JP2899462B2 - 原子炉内蔵型再循環ポンプシステム - Google Patents

原子炉内蔵型再循環ポンプシステム

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JP2899462B2
JP2899462B2 JP3301889A JP30188991A JP2899462B2 JP 2899462 B2 JP2899462 B2 JP 2899462B2 JP 3301889 A JP3301889 A JP 3301889A JP 30188991 A JP30188991 A JP 30188991A JP 2899462 B2 JP2899462 B2 JP 2899462B2
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cooling water
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は沸騰水型原子炉に設置し
た原子炉内蔵型再循環ポンプの運転に係り、特にポンプ
モータの電源喪失時における原子炉の安全運転に関す
る。
【0002】
【従来の技術】最新の沸騰水型原子炉においては、従来
の原子炉の外部に設置される再循環ポンプに代わり、図
2の一部切断正面図に示すように原子炉圧力容器1の底
部に直接、複数設置する原子炉内蔵型再循環ポンプ2が
採用されている。この原子炉内蔵型再循環ポンプ2の運
転により原子炉冷却材は矢印3で示すようにダウンカマ
部4を通って吸込まれ、炉心5の下部に吐出されて炉心
5内に導入、循環される。原子炉内蔵型再循環ポンプ2
は、原子炉圧力容器1内で炉心5の周囲に複数基設置さ
れていて、直結されたポンプモータ6の回転駆動力をポ
ンプインペラ7に伝達し、ポンプインペラ7の回転によ
り原子炉圧力容器1内における原子炉冷却材を強制循環
させている。
【0003】また原子炉内蔵型再循環ポンプ2は図3の
構成断面図で示すように、原子圧力容器1の底部より内
部に突出したポンプインペラ7と、原子炉圧力容器1の
底部から下方に突出し、原子炉圧力容器1と一体に構成
されたモータケーシング8の内部に装着されて、ポンプ
インペラ7を回転駆動するポンプモータ6、及びモータ
ケーシング8の下端内部に装備された逆転防止装置9で
構成されている。さらにポンプ部は、ポンプインペラ7
の下部がポンプモータ6内に挿入されたポンプシャフト
10の上端に固定されていて、ポンプインペラ7の外周に
はポンプインペラ7と同軸で、案内羽根11を有するポン
プデフューザ12が、その外周と下端部を原子炉圧力容器
1に固定されている。
【0004】モータ部であるポンプモータ6は、軸心に
貫設された前記ポンプシャフト10の下方において図示し
ないキーを介して固着されたモータ軸13と、このモータ
軸13の外周に固定された回転子14と、前記モータケーシ
ング8の内周に装着、固定されたモータ外筒15と、モー
タ外筒15の内周に固定された固定子16とで構成されてい
る。前記モータ軸13の上端外周はモータ外筒15の内周に
固定された上部ラジアル軸受17で、同じくモータ軸13の
下端外周は下部ラジアル軸受18により夫々径方向を支承
されている。一方、モータ軸13の下部には補助インペラ
19が直結されていて、この補助インペラ19の上面と対峙
するモータ外筒15には上部スラスト軸受20が、またモー
タケーシング8の下端に図示しないシールを介して固定
されたモータ下蓋21と、前記補助インペラ19との間には
下部スラスト軸受22が設けられている。
【0005】この原子炉内蔵型再循環ポンプ2を運転す
ることにより、ポンプインペラ7により発生する図2の
矢印3で示す方向へ吐出される原子炉冷却材の反力は上
部スラスト軸受20により、また静止時におけるポンプシ
ャフト10、回転子14、ポンプインペラ7、補助インペラ
19等の回転部材の荷重は下部スラスト軸受22において夫
々支承される。モータ下蓋21の中心部には図示しないシ
ールを介して補助蓋23が、また補助蓋23の外周には逆転
防止装置9が設置されており、この逆転防止装置9、補
助蓋23及び補助インペラ19で囲まれる中心部には、補助
インペラ19の吸込口24が設けられている。なお、図示し
ない電源ケーブルはモータ下蓋21を気密に貫通して引出
されている。
【0006】さらに、モータ外筒15の上部にはモータ上
部室25が形成されており、モータケーシング8の上部に
はモータ上部室25に連通する貫通孔26が設けられ、この
貫通孔26にはモータ内部に高圧のパージ水を注入する配
管27が接続されている。またモータケーシング8には前
記貫通孔26の下方に冷却水出口28が貫通していて、配管
29によって原子炉内蔵型再循環ポンプ2の外部に設置さ
れている熱交換器30と接続している。さらに、熱交換器
30の他側は、配管31によりモータケーシング8の下部に
設けられている前記吸込口24側面の冷却水入口32に接続
されている。
【0007】以上のような構成の原子炉内蔵型再循環ポ
ンプ2においては、前記配管27からポンプモータ6の内
部に高圧で注入されるパージ水により、ポンプモータ6
内部は原子炉圧力容器1内と遮断される。またポンプモ
ータ6の内部は、原子炉内蔵型再循環ポンプ2を運転す
ることにより、配管31より冷却水入口32から吸込口24を
経由して、冷却水が補助インペラ19によって吸引されて
ポンプモータ6内部を循環し、冷却水出口28より配管29
を介して熱交換器30に還流して冷却される。
【0008】また、この原子炉内蔵型再循環ポンプ2の
採用に当たっては、その構造上、従来の再循環ポンプに
比較して回転部分の慣性が小さいことから、速度制御に
対する応答性に優れている反面、運転中に電源供給が遮
断された場合には、回転速度の低下が早いため、ポンプ
インペラ7が回転している時間、及び減衰率を極力、所
定値となるように電源装置等を設計し、炉心5を構成し
ている図示しない燃料棒の温度が急上昇しないようにし
ている。
【0009】なお、前記逆転防止装置9は、複数基設置
されている原子炉内蔵型再循環ポンプ2の内、1部の原
子炉内蔵型再循環ポンプ2に対する電源供給が断たれ、
他の原子炉内蔵型再循環ポンプ2の電源は正常で、通常
に運転されている場合には、これら正常運転中の原子炉
内蔵型再循環ポンプ2の吐出圧力により、電源供給が断
たれた原子炉内蔵型再循環ポンプ2は、ポンプインペラ
7に通常と逆向きの流れが加わり、この逆流による逆転
を防止するためのものである。この構造は一般にカムラ
ッチ方式で、回転部分には多数個の可動カムが設けてあ
り、回転に伴う遠心力で径方向に広がる構成となってい
る。一方、静止側には円筒部材があり、ポンプインペラ
7が逆に回転できないようにカム形状が形成されてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】原子炉内蔵型再循環ポ
ンプ2においては、そのポンプモータ6の電源供給が断
たれた場合には、その回転部分の慣性が小さいためにポ
ンプインペラ7の回転は急速に遅くなり、遂には停止す
るに至る。この場合に電源復旧までの間は、原子炉にお
ける炉心冷却は自然循環による冷却に頼らざるを得な
い。この際の原子炉冷却材は図2に示す矢印3の流路を
とるが、この時、停止した原子炉内蔵型再循環ポンプ2
の存在は自然循環流にとっては、流路抵抗となり自然循
環力を弱める作用をして、炉心の冷却が阻害されるとい
う課題があった。
【0011】本発明の目的とするところは、ポンプモー
タの冷却水を外部のポンプにより原子炉内蔵型再循環ポ
ンプに加圧供給し、供給電源遮断時に際しては原子炉内
蔵型再循環ポンプの補助インペラの駆動により原子炉内
蔵型再循環ポンプの急速な回転低下を防止して、炉心冷
却を行う原子炉内蔵型再循環ポンプシステムを提供する
ことにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、原子炉圧力容器底部に設置されている再
循環ポンプと、この再循環ポンプと一体に取付けられて
いるポンプモータと、このポンプモータにより駆動され
るポンプインペラと、前記ポンプモータ部に配管を介し
冷却水を供給する冷却設備とを備えた原子炉内蔵型再
循環ポンプシステムにおいて、前記ポンプモータのポン
プシヤフトに補助インペラを直結すると共に、前記冷却
設備には冷却水ポンプを設け、この冷却水ポンプの駆動
による加圧冷却水を前記補助インペラに供給して前記ポ
ンプモータを制御するように構成したことを特徴とす
る。
【0013】
【作用】原子炉の正常運転中は、原子炉内蔵型再循環ポ
ンプのポンプ部の冷却水を熱交換器から冷却水ポンプに
より補助インペラに送り込み、補助インペラによりポン
プモータ内を循環させて冷却する。若し、供給電源が遮
断した場合にはポンプモータによる回転力が喪失する
が、冷却水ポンプから圧送された冷却水による補助イン
ペラの回転力により原子炉内蔵型再循環ポンプが回転し
て、原子炉冷却材の強制循環機能を維持すると共に、炉
心の温度上昇を防止する。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分について
は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。図1の構
成断面図で示すように、原子炉内蔵型再循環ポンプ2
は、原子圧力容器1の底部より内部に突出したポンプイ
ンペラ7と、原子炉圧力容器1の底部から下方に突出
し、原子炉圧力容器1と一体に構成されたモータケーシ
ング8の内部に装着されて、ポンプインペラ7を回転駆
動するポンプモータ6、及びモータケーシング8の下端
内部に装着された逆転防止装置9で構成されており、ポ
ンプモータ6のモータ軸13の下部には補助インペラ19が
直結されている。
【0015】この補助インペラ19の上面と対峙するモー
タ外筒15には上部スラスト軸受20が、またモータケーシ
ング8の下端に図示しないシールを介して固定されたモ
ータ下蓋21と、前記補助インペラ19との間には下部スラ
スト軸受22が設けられている。
【0016】またモータ下蓋21の中央に取付けてある補
助蓋23及び補助インペラ19で囲まれる中心部には補助イ
ンペラ19の吸込口24が設けられている。さらに、モータ
外筒15の上部にはモータ上部室25が形成されており、モ
ータケーシング8の上部にはモータ上部室25に連通して
いる貫通孔26があり、この貫通孔26にはモータ内部に高
圧のパージ水を注入する配管27が接続されている。さら
に、モータケーシング8の貫通孔26の下方には冷却水出
口28があり、冷却水配管29によって熱交換器30と接続し
ている。また熱交換器30の他側は冷却水配管31と、これ
に介挿した例えば蒸気タービンで駆動される冷却水ポン
プ33が、前記吸込口24側面のモータケーシング8の下部
に設けられている冷却水入口32に接続されている。また
冷却水ポンプ33には、蒸気弁34を備えた蒸気配管35が接
続されて構成されている。
【0017】次に上記構成による作用について説明す
る。原子炉内蔵型再循環ポンプ2のポンプモータ6に対
して電源の供給が正常の場合には、ポンプモータ6に駆
動されたポンプインペラ7により発生した原子炉冷却材
の流れは炉心5に十分供給されて、炉心5を冷却すると
共に炉出力を引き出す。この時、補助インペラ19は、前
記熱交換器30、冷却水配管31、冷却水ポンプ33を経由
し、吸込口24に送り込まれた冷却水を吸引して、ポンプ
モータ6内部を循環、冷却させて再び熱交換器30に戻
す。
【0018】ここで、何らかの原因により一部の原子炉
内蔵型再循環ポンプ2のポンプモータ6の供給電源が遮
断されると、その原子炉内蔵型再循環ポンプ2のポンプ
インペラ7の回転が低下して、当該原子炉内蔵型再循環
ポンプ2による炉心5に対する原子炉冷却材の循環流量
が低下するようになる。しかしながら、原子炉内蔵型再
循環ポンプ2には、その吸込口24に蒸気タービン駆動の
冷却水ポンプ33により加圧された冷却水が送り込まれて
いるため、この冷却水により補助インペラ19が駆動され
る。これにより、当該原子炉内蔵型再循環ポンプ2にお
ける回転の急速低下は生ぜず、また停止することもな
い。
【0019】従ってこの時に、他の正常運転中の原子炉
内蔵型再循環ポンプ2による炉心5における原子炉冷却
材の流れを阻害する流路抵抗ともならないので、炉心5
を構成する燃料棒の温度が上昇することがない。さら
に、この冷却水ポンプ33の制御により冷却水の圧力及び
流量を調整して、電源正常時のポンプモータ6の冷却効
果、あるいは電源喪失時における原子炉内蔵型再循環ポ
ンプ2の回転維持や停止に至る減衰率等を容易に制御す
ることも可能となるので、電源装置等による運転時の慣
性を考慮する必要がない。
【0020】また本発明によれば、正常運転中の他の原
子炉内蔵型再循環ポンプ2の吐出圧力による、電源供給
が断たれた原子炉内蔵型再循環ポンプ2の逆転が生じな
いので、逆転防止装置9の装備を不要とすることも可能
となる。なお、上記した一実施例においては、冷却水ポ
ンプ33を蒸気タービン駆動として説明したが、原子炉内
蔵型再循環ポンプ2の電源と別個の非常用電源等を備え
ればモータ駆動であっても良く、また蒸気タービン駆動
では、電源喪失に際しても原子炉からの蒸気あるいは、
補助蒸気があれば常に支障なく機能を発揮することが可
能である。
【0021】
【発明の効果】以上本発明によれば、原子炉内蔵型再循
環ポンプの電源系統に支障が生じ、原子炉圧力容器に設
置されている複数基の原子炉内蔵型再循環ポンプの内の
一部、あるいは全数の電源が喪失した場合にも、当該原
子炉内蔵型再循環ポンプの回転が急速に低下して停止す
ることなく、原子炉冷却材の流れを阻害することもない
ので、炉心の冷却に支障を与えず、原子炉運転の安全性
と信頼性が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る原子炉内蔵型再循環ポ
ンプシステムの構成断面図。
【図2】沸騰水型原子炉の概要を示す一部切断正面図。
【図3】従来の原子炉内蔵型再循環ポンプシステムの構
成断面図。
【符号の説明】
1…原子炉圧力容器、2…原子炉内蔵型再循環ポンプ、
3…原子炉冷却材の流路、4…ダウンカマ部、5…炉
心、6…ポンプモータ、7…ポンプインペラ、8…モー
タケーシング、9…逆転防止装置、10…ポンプシャフ
ト、11…案内羽根、12…ポンプデフューザ、13…モータ
軸、14…回転子、15…モータ外筒、16…固定子、17…上
部ラジアル軸受、18…下部ラジアル軸受、19…補助イン
ペラ、20…上部スラスト軸受、21…モータ下蓋、22…下
部スラスト軸受、23…補助蓋、24…吸込口、25…モータ
上部室、26…貫通孔、27…配管、28…冷却水出口、29,
31…冷却水配管、30…熱交換器、32…冷却水入口、33…
冷却水ポンプ、34…蒸気弁、35…蒸気配管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G21C 15/243 530 G21C 15/243 510 F04D 7/08 H02K 7/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原子炉圧力容器底部に設置されている再
    循環ポンプと、この再循環ポンプと一体に取付けられて
    いるポンプモータと、このポンプモータにより駆動され
    るポンプインペラと、前記ポンプモータ部に配管を介し
    冷却水を供給する冷却設備とを備えた原子炉内蔵型再
    循環ポンプシステムにおいて、前記ポンプモータのポン
    プシヤフトに補助インペラを直結すると共に、前記冷却
    設備には冷却水ポンプを設け、この冷却水ポンプの駆動
    による加圧冷却水を前記補助インペラに供給して前記ポ
    ンプモータを制御するように構成したことを特徴とする
    原子炉内蔵型再循環ポンプシステム。
JP3301889A 1991-11-18 1991-11-18 原子炉内蔵型再循環ポンプシステム Expired - Lifetime JP2899462B2 (ja)

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JP5693291B2 (ja) * 2011-02-24 2015-04-01 株式会社酉島製作所 循環ポンプ
JP5798339B2 (ja) * 2011-02-24 2015-10-21 株式会社酉島製作所 循環ポンプ
CA2944273A1 (en) * 2015-11-02 2017-05-02 Sulzer Management Ag Pump drive unit for conveying a process fluid

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