及び第２組のひれを用意し、第２組のひれは第１組のひれより重く、第１及び第２の連絡部材を用意し、第２の連絡部材は第１の連絡部材より重く、前記第１組及び第２組のひれの一方及び第１及び第２の連絡部材の内の一方を選択し、ベーン並びに選択された一方のひれ及び連絡部材を含む制御棒に対する速度制限器を形成し、こうして制御棒の重量を選択的に調節する工程を含む。
【０００７】
この発明の別の好ましい実施例では、原子炉に使われる制御棒の重量を選択的に調節する装置が提供される。この装置は、上側制御棒本体と、ベーン、第１組のひれ、該第１組のひれより重い第２組のひれ、第１の連絡部材、第１の連絡部材より重い第２の連絡部材を含む下側の速度制限器とを有し、制御棒は、ベーンに固定された第１組及び第２組のひれの内の一方及びベーンに固定された第１及び第２の連絡部材の内の一方を用いて形成され、こうして選ばれた、調節された重量を持つ制御棒が形成される。
【０００８】
【発明の詳しい説明】
図１には、この発明に従って構成された制御棒が示されている。この制御棒は、上側の十字形吸収材部分又は本体１２と、下側の速度制限器部分１４とを含む。上側部分１２のブレード又は翼１６は炭化硼素のような中性子毒物質を充填した管を持っているのが典型的であり、こういう管は各々のブレード１６の中を垂直方向に伸びるのが普通である。下側の速度制限器は、燃料束集成体の間にある炉心の隙間内で、対応する形の十字形部分の間を垂直方向に移動するように、制御棒案内管（図に示していない）に装着されるのが典型的である。制御棒は、スクラムの場合又は反応度調整の為、燃料束に隣接して吸収材部分を軸方向に位置ぎめすることが出来るように、垂直方向に移動する為に圧力流体制御の下にあるのが典型的である。
【０００９】
図２及び３について説明すると、速度制限器１４の部品は、制御棒の上側部分のブレード１６と垂直方向に整合した１組のひれ１８、連絡部材２０及びベーン２２を含んでおり、連絡部材はその下端にソケット２４を取付けてある。ソケット２４は図に示していない制御棒駆動部に接続されるようになっており、これによって制御棒を燃料束集成体に対して垂直方向に位置ぎめすることが出来る。
【００１０】
ベーン２２が図４に示されており、全体的に截頭円錐形部分を持っており、これはその底部が開放した中空内部２６を持っていて冷却材／減速材を受容れる。環状旋回ベーン２８がベーン２２内に配置されていて、ベーン２８とベーン２２の上側部分の間に環状流路３０を構成する。ベーン２８は複数個の突片３２が装着されていて、これには、図に示していないが、制御棒案内管の内面に沿って係合するローラが取付けられており、これによって制御棒を垂直方向に変位させることが出来る。
【００１１】
図５Ａ及び５Ｂについて説明すると、２つの別々の連絡部材２０ａ、２０ｂが設けられており、特定の制御棒に対する速度制限器を構成するときには、この内の一方だけが用いられる。図５Ａでは、連絡部材２０ａはスリーブ３４がその上端から突出している全体的に中空円筒の形をしている。連絡部材の円筒は肉厚が比較的薄い。連絡部材２０ａの下端が、例えばソケット２４の上端に溶接することによって固定される。図５Ｂには、同様ではあるが、図５Ａの連絡部材２０ａより重い連絡部材２０ｂが示されている。具体的に言うと、連絡部材２０ｂは外側の形は連絡部材２０ａと同様である。しかし、連絡部材２０ｂは内部が略密実で、小さな軸方向の通路３６を持っている。材料が増えた程度を示す為に、この重い方の連絡部材２０ｂには、軽い方の連絡部材２０ａの内壁の輪郭が破線で示されている。この為、軽い方の連絡部材２０ａに比べて、重い方の連絡部材２０ｂの重量は増加している。連絡部材はステンレス鋼の材料で形成することが好ましい。
【００１２】
図７Ａ、７Ｂ、８Ａ及び８Ｂには、２組のひれ１８が示されている。第１組のひれ１８ａは４つのひれ半体で構成されており、これらの半体は垂直方向に伸びる短い側縁３９に続いて下向きに傾斜した長い外縁４０を持ち、この外縁の下端は、連絡部材２０に接続する為の輪郭を付けた縁４２で終わっている。図８Ａ及び８Ｂでは、ひれ１８ｂは、各々のひれの垂直の外縁４１が、図７Ａ及び７Ｂに示した各々のひれ１８ａの垂直の外縁３９よりもずっと長く、垂直方向下向きに伸びていることを別とすれば、同じような形である。更に、この垂直の縁と連絡部材に坐着する輪郭を付けた縁４２の間にある傾斜した縁４４は、垂直に対してなす傾斜角が一層大きく下向きである。更に、図８Ａ及び８Ｂに示すひれの厚さは、図７Ａ及び７Ｂに示す１組のひれの厚さよりもかなり厚い。図７Ａ及び７Ｂの組のひれの形を図８Ａ及び８Ｂのひれの組の形と比較すれば、第２組のひれ１８ｂが第１組のひれ１８ａより重いことが理解されよう。重量の増加は、ひれを形成する材料が増加していることだけに由る。軽い方のひれ１８ａに比べて、重い方のひれ１８ｂは表面積が増加しているが、外側の形状は、速度制限器の流体機構的な性質に重要な影響を及ぼす程には変わっていない。更に、選ばれた組の４つのひれ半体が、各々の制御棒に対して互いに直角に使われることが理解されよう。
【００１３】
目標又は許可された重量に対応する選択的に調節自在の重量を持つ制御棒を提供する為、速度制限器の重量は、中性子吸収材部分、即ち、上側部分１２の重量によって決定される。制御棒の全重量は、上側部分１２及び速度制限器１４の重量を合わせたものである。上側部分の重量は、上側制御棒部分の設計によってかなり変わることがあるが、その重量が決まれば、制御棒の全重量は、速度制限器の重量を調節することにより、目標又は許可された重量に合うように調節することが出来る。制御棒吸収材部分の既知の所定の重量に対してこういうことを達成する為に、選ばれた連絡部材及びひれの組合せをして、所望の重量を近似する。例えば、制御棒の上側部分が重い場合、一番軽い連絡部材、即ち、連絡部材２０ａと、一番軽いひれの組１８、即ち、ひれの組１８ａとをベーン２２及びソケット２４と組合わせる為に選択することが出来る。こうすると、吸収材部分の所定の重い重量に対して最も軽い制御棒が得られる。逆に、極めて軽い吸収材部分を持つ制御棒の設計に対しては、重い方の速度制限器２０ｂを選択し、重い方の１組のひれ１８ｂと組合わせることが出来る。こうすると、吸収材部分の所定の軽い重量に対して最も重い制御棒が得られる。ベーン及びソケットと共に使う為に互換性を持つ夫々重い方及び軽い方の２組の連絡部材及びひれを設けることにより、速度制限器の重量を最大及び最小の範囲内で、軽い方及び重い方のひれの組及び連絡部材の混ぜ合わせによって変えることが出来ることが理解されよう。即ち、速度制限器の最大及び最小重量の間で重量を満たす為に、ひれの組及び連絡部材の異なる組合せを利用することが出来る。即ち、重い連絡部材を１組の軽いひれと、又は軽い連絡部材を１組の重いひれと組合わせることが出来る。
【００１４】
更に、夫々軽い及び重いひれの組及び連絡部材から一旦ひれの組及び重い方の連絡部材が選択されたとき、重い方の連絡部材の重量を調節する、即ち、下げることが出来る。即ち、重い方の連絡部材が選択された場合、連絡部材２０ｂの中孔の中から材料を取去ることにより、それと軽い連絡部材の重量との間の重量にすることが出来る。図５Ｂを見れば、一番重い連絡部材２０ｂの中孔３６の中にある材料を或いは多く或いは少なく取去って、一番軽い連絡部材２０ａの重量まで下げることが出来ることが理解されよう。材料を取去ることが出来る範囲が、図５Ｂには、中孔３６と破線３８の間の材料の容積によって示されている。この為、選択された連絡部材及びひれの組を使うことにより、制御棒の全重量に対して制御出来る範囲が広くなり、又、重い方の連絡部材が選択された場合、連絡部材の重量を更に調節することが出来る。軽い方の連絡部材２０ａに余分の材料を付け加えて、それを一層重くすることが出来ることも理解されよう。例えば、連絡部材２０ａの内壁に沿って溶着材料を適当に固定し、その重量を増やすことが出来る。従って、予定の最大及び最小の限界内で制御棒の重量を調節して、目標重量に到達する方式が提供された。
【００１５】
この発明を現在最も実際的で好ましいと考えられるものについて説明したが、この発明がここで開示した実施例に制限されず、特許請求の範囲に含まれる種々の変更及び均等物をもカバーするものであることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に従って構成された制御棒の側面図。
【図２】  軽い速度制限器の拡大図であり、図面を見易くする為に一部分を破断し断面で示してある。
【図３】  重い速度制限器の拡大図であり、図面を見易くする為に一部分を破断し断面で示してある。
【図４】  速度制限器に用いられるベーンの拡大側面図で、一部分を破断すると共に断面で示してある。
【図５Ａ】  速度制限器に選択的に用いる為の軽い連絡部材の部分的な側面図で、一部分を破断して、断面で示してある。
【図５Ｂ】  速度制限器に選択的に用いる為の重い連絡部材の部分的な側面図で、一部分を破断して、断面で示してある。
【図６】  この発明に用いるソケットの断面図。
【図７Ａ】  軽いひれの組の側面図。
【図７Ｂ】  図７Ａのひれの対応する半体を示す図。
【図８Ａ】  重いひれの組の側面図。
【図８Ｂ】  図８Ａのひれの対応する半体を示す図。
【図１】
0004624627.tif 000002
【図２】
0004624627.tif 000003
【図３】
0004624627.tif 000004
【図４】
0004624627.tif 000005
【図５Ａ】
0004624627.tif 000006
【図５Ｂ】
0004624627.tif 000007
【図６】
0004624627.tif 000008
【図７Ａ】
0004624627.tif 000009
【図７Ｂ】
0004624627.tif 000010
【図８Ａ】
0004624627.tif 000011
【図８Ｂ】
0004624627.tif 000012