JP4246594B2

JP4246594B2 - Core flow measurement device

Info

Publication number: JP4246594B2
Application number: JP2003351776A
Authority: JP
Inventors: 志郎高橋; 雅哉大塚; 孝次椎名; 秀夫曽根田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005114653A

Description

本発明はインターナルポンプによって再循環される原子炉の炉心冷却材の流量を測定する炉心流量測定装置に関する。 The present invention relates to a core flow rate measuring device for measuring a flow rate of a core coolant of a nuclear reactor recirculated by an internal pump.

特開２００１−２１５２９２号公報JP 2001-215292 A

改良発展沸騰水型原子炉においては炉心冷却材の再循環ポンプとしてインターナルポンプが用いられている。インターナルポンプは原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間に形成され炉心冷却材が流下する環状のダウンカマ下部の圧力容器（下部鏡板）に取付けられる。インターナルポンプは回転するインペラで炉心冷却材を吸込み吐出しディフューザで下方に案内するようにしている。 In the improved development boiling water reactor, an internal pump is used as a recirculation pump for the core coolant. The internal pump is formed between the reactor pressure vessel and the core shroud, and is attached to a pressure vessel (lower end plate) below the annular downcomer where the core coolant flows down. The internal pump sucks and discharges the core coolant with a rotating impeller and guides it downward with a diffuser.

ディフューザはディフューザハブとポンプシュラウドの間に複数枚のディフューザ翼を備えている。ディフューザ翼は湾曲状に形成されインペラから吐出される炉心冷却材の流入方向に上流側先端部分を配置している。ディフューザ翼の折曲部は、通称、上側を背側、下側を腹側と称している。また、湾曲状のディフューザ翼は上流側先端部分が先端から厚みが漸次増加するテーパ形状に構成されている。 The diffuser has a plurality of diffuser blades between the diffuser hub and the pump shroud. The diffuser blade is formed in a curved shape, and the upstream tip portion is arranged in the inflow direction of the core coolant discharged from the impeller. The bent portion of the diffuser wing is commonly called the upper side as the back side and the lower side as the ventral side. In addition, the curved diffuser blade has a tapered shape in which the upstream tip portion gradually increases in thickness from the tip.

このようなインターナルポンプにより循環される炉心冷却材の流量はインペラ吐出側における流れ方向の上流側と下流側の異なる２点間の差圧によって測定している。このことは、例えば、上記特許文献１に記載されている。 The flow rate of the core coolant circulated by such an internal pump is measured by the differential pressure between two different points on the upstream side and the downstream side in the flow direction on the impeller discharge side. This is described in, for example, Patent Document 1 described above.

従来技術はインペラ吐出側における流れ方向の上流側と下流側の異なる２点間の差圧によって測定している。しかし、流量変化に対する差圧の変化が小さく、また、インペラやディフューザにクラッドが付着すると差圧特性の変化により流量測定精度が低下するという問題点を有する。 The prior art measures the pressure difference between two different points on the upstream side and downstream side of the flow direction on the impeller discharge side. However, there is a problem that the change in the differential pressure with respect to the change in the flow rate is small, and if the clad adheres to the impeller or the diffuser, the flow rate measurement accuracy decreases due to the change in the differential pressure characteristic.

本発明の目的は炉心冷却材の流量を精度良く測定できる炉心流量測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a core flow rate measuring device capable of accurately measuring the flow rate of the core coolant.

本発明の特徴とするところは、インターナルポンプを構成するディフューザのディフューザ翼の上流側先端近傍における背側と腹側の差圧を検出し炉心冷却材流量を算出することにある。 The feature of the present invention is to calculate the core coolant flow rate by detecting the differential pressure between the back side and the ventral side in the vicinity of the upstream tip of the diffuser blade of the diffuser constituting the internal pump.

換言すると、本発明は炉心冷却材流量つまりディフューザ翼への炉心冷却材の流入角によって変化するディフューザ翼の上流端近傍における背側と腹側の差圧を検出し炉心冷却材流量を算出するものである。 In other words, the present invention detects the differential pressure between the back side and the ventral side in the vicinity of the upstream end of the diffuser blade, which changes depending on the core coolant flow rate, that is, the inflow angle of the core coolant to the diffuser blade, and calculates the core coolant flow rate. is there.

本発明はインターナルポンプを構成するディフューザのディフューザ翼の上流側先端近傍における背側と腹側の差圧を検出し炉心冷却材流量を算出している。ディフューザ翼の上流側先端（上流端）ではインペラから吐出された炉心冷却材の流れがディフューザ翼面に対して鈍角に衝突し、衝突角度つまりディフューザ翼への炉心冷却材の流入角度により圧力特性が決定される。炉心冷却材の流入角度と衝突位置は炉心冷却材流量によって変化し、圧力分布が顕著に変化する。また、クラッドに依存する摩擦損失は、翼面に対して平行な流れの速さに影響するが、ディフューザ翼の上流端では流入角度により圧力分布特性が決定されるためにクラッドの影響を無視できる程度に軽微なものになる。 The present invention detects the differential pressure between the back side and the ventral side in the vicinity of the upstream tip of the diffuser blade of the diffuser constituting the internal pump, and calculates the core coolant flow rate. At the upstream end (upstream end) of the diffuser blade, the flow of the core coolant discharged from the impeller impinges on the diffuser blade surface at an obtuse angle, and the pressure characteristics depend on the collision angle, that is, the inflow angle of the core coolant to the diffuser blade. It is determined. The inflow angle and the collision position of the core coolant change depending on the core coolant flow rate, and the pressure distribution changes significantly. In addition, the friction loss depending on the clad affects the flow speed parallel to the blade surface, but the effect of the clad can be ignored because the pressure distribution characteristics are determined by the inflow angle at the upstream end of the diffuser blade. It will be minor.

流量変化に対する差圧変化はディフューザ翼の上流端を挟んで２点、すなわち、ディフューザ翼の背側（上側）と腹側（下側）の圧力を測定することにより、２点が近接していても十分な差圧変化を得ることができる。この理由は差圧測定孔をデイフューザ翼先端に設けたために、インペラの強い旋回流を受けるためである。このことは流動解析を実施して確認しており、流量変化に対する差圧変化の感度を大幅に増加させることができる。 The differential pressure change with respect to the flow rate change is measured at two points across the upstream end of the diffuser blade, that is, by measuring the pressure on the back side (upper side) and the ventral side (lower side) of the diffuser blade, Sufficient differential pressure change can be obtained. This is because the differential pressure measuring hole is provided at the tip of the diffuser blade, so that the impeller receives a strong swirling flow. This has been confirmed by conducting a flow analysis, and the sensitivity of the differential pressure change to the flow rate change can be greatly increased.

なお、ディフューザ内は上流側のインペラ回転に伴う圧力脈動が激しくなるが、２点間をより近接させることによって圧力脈動の影響を打ち消すができる。また、クラッドによる摩擦損失は２点間の距離に比例して大きくなるため、近接して圧力測定を行うことによってクラッドの影響をさらに抑制することができる。 Although the pressure pulsation accompanying the impeller rotation on the upstream side becomes intense in the diffuser, the influence of the pressure pulsation can be canceled by bringing the two points closer together. Further, since the friction loss due to the clad increases in proportion to the distance between the two points, the influence of the clad can be further suppressed by measuring the pressure close to each other.

したがって、流量変化に対する差圧変化を大きくできると共にクラッドの影響を軽微なものにできるので、炉心冷却材の流量を精度良く測定することができる。 Therefore, the differential pressure change with respect to the flow rate change can be increased and the influence of the clad can be reduced, so that the flow rate of the core coolant can be accurately measured.

本発明は流量変化に対する差圧変化を大きくできると共にクラッドの影響を軽微なものにできるので、炉心冷却材の流量を精度良く測定することができる。 According to the present invention, the differential pressure change with respect to the flow rate change can be increased and the influence of the cladding can be reduced, so that the flow rate of the core coolant can be accurately measured.

原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間に炉心冷却材が流下する環状のダウンカマが形成されている。インターナルポンプは円筒状ハブの外面と円筒状ポンプシュラウドの内面との間に複数枚のディフューザ翼を設けたディフューザを備えており、ダウンカマ下部の圧力容器の下鏡に取付けられている。ディフューザ翼の上流側先端近傍におけるディフューザ翼の背側と腹側の圧力を測定するためにポンプシュラウドに２個の圧力導孔が穿設されている。２個の圧力導孔からの圧力は炉心シュラウドの内面を介して２本の圧力導管により圧力容器の外に導かれる。圧力検出手段は２本の圧力導管で導かれた圧力を入力し、ディフューザ翼の上流側先端近傍における背側と腹側の差圧を検出する。流量演算手段は圧力検出手段で検出した差圧を入力して炉心冷却材流量を算出する。 An annular downcomer is formed between the reactor pressure vessel and the core shroud through which the core coolant flows. The internal pump includes a diffuser having a plurality of diffuser blades between the outer surface of the cylindrical hub and the inner surface of the cylindrical pump shroud, and is attached to the lower mirror of the pressure vessel below the downcomer. Two pressure guide holes are formed in the pump shroud in order to measure the pressure on the back side and the ventral side of the diffuser blade in the vicinity of the upstream tip of the diffuser blade. The pressure from the two pressure guide holes is led out of the pressure vessel by two pressure conduits through the inner surface of the core shroud. The pressure detection means inputs the pressure guided by the two pressure conduits and detects the differential pressure between the back side and the ventral side in the vicinity of the upstream tip of the diffuser blade. The flow rate calculation means inputs the differential pressure detected by the pressure detection means and calculates the core coolant flow rate.

図１に本発明の一実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

炉心シュラウド1と原子炉圧力容器２の間に環状流路のダウンカマ３が形成されている。ダウンカマ３の下部の圧力容器２の下鏡にインターナルポンプ（ＲＩＰ）５が取付けられている。ＲＩＰ５は１０台ほど設置される。ＲＩＰ５のＲＩＰノズル８は圧力容器２と一体構成されている。ＲＩＰ５はインペラ９とディフューザ１０を備え、インペラ９が回転軸１３により図示しない電動機に連結されて回転する。インペラ９とディフューザ１０を囲うＲＩＰ５のハウジングはポンプデッキ２８によって支持されている。ポンプデッキ２８はＲＩＰ５のハウジング全周囲を支持している。圧力容器２内には制御棒ガイドチューブハウジング６と制御棒ガイドチューブ７が配置されている。 An annular channel downcomer 3 is formed between the core shroud 1 and the reactor pressure vessel 2. An internal pump (RIP) 5 is attached to the lower mirror of the pressure vessel 2 below the downcomer 3. About 10 RIPs 5 are installed. The RIP nozzle 8 of the RIP 5 is integrated with the pressure vessel 2. The RIP 5 includes an impeller 9 and a diffuser 10, and the impeller 9 is connected to an electric motor (not shown) by a rotating shaft 13 and rotates. The housing of the RIP 5 that surrounds the impeller 9 and the diffuser 10 is supported by a pump deck 28. The pump deck 28 supports the entire housing of the RIP 5. A control rod guide tube housing 6 and a control rod guide tube 7 are disposed in the pressure vessel 2.

ＲＩＰ５のインペラ９は図２に示すように逆漏斗形状のインペラハブ１６に複数枚のインペラ翼１７が形成されている。また、ディフューザ１０は円筒状のディフューザハブ１８の外面と円筒状のポンプシュラウド１９の間に複数枚のディフューザ翼２０が設けられている。ディフューザ翼２０は湾曲状に形成され上流側先端部分（炉心冷却材入口部分）における湾曲部２１の上側が背側２０ａとなり、下側が腹側２０ｂになる。ディフューザ翼２０の上流側湾曲部２１は図４に示すように上流側先端から翼の厚さが増加するテーパ状に形成されている。 The impeller 9 of the RIP 5 has a plurality of impeller blades 17 formed on a reverse funnel-shaped impeller hub 16 as shown in FIG. In the diffuser 10, a plurality of diffuser blades 20 are provided between an outer surface of a cylindrical diffuser hub 18 and a cylindrical pump shroud 19. The diffuser blade 20 is formed in a curved shape, and the upper side of the curved portion 21 at the upstream tip portion (core coolant inlet portion) is the back side 20a and the lower side is the ventral side 20b. As shown in FIG. 4, the upstream curved portion 21 of the diffuser blade 20 is formed in a taper shape in which the blade thickness increases from the upstream tip.

ポンプシュラウド１９はディフューザ翼２０の上流側先端近傍におけるディフューザ翼２０の背側２０ａと腹側２０ｂの位置に２個の圧力導孔１１ａ、１１ｂが穿設されている。２個の圧力導孔１１ａ、１１ｂは図４に示すようにディフューザ翼２０の上流側先端から厚みがテーパ状に形成されているテーパ面領域Ａに穿設されている。 The pump shroud 19 has two pressure guide holes 11a and 11b at positions on the back side 20a and the abdomen side 20b of the diffuser blade 20 near the upstream tip of the diffuser blade 20. As shown in FIG. 4, the two pressure guide holes 11 a and 11 b are formed in a tapered surface region A that is formed in a tapered shape from the upstream end of the diffuser blade 20.

２個の圧力導孔１１ａ、１１ｂが穿設されているポンプシュラウド１９の外面にはボス金具２２ａ、２２ｂが固着されている。ボス金具２２ａ、２２ｂにはそれぞれ金属製（ステンレス製）の圧力導管２３ａ、２３ｂの一端が連結されている。２本の圧力導管２３ａ、２３ｂの他端は炉心シュラウド１を貫通して炉心シュラウド１の内面に固着されているボス金具２４ａ、２４ｂに連結されている。この状態を平面図で示すと図３のようになる。 Boss fittings 22a and 22b are fixed to the outer surface of the pump shroud 19 in which the two pressure guide holes 11a and 11b are formed. One ends of metal (stainless steel) pressure conduits 23a and 23b are connected to the boss fittings 22a and 22b, respectively. The other ends of the two pressure conduits 23 a and 23 b are connected to boss fittings 24 a and 24 b that pass through the core shroud 1 and are fixed to the inner surface of the core shroud 1. This state is shown in a plan view as shown in FIG.

２本の圧力導管２５ａ、２５ｂの一端はボス金具２４ａ、２４ｂに連結されて下方に延設し、他端が圧力容器２の下鏡を貫通して圧力検出装置１４に接続されている。２個の圧力導孔１１ａ、１１ｂからの圧力は２本の圧力導管２５ａ、２５ｂにより炉心シュラウド１の内面を介して圧力容器２の外に導かれる。圧力検出装置１４は２個の圧力導孔１１ａ、１１ｂからの圧力を入力しディフューザ翼２０の上流側先端近傍における背側２０ａと腹側２０ｂの差圧を検出し流量演算装置１５に加える。流量演算装置１５は入力した差圧によって炉心冷却材流量を算出する。 One end of each of the two pressure conduits 25a and 25b is connected to the boss fittings 24a and 24b and extends downward, and the other end passes through the lower mirror of the pressure vessel 2 and is connected to the pressure detection device 14. The pressure from the two pressure guide holes 11a and 11b is guided out of the pressure vessel 2 through the inner surface of the core shroud 1 by the two pressure conduits 25a and 25b. The pressure detection device 14 inputs the pressure from the two pressure guide holes 11 a and 11 b, detects the differential pressure between the back side 20 a and the ventral side 20 b near the upstream tip of the diffuser blade 20, and applies it to the flow rate calculation device 15. The flow rate calculation device 15 calculates the core coolant flow rate based on the input differential pressure.

図５に圧力導孔１１（１１ａ、１１ｂ）に圧力導管２３（２３ａ、２３ｂ）を連結する一例構成図を示す。 FIG. 5 shows an example configuration diagram for connecting the pressure conduit 23 (23a, 23b) to the pressure guide hole 11 (11a, 11b).

図５において、ボス金具２２は圧力導孔１１を覆うようにポンプシュラウド１９の外面に溶着されている。また、圧力導管２３と一体成形されたボス金具２６がポンプデッキ２８の上に溶着されている。図２、３に示すボス金具２２ａ、２２ｂはそれぞれボス金具２２と２６で構成されている。ボス金具２６の開口端には弾性体２７が配置されている。弾性体（金属パッキン）２７はボス金具２２の下側に凹溝に密接して当接している。 In FIG. 5, the boss fitting 22 is welded to the outer surface of the pump shroud 19 so as to cover the pressure guide hole 11. A boss fitting 26 formed integrally with the pressure conduit 23 is welded onto the pump deck 28 . 2 and 3 are constituted by boss fittings 22 and 26, respectively. An elastic body 27 is disposed at the open end of the boss fitting 26. The elastic body (metal packing) 27 is in close contact with the groove below the boss fitting 22.

ＲＩＰ５はディフューザ１０をＲＩＰノズル８に結合するためにねじで強く締め付けられており、下向きに強い力が加えられている。また、ディフューザ１０の自重も下向きの力として作用する。弾性体２７はボス金具２２と２６に挟まれて圧縮され気密性高くシールドすることができる。 The RIP 5 is strongly tightened with a screw to couple the diffuser 10 to the RIP nozzle 8, and a strong force is applied downward. The dead weight of the diffuser 10 also acts as a downward force. The elastic body 27 is compressed by being sandwiched between the boss fittings 22 and 26 and can be shielded with high airtightness.

このような構成にすることにより、ディフューザ１０を点検時に取外し可能で、気密性高くシールドすることができる。 With such a configuration, the diffuser 10 can be removed at the time of inspection, and can be shielded with high airtightness.

この構成において、白抜き矢印で示す炉心冷却材４は炉心シュラウド1と原子炉圧力容器２の間に形成される環状流路のダウンカマ３を流下しＲＩＰ５により加圧、吐出され、圧力容器２の下鏡に沿って流れ、制御棒ガイドチューブハウジング６を横切り、制御棒ガイドチューブ７の軸方向に沿って炉内を上昇する。 In this configuration, the core coolant 4 indicated by the white arrow flows down the downcomer 3 in the annular flow path formed between the core shroud 1 and the reactor pressure vessel 2, and is pressurized and discharged by the RIP 5. It flows along the lower mirror, crosses the control rod guide tube housing 6, and rises in the furnace along the axial direction of the control rod guide tube 7.

このようにしてＲＩＰ５により炉心冷却材４を再循環させているときに、ディフューザ翼２０の上流側先端近傍における背側２０ａと腹側２０ｂの圧力は圧力導孔１１ａ、１１ｂから圧力導管２３ａ、２３ｂと圧力導管２５ａ、２５ｂを介して圧力検出装置１４に導かれる。
圧力検出装置１４は２個の圧力導孔１１ａ、１１ｂからの圧力を入力しディフューザ翼２０の上流側先端近傍における背側２０ａと腹側２０ｂの差圧を検出し流量演算装置１５に加える。流量演算装置１５は入力した差圧によって炉心冷却材流量を算出する。 In this way, when the core coolant 4 is recirculated by the RIP 5, the pressure on the back side 20a and the ventral side 20b in the vicinity of the upstream tip of the diffuser blade 20 is changed from the pressure guide holes 11a and 11b to the pressure conduits 23a and 23b. It is guided to the pressure detection device 14 via the pressure conduits 25a and 25b.
The pressure detection device 14 inputs the pressure from the two pressure guide holes 11 a and 11 b, detects the differential pressure between the back side 20 a and the ventral side 20 b near the upstream tip of the diffuser blade 20, and applies it to the flow rate calculation device 15. The flow rate calculation device 15 calculates the core coolant flow rate based on the input differential pressure.

このようにディフューザ翼２０の上流側先端近傍における背側２０ａと腹側２０ｂの差圧を検出し炉心冷却材流量を算出するのであるが、流量変化に対する差圧変化を大きくでき、クラッドの影響を軽微にできることを具体的に説明する。 In this way, the differential pressure between the back side 20a and the abdominal side 20b in the vicinity of the upstream tip of the diffuser blade 20 is detected to calculate the core coolant flow rate. I will explain specifically what I can do.

ディフューザ翼２０の上流側先端への炉心冷却材の流入角度（衝突角度）は図６に示すようにＲＩＰ５の回転速度と流量の速度三角形に依存する。回転速度が一定ならば流入角度は流量だけに依存することになる。炉心冷却材流量が少ないと図６（ａ）に示すように流入角度も小さくなる。炉心冷却材流量が多くなると図６（ｂ）に示すように流入角度も大きくなる。炉心冷却材の流入角度は図７に示すように流量が増加するのに伴い大きくなりディフューザ翼２０の上流側先端近傍における背側２０ａに衝突するようになる。 The inflow angle (collision angle) of the core coolant to the upstream tip of the diffuser blade 20 depends on the rotational speed and flow rate triangle of the RIP 5 as shown in FIG. If the rotation speed is constant, the inflow angle depends only on the flow rate. When the core coolant flow rate is small, the inflow angle is also small as shown in FIG. As the core coolant flow rate increases, the inflow angle increases as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the inflow angle of the core coolant increases as the flow rate increases, and collides with the back side 20 a near the upstream tip of the diffuser blade 20.

このように流量変化に従って炉心冷却材の流入角度が変化するとディフューザ翼２０の上流側先端領域の圧力分布は図８に示すようになる。原子炉の炉心流量は１００％〜１２０％の範囲で精度良い測定を求められる。図８は１００％と１２０％の炉心流量におけるディフューザ翼２０の上流側先端部分における圧力分布を流動解析によって求めた結果である。図８（ａ）は１００％流量、図８（ｂ）は１２０％流量の圧力分布特性である。 Thus, when the inflow angle of the core coolant changes according to the flow rate change, the pressure distribution in the upstream tip region of the diffuser blade 20 becomes as shown in FIG. Accurate measurement is required for the reactor core flow rate in the range of 100% to 120%. FIG. 8 shows the results of flow distribution analysis of the pressure distribution at the upstream end portion of the diffuser blade 20 at the core flow rates of 100% and 120%. FIG. 8A shows the pressure distribution characteristics at 100% flow rate, and FIG. 8B shows the pressure distribution characteristics at 120% flow rate.

図８において、白丸印（○印）を記した領域が圧力が最も高く、黒丸印領域、三角印領域、×印領域の順になっている。×印領域の圧力が最も低くなっている。なお、印を付していない領域は他の圧力領域で、本発明に直接関係無いので印を付すのを省略している。 In FIG. 8, the area marked with a white circle mark (◯ mark) has the highest pressure, and is in the order of the black circle mark area, the triangle mark area, and the x mark area. The pressure in the x mark region is the lowest. In addition, the area | region which is not attached | subjected is another pressure area | region, and since it is not directly related to this invention, attaching | subjecting mark is omitted.

炉心冷却材の流れはディフューザ翼２０に衝突すると、流れの慣性力が圧力に変化すると推認される。１００％流量の場合、炉心冷却材の流れはディフューザ翼２０の腹側２０ｂに衝突する。このため、ディフューザ翼２０の上流側先端近傍における腹側の圧力が高くなり、背側２０ａの圧力が低くなる。一方、１２０％の場合には、炉心冷却材の流れがディフューザ翼２０の背側２０ａに衝突するために、ディフューザ翼２０の上流側先端近傍における背側２０ａが高圧、腹側２０ｂが低圧となる。 When the flow of the core coolant collides with the diffuser blade 20, it is assumed that the inertial force of the flow changes to pressure. When the flow rate is 100%, the flow of the core coolant collides with the ventral side 20 b of the diffuser blade 20. For this reason, the pressure on the ventral side near the upstream tip of the diffuser blade 20 is increased, and the pressure on the back side 20a is decreased. On the other hand, in the case of 120%, since the flow of the core coolant collides with the back side 20a of the diffuser blade 20, the back side 20a near the upstream tip of the diffuser blade 20 has a high pressure and the abdomen side 20b has a low pressure. .

ディフューザ翼２０の上流側先端近傍における圧力変化は流量変化に対し徐々に移行する。このため、図４に示すようにディフューザ翼２０の上流側先端から厚みがテーパ状に形成されているテーパ面領域Ａに２個の圧力導孔１１ａ、１１ｂを穿設して背側２０ａと腹側２０ｂの圧力を検出してる。圧力導孔１１ａの圧力は図９（ａ）の特性ａのようになり、圧力導孔１１ｂの圧力は特性ｂのようになる。 The pressure change near the upstream tip of the diffuser blade 20 gradually shifts with respect to the flow rate change. For this reason, as shown in FIG. 4, two pressure guide holes 11a and 11b are formed in a tapered surface region A formed in a taper shape from the upstream tip of the diffuser blade 20, and the back side 20a and the ventral side are formed. The pressure of 20b is detected. The pressure in the pressure guide hole 11a is as shown by the characteristic a in FIG. 9A, and the pressure in the pressure guide hole 11b is as shown in the characteristic b.

図９（ａ）の圧力特性ａと圧力特性ｂの差圧は図９（ｂ）ようになる。得られる差圧は流量変化に対する変化が大きくなり、流量に対して感度の高いものとなる。 The differential pressure between the pressure characteristic a and the pressure characteristic b in FIG. 9A is as shown in FIG. The resulting differential pressure has a large change with respect to the flow rate change and is highly sensitive to the flow rate.

図１０にクラッドの影響を測定した差圧と流量の実測特性図を示す。 FIG. 10 shows an actual measurement characteristic diagram of the differential pressure and flow rate in which the influence of the clad is measured.

図１０の特性ａはクラッド無しの状態で本発明による測定特性で、特性ｂはクラッド付着の状態で本発明による測定特性である。また、特性ｃ，ｄはインターナルポンプの流入側と吐出側の差圧による測定特性で、特性ｃがクラッド無しの状態、特性ｄがクラッド付着の状態のものである。特性ａ、ｂと特性ｃ、ｄを比較して明らかなように、本発明では流量測定のクラッドの影響を軽微なものにできる
この理由は、クラッドに依存する摩擦損失はディフューザ翼２０の翼面に対して平行な流れの速さに影響するが、ディフューザ翼２０の上流側先端では流入角度により圧力分布特性が決定されるためにクラッドの影響を無視できる程度に軽微なものになる。また、クラッドによる摩擦損失は圧力を測定する２点間の距離に比例して大きくなるが、２個の圧力導孔１１ａ、１１ｂを近接して穿設しているためにクラッドの影響をさらに抑制することができる。 The characteristic a in FIG. 10 is the measurement characteristic according to the present invention in the state without the clad, and the characteristic b is the measurement characteristic according to the present invention in the state with the clad attached. The characteristics c and d are measured characteristics due to the differential pressure between the inflow side and the discharge side of the internal pump. The characteristics c are in the state without clad and the characteristics d are in the state of clad adhesion. As apparent from the comparison between the characteristics a and b and the characteristics c and d, in the present invention, the influence of the clad in the flow rate measurement can be reduced. This is because the friction loss depending on the clad is caused by the blade surface of the diffuser blade 20. However, since the pressure distribution characteristic is determined by the inflow angle at the upstream end of the diffuser blade 20, the influence of the clad is negligible. In addition, the friction loss due to the clad increases in proportion to the distance between the two points where the pressure is measured, but the influence of the clad is further suppressed because the two pressure guide holes 11a and 11b are formed close to each other. can do.

このように、流量変化に対する差圧変化を大きくできると共にクラッドの影響を軽微なものにできるので、炉心冷却材の流量を精度良く測定することができる。 Thus, the differential pressure change with respect to the flow rate change can be increased and the influence of the clad can be reduced, so that the flow rate of the core coolant can be accurately measured.

なお、ディフューザ翼２０の上流側先端から厚みがテーパ状に形成されているテーパ面領域Ａに圧力導孔１１ａ、１１ｂを穿設して背側２０ａと腹側２０ｂの圧力を検出してる。しかし、実用上は図11に示すようにディフューザ翼２０の上流側先端から翼最大厚さＤの略６倍（６Ｄ）の下流位置までに圧力導孔１１ａ、１１ｂを穿設して背側２０ａと腹側２０ｂの圧力を検出しても同様にして圧力測定することができる。 Note that pressure guide holes 11a and 11b are formed in a tapered surface region A having a tapered shape from the upstream tip of the diffuser blade 20 to detect the pressure on the back side 20a and the ventral side 20b. However, in practice, as shown in FIG. 11, pressure guide holes 11a and 11b are formed from the upstream tip of the diffuser blade 20 to a downstream position that is approximately six times (6D) the blade maximum thickness D, and the back side 20a. Even if the pressure on the ventral side 20b is detected, the pressure can be measured in the same manner.

ディフューザ翼２０の上流側先端から翼最大厚さＤの略６倍より下流側においては圧力分布の変極点が存在し、差圧の感度が鈍くなる。また、流量-差圧曲線が２次関数の関係になり、差圧と流量の関係が複雑になる。 There is an inflection point of the pressure distribution on the downstream side of the upstream end of the diffuser blade 20 from approximately 6 times the blade maximum thickness D, and the sensitivity of the differential pressure becomes dull. Further, the flow rate-differential pressure curve has a quadratic function relationship, and the relationship between the differential pressure and the flow rate becomes complicated.

また、インターナルポンプの回転速度が変化すると、流量―差圧特性が変化する。しかし、インターナルポンプの出荷試験では、複数の回転速度で試験を実施するため、回転速度をパラメータとした複数の流量―差圧曲線を取得できる。かつ、流量は回転速度の1乗、差圧は回転速度の２乗に比例して変化するため、所定の回転速度に対する流量―差圧曲線を容易に算出することができる。 Further, when the rotational speed of the internal pump changes, the flow rate-differential pressure characteristic changes. However, since the test is performed at a plurality of rotation speeds in the internal pump shipping test, a plurality of flow rate-differential pressure curves using the rotation speed as a parameter can be acquired. In addition, since the flow rate changes in proportion to the first power of the rotation speed and the differential pressure changes in proportion to the second power of the rotation speed, a flow rate-differential pressure curve for a predetermined rotation speed can be easily calculated.

図１２に本発明の他の実施例を示す。図１２が図１に示す実施例１と異なるところはＲＩＰ５の入口側に案内管３０を配置したことである。案内管３０はポンプデッキ２８に取付けられている。 FIG. 12 shows another embodiment of the present invention. FIG. 12 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a guide tube 30 is arranged on the inlet side of the RIP 5. The guide tube 30 is attached to the pump deck 28.

図１２の実施例２は炉心冷却材の流れが案内管３０により整流されてＲＩＰ５に流入するので、炉心流量の測定精度を一層高めることができる。 In Example 2 of FIG. 12, the flow rate of the core coolant is rectified by the guide tube 30 and flows into the RIP 5, so that the measurement accuracy of the core flow rate can be further improved.

以上のようにして炉心流量を測定するのであるが、流量変化に対する差圧変化を大きくできると共にクラッドの影響を軽微なものにできるので、炉心冷却材の流量を精度良く測定することができる。 Although the core flow rate is measured as described above, the change in the differential pressure with respect to the flow rate change can be increased and the influence of the cladding can be reduced, so that the flow rate of the core coolant can be measured with high accuracy.

また、従来、工場試験で用いる圧力導孔（差圧測定孔）と実プラントで用いる圧力導孔は別の物を用いているために製作誤差があるのに対し、上述の実施例はインターナルポンプのディフューザに圧力導孔を設けているので、工場試験で得た圧力導孔の流量―差圧曲線を実プラントで用いることができ、製作誤差による測定誤差を無くすことができる。 Conventionally, the pressure guide hole used in the factory test (differential pressure measurement hole) and the pressure guide hole used in the actual plant have different manufacturing errors because they are different from each other. Since the pressure diffuser is provided in the diffuser of the pump, the flow rate-pressure differential curve of the pressure conduit obtained in the factory test can be used in the actual plant, and the measurement error due to the manufacturing error can be eliminated.

さらに、逆流が停止時のインターナルポンプ内部を全量通過するが、工場試験における逆流時の流量―差圧特性に基づいて実プラントの逆流量を正確に測定できる。 Furthermore, the back flow passes through the internal pump at the time of stoppage, but the back flow of the actual plant can be accurately measured based on the flow-differential pressure characteristics at the back flow in the factory test.

なお、上述の実施例は同一のディフューザ翼の背側と腹側の圧力を測定するようにしているが、背側と腹側の圧力を測定するディフューザ翼を違わせても同様にして流量測定できることは勿論のことである。 In the above-described embodiment, the pressure on the back side and the ventral side of the same diffuser blade is measured, but the flow rate can be measured in the same manner even if the diffuser blades for measuring the pressure on the back side and the ventral side are different. Of course.

また、圧力導孔はディフューザのディフューザハブに穿設したり、ディフューザ翼面に圧力導管を付着させてもよいことは明らかなことである。 Obviously, the pressure guide hole may be drilled in the diffuser hub of the diffuser or a pressure conduit may be attached to the diffuser blade surface.

本発明の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. 本発明の要部を示す一部断面した構成図である。It is the block diagram which carried out the cross section which shows the principal part of this invention. 本発明の要部を示す平面図である。It is a top view which shows the principal part of this invention. 本発明を説明するための図である。It is a figure for demonstrating this invention. 本発明の圧力導孔と圧力導管の連結部の一例構成図である。It is an example block diagram of the connection part of the pressure guide hole and pressure conduit of this invention. 本発明を説明するための図である。It is a figure for demonstrating this invention. 本発明を説明するための図である。It is a figure for demonstrating this invention. 本発明を説明するための圧力分布図である。It is a pressure distribution figure for demonstrating this invention. 本発明を説明するための圧力特性図である。It is a pressure characteristic figure for explaining the present invention. 本発明を説明するための圧力分布図である。It is a pressure distribution figure for demonstrating this invention. 本発明を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating this invention. 本発明の他の実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other Example of this invention.

Explanation of symbols

１…炉心シュラウド、２…原子炉圧力容器、３…ダウンカマ、４…炉心冷却材、５…インターナルポンプ（ＲＩＰ）、６…制御棒駆動機構ハウジング、７…制御棒案内管、８…ＲＩＰノズル、９…ＲＩＰインペラ、１０…ＲＩＰディフューザ、１１…圧力導孔、１３…ＲＩＰ回転軸、１４…圧力検出装置、１５…流量演算装置、１６…インペラハブ、１７…インペラ翼、１８…ディフューザハブ、１９…ポンプシュラウド、２０…ディフューザ翼、２１…ディフューザ翼湾曲部、２２、２４…ボス金具、２３、２５…．圧力導管、２７…弾性体、２８…ポンプデッキ、３０…案内管。
以上 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Core shroud, 2 ... Reactor pressure vessel, 3 ... Downcomer, 4 ... Core coolant, 5 ... Internal pump (RIP), 6 ... Control rod drive mechanism housing, 7 ... Control rod guide tube, 8 ... RIP nozzle , 9 ... RIP impeller, 10 ... RIP diffuser, 11 ... pressure guide hole, 13 ... RIP rotating shaft, 14 ... pressure detection device, 15 ... flow rate calculation device, 16 ... impeller hub, 17 ... impeller blade, 18 ... diffuser hub, 19 ... pump shroud, 20 ... diffuser blade, 21 ... diffuser blade curved portion , 22, 24 ... boss fitting, 23, 25 .... Pressure conduit, 27 ... elastic body, 28 ... pump deck, 30 ... guide tube.
more than

Claims

An annular downcomer formed between the pressure vessel and the core shroud and through which the core coolant flows, and an internal pump attached to the lower mirror of the pressure vessel below the downcoma. An impeller having a plurality of impeller blades and a rotationally driven impeller, and a diffuser provided with a plurality of curved diffuser blades, the diffuser being disposed downstream from the lower end of the impeller blades, and a core coolant flow rate The change in the flow angle of the core coolant discharged from the impeller into the diffuser blade surface changes in the vicinity of the upstream tip of the diffuser blade, the back side and the ventral side 2 of the diffuser blade. A pressure guide hole drilled in the pump shroud to measure the pressure at the point, and the pressure from the pressure guide hole A pressure conduit that leads to pressure, pressure detection means that detects the pressure difference between the back side and the abdomen side of the diffuser blade by inputting the pressure guided by the pressure conduit, and calculates the core coolant flow rate by inputting the differential pressure A core flow rate measuring device comprising a flow rate calculation means .

2. The core flow rate measuring device according to claim 1, further comprising a guide pipe for rectifying the core coolant flowing into the internal pump .

The pressure detection area on the back side or the ventral side of the diffuser blade is a tapered surface area in which the thickness of the blade increases from the upstream tip of the diffuser blade. Core flow measurement device.

4. The pressure detection area on the back side and the ventral side of the diffuser blade according to claim 1, wherein the pressure detection region is a downstream position that is approximately six times the maximum blade thickness of the diffuser blade from the upstream tip of the diffuser blade. A core flow rate measuring device characterized by