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発明の名称 沸騰型原子炉用制御棒の製造方法及び沸騰水型原子炉用制御棒
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−3486(P2007−3486A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−187164(P2005−187164)
出願日 平成17年6月27日(2005.6.27)
代理人 【識別番号】100077816
【弁理士】
【氏名又は名称】春日 讓
発明者 小林 一樹 / 川島 範夫
要約 課題
矯正作業を低減し、製造時間及びコストの低減を図ることができる沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法及び沸騰水型原子炉用制御棒を提供する。

解決手段
十字形横断面形状のタイロッド4と、このタイロッド4の軸方向上部に取り付けたハンドル5と、タイロッド4の軸方向下部に取り付けた下部支持部材6と、タイロッド4の各辺先端部4aに取り付けたU字形横断面形状のシース8と、このシース8内に収納した反応度制御材7とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒1の製造方法において、反応度制御材7は、2つのハフニウム金属板9の一方側端部9aを曲げ加工し、それら一方側端部9aを互いに反対側端部9bにそれぞれ接合して、管状に形成する。
特許請求の範囲
【請求項1】
十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法において、
前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部をそれぞれ曲げ加工し、それら一方側端部を互いに反対側端部にそれぞれ接合して、管状に形成することを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法。
【請求項2】
十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、
前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部がそれぞれ曲げ加工され、それら一方側端部が互いに反対側端部にそれぞれ接合されて、管状に形成されたことを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒。
【請求項3】
十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、
前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部がそれぞれ円弧状に曲げ加工され、それら一方側端部が互いに反対側端部にそれぞれ接合されて、管状に形成されたことを特徴とする沸騰水型原子炉用制御棒。
【請求項4】
十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、
前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部がそれぞれ鈍角をなすように曲げ加工され、それら一方側端部が互いに反対側端部にそれぞれ接合されて、斜方形管状に形成されたことを特徴とする沸騰水型原子炉の制御棒。
【請求項5】
十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、
前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部がそれぞれ直角をなすように曲げ加工され、それら一方側端部が互いに反対側端部にそれぞれ接合されて、矩形管状に形成されたことを特徴とする沸騰水型原子炉の制御棒。
【請求項6】
請求項2〜5記載のいずれか1項記載の沸騰水型原子炉用制御棒において、前記反応度制御材は、前記シース内の上下両側にそれぞれ配設されており、上側の反応度制御材は、前記ハンドルの下側に設けた舌状部位に差し込まれるとともに固定され、下側の反応度制御材は、前記下部支持部材または落下速度リミッタの上側に設けた舌状部位に差し込まれるとともに固定されたことを特徴とする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、沸騰水型原子炉の出力を制御する沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法及び沸騰水型原子炉用制御棒に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、沸騰水型原子炉の圧力容器には、減速材を兼ねた冷却材が収容されるとともに、原子炉圧力容器の中央部には多くの燃料集合体が装荷された炉心が配置される。燃料集合体の間には制御棒が挿入・引抜自在に設置され、原子炉の起動・停止、反応度補償、負荷追従などの制御は、炉心への制御棒の挿入・引抜により行われる。
【0003】
この制御棒は通常、十字形横断面形状のタイロッドの軸方向上部にハンドルを取り付けるとともに、タイロッドの軸方向下部に落下速度リミッタ(または下部支持部材、以下同様)を取り付け、さらに応度制御材をそれぞれ内包させた4つのシースをハンドルの下端部、下部支持部材の上端部、及びタイロッドの各辺先端部にそれぞれ溶接により固定した構造となっている。
【0004】
反応度制御材の1つとして、例えばハフニウム金属(Hf)を楕円形管状に形成したものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。この反応度制御材の製造方法は、2つのハフニウム金属板の両端部をプレス手段(プレスブレーキ)によって円弧状に曲げ加工し、それらハフニウム金属板の両端部をつき合わせて溶接手段で接合して楕円形管状に形成するようになっている。
【0005】
【特許文献1】特開平11−64564号公報(第3−4頁、第1図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、上記反応度制御材の製造方法は、2つのハフニウム金属板の両端部をプレス手段によって円弧状に曲げ加工し、それらハフニウム金属板の両端部をつき合わせて溶接手段で接合して楕円形管状に形成するようになっている。ところが、プレス手段によってハフニウム金属板の両端部を曲げ加工する際、曲げ加工部の間の中央部に大きな曲げモーメントが生じ、ハフニウム金属板が湾曲してしまう。そして、そのまま湾曲したハフニウム金属板を接合すると、反応度制御材の厚み寸法が所定の範囲(設計値)より大きくなるため、ハフニウム金属板の湾曲を取り除く矯正作業を実施する必要があった。ところが、この矯正作業は、ハフニウム金属板1枚毎に目視確認及び寸法計測確認を繰り返しながら実施するため、多大な時間を要し、コストが増大していた。
【0007】
本発明の目的は、矯正作業を低減し、製造時間及びコストの低減を図ることができる沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法及び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】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒の製造方法において、前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部をそれぞれ曲げ加工し、それら一方側端部を互いに反対側端部にそれぞれ接合して、管状に形成する。
【0009】
本発明においては、反応度制御材は、2つの金属板(例えばハフニウム金属板等)の一方側端部をプレス手段等でそれぞれ曲げ加工し、それら一方側端部を互いに反対側端部に溶接手段等でそれぞれ接合して、管状に形成する。これにより、例えば金属板の両端部をプレス手段等で曲げ加工する場合に比べ、曲げ加工部を1カ所とすることで曲げ加工部以外の部分に生じる曲げモーメントが低減され、金属板の湾曲を抑制することができる。したがって、金属板の湾曲を取り除く矯正作業を低減し、製造時間及びコストの低減を図ることができる。
【0010】
(2)上記目的を達成するために、また本発明は、十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部がそれぞれ曲げ加工され、それら一方側端部が互いに反対側端部にそれぞれ接合されて、管状に形成される。
【0011】
(3)上記目的を達成するために、また本発明は、十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部がそれぞれ円弧状に曲げ加工され、それら一方側端部が互いに反対側端部にそれぞれ接合されて、管状に形成される。
【0012】
(4)上記目的を達成するために、また本発明は、十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部がそれぞれ鈍角をなすように曲げ加工され、それら一方側端部が互いに反対側端部にそれぞれ接合されて、斜方形管状に形成される。
【0013】
(5)上記目的を達成するために、また本発明は、十字形横断面形状のタイロッドと、前記タイロッドの軸方向上部に取り付けたハンドルと、前記タイロッドの軸方向下部に取り付けた下部支持部材または落下速度リミッタと、前記タイロッドの各辺先端部に取り付けたU字形横断面形状のシースと、前記シース内に収納した反応度制御材とを備えた沸騰水型原子炉用制御棒において、前記反応度制御材は、2つの金属板の一方側端部がそれぞれ直角をなすように曲げ加工され、それら一方側端部が互いに反対側端部にそれぞれ接合されて、矩形管状に形成される。
【0014】
(6)上記(2)〜(5)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記反応度制御材は、前記シース内の上下両側にそれぞれ配設されており、上側の反応度制御材は、前記ハンドルの下側に設けた舌状部位に差し込まれるとともに固定され、下側の反応度制御材は、前記下部支持部材または落下速度リミッタの上側に設けた舌状部位に差し込まれるとともに固定される。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、矯正作業を低減し、製造時間及びコストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の沸騰水型原子炉用制御棒の一実施形態を構成する反応度制御材の横断面図であり、図2は、本発明の沸騰水型原子炉用制御棒の一実施形態の全体構造を表す側面図であり、図3は、図2中断面III−IIIによる横断面図である。
【0017】
これら図1〜図3において、本実施形態による沸騰水型原子炉用制御棒1は、骨格構造としてのフレーム2と、このフレーム2の軸心(言い換えれば、後述のタイロッド4の軸心)より四方に延びるように配設された4つのブレード3とで構成され、全体として横断面が十字型形状となっている。
【0018】
フレーム2は、十字形横断面形状のタイロッド4と、このタイロッド4の上端部に接合されたハンドル5と、タイロッド4の下端部に接合された下部支持部材6(または、公知の落下速度リミッタ、例えば特開平11−94975号公報の図5参照、以下同様)とで構成されている。ハンドル5には下方向に向かって伸びる複数(本実施形態では、1つのブレード3に対応して2つずつ、計8つ)の舌状部位5aが設けられ、この舌状部位5aには取付孔5bが形成されている。また、下部支持部材6には上方向に向かって伸びる複数(本実施形態では、1つのブレード3に対応して2つずつ、計8つ)の舌状部位6aが設けられ、この舌状部位6aには取付孔6bが形成されている。
【0019】
ブレード3は、例えばハフニウム金属からなる管状の反応度制御材(中性子吸収材)7と、この反応度制御材7を覆うU字型横断面形状のシース8とを備えている。反応度制御材7は、1つのシース8内に、上下両側(図2中上下両側)にそれぞれ2つずつ、計4つ配設されている。このとき、上側の反応度制御材7は、その上端部がハンドル5の舌状部位5aに差し込まれるとともに、舌状部位5aの取付孔5b及び対応する反応度制御材7の取付孔(図示せず)を連通する固定ピン(図示せず)によって結合されている。また、下側の反応度制御材7は、その下端部が下部支持部材6の舌状部位6aに差し込まれるととともに、舌状部位6aの取付孔6b及び対応する反応度制御材7の取付孔(図示せず)を連通する固定ピン(図示せず)によって結合されている。
【0020】
シース8は、U字形に曲げ加工された例えばステンレス製のプレートであり、その両端部には複数の凸部8aが形成されている。これら凸部8aとタイロッド4の各辺先端部4aとが溶接され、シース8の上端部とハンドル5とが溶接され、シース8の下端部と下部支持材6とが溶接されることにより、シース8がフレーム2に固定されるようになっている。
【0021】
次に、本実施形態による沸騰水型原子炉用制御棒1の製造方法について説明する。
【0022】
反応度制御材7は、2つのハフニウム金属板9の一方側端部9aをプレスブレーキ等のプレス手段によって円弧状に曲げ加工し、それら一方側端部9aを互いに反対側端部9bに溶接手段によってそれぞれ溶接接合して、管状に形成する。このとき、溶接ビードの余盛によって反応度制御材7の厚み寸法dが大きくならないように、ハフニウム金属板9の一方側端部9aを他方側端部9bの内面側(図1中上側又は下側)に当接(または近接)し、その当接部外側の溶接部10で接合している。
【0023】
そして、上述のように製造した複数の反応度制御材7を、フレーム2におけるハンドル5の舌状部位5a及び下部支持部材6の舌状部位6aにそれぞれ固定する。このとき、反応度制御材7同士の干渉をできるだけ避けるため、図3に示すように反応度制御材7の断面形状の向きを揃えることが好ましい。そして、反応度制御材7を覆うようにシース8をそれぞれ被せ、シース8の端部をタイロッド4、ハンドル5、及び下部支持部材6にそれぞれ溶接して固定する。これにより、沸騰型原子炉用制御棒1が完成する。
【0024】
以上のように本実施形態においては、反応度制御材7は、2つのハフニウム金属板9の一方側端部9aをプレス手段で曲げ加工し、それら一方側端部9aを互いに反対側端部9bに溶接手段でそれぞれ接合して、管状に形成する。これにより、例えばハフニウム金属板9の両端部をプレス手段で曲げ加工する場合に比べ、曲げ加工部を1カ所とすることで曲げ加工部以外の部分に生じる曲げモーメントが低減され、ハフニウム金属板9の湾曲を抑制することができる。したがって、ハフニウム金属板9の湾曲を取り除く矯正作業を低減し、製造時間及びコストの低減を図ることができる。
【0025】
なお、上記一実施形態においては、反応度制御材7は、2つのハフニウム金属板9の一方側端部9aが円弧状に曲げ加工され、それら一方側端部9aが互いに反対側端部9bにそれぞれ接合されて、管状に形成される場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図4に示すように、2つのハフニウム金属板11の一方側端部11aが鈍角をなすように曲げ加工され、それら一方側端部11aが互いに反対側端部11bにそれぞれ接合されて、斜方形管状に形成された反応度制御材7’としてもよい。また、例えば図5に示すように、2つのハフニウム金属板12の一方側端部12aが直角をなすように曲げ加工され、それら一方側端部12aが互いに反対側端部12bにそれぞれ接合されて、矩形管状に形成された反応度制御材7”としてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【0026】
また、上記一実施形態及び変形例においては、ハフニウム金属からなる反応度制御材を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えばハフニウム金属を含む合金としてもよいし、また例えば銀−インジウム−カドミウム(Ag−In−Cd)合金等としてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【0027】
また、上記一実施形態においては、沸騰水型原子炉用制御棒1は、1つのシース8内に上下両側にそれぞれ2つずつ反応度制御材7を収納する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば1つのシース8内に上下両側にそれぞれ1つずつとしてもよいし、或いはそれぞれ3つ以上としてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の沸騰水型原子炉用制御棒の一実施形態を構成する反応度制御材の横断面図である。
【図2】本発明の沸騰水型原子炉用制御棒の一実施形態の全体構造を表す側面図である。
【図3】図2中断面III−IIIによる横断面図である。
【図4】本発明の沸騰水型原子炉用制御棒の第1の変形例を構成する反応度制御材の横断面図である。
【図5】本発明の沸騰水型原子炉用制御棒の第2の変形例を構成する反応度制御材の横断面図である。
【符号の説明】
【0029】
1 沸騰型原子炉用制御棒
4 タイロッド
4a 各辺先端部
5 ハンドル
5a 舌状部位
6 下部支持部材
6a 舌状部位
7 反応度制御材
8 シース
9 ハフニウム金属板
9a 一方側端部
9b 他方側端部
11 ハフニウム金属板
11a 一方側端部
11b 他方側端部
12 ハフニウム金属板
12a 一方側端部
12b 他方側端部




 

 


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