JP2714020B2 - 原子炉内蔵型再循環ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉の冷却水を強制循環させる原子炉内
蔵型再循環ポンプに関する。

（従来の技術） 一般に沸騰水型原子力発電プラントでは、原子炉に冷
却材の循環系統を設け、原子炉冷却材を炉心へ強制循環
させることにより、炉心部における熱除去及び蒸気発生
を行なわせている。また、原子炉冷却材の流量を変化さ
せることにより、炉心の核的反応度を調整してプラント
出力を制御している。前記循環系統としては原子炉圧力
容器外部に冷却材循環ループをもつ所謂外部再循環方式
と原子炉圧力容器に原子炉内蔵型再循環ポンプ（以下イ
ンターナルポンプと呼ぶ）を設けたインターナルポンプ
方式とが知られている。

以下、第３図を参照してインターナルポンプを用いた
沸騰水型原子力発電プラントについて説明する。第３図
において、インターナルポンプ20は10台程度原子炉圧力
容器28の下鏡部に円周上に配置され、原子炉圧力容器28
内のポンプ29が回転することにより炉心上部の冷却材を
炉心27に強制循環させている。

前記インターナルポンプ20はその軸が圧力容器28の下
方に延伸し圧力容器28を貫通し、整流器21、インバータ
22等よりなる静止形電源装置により駆動されるモータ23
に連結され可変速運転されている。なお第３図で18は原
子炉格納容器である。所内電源が喪失すると、電動の所
内補機の多数は停止するため原子炉緊急停止系が作動し
全制御棒（図示せず）が炉心27内に急速挿入される。

一方前記インターナルポンプ20は原子炉圧力容器28の
底部ノズルに溶接したモータケーシング内に収容されて
いる為、レイアウト上の制約もありコンパクトな設計に
なっている。この為ポンプ29、モータ23の回転部の慣性
モーメントが小さく、ポンプトリップ時に比較的短時間
に吐出流量が減少してしまう。

ポンプ特性や危険速度に影響を与えずに慣性モーメン
トを大きくするには、モータのロータやスラストディス
クを大型化する方法が提案されている。しかしながらこ
れは、モータの大型化やモータロスの増加を招きレイア
ウト設計等に影響を与え、建屋の大型化等にもつながり
かねない問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように従来のインターナルポンプは慣性モーメ
ントが小さく、ポンプトリップ時に比較的短時間に吐出
流量が減少してしまう。

また、慣性モーメントを大きくする為にモータロータ
やスラストディスクを大型化するとモータの大型化やモ
ータロスの増加を招き、レイアウト設計等にも影響を与
える。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものでモータの寸
法増大やモータロスの増加を最小に押えて慣性モーメン
トを増大させることができるインターナルポンプを提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、特許
請求の範囲第１項の発明では、沸騰水型原子炉の圧力容
器の冷却材中に浸漬され炉心部に冷却材を強制循環させ
るインペラを有するポンプ部と、このインペラを支持す
るポンプ軸に周設されたロータとこのロータの周囲に設
けられたステータとを有し前記ポンプ部を駆動させるモ
ータ部と、このモータ部を収納する前記圧力容器の下部
に設けられたモータケーシングと、前記ポンプ軸に周設
され、ポンプ軸の材料より密度の大きい材料から構成さ
れるフライホイールとを有し、このフライホイールの外
周壁と前記モータケーシングの内周壁によって形成され
る間隙は前記ロータの外周壁とステータの内周壁によっ
て形成される間隙よりも広いことを特徴とする原子炉内
蔵型再循環ポンプを提供する。

第２項の発明では、前記ポンプ軸の下部に設けられ、
ポンプ軸の材料より密度の大きい材料から構成されるス
ラストディスクとを有することを特徴とする請求項１記
載の原子炉内蔵型再循環ポンプを提供する。

（作用） このように構成されたインターナルポンプにおいて
は、モータ部の回転部分に回転軸の材料より密度の大き
い材料を配設することによって、モータ部の慣性モーメ
ントを増大させ、ポンプトリップ等の吐出流量の減少率
を緩和させることができる。よって、ポンプトリップ時
のポンプ回転数半減時間を数倍程度まで引き伸ばすこと
ができる。

また、密度の大きな金属を用いている為、モータの寸
法の増加は最小限に押えられ、モータの大型化やモータ
ロスの増加も抑制されるので、レイアウト設計等への影
響を向上させることができる。

（実施例） 以下第１図及び第２図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。

第１図は本発明によるインターナルポンプの一実施例
を示す縦断面図である。

インターナルポンプ８は原子炉圧力容器１内に設置さ
れるインペラ４及びディフューザ５から成るポンプ部９
及び原子炉圧力容器ポンプノズル２に溶接したモータケ
ーシング３内に設置されるモータ部10から構成されてい
る。

モータ部10はステータ（静止部）６及びロータ（回転
部）７から成りロータ７の上部に配設されたエンドリン
グ11及び下部に配設されたスラストディスク12にはタン
グステン合金のようなモータ部10の軸14に用いられてい
る炭素鋼やステンレス鋼に比べて密度の大きな金属が用
いられている。

従って本実施例のインターナルポンプは、モータの大
型化やモータロスの増加を抑制して慣性モーメントの増
大が可能である。これにより、ポンプトリップ時の吐出
流量の減少率を緩和させることができる。

第２図は本発明によるインターナルポンプの他の実施
例を示す縦断面図である。なお、第２図において、第１
図と同一部分には同一符号を付し、その部分の構成の説
明は省略する。第２図において、インターナルポンプ15
のモータ部16のロータ７とステータ６の上部にはタング
ステン合金のような密度の大きな金属を用いたフライホ
イール13が設置されている。よって、モータ部16の慣性
モーメントを増大させることができる。なおフライホイ
ール13の設置位置はモータ部６のロータ７とステータ６
の下部においても可能である。

なお、上述したエンドリング11、スラストディスク1
2、フライホイール13の材料としてタングステン合金を
示したが軸14に用いられる炭素鋼やステンレス鋼に比べ
て密度の大きな金属として劣化ウランやタンタル等を使
用しても本願の作用、効果は達成することができる。

〔発明の効果〕

本発明によればモータの大型化やモータロスの増加を
最小に押えて、即ちレイアウト設計へ大きな影響を与え
ることなく、慣性モーメントを増加することができる。
従って、ポンプトリップ時の吐出流量減少率が緩和され
るので、ポンプトリップによる炉心過渡事象において炉
が流量の減少が緩やかになるので燃料の健全性、信頼性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す原子炉内蔵型再循環ポ
ンプの縦断面図、第２図は本発明の他の実施例を示す原
子炉内蔵型再循環ポンプの縦断面図、第３図は原子炉内
蔵型再循環ポンプを用いた沸騰水型原子力発電プラント
の従来例を示す概略系統図である。 １…原子炉圧力容器 8,15…原子炉内蔵型再循環ポンプ（インターナルポン
プ） ９…ポンプ部、10,16…モータ部 11…エンドリング、12…スラストディスク 13…フライホイール、14…軸

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沸騰水型原子炉の圧力容器の冷却材中にさ
   れ浸漬炉心部に冷却材を強制循環させるインペラを有す
   るポンプ部と、このインペラを支持するポンプ軸に周設
   されたロータとこのロータの周囲に設けられたステータ
   とを有し前記ポンプ部を駆動させるモータ部と、このモ
   ータ部を収納する前記圧力容器の下部に設けられたモー
   タケーシングと、前記ポンプ軸に周設され、ポンプ軸の
   材料より密度の大きい材料から構成されるフライホイー
   ルとを有し、このフライホイールの外周壁と前記モータ
   ケーシングの内周壁によって形成される間隙は前記ロー
   タの外周壁とステータの内周壁によって形成される間隙
   よりも広いことを特徴とする原子炉内蔵型再循環ポン
   プ。
2. 【請求項２】前記ポンプ軸の下部に設けられ、ポンプ軸
   の材料より密度の大きい材料から構成されるスラストデ
   ィスクとを有することを特徴とする請求項１記載の原子
   炉内蔵型再循環ポンプ。