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【発明の名称】 原子炉の制御棒結合アセンブリおよび制御棒装置
【発明者】 【氏名】アーヴィン・レイモンド・コブサ
【要約】 【課題】原子炉制御棒と制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）との結合を解除することができる結合アセンブリを提供する。

【解決手段】原子炉制御棒（５４）を制御棒駆動機構（５８）に結合する制御棒結合アセンブリ（１０２）を開示する。制御棒駆動機構は割り出し管（９２）と、差し込みヘッド部（１００）とを含む。制御棒は複数のブレード（７０）と、ブレードの交差部分にある管（７２）とを含む。制御棒結合アセンブリは、差し込みヘッド部（１００）を受け入れるように構成された差し込みソケット（１２４）と、差し込みソケットから制御棒を貫通して延出する軸（１２０）と、軸から延出するハンドル（１２２）とを含み、ハンドルを操作することにより、制御棒を回転させずに差し込みソケットを回転させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 割り出し管（９２）と差し込みヘッド部（１００）とを具備する制御棒駆動機構（５８）に、長手方向管（７２）と前記長手方向管から延出する少なくとも１枚のブレード（７０）とを具備する原子炉制御棒（５４）を結合する制御棒結合アセンブリ（１０２）において、前記差し込みヘッド部を受け入れるように構成された差し込みソケット（１２４）と、前記差し込みソケットから延出し、前記制御棒の前記長手方向管を長手方向に貫通するように構成された軸（１２０）と、前記軸から延出し、前記差し込みソケットを回転させるように操作自在であるハンドル（１２２）とを具備する制御棒結合アセンブリ。
【請求項２】 前記軸（１２０）は前記ハンドル（１２２）に取り外し自在に装着されている請求項１記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項３】 前記軸（１２０）は前記差し込みソケット（１２４）に取り外し自在に装着されている請求項１記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項４】 前記ハンドル（１２２）は、ローラ機構（１３８）を具備する請求項１記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項５】 前記ハンドル（１２２）は、プレート（１３４）と、少なくとも１つの開口（１３６）とを具備する請求項１記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項６】 前記差し込みソケット（１２４）は、結合空洞（１５０）と係合開口（１６０）を規定する内側係合フランジ（１５６）とを更に具備し、前記結合空洞は前記係合開口を通して前記差し込みヘッド部（１００）を受け入れるように構成されており、且つ前記内側係合フランジは、前記差し込みソケットが回転するときに前記差し込みヘッド部に当接するように構成されている請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項７】 前記内側係合フランジ（１５６）は４つの弓形セグメント（１５８）を具備し、前記セグメントの各々はほぼ約４５度の放射状円弧を描く請求項６記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項８】 前記セグメント（１５８）は内面（１６２）を含む請求項７記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項９】 前記制御棒結合アセンブリは、前記差し込みソケット（１２４）を回転自在に周囲から包囲する外側六角ナット（１２６）を更に具備する請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項１０】 前記制御棒結合アセンブリは、前記差し込みソケット（１２４）に結合する少なくとも１つの軸受け（１２８）を更に具備し、前記軸受けは前記軸（１２０）の周囲に配置される請求項１記載の制御棒結合アセンブリ（１０２）。
【請求項１１】 少なくとも１枚のブレード（７０）と長手方向管（７２）とを具備する制御棒（５４）と、第１の端部（９６）を有する割り出し管（９２）と前記第１の端部に固着され下面（１７２）を具備する差し込みヘッド（１００）とを具備する制御棒駆動機構（５８）と、結合アセンブリ（１０２）とを具備し、前記結合アセンブリは、前記差し込みヘッドを受け入れるような大きさに定められた差し込みソケット（１２４）と、前記差し込みソケットから前記長手方向管を通って軸方向に延出する軸（１２０）と、前記差し込みソケットから前記軸の遠位端部（１３２）から延出し、前記差し込みソケットを回転させるように操作自在であるハンドル（１２２）とを具備する制御棒装置（６０）。
【請求項１２】 前記差し込みソケット（１２４）は、結合空洞（１５０）と係合開口（１６０）を規定する内側係合フランジ（１５６）とを具備し、前記結合空洞は、前記係合開口を通して前記差し込みヘッド部（１００）を受け入れるような大きさに定められ、且つ前記内側係合フランジは、前記差し込みソケットが回転するときに前記差し込みヘッド部に当接するように構成されている請求項１１記載の制御棒装置（６０）。
【請求項１３】 前記ハンドル（１２２）は、前記内側係合フランジ（１５６）が前記差し込みヘッド部（１００）の前記下面（１７２）と完全に係合したときに前記少なくとも１枚のブレード（７０）とほぼ同一平面に位置する請求項１２記載の制御棒装置（６０）。
【請求項１４】 前記制御棒駆動機構（５８）は、前記割り出し管（９２）の回転を防止するように前記割り出し管と係合する少なくとも１つの拘束装置（９４）を更に具備する請求項１１記載の制御棒装置（６０）。
【請求項１５】 前記拘束装置（９４）は、前記割り出し管（９２）の回転を防止するように前記割り出し管の軸方向溝（１０４）に摺動自在に係合されるローラキー（１０６）を具備する請求項１４記載の制御棒装置（６０）。
【請求項１６】 前記制御棒結合アセンブリ（１０２）は、前記差し込みソケット（１２４）を回転自在に周囲から包囲する外側六角ナット（１２６）を更に具備する請求項１１記載の制御棒装置（６０）。
【請求項１７】 前記制御棒（５４）はハブ（７４）を更に具備し、前記ハブは前記外側六角ナット（１２６）と前記少なくとも１枚のブレード（７０）とに結合する請求項１６記載の制御棒装置（６０）。
【請求項１８】 前記差し込みソケット（１２４）の回転を容易にするために、前記制御棒結合アセンブリ（１０２）は、前記差し込みソケット及び前記ハブ（７４）に結合する軸受け（１２８）を更に具備する請求項１７記載の制御棒装置（６０）。
【請求項１９】 前記少なくとも１枚のブレード（７０）はブレード厚み（８８）を有し、前記ハンドル（１２２）は前記ブレード厚み以下であるハンドル厚み（１４４）を有する請求項１１ないし請求項１８のいずれか一項に記載の制御棒装置（６０）。
【請求項２０】 前記ハンドル（１２２）はローラ機構（１３８）を具備する請求項１１ないし請求項１８のいずれか一項に記載の制御棒装置（６０）。
【請求項２１】 前記ハンドル（１２２）は少なくとも１つの開口（１３６）を具備する請求項１１ないし請求項８のいずれか一項に記載の制御棒装置（６０）。
【請求項２２】 前記差し込みヘッド部（１００）は十字形構成の４つの部材（１７０）を具備し、前記部材の各々は約４５度の円弧を描く請求項１１又は１２記載の制御棒装置（６０）。
【請求項２３】 前記内側係合フランジ（１５６）は４つの弓形セグメント（１５８）を具備し、前記セグメントの各々は前記差し込みヘッド部（１００）に対して相補形となるように約４５度の円弧を描く請求項２２記載の制御棒装置（６０）。
【請求項２４】 少なくとも１つのほぼ平坦なブレード（７０）と、長手方向軸（７６）と、前記長手方向軸とほぼ整列する長手方向管（７２）とを具備する制御棒（５４）と、第１の端部（９６）を有する割り出し管（９２）と、前記割り出し管を固着する拘束装置（９４）と、前記第１の端部に固着され十字形に配列された４つの部材（１７０）を有する差し込みヘッド部（１００）とを具備し、前記部材の各々は約４５度の円弧を描くと共に下面（１７２）を含む制御棒駆動機構（５８）と、近位端部（１３０）及び遠位端部（１３２）を含み、前記長手方向管に受け入れられ且つそれを軸方向に貫通する軸（１２０）と、前記軸の前記遠位端部に取り外し自在に固着されたハンドル（１２２）と、前記軸の前記近位端部に取り外し自在に固着された差し込みソケット（１２４）とを具備し、前記差し込みソケットは結合空洞（１５０）と、４つの弓形セグメント（１５８）を具備する係合開口（１６０）を規定する内側係合フランジ（１５６）とを含み、前記セグメントの各々は前記部材に対して相補形となるように約４５度の円弧を描く結合アセンブリ（１０２）とを具備し、前記ハンドルが回転したときに、前記軸が前記長手方向管の中で回転し且つ前記差し込みソケットが回転し、前記内側係合フランジは前記制御棒がほぼ回転しない状態で前記差し込みヘッド部の前記下面と係合するように、前記結合空洞は前記係合開口を通して前記差し込みヘッド部を受け入れるような大きさに定められており、且つ前記部材が前記セグメントと完全に係合したとき、前記ハンドルは前記制御棒の前記少なくとも１枚のブレードとほぼ同一平面に位置する制御棒装置（６０）。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に原子炉に関し、特に原子炉の制御棒結合装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）は、通常、ほぼ円筒形であり、例えば、底面ヘッド部及び取り外し自在の上面ヘッド部により両端部で閉鎖されている。通常、ＲＰＶ内部の炉心板の上方に離間して上部ガイドが配置されている。通常、炉心板を炉心シュラウドが包囲しており、シュラウドはシュラウド支持構造により支持されている。詳細には、シュラウドはほぼ円筒形であり、炉心板と上部ガイドの双方を包囲している。上部ガイドはいくつかの開口を有し、それらの開口を通して燃料束が挿入される。制御棒は上方から挿入され、下方から操作される。
【０００３】制御棒駆動装置などの構成要素がＲＰＶ内部に延出できるように、底面ヘッド部ドームには複数の開口が形成されている。一例として、制御棒駆動装置の場合、底面ヘッド部ドームの開口を通して制御棒駆動ハウジングが挿入され、その制御棒駆動ハウジングを通して制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）が挿入される。ＣＲＤＭは制御棒に結合している。ＣＲＤＭは炉心内部における制御棒の位置決めを容易にする。
【０００４】原子炉炉心は、炉心の動作方式に影響を及ぼす異なる特性を有する個別の燃料アセンブリを含む。例えば、原子炉炉心は、特性の異なる最大で数百にも及ぶ多数の個別の燃料束を有する。そのような燃料束は原子炉炉心内部で、燃料束の相互作用が行政機関指定の制約及び顧客指定の制約を含めた全ての規定制約及び原子炉設計上の制約を満たすように配列されるのが好ましい。炉心負荷配列はサイクルエネルギー、すなわち、原子炉炉心に新たな燃料要素を補給する必要が生じる前に炉心が発生するエネルギーの量を確定する。設計上の制約を満たすのに加えて、炉心負荷配列は炉心サイクルエネルギーを最適化するのが好ましい。
【０００５】所要のエネルギー出力を供給するために、原子炉炉心には定期的に新しい燃料アセンブリが補給される。消耗し、残留エネルギー含有量がほとんどなくなった燃料束を含む大半の燃料束は原子炉から取り出される。中性子吸収物質を含む制御棒も補給中に交換されることがある。通常、制御棒をＣＲＤＭから切り離し、ＣＲＤＭを所定の場所に設置したまま、制御棒をＲＰＶから取り出すことになる。
【０００６】制御棒は原子炉における過剰反応度を制御する。すなわち、原子炉炉心は、安全な遮断を確実に実行し且つ最大パワーピーキングファクタを制御するための一次機構を構成する複数の制御棒を収納している。利用可能な制御棒の総数は炉心の大きさや構造によって異なるが、通常は５０本から２００本である。完全挿入状態、完全引き出し状態又はその間のいずれかの場所といった制御棒の位置は、過剰反応度をどの程度まで制御しなければならないか及び最大炉心パワーピーキングファクタなどの他の動作上の制約条件にどの程度まで適合していなければならないかによって決まる。
【０００７】過剰反応度を制御するため、制御棒はＣＲＤＭにより垂直に移動される。周知の原子炉構造の１つにおいては、制御棒の水平運動及び回転運動は制御棒案内管により制約される。そのような構成では、燃料束が取り除かれた後であっても、制御棒案内管及び支持格子構造があるために制御棒は回転することが不可能である。
【０００８】制御棒を原子炉炉心から取り出すことができるように、制御棒は結合アセンブリによってＣＲＤＭに結合されている。周知の原子炉構造の１つにおいては、差し込みカップリングを使用しており、結合を解除するためには制御棒を回転させなければならない。
【０００９】制御棒が偶発的にＣＲＤＭからはずれるのを防止するが、制御棒を回転させずに制御棒とＣＲＤＭとの結合を解除することができる結合アセンブリを提供することが望ましいであろう。また、原子炉の下方からＣＲＤＭの取り外し、回転又は保守を行わずに制御棒とＣＲＤＭとの結合を原子炉炉心の上方から解除できることが望ましいであろう。
【００１０】
【発明の概要】一実施例では、制御棒装置は制御棒と、ＣＲＤＭと、結合アセンブリとを含む。制御棒は少なくとも１枚のブレードと、長手方向管とを含む。ＣＲＤＭは、一端部に差し込みヘッド部が固着された割り出し管を含む。結合アセンブリは、差し込みヘッド部を受け入れるような大きさに形成された差し込みソケットを含む。結合アセンブリは、差し込みソケットから制御棒の長手方向管を通って延出する軸を更に含む。軸の、差し込みソケットとは反対側の端部からハンドルが延出している。ハンドルを回すと軸と差し込みソケットが回転するが、そのときに制御棒はほとんど回転しない。
【００１１】使用中、長手方向管に結合アセンブリが入った状態で、制御棒はＣＲＤＭ上へ降下され、その結果、差し込みヘッド部は差し込みソケットに嵌合する。ハンドルを回すと軸が回転し、それにより、差し込みソケットが回転する。制御棒は回転しない。一実施例では、ハンドルを約４５度回転させることによって、差し込みソケットは差し込みヘッド部と完全に係合し、ハンドルは制御棒のブレードと整列する。
【００１２】以上説明した結合アセンブリは、制御棒の取り外し、検査及び交換を容易にして、サービス外保守期間を短縮する。更に、上述の結合アセンブリは制御棒装置の信頼性向上を容易にする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、沸騰水型原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１０の部分切り欠き断面図である。ＲＰＶ１０はほぼ円筒形であり、一端部は底面ヘッド部１２により閉鎖され、他端部は取り外し自在の上面ヘッド部１４により閉鎖されている。側壁１６は底面ヘッド部１２から上面ヘッド部１４まで延出している。側壁１６は上部フランジ１８を含む。上面ヘッド部１４は上部フランジ１８に装着されている。円筒形の炉心シュラウド２０は原子炉炉心２２を包囲している。シュラウド２０は一端部でシュラウド支持部２４により支持されており、反対側に着脱自在のシュラウドヘッド部２６を含む。シュラウド２０と側壁１６との間にはアニュラス２８が形成されている。リング形のポンプデッキ３０はシュラウド支持部２４とＲＰＶ側壁１６との間に延出している。ポンプデッキ３０は複数の円形開口３２を含み、各開口は１台のジェットポンプ３４を収納している。ジェットポンプ３４は、炉心シュラウド２０の周囲に配置されている。入口昇水管３６は移行アセンブリ３８により２台のジェットポンプ３４に結合されている。各ジェットポンプ３４は入口ミキサ４０と、ディフューザ４２とを含む。入口昇水管３６と、２台の接続されたジェットポンプはジェットポンプアセンブリ４４を形成する。
【００１４】核分裂可能な物質から成る燃料束４６を含む炉心２２の内部で熱が発生する。炉心２２を通って上方へ循環する水の少なくとも一部は蒸気に変換される。蒸気分離装置４８は水から蒸気を分離し、水は再び循環される。蒸気乾燥装置５０は蒸気から残留水を除去する。蒸気は容器の上面ヘッド部１４の付近にある蒸気出口５２を通ってＲＰＶ１０から出る。
【００１５】炉心２２で発生する熱の量は、例えば、ハフニウムなどの中性子吸収物質から成る複数の制御棒５４を出し入れすることにより調整される。燃料束４６に隣接して制御棒５４が挿入される深さに応じて、制御棒は、炉心２２内部で熱を発生する連鎖反応を促進するために利用されることになる中性子を吸収する。
【００１６】制御棒５４は制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）５８と結合して、制御棒装置６０を形成する。ＣＲＤＭ５８は制御棒５４を炉心支持板６４及び隣接する燃料束４６に対して移動させる。ＣＲＤＭ５８は底面ヘッド部１２を貫通し、制御棒駆動機構ハウジング６６に封入されている。制御棒案内管５６は制御棒駆動機構ハウジング６６から炉心支持板６４まで垂直に延出している。制御棒案内管５６は、制御棒５４を出し入れしている間の制御棒５４の垂直方向以外の運動を制限する。制御棒案内管５６は十字形である。別の実施例では、制御棒案内管５６は、例えば、円筒形、矩形又はＹ字形などの別の形状であっても良い。
【００１７】図２は、制御棒５４の斜視側面図である。制御棒５４は少なくとも１枚のブレード７０と、ブレード７０の交差部分にある長手方向管７２と、ブレード７０に結合するハブ７４と、長手方向管７２と整列する長手方向軸７６とを含む。制御棒５４は上端部８０と、下端部８２とを更に含む。一実施例では、制御棒５４は十字形に半径方向に延出する４枚のブレード７０を含む。別の実施例においては、制御棒５４は、例えば、Ｙ字形ブレード構造（図示せず）を含む別のブレード構造を含む。ブレード７０は長手方向管７２で交差している。長手方向管７２は、ハブ７４を含めて制御棒５４の長さに沿って延出している。ハブ７４は制御棒５４の下端部８２でブレード７０に一体的に装着されている。ハブ７４には、例えば、ステンレス鋼ＸＭ１９又はNi−Cr−Fe合金Ｘ−７５０などの適切な材料を使用できる。これらの合金は強度に優れ、沸騰水型原子炉の環境において耐腐食性を示す。
【００１８】各ブレード７０は第１の面８４と、第２の面８６と、第１の面８４と第２の面８６との間のブレード厚み８８とを含む。ブレード７０は第１の面８４と第２の面８６との間に、長い有効期間にわたり密封耐腐食状態を保つ中性子吸収物質（図示せず）を収納している。
【００１９】図３は、制御棒装置６０の概略部分横断面図である。ＣＲＤＭ５８は駆動軸９０と、割り出し管９２と、拘束装置９４とを含む。割り出し管９２は第１の端部９６と、外面９８とを含む。差し込みヘッド部１００は第１の端部９６に固着されている。拘束装置９４は割り出し管９２と係合する。一実施例では、ＣＲＤＭ５８は油圧動力系統（図示せず）により作動される。ＣＲＤＭ５８は割り出し管９２を軸方向に位置決めするために作動される。別の実施例においては、機械式ねじ型動力系統（図示せず）がＣＲＤＭ５８を作動する。割り出し管９２は制御棒駆動機構ハウジング６６を貫通して制御棒案内管５６内部へ引き込み自在に延出し、制御棒５４を位置決めする。制御棒装置６０は、制御棒５４の下端部８２に示され、ＣＲＤＭ５８と制御棒５４を解除自在に結合する制御棒結合アセンブリ１０２を更に含む。
【００２０】図４は、割り出し管９２の横断面図である。割り出し管の外面９８は軸方向溝１０４を含む。拘束装置９４は、軸方向溝１０４に摺動自在に係合する制御棒駆動機構ハウジング６６に固着されたローラキー１０６を含む。拘束装置９４は、垂直運動は可能にするが回転運動を制限するように割り出し管９２と係合する。
【００２１】図５は、制御棒装置６０の概略拡大部分横断面図である。結合アセンブリ１０２は制御棒５４をＣＲＤＭ５８に解除自在に結合する。結合アセンブリ１０２は軸１２０と、ハンドル１２２と、差し込みソケット１２４とを含む。一実施例では、結合アセンブリ１０２はハブ７４に装着された外側六角ナット１２６と、軸方向軸受け１２８とを更に含む。軸方向軸受け１２８は差し込みソケット１２４及び軸１２０に結合されている。軸方向軸受け１２８は、制御棒５４と結合アセンブリ１０２との摩擦を減少させるためにハブ７４に当接している。別の実施例（図示せず）においては、軸１２０は差し込みソケット１２４に直接に固着している。
【００２２】図２及び図５を参照すると、軸１２０は近位端部１３０と、遠位端部１３２とを含む。軸１２０は制御棒５４の長手方向管７２の中に受け入れられ、それを軸方向に貫通している。軸１２０は長手方向管７２の内部で自在に回転する。近位端部１３０はハブ７４を貫通している。軸１２０の遠位端部１３２は制御棒の上端部８０を貫通している。
【００２３】ハンドル１２２は軸１２０の遠位端部１３２に螺合されている。別の実施例では、ハンドル１２２をファスナなどの別の適切な装着手段により軸１２０に固着することができる。ハンドル１２２は軸１２０に対して着脱自在であり、プレート１３４と、開口１３６とを含む。別の実施例においては、ハンドル１２２は別の構造であっても良く、例えば、別の適切な形状を有することができる。例えば、ハンドル１２２は軸１２０と共に閉ループ（図示せず）を形成するロッドを含んでいても良い。燃料束４６（図１に示す）の間での動作を容易にするために、ハンドル１２２はローラ機構１３８を更に含む。別の実施例では、ハンドル１２２にローラ機構１３８は含まれない。
【００２４】図２及び図５を参照すると、ハンドル１２２は第１の側面１４０及び第２の側面１４２と、第１の側面１４０と第２の側面１４２との間にあるハンドル厚み１４４とを更に含む。原子炉炉心２２内での使用を容易にするため、ハンドル厚み１４４はほぼブレード厚み８８以下である。ハンドル１２２は長手方向管７２内部における軸１２０の回転を容易にする。
【００２５】図５を参照すると、軸方向軸受け１２８は差し込みソケット１２４及び軸１２０に固着されている。差し込みソケット１２４は、上端部１４６と、円筒形本体１４８と、結合空洞１５０とを含む。軸方向軸受け１２８は上端部１４６とハブ７４との間に配置され、差し込みソケット１２４の回転を容易にするためにハブ７４と回転自在に係合している。軸方向軸受け１２８は差し込みソケット１２４に取り外し自在に螺合固着されている。軸方向軸受け１２８は軸１２０にも取り外し自在に螺合固着されている。
【００２６】外側六角ナット１２６はハブ７４に装着された外側部分１５２と、差し込みソケット１２４の円筒形本体１４８を周囲から包囲する内壁１５４とを含む。差し込みソケット１２４が六角ナット１２６により拘束されている一方、円筒形本体１４８は六角ナット１２６の内部で自在に回転する。
【００２７】軸方向軸受け１２８は差し込みソケットの上端部１４６に固着されている。軸方向軸受け１２８は上端部１４６とハブ７４との間に配置され、差し込みソケット１２４の回転を容易にするため、ハブ７４と回転自在に係合している。軸方向軸受け１２８は差し込みソケット１２４に取り外し自在に螺合固着されている。軸方向軸受け１２８は軸１２０にも取り外し自在に螺合固着されている。
【００２８】図６は、差し込みソケット１２４と係合した差し込みヘッド部１００の側面図である。図５及び図６を参照すると、差し込みソケット１２４は、１つの係合開口１６０を形成する４つの弓形セグメント１５８から成る内側係合フランジ１５６を更に含む。上端部１４６は軸方向軸受け１２８に固着され、軸方向軸受け１２８は軸１２０の近位端部１３０に螺合固着されている。別の実施例では、差し込みソケット１２４の上端部１４６は軸方向軸受け１２８なしに軸１２０の近位端部１３０に螺合固着される。各セグメント１５８は４５度よりわずかに小さい角度の放射状円弧を描く。以下に説明するように、別の実施例においては、円弧の広がる角度が異なる４つ以外の数のセグメントを使用できる。各セグメント１５８は内面１６２を含む。差し込みヘッド部１００との係合を容易にするため、内面１６２は弓形に湾曲している。差し込みソケット１２４は、例えば、ステンレス鋼ＸＭ１９又はNi−Cr−Fe合金Ｘ−７５０などの適切な材料から製造されている。これらの合金は強度に優れ、差し込みソケット１２４の大きさと重量を最小限に抑えることができ、且つ沸騰水型原子炉の環境において耐腐食性を示す。
【００２９】差し込みヘッド部１００は割り出し管の第１の端部９６から延出している。差し込みヘッド部１００は十字形に配列された４つの部材１７０を含む。図７は、差し込みヘッド部１００から外された差し込みソケット１２４の平面図である。各部材１７０は、セグメント１５８に対して相補形となるように、４５度よりわずかに小さい角度の放射状円弧を描いている。各部材１７０は下面１７２を更に含む。別の実施例では、部材の数を４つ以外にしても良い。例えば、２つのセグメント１５８に対して相補形となるように、それぞれ約９０度の放射状円弧を描く２つの部材１７０を使用しても良い。差し込みソケット１２４の内面１６２との係合を容易にするため、下面１７２は凸形である。別の実施例においては、下面１７２と内面１６２はこれとは別の相補形状を有する。差し込みヘッド部１００も、例えば、ステンレス鋼ＸＭ１９又はNi−Cr−Fe合金Ｘ−７５０を含む適切な材料から製造されている。これらの合金は強度に優れ、差し込みヘッド部１００の大きさと重量を最小限に抑えることができ、且つ沸騰水型原子炉の環境において耐腐食性を示す。
【００３０】動作中、結合アセンブリ１０２はＣＲＤＭ５８への制御棒５４の堅固な結合を容易にし、不慮の事故によりＣＲＤＭ５８から制御棒５４がはずれることを防止する一方で、保守の際には制御棒５４を回転させる必要なく制御棒５４がＣＲＤＭ５８からはずれるようにする。原子炉の保守に際して標準化された手順を使用し、且つ上面ヘッド部１４及びその他の構成要素を取り除いた上で、ハンドル１２２を把持するために工具（図示せず）を降下させる。工具はハンドル１２２を回転させ、その結果、長手方向管７２内で軸１２０が回転し、差し込みソケット１２４が差し込みヘッド部１００に関して回転する。拘束装置９４は割り出し管９２及び差し込みヘッド部１００の回転を抑制する。ハンドル１２２が回転するにつれて、セグメント１５８は部材１７０からはずれる。約４５度の回転の後、セグメント１５８は完全にはずれる。図７は、係合がはずれた状態の差し込みソケット１２４と差し込みヘッド部１００を示す。制御棒５４はＣＲＤＭ５８からはずれ、制御棒案内管５６から引き上げられる。
【００３１】制御棒５４を設置し、ＣＲＤＭ５８に結合するときには同様の作業を行う必要がある。ハンドル１２２を把持した工具（図示せず）により支持された状態で、制御棒５４を制御棒案内管５６の中へ降下させる。差し込みヘッド部１００を係合開口１６０を通して差し込みソケット１２４の結合空洞１５０内部に挿入する。セグメント１５８の内面１６２は部材１７０の下方にある。工具によりハンドル１２２を回転させると軸１２０が回転し、その結果、差し込みソケット１２４も回転する。内面１６２は回転して下面１７２と係合する。約４５度の回転によって、ハンドル１２２はブレード７０とほぼ同一平面で整列し、セグメント１５８と部材１７０との係合は完了する。図６は、差し込みソケット１２４に係合した状態の差し込みヘッド部１００を示す。
【００３２】本発明は４つの部材を含む差し込みヘッド部に結合される４つのセグメントを含む差し込みソケットに限定されないことを理解すべきである。セグメントと部材を異なる相補形配列で使用する別の構成を利用しても差し支えないであろう。
【００３３】以上説明した結合アセンブリ１０２は、制御棒５４及びＣＲＤＭ５８を確実に結合する一方で、制御棒５４の着脱を容易にする。結合アセンブリ１０２は、保守手順の間の差し込みソケット１２４の回転を容易にしながら、制御棒５４の保持及び制御を確実に保証する。結合アセンブリ１０２は、燃料束４６を取り除いた後に制御棒５４の回転が制限される場合に特に有利である。加えて、結合アセンブリ１０２は、隣接する燃料束４６の全てが取り除かれたわけではない場合に制御棒５４の交換を容易にし、ＣＲＤＭ５８を取り外す必要がない。更に、結合アセンブリ１０２は従来の制御棒装置と比較して信頼性を向上させ且つ保守時間を短縮することができ、全体として保守費用を低減し、動力停止時間を短縮する。
【００３４】本発明を様々な特定の実施例によって説明したが、特許請求の範囲の趣旨の範囲内で本発明を変形を伴って実施できることは当業者には了承されるであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【出願人】 【識別番号】３９００４１５４２
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【出願日】 平成１４年４月１５日（２００２．４．１５）
【代理人】 【識別番号】１０００９３９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 研一
【公開番号】 特開２００２−３５０５８１（Ｐ２００２−３５０５８１Ａ）
【公開日】 平成１４年１２月４日（２００２．１２．４）
【出願番号】 特願２００２−１１１５３９（Ｐ２００２−１１１５３９）