(57)【要約】【課題】  本発明は、中性子吸収材を充填する細長い孔を有する孔タイプにおいて照射誘起型応力腐食割れを防止できるまたは製造コストを低減した、或いは従来よりも寿命を延長できる制御棒を提供することにある。【解決手段】   本発明は、沸騰水型原子炉用の制御棒またはその製造方法において、中性子吸収材充填孔を有し、軸直角断面が長方形の複数の角管を列状に並べ、前記列状に並べた角管を両側に前記角管と並行に設けたフレーム板と前後に設けたカバー板とで挟み込んだ構造をＨＩＰ拡散接合によって一体化した軸形状断面が長方形の形状を有する４枚のブレードを前記制御棒の軸直角断面において十字形となるように配置したことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸騰水型原子炉用の制御棒において、中性子吸収材充填孔を有し、軸直角断面が長方形の複数の角管を列状に並べ、前記列状に並べた角管を両側に前記角管と並行に設けたフレーム板と前後に設けたカバー板とで挟み込んだ構造をＨＩＰ拡散接合によって一体化した軸形状断面が長方形の形状を有する４枚のブレードを前記制御棒の軸直角断面において十字形となるように配置したことを特徴とする沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項２】
前記ブレードは前記角管を前記制御棒の軸と平行になるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項３】
前記列状に並べた角管の一部をブレード上部まで延在させ、前記中性子吸収材充填孔内に中性子吸収材を充填しない領域(プレナム部)を設けたことを特徴とする請求項２に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項４】
前記中性子吸収材充填孔の孔径がブレード厚の８０％以上の孔を有し、かつ、前記中性子吸収材充填孔の長さがブレード幅の３４倍以上であ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の制御棒。
【請求項５】
前記ブレードは前記角管を前記制御棒の軸と垂直になるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項６】
前記角管の軸形状断面が正方形であり、前記角管は一つの前記中性子吸収材充填孔を有することを特徴とする請求項２又は５に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項７】
前記角管は複数の前記中性子吸収材充填孔を有することを特徴とする請求項２又は５に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項８】
前記角管に高強度材料を、前記フレーム板及び前記カバー板にＩＡＳＣＣに耐性を有する材料を用いたことを特徴とする請求項１に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項９】
前記高強度材料はＳＵＳ３１６またはＧＸＭ１であり、前記ＩＡＳＣＣに対する耐性を有する材料はＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３０４Ｌであることを特徴とする請求項８に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項１０】
沸騰水型原子炉用の制御棒において、中性子吸収材を装填する長い孔を有する複数の板材または複数の管状部材を列状に配置し、前記複数の板材または複数の管状部材の一部を上部支持部材上部まで延在させ、上部支持部材上部の中性子吸収材充填孔に中性子を充填しない領域(プレナム部)を設けたブレードを備え、４枚の前記ブレードを前記制御棒の軸直角断面において十字形となるように配置したことを特徴とする沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項１１】
前記管状部材は軸直角断面が正方形の形状を有し、中性子吸収材充填孔を有する角管であり、前記ブレードは複数の前記角管を列状に並べた角管の両端に前記角管と並行に設けたフレーム板で挟み込んだ構造をＨＩＰ拡散接合によって一体化して形成したことを特徴とする請求項１０に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項１２】
前記ブレードは、さらに前記列状の角管を前記フレーム板とカバー板とで挟み込んだ構造をＨＩＰ拡散接合によって一体化したことを特徴とする請求項１１に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項１３】
前記ブレードは前記角管を前記制御棒の軸と平行となるように配置したことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒。
【請求項１４】
沸騰水型原子炉用の制御棒の製造方法において、軸直角断面が正方形の形状を有し、中性子吸収材を充填する中性子吸収材充填孔を有する複数の角管を列状に並べ、前記列状に並べた角管の両端に前記角管と並行に設けたフレーム板と前後に設けたカバー板とで挟み込んだ構造をＨＩＰ拡散接合によって一体化してブレード形成するステップと、前記中性子吸収材充填孔に前記中性子吸収材を充填するステップ、充填後前記ブレードの中性子吸収材充填孔を下部支持部材によって閉止し溶接するステップと、４枚の前記ブレードを前記制御棒の軸直角断面において十字形となるように配置するステップとを有することを特徴とする沸騰水型原子炉用の制御棒の製造方法。
【請求項１５】
前記配置するステップは前記角管を前記制御棒の軸と平行になるように配置することを特徴とする請求項１４に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒の製造方法。
【請求項１６】
前記配置するステップは前記角管を前記制御棒の軸と垂直になるように配置することを特徴とする請求項１４に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒の製造方法。
【請求項１７】
前記中性子吸収材充填孔を形成するステップは前記角管に前記中性子吸収材充填孔を複数形成するステップを有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒の製造方法。
【請求項１８】
前記ブレードを形成するステップは、前記角管に高強度材料を、前記フレーム板及び前記カバー板にＩＡＳＣＣに耐性を有する材料を用いることを特徴とする請求項１４に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒の製造方法。
【請求項１９】
前記ブレードを形成するステップは、前記角管、前記ブレード板、前記カバー板及び前記上部支持部材に、ＧＸＭ１又はジルカロイを用いることを特徴とする請求項１４に記載の沸騰水型原子炉用の制御棒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御棒に係り、特に、沸騰水型原子炉に適用するのに好適な制御棒及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の制御棒は、沸騰水型原子炉運転停止時に、沸騰水型原子炉の炉心内に全挿入されている。この制御棒は、軸直角断面が十字形をしており、炉心に装荷された４体の燃料集合体の相互間に挿入される。沸騰水型原子炉の起動時において、制御棒は炉心から引抜かれる。定格出力運転時には、原子炉出力を調整するために用いられる複数の制御棒以外は全て炉心から全引抜きされている。以下の説明では、一端がくり貫きで閉塞しているのを穴といい、貫通しているのを孔といい、また両者を総称して孔と呼ぶ。
【０００３】
沸騰水型原子炉に用いられる制御棒は、軸心に配置されたタイロッドから四方に４枚のブレードが伸びている。ブレードとしては、中性子吸収材を充填する細長い孔を有する一枚以上の板材、または複数の管状部材で構成する孔タイプと、中性子吸収材を含む平板または多層に構成する平板タイプがある。
【０００４】
孔タイプとして以下のものがある。
中性子吸収棒の耐圧性向上および中性子吸収材量の増大を図るため、軸直角断面が正方形の複数の管状部材を水平方向に並べて結合し、１つのブレードを形成した制御棒が提案されている（特開平１−２５４８９５号公報参照）。各管状部材内には中性子吸収材が充填されている。この制御棒は、溶接し易くまたは管状部材の制御棒側面との接触による損傷や磨耗を防ぐために、各管状部材の４角に丸みを帯びたかど部を、またかど部の間に窪み部を、更に管状部材間にはくさび形の溶接金属区域を設けている。
【０００５】
また、孔タイプの第２の技術が、特表２００２−５３３７３６号公報に公開されている。この制御棒は、４枚の各ブレードを板材および板材に開けた孔内部に中性子吸収材を充填して構成している。水平方向または上下方向に孔部が形成されている（特表２００２−５３３７３６号公報図２ａおよび図２ｄ参照）。
【０００６】
さらに、孔タイプの第３の技術が、特開２０１０−７１７９１号公報に公開されている。この制御棒は、平板状のブレードを縦方向に分割し、分割された板材に中性子吸収材を充填する複数の縦孔を形成した、分割された複数のステンレス鋼の板材を溶接によって縦方向に連結することによってブレードを形成している。
【０００７】
一方、平板タイプの技術としては、特開平４−１７７１９８号公報に公開されている。この制御棒は、平板または多層に構成さているブレードの熱膨張係数や熱伝導度の違いによりブレードが曲がったり、剥がれたりして制御棒自体に機能の低下を防ぐために、ブレードの幅方向に熱膨張係数や熱伝導度の傾斜させた複数の傾斜機能材とブレードの制御棒の中心側の中性子吸収材とを列状に重ね合わせ、熱拡散接合することが提案されている。また、原子炉冷却材に接する上述した熱拡散接合された中間ブレードの外側に耐食性の優れたジルコニウ合金を含む最外層材を設け、最外層材と中間ブレードとを熱拡散接合している。
【０００８】
近年、制御棒において照射誘起型応力腐食割れ（Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking：ＩＡＳＣＣ）が原因と考えられる制御棒構造部材の劣化現象が認められている。その一事例は、平成１８年５月３１日付けの経済産業省原子力安全・保安院の報告書「沸騰水型原子力発電所のハフニウム型制御棒のひび等に関する調査報告書の公表等について」および別添の「沸騰水型原子力発電所のハフニウム型制御棒のひび等に関する調査報告書（概要）」で公開されている。また、ＩＡＳＣＣ現象に関する一般的な技術説明が、P． Scott et al，  “A review of irradiation assisted stress corrosion cracking”， Journal of Nuclear Materials 211（1994）， page 101−122に公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１−２５４８９５号公報
【特許文献２】特表２００２−５３３７３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−７１７９１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】経済産業省 原子力安全・保安院 平成１８年５月３１日発表      「沸騰水型原子力発電所のハフニウム型制御棒のひび等に関する調査報告書公       表等について」および別添の「沸騰水型原子力発電所のハフニウム型制御棒の       ひび等に関する調査報告書（概要）」
【非特許文献２】P． Scott et al，  “A review of irradiation assisted        stress corrosion cracking”， Journal of Nuclear Materials       211（1994）， page 101−122
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
非特許文献２に示されるようにＩＡＳＣＣは、中性子照射量、付加応力および環境条件の三要因が重なって発生すると考えられている。一般的に、沸騰水型原子炉に用いられる制御棒における中性子照射量は、制御棒の軸方向においてタイロッドの下端部から上端部に向かうほど、大きくなる傾向がある。また、連続的な付加応力の発生要因には、制御棒製作時の溶接の施工に伴う残留応力の影響などが考えられている。さらに、環境条件としては、制御棒の複数の構造部材が炉心内の冷却水中において非常に狭い間隔で対向している構成、すなわち、隙間環境の形成がＩＡＳＣＣに関与する可能性が考えられている。
【００１２】
特表２００２−５３３７３６号公報の図２ａに開示されている制御棒は、各ブレードを構成するステンレス鋼の板材に複数の横孔を開け、これら横孔内に中性子吸収材を充填しているので、冷却水が存在する隙間環境が少なくとも形成されていない。このため、特表２００２−５３３７３６号公報の図２ａに開示されている制御棒は、隙間環境が形成されていることに起因したＩＡＳＣＣの発生確率が低減されるとみなされている。しかしながら、この制御棒では、横孔内に中性子吸収材を充填した後、中性子吸収材の流出を防ぐため、全ての横孔の開放端を溶接にて塞ぐ必要がある。本技術の課題は、より長期に亘って中性子が照射され、中性子照射量が多くなる制御棒上部に溶接部が形成されることになるので、制御棒に接触する冷却水の溶存酸素濃度が高くなるなど環境が悪化した場合には、制御棒上部の溶接部でＩＡＳＣＣが発生する可能性が高まることにある。その結果さらに、当該溶接部にＩＡＳＣＣが発生した場合、中性子吸収材を収納する横孔が近傍に配置されているため、この横孔空間内に炉水が浸入し、炉水の蒸発や炉水と中性子吸収材との化学反応などにより、二次的な破壊を引き起こす可能性が高まる恐れがある。
【００１３】
特表２００２−５３３７３６号公報の図２ｄに開示されている制御棒は、ステンレス鋼の板材に中性子吸収材を充填する複数の縦孔を形成している。この場合、同公報の図２ａに開示されている制御棒のように、中性子照射量の高い制御棒上部で開放端を溶接にて塞ぐ必要がないが、中性子吸収材が収納されるべき有効長の全長にわたって、縦孔を形成することは、従来の機械加工などでは、長時間の加工時間を必要とすること、加工精度が保てないことなどの課題がある。
【００１４】
特開平１−２５４８９５号公報に開示されている制御棒は、中性子照射量が多くなる制御棒上部にあるくさび形の金属溶接区域で溶接部が形成されることになるので、特表２００２−５３３７３６号公報の図２ａで説明したように、制御棒上部の溶接部でＩＡＳＣＣが発生する可能性が高まる。また、各管状部材の４角に丸みを帯びたかど部及びかど部の間に窪み部を設けているので、もし、くさび形の金属溶接部にＩＡＳＣＣが発生した場合、このかど部の間の窪み部に冷却水が浸入し、その部分に冷却水が存在する隙間環境が形成されて、隙間環境に起因した二次的なＩＡＳＣＣの発生が高まる。
【００１５】
特開２０１０−７１７９１号公報の図１に開示されている制御棒は、中性子吸収材を充填する複数の縦孔を形成した複数のステンレス鋼の板材を溶接によって縦方向に連結することによってブレードを形成している。開示されている技術では、機械加工等によって形成するべき縦孔の長さを短くできるため、ある程度の加工精度を確保できるが、中性子照射量の高い制御棒上部に溶接部を設けなければならないなどの課題がある。
【００１６】
制御棒の寿命には、運用に伴って中性子吸収材の中性子吸収能力が低下することに対して制限値を設ける核的寿命と、スクラム時や地震時に制御棒にかかる荷重や中性子吸収材としてボロンカーバイドを用いた場合に発生するヘリウムの内圧によって構造材に発生する応力に対して、使用する材料の機械的強度に応じた制限値を設ける機械的寿命があり、両者のうちの短い方を制御棒の寿命としている。従来の制御棒は、耐ＩＡＳＣＣ性に優れる材料として、主にＳＵＳ３１６ＬやＳＵＳ３０４Ｌを用いており、機械的寿命はこれらの材料の機械的強度によって決まっている。核的寿命は、ブレード内に収納する中性子吸収材の量を増加することにより、延ばすことができる。しかし、制御棒の円滑な挿入性を維持するため、ブレード厚には許容最大値があり、中性子吸収材を収納するための空間を大きくすると、その空間を取り囲む構造材の肉厚が薄くなる。すなわち、一般的に核的寿命と機械的寿命は互いに背反の関係にある。両寿命の延長を両立させるためには、高強度の材料を使用することなどが考えられるが、従来の制御棒では耐ＩＡＳＣＣ性上の観点から材料を選択する必要がある点に課題がある。
【００１７】
本発明の第１の目的は、中性子吸収材を充填する細長い孔を有する孔タイプにおいて、照射誘起型応力腐食割れを防止できる制御棒またはその製造方法を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、中性子吸収材を充填する細長い孔を有する孔タイプにおいて、製造コストを低減した制御棒またはその製造方法を提供することである。
さらに、本発明の第３の目的は、従来よりも寿命を延長できる制御棒またはその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、以上の目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。
本発明は、沸騰水型原子炉用の制御棒またはその製造方法において、中性子吸収材充填孔を有し、軸直角断面が長方形の複数の角管を列状に並べ、前記列状に並べた角管を両側に前記角管と並行に設けたフレーム板と前後に設けたカバー板とで挟み込んだ構造をＨＩＰ拡散接合によって一体化した軸形状断面が長方形の形状を有する４枚のブレードを前記制御棒の軸直角断面において十字形となるように配置したことを第１の特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記ブレードは前記角管を前記制御棒の軸と平行になるように配置したことを第２の特徴とする。
さらに、本発明は、前記列状に並べた角管の一部をブレード上部まで延在させ、前記中性子吸収材充填孔内に中性子吸収材を充填しない領域（プレナム部)を設けたことを第３の特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記中性子吸収材充填孔の孔径がブレード厚の８０％以上の孔を有し、かつ、前記中性子吸収材充填孔の長さがブレード幅の３４倍以上であることを第４の特徴とする。
さらに、本発明は、前記ブレードは前記角管を前記制御棒の軸と垂直になるように配置したことを第５の特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記角管の軸形状断面が正方形であり、前記角管は一つの前記中性子吸収材充填孔を有することを第６の特徴とする。
さらに、本発明は、前記角管は複数の前記中性子吸収材充填孔を有することを第７の特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、前記角管に高強度材料を、前記フレーム板及び前記カバー板にＩＡＳＣＣに耐性を有する材料を用いたことを第８の特徴とする。
さらに、沸騰水型原子炉用の制御棒において、中性子吸収材を装填する長い孔を有する複数の板材または複数の管状部材を列状に配置し、前記複数の板材または複数の管状部材の一部を上部支持部材上部まで延在させ、上部支持部材上部の中性子吸収材充填孔に中性子を充填しない領域（プレナム部)を設けたブレードを備え、４枚の前記ブレードを前記制御棒の軸直角断面において十字形となるように配置したことを第９の特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、沸騰水型原子炉用の制御棒の製造方法において、軸直角断面が正方形の形状を有し、中性子吸収材を充填する中性子吸収材充填孔を有する複数の角管を列状に並べ、前記列状に並べた角管の両端に前記角管と並行に設けたフレーム板と前後に設けたカバー板とで挟み込んだ構造をＨＩＰ拡散接合によって一体化してブレード形成するステップと、前記中性子吸収材充填孔に前記中性子吸収材を充填するステップ、充填後前記ブレードの中性子吸収材充填孔を下部支持部材によって閉止し溶接するステップと、４枚の前記ブレードを前記制御棒の軸直角断面において十字形となるように配置するステップとを有することを第１０の特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、中性子吸収材を充填する細長い孔を有する孔タイプにおいて、照射誘起型応力腐食割れを防止できる制御棒またはその製造方法を提供できる。
また、本発明によれば、中性子吸収材を充填する細長い孔を有する孔タイプにおいて、製造コストを低減した制御棒またはその製造方法を提供できる。
さらに、本発明によれば、従来よりも寿命を延長できる制御棒またはその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】沸騰水型原子炉に適用される本発明の第１の実施例の制御棒の分解斜視図である。
【図２】図１に示すブレードの斜視図である。
【図３】図２に示すブレードのＡ−Ａ断面図である。
【図４】沸騰水型原子炉に適用される本発明の第４の実施例の制御棒のブレードの斜視図である。
【図５】図４に示すブレードのＢ−Ｂ断面図である。
【図６】沸騰水型原子炉に適用される本発明の第５の実施例の制御棒のブレードの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
（実施例１)
本実施例では、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す沸騰水方原子炉用制御棒の分解斜視図である。図１において、横断面が十字形をしている沸騰水型原子炉用制御棒１は、上部支持部３と、中性子吸収材６を充填する中性子吸収材充填孔４を備える４枚のブレード５と、４枚のブレードを連結する架橋部２と、ブレード５の下部に設けられブレードを支持する下部支持部材７と、下部コネクタ８を備えて構成されている。なお、図１は中性子吸収材６と中性子吸収材充填孔４との関係を明示するために、上下に分割して表示している。
【００２７】
図２は、図１に示したブレード５の斜視図を示し、図３は図１に示したブレード５のＡ−Ａ断面図を示す。角管１０および角管１１は、かど部や窪み部等を有しない断面正方形の柱状に、孔径Ｄの貫通孔を有する。該貫通孔が中性子吸収材６を装填する中性子吸収材充填孔４であり、実施例１では制御棒構成時には縦孔になる。なお、角管１０は、図２に示すように、後述するプレナム部１４まで延在する角管を、角管１１はプレナム部１４まで延在しない角管を示す。角管１０および角管１１の長さは異なるが同じ構造を有する。
【００２８】
ブレード５は、前述した複数の角管１０および角管１１を上部側が上部支持部材３側になるように制御棒の軸と並行に列状に並べ、並べられた角管１０および角管１１の両端にフレーム板１２を配し、角管１０と角管１１の板厚方向上下をカバー板１３（下側のみ図示)で挟み込み、ＨＩＰ拡散接合によって接合させた構造を有する。その後、図２に示すブレード５は、ＨＩＰ拡散接合によって一体化させたブレードの下端より中性子吸収材６を充填後、下端部を端栓溶接により閉止して完成する。次に、制御棒１は、ブレード５を軸直角断面において十字形となるように架橋部２、下部支持部材７、および下部支持部材７に接続する下部コネクタ８に溶接して完成する。
【００２９】
また、上部支持部材３側の翼端側のプレナム部１４に配置される角管１０は、角管１１に比べ中性子吸収材充填孔４をプレナム部１４まで深く設けている。図２において、Ｌ１は角管１０の長さを、Ｌ２は角管１１の長さを示す。角管１０には、長さＬ１相当の中性子吸収材６を充填し、角管１１にも長さＬ１相当等の中性子吸収材６を充填している。その結果、角管１１の上部支持部材３側には、長さＬ１−Ｌ２のプレナム１４が形成される。プレナム１４とは、中性子吸収剤充填孔４において、中性子吸収剤が充填されていない空洞部である。
この空洞部は、中性子照射量の高くなる制御棒上部翼端部において、中性子吸収材としてボロンカーバイドを用いた場合に、10Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ反応により発生するヘリウムガスをプレナム部１４によって吸収することによって、ヘリウムガスの内圧に対する機械的強度の制限を緩和し、機械的寿命を伸長させる役目を果たす。
【００３０】
上記に説明した中性子吸収材充填孔４の孔径のＤは、正方形断面の中心に、当該正方形一辺の長さに対して、８０％以上の直径を有する。また角管１０および角管１１の長さＬ１およびＬ２と孔径Ｄの比Ｌ１／ＤおよびＬ２／Ｄは、ともに５００以上である。またブレード５におけるブレード幅Ｗとブレード長さＬの比Ｌ／Ｂは３４以上である。
【００３１】
以上説明した実施例１によれば、図２に示すブレード５は複数の角管をＨＩＰ拡散接合によって一体化された中実な板内に中性子吸収材充填孔４として縦孔が設けられた構造であり、縦孔内に中性子吸収材６が充填されているため、炉水が存在する隙間環境が存在せず、隙間環境があることによるＩＡＳＣＣ発生確率は著しく低減される。
【００３２】
また、以上説明した実施例１によれば、図２に示すブレード５を軸直角断面において十字形となるように上部支持部材３、下部支持部材７、および架橋部２にて溶接されているが、中性子照射量が多い上部に縦孔を塞ぐ溶接部が存在していないため、その分溶接によるＩＡＳＣＣ発生確率は低下すると共に、中性子吸収材充填孔４への炉水浸入による二次的な破壊は発生しない。
【００３３】
さらに、従来の機械加工では、板状のブレードに多数の中性子吸収材充填孔を設けるため、加工に長時間を必要とし、かつ、加工精度を保てないなどの課題がある。しかし、以上説明した実施例１によれば、角管を１本ずつ貫通孔を加工し、複数の角管をＨＩＰ拡散接合することによって、加工時間を短縮でき、加工精度を保つことができ、さらに製造コスト低減に寄与できる。
【００３４】
また、以上説明した実施例１によれば、中性子吸収材充填孔４をプレナム部まで延在させ、その延在部分を空洞化することで、中性子吸収材としてボロンカーバイドを用いた場合に、10Ｂ（ｎ，α）７Li反応により発生するヘリウムガスをプレナム部１４によって吸収することによって、ヘリウムガスの内圧に対する機械的強度の制限を緩和し、機械的寿命を伸長させることができる。
【００３５】
なお、上記の中性子吸収材充填孔４をプレナム部まで延在させ構造は、角管だけではなく、中性子吸収材を充填する細長い孔を有する複数の板材または複数の管状部材で構成する孔タイプ、例えば、かど部及びかど部の間に窪み部を有する特許文献１、あるいは平板状のブレードを縦方向に分割し、分割された板材に中性子吸収材を充填する複数の縦孔を形成した特許文献２、３の制御棒に対しても適用できる。
【００３６】
なお、角管ではなく、特許文献１に開示されているような４角に丸みを帯びたかど部及びかど部の間に窪み部を設けている管状部材を列上に並べて、ＨＩＰ拡散接合しても、かど部及びかど部の間の窪み部により管状部材が変形し、うまくＨＩＰ拡散接合できない。
【００３７】
（実施例２)
第２の実施例として、図３で示した実施例１のカバー板１３およびフレーム板１２に、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０４ＬなどのＩＡＳＣＣに対するＩＡＳＣＣに対する耐性を有する材料を適用し、角管１０および角管１１にＳＵＳ３１６、ＧＸＭ１などの耐性より強度に重点をおいた高強度材料を適用することもできる。即ち、炉水に接する制御棒表面のみにＩＡＳＣＣに耐性を有する材料を使用し、かつ炉水の介在する隙間構造を排除することが可能となり、炉水に接しないところには高強度材料を用いる。また、全ての材料をＧＸＭ１もしくはジルカロイとすることも可能である。
【００３８】
実施例２によれば、炉水に接する制御棒表面の耐ＩＡＳＣＣ性を保持しつつ、炉水に接しない制御棒内部の機械的強度を高めることができるので、スクラム挿入時や地震時に制御棒にかかる荷重に対する強度を高めることができる。
また、実施例２によれば、中性子吸収材としてボロンカーバイドを使用した場合に、10Ｂ（ｎ，α）７Li反応により発生するヘリウムガスの内圧に対する強度も高めることができる。
さらに、実施例２によれば、荷重や内圧に対する機械的強度を高めることによって、制御棒の機械的寿命を延ばすことができる。
【００３９】
これらの効果の結果、これは、炉水に接する制御棒表面のみにＩＡＳＣＣに耐性を有する材料を使用し、かつ炉水の介在する隙間構造を排除することが可能となり、制御棒の耐ＩＡＳＣＣ性の向上と、制御棒の強度向上、寿命の伸長を同時に実現できる方法を提供できる。
【００４０】
（実施例３)
第３の実施例として図４、図５に示す。図４は、実施例１の図２に対応するブレード５Ａの斜視図を示し、図５は実施例１の図２に対応するブレード５ＡのＢ−Ｂ断面図を示す。実施例３の実施例１と異なる点は、第１に図５に示すように、ブレード５Ａは、図３における角管が単管ではなく、１枚の板材に複数の中性子吸収材充填孔４を有する角管２０を複数列状に並べて構成されている点である。
【００４１】
実施例３によれば、角管１０および角管１１を数多く用意することがなくなるため、部品数の低減によって、コスト低減の向上に寄与することができる。
【００４２】
（実施例４)
第４の実施例として、図６に示すように、一つ以上の中性子吸収材充填孔４を有する角管３３をブレード３０に対して横方向となるように並べ、角管３３の両端にフレーム板３２を配し、角管３３の板厚方向上下をカバー板３１（下側のみ図示)で挟み込みＨＩＰ拡散接合により一体成形することもできる。
実施例４によれば、図６に示す構造をＨＩＰ拡散接合によって製造することによって、従来の機械加工に長時間を必要とする、機械加工による加工精度を保てないなどといった課題を解決できるので、従来の横孔の制御棒に比べ、加工時間の低減に寄与できる。
【００４３】
また、実施例２に示したように、カバー板３１およびフレーム板３２にＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０４ＬなどのＩＡＳＣＣに対する耐性を有する材料を適用し、角管３３にＳＵＳ３１６、ＧＸＭ１などの高強度な材料を適用することもできる。
これによって、実施例４によれば、実施例２と同様に、炉水に接する制御棒表面の耐ＩＡＳＣＣ性を保持しつつ、炉水に接しない制御棒内部の機械的強度を高めることができるので、スクラム挿入時や地震時に制御棒にかかる荷重に対する強度を高めることができる。また、中性子吸収材としてボロンカーバイドを使用した場合でも、10Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ反応により発生するヘリウムガスの内圧に対する強度も高めることができる。
【００４４】
実施例４によれば、このように荷重や内圧に対する機械的強度を高めることによって、制御棒の機械的寿命を延ばすことができる。
【００４５】
以上により、実施例４において、炉水に接する制御棒表面のみにＩＡＳＣＣに耐性を有する材料を使用し、かつ炉水の介在する隙間構造を排除することが可能となり、制御棒の耐ＩＡＳＣＣ性の向上と、制御棒の強度向上、寿命の伸長を同時に実現することができる。
【００４６】
以上、説明した実施例では、角管を貫通孔を有する孔で形成したが、一端がくり貫きで閉塞している深穴構造としてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１：制御棒                                ２：架橋部
３、３Ａ：上部支持部（縦孔)                ４：中性子吸収材充填孔
５、５Ａ：ブレード（縦孔)                  ６：中性子吸収材
７：下部支持部材                          ８：下部コネクタ
１０：プレナム部まで延在する角管（単管）  １１：角管（単管）
１２、１２Ａ：フレーム板（縦孔)            １３：カバー板（縦孔)
１４：複数列状                            ２０：角管（複管)（縦孔)
３０：ブレード（横孔）                    ３１：カバー板（横孔)
３２：フレーム板（横孔)                    ３３：角管（横孔）
【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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