JP6550065B2 - 小型または中型モジュラー原子炉の一次回路用のモータ駆動遠心ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、原子炉の冷却を提供し且つ冷却材を一次回路を通して循環する一次モータ駆動ポンプの分野に関し、および詳細には、小型および中型モジュラー炉に適したモータ駆動一次ポンプの設計に関する。

１０００ＭＷを超える電力を分配可能なより強力な原子炉と違い、一般にＳＭＲ（Ｓｍａｌｌ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｒｅａｃｔｏｒｓを表す）と呼ばれる小型および中型モジュラー炉の分野は、かなり拡がり続けている。ＳＭＲの多くの設計は進行中であり、一般に５０〜７００ＭＷの範囲内（小型炉では３００ＭＷ未満、中型炉では７００ＭＷ未満）である。伝統的な設備よりも費用が掛からずまた柔軟性があるので、ＳＭＲは、特に発展途上国において、増大する電気エネルギー需要に対する回答を提供する。

ＳＭＲのモジュラー構成は、ニーズに合ったモジュラー数を使用することによって、生産能力を徐々に増大することを可能にする。それらはよりコンパクトなので、輸送前に部分的に予備製作し、最終的なエンドユーザの現場で組み立てることができる。プラグアンドプレイソリューションとして設計されているので、ＳＭＲ設備はより迅速に構築可能であり、費用調達の観点で、現場で実行される設置作業の観点で、サイズおよび最終用途の観点で、より優れた柔軟性を提供する。

ＳＭＲとして想定される多数の原子炉の種類があり、具体的には加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ）、高温原子炉（ＨＴＲ：ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅａｃｔｏｒ）または溶融塩原子炉（ＭＳＲ：ｍｏｌｔｅｎ ｓａｌｔ ｒｅａｃｔｏｒ）さえある。ＰＷＲでは、冷却材を構成する普通の水が、およそ１５０バールの高圧の下で、液状に維持される。一次回路内で水は核燃料によって生成された熱を収集し、蒸気発生器を使用する二次回路の流体に伝える。ＳＭＲに想定される一体型ＰＷＲにおいて、１つまたは複数の蒸気発生器が、原子炉と同じ格納容器内に設置される。原子炉からの熱は二次回路によって蒸気タービンに伝えられ、蒸気タービンが、電気を発生する役割を課された交流発電機を駆動する。

１つまたは複数の一次ポンプが、一次回路を通して水を炉心と蒸気発生器との間で循環する。一次冷却材ポンプはＰＷＲ施設の運転および安全に欠かせない構成要素である。ＳＭＲの設計は一次ポンプの構造の見直しを伴う。その理由は、原子炉、一次回路および蒸気発生器を１つのモジュール内に有する一体型ＰＷＲの構造は、幾何学的および機能的な、ならびに耐久性、または安全要求の観点で、新たな要件を課すためである。

簡素、コンパクト、安価であり且つほとんどの厳しい安全要求を満たす原子炉の壮大な仕様書が、その構成部品に論理的に伝えられる。既存の一次ポンプがこの新規要件に対して説明される。本発明の非限定的な例として、ＳＭＲに適したモータ駆動一次ポンプは、機能的要件として、６０年の耐用年数、３００〜３５０℃の間のモータ駆動ポンプ入口流体温度、１４０〜１６０バールの運転圧力、６００〜７００ｋｇ／ｍ^３の冷却材密度、および多くの幾何学的要件（例えば全寸法の外囲容器を垂直または水平に取り付ける能力）、設置要件（例えばそれを溶接によって設置してはならないという事実、格納容器の内側に構成要素を残さないで原子炉の外側からそれを完全に切り離すことができなければならないという事実）、および外部要件（例えば耐震要件）を有する。

従ってこれらの新規且つ壮大な要件を満たすモータ駆動一次ポンプを有することが望ましい。適切なモータ駆動一次ポンプは、簡単な設計で、頑丈で、経済的で、大量生産に適したものであり、およびほとんどの厳しい機能的および規制要求を満たす必要がある。

このため、本発明の主題は、原子炉の一次回路内で冷却材を循環するためのモータ駆動遠心ポンプである。モータ駆動ポンプは、密封型モータユニットと、液圧部分と、冷却材中に浸漬されたシャフトであって、密封型モータユニットによって回転され、シャフトに固定された液圧部分の羽根車によって冷却材をポンプ送給するシャフトとを含む。モータユニットは、乾燥した固定子と、シャフトに確実に取り付けられた、浸漬された回転子とを含む。モータ駆動ポンプはまた、モータユニットの回転子と液圧部分の羽根車との間でシャフトに確実に取り付けられた、浸漬されたフライホイールであって、モータユニットがシャフトを回転することを止めたとき、最短化された減速時間を保証することを可能にする、浸漬されたフライホイールと、所定の方向にシャフトが回転することを機械的に阻止するように構成された、浸漬された逆回転防止装置とを含む。

有利に、浸漬された逆回転防止装置は、固定部分と、シャフトに固定された可動部分とを含む。可動部分は、固定部分に面した少なくとも１つのキャビティと、遠心力によって前記キャビティの内側に保持され、可動部分の回転速度が所定の閾値未満に低下すると重力によってキャビティを部分的に出る少なくとも１つの可動ピンとを含む。固定部分は、緩やかな勾配の第１面および急な勾配の第２面の２つの傾斜面から構成された少なくとも１つの傾斜路を含む。逆回転防止装置は、所定の速度閾値を下回ると、
− 許容された回転方向に可動部分が回転しているとき、前記ピンが、緩やかな勾配の傾斜面との接触によってキャビティの中に押し戻され、
− キャビティの外側の前記ピンの部分が、急勾配の傾斜面との接触によって可動部分の反対方向の回転を阻止する
ように構成される。

有利に、逆回転防止装置の可動部分はフライホイール中に形成され、一体型サブアセンブリを形成する。

有利に、少なくとも１つのピンは、外面的には主軸に沿った実質的に円筒状のものである。キャビティは、ピンの主軸に沿った実質的に円筒状の、適合する内部形状を有する。

有利に、少なくとも１つのピンは、前記ピンが移動するとき冷却材がキャビティの内側を流れることをより容易にする、ピンの主軸と実質的に平行な開放型ダクトを含む。

有利に、少なくとも１つのピンは、前記ピンが第１面を上ることをより容易にするために、および可動部分と固定部分との間の衝撃を制限するために、少なくとも一方の端部に、面取りされた外形または丸められた外形を含む。

有利に、逆回転防止装置は、複数のピンと、シャフトの回転軸から等しい距離の所に形成され、および可動部分内に均一な角度で分散された複数のキャビティと、固定部分上に均一に分散された同じ数の傾斜路とを含み、その結果、回転の阻止は、ピンのそれぞれが傾斜路と接触した結果である。

有利に、逆回転防止装置は、複数のピンと、シャフトの回転軸から等しい距離の所に形成され、および可動部分内に均一に分散された複数のキャビティと、固定部分上に均一に分散された異なる数の傾斜路とを含み、その結果、回転の阻止は、１つのピンが傾斜路と接触した結果である。

有利に、少なくとも１つの傾斜路の、少なくとも１つのピンの、または少なくとも１つのキャビティの少なくとも表面部分が、表面硬化プロセスによって機械的に強化される。

有利に、少なくとも１つの傾斜路の、少なくとも１つのピンの、または少なくとも１つのキャビティの少なくとも１つの部分が、改良された機械的強度を有する金属合金から作製される。

有利に、モータ駆動ポンプは、モータユニットを一次回路から熱的に隔絶するために、モータユニットと液圧部分との間に断熱部分を含む。シャフトはフライホイールと羽根車との間で断熱部分を通過する。

有利に、固定部分は可動部分に面する断熱部分の表面に形成される。

有利に、モータ駆動ポンプは垂直に取り付けられる。少なくとも１つのキャビティはキャビティ内のピンの垂直移動を許容するように構成される。所定の閾値未満に低下する回転速度により逆回転防止装置の全てのピンが落とされる。

有利に、モータ駆動ポンプは水平に取り付けられる。少なくとも１つのキャビティは、キャビティ内のピンの半径方向移動を許容するように構成される。所定の閾値未満に低下する回転速度により逆回転防止装置のピンのいくつかが落とされる。

以下の図に例として与えられたいくつかの実施形態の詳細な記載を読むことにより、本発明はより深く理解され、さらなる有利性が明らかになる。

本発明によるモータ駆動ポンプを示す。 本発明によるモータ駆動ポンプがＳＭＲに垂直な構成でどのように一体化されるかを示す。 本発明の好ましい実施形態によるモータ駆動一次ポンプを示す。 本発明の好ましい実施形態によるモータ駆動一次ポンプを示す。 本発明の好ましい実施形態によるモータ駆動一次ポンプを示す。 本発明の好ましい実施形態で使用される軸受の組を記載する。 本発明の好ましい実施形態で使用される羽根付きホイールを装備したフライホイールを記載する。 本発明の好ましい実施形態で使用される羽根付きホイールを装備したフライホイールを記載する。 本発明の好ましい実施形態で使用される外部冷却回路を記載する。 本発明の好ましい実施形態で使用される外部冷却回路を記載する。 本発明の好ましい実施形態で使用される逆回転防止装置を記載する。 本発明の好ましい実施形態で使用される逆回転防止装置を記載する。 本発明の好ましい実施形態で使用される逆回転防止装置を記載する。

明確にするために、様々な図面中、同一の要素には同一の参照番号が付けられる。

図１ａおよび１ｂは、本発明によるモータ駆動一次ポンプ、および垂直な構成におけるＳＭＲとのその一体化を示す。図１ａは原子炉１１の上側部分と、本発明によるモータ駆動一次ポンプ１０とを示す。原子炉１１の上側部分は加圧器を含む。加圧器内には、原子炉１１の下側部分内の制御された核反応の影響により高圧且つ高温で冷却材が保持されている。原子炉一次回路は、加圧器と１つまたは複数の蒸気発生器との間で流体を循環する１基または複数のモータ駆動ポンプを含む。図１ａおよび１ｂに示される原子炉１１の上側部分は、ドーム型部分と略円筒状基部とを含む。図１ａは、図をより分かりやすくするためにモータ駆動一次ポンプ１０を１つだけ装備された原子炉１１を示す。しかしながら、いくつかのモータ駆動一次ポンプが原子炉１１の上側部分の略円筒状基部に、およびこの上側部分の周囲に固定されることも考えられる。図１ａにおいて８基のモータ駆動一次ポンプを基部の周囲に配置可能であり、図中、８基のポンプの接続インターフェースを見ることができる。この例では原子炉の設計は、モータ駆動一次ポンプが垂直に頭部を下にして取り付けられるべきであることを命じている。モータ駆動一次ポンプ１０はモータユニット１２と液圧部分１３とを含み、それらは断熱部分１４によって分離されている。基部は一次回路の一部を含む。図１ｂに示されるように一次ポンプは、炉心に接続された共通マニホルド１５に接続される。冷却材は、蒸気発生器に接続された共通放出エンクロージャ１６にポンプで送給される。モータ駆動ポンプが高度に密閉された環境に、とりわけ原子炉の壁に非常に近接して一体化されるという事実が、モータ駆動ポンプの設計に、とりわけ羽根車の上流の、羽根車を通過する、およびその下流の流体の流れに関して、多くの制約を課すことにも注目すべきである。

図１ａおよび１ｂに示されているモータ駆動一次ポンプおよびその原子炉への一体化は、例として与えられ、本発明を限定しない。この例において、モータ駆動ポンプは垂直の構成であり、冷却材は普通の水である。より大まかに言えば、本発明は、原子炉の一次回路内で冷却材を循環するためのモータ駆動遠心ポンプに関する。

図２ａ、２ｂおよび２ｃは、本発明の好ましい実施形態によるモータ駆動一次ポンプを示す。モータ駆動一次ポンプはモータ駆動遠心ポンプであり、これは密封型モータユニット１２と、断熱部分１４によって分離された液圧部分１３とを含む。これら３つの要素は、それらの間を通過する、長手軸の周りを回転するシャフト１７を有する。回転可動アセンブリは一次回路の冷却材中に浸漬される。

モータユニット１２は乾燥した固定子１８と、シャフト１７に確実に取り付けられた浸漬された回転子１９とを含み、浸漬回転子はシャフト１７を回転させ、従って液圧部分１３の可動要素を回転させる。

液圧部分１３は、共通マニホルド１５に接続された取込みダクト２０と、共通放出エンクロージャ１６に接続された放出ダクト２１とを含み、これらのダクトはシャフトに固定された羽根車２２によって分離されている。羽根車２２の回転は、シャフト１７によって駆動され、冷却材がポンプ送給されることを許容する。

断熱部分１４は、モータ駆動ポンプを原子炉に固定する手段を含む。これらの固定手段は、モータ駆動ポンプの簡単な分解が可能になるように好ましくはスタブ−ナット型のものである。断熱部分１４は、モータ駆動ポンプを、モータユニット１２を含む冷えた部分と、一次回路に接続された液圧部分１３を含む熱い部分との間で分離する。典型的に、７０℃〜１６０℃の間の温度が冷えた部分に求められ、一方で熱い部分は冷却材の温度、すなわち３００℃〜３５０℃の間の温度に近い。それを達成するために、本発明によるモータ駆動一次ポンプは、以下で詳細に記載される冷却回路を含む。

原子炉の冷却は原子炉の安全性において決定的な要素である。モータ駆動ポンプまたはそれに動力を供給する電力網の故障時、冷却材の流れを維持するために、従って最低限の量の原子炉冷却を維持するために、かなりの流体流量を維持することが必要である。例として、この要求は、電力供給の中断の結果としてモータが停止した３秒後、公称流量の５０％超またはそれに等しい流量を維持する要求について量的に表現することができる。シャフトおよび回転子の慣性がこの種の要求を満たすのに十分でないことが起こる。そのため、モータ駆動ポンプはまた、モータ駆動ポンプの熱い部分と冷えた部分との間で、または言い換えるとモータユニット１２の回転子１９と液圧部分１３の羽根車２２との間でシャフト１７に確実に取り付けられた浸漬フライホイール２３を含む。フライホイールは電力供給の停止または故障後の数秒間、十分な冷却材流量を維持することを可能にする。有利にはフライホイールはまた、モータ駆動ポンプが開始または停止されるとき、シャフト１７の回転速度を滑らかにすること、および急な動きを制限することを可能にする。フライホイールはまた、放射線遮断を構成し、これにより、モータ駆動ポンプ接続インターフェースを介して原子炉から逸出し得る放射性放射を制限することが可能になる。フライホイールの仕様は、シャフトの慣性、モータの摩擦損失従って出力、および冷却回路の能力に直接的な影響を有する。シャフトに確実に取り付けられ、およびステンレス鋼の密度を超える、好ましくは８ｋｇ／ｌを超える高密度の材料から作製された、厚いディスクの形態のフライホイールを有することが有利である。有利にはフライホイールはニッケルおよびクロムをベースとする合金から、好ましくはインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）６２５というその登録商品名によって知られるＮｉＣｒ_２２Ｍｏ_９Ｎｂ合金から作製される。

図３は、信頼性のある回転子動力学を保証するために本発明の好ましい実施形態で使用される軸受の組を記載する。シャフト１７およびそれに接続された構成要素、特に回転子１９、フライホイール２３および羽根車２２は、モータユニットの固定要素から、液圧部分から、および断熱部分１４から構成されたモータ駆動ポンプ本体２６に対して回転可動性を有するアセンブリ２５を形成する。可動アセンブリ２５は、モータ駆動ポンプを介して循環する冷却材の中に浸漬される。モータ駆動ポンプは、冷却材がポンプ送給されることによって潤滑される軸受の組を含み、可動アセンブリ２５がモータ駆動ポンプ本体２６に対して回転できることを保証する。図３に示される好ましい実施形態において、軸受の組は、
− 回転子１９とシャフトの上端部との間に配置された第１のラジアル軸受３０、
− 回転子とフライホイールとの間に配置された第２のラジアル軸受３１、
− フライホイールの近くおよびフライホイールの第２軸受と反対の側に配置された第３のラジアル軸受３２、
− 羽根車２２の近くに配置された第４のラジアル軸受３３
を含む。

第１および第２のラジアル軸受３０および３１は、モータユニット１２の固定部分内のシャフト１７の回転を案内する。それらは乾燥固定子１８に対する浸漬回転子１９の回転を案内する。これらの軸受３０および３１はモータ駆動ポンプの冷えた部分に配置される。

有利に軸受３０および３１は滑り軸受またはパッド軸受であり、好ましくは、登録商品名Ｅｋａｓｉｃを有する炭化ケイ素から作製された５つのパッドと、炭化タングステン表面処理を有するステンレス鋼ブッシングとを含むパッド軸受である。

第３および第４のラジアル軸受３２および３３は、断熱部分１４の固定部分内のシャフト１７の回転を案内する。これらの軸受３２および３３はモータ駆動ポンプの熱い部分内に配置される。有利に軸受３２および３３は静圧流体軸受および／または三円弧（ｔｈｒｅｅ−ｌｏｂｅｄ）軸受タイプのものである。それらはステライトまたはＣｏｌｍｏｎｏｙ（登録商標）タイプの合金から作製され得る、または表面処理によってまたはコーティングによって得られた表面硬化を有し得る。

モータ駆動ポンプの軸受の組はまた、シャフトのアキシャル方向移動を阻止するために第１ラジアル軸受３０の近くに配置されたアキシャル軸受３４を含む。自由にアクセス可能なその上側部分を介したモータ駆動ポンプの簡単な分解を可能にするために、アキシャル軸受３４を回転子とシャフトの上端部との間に配置することが有利である。有利にアキシャル軸受３４は、登録商品名Ｅｋａｓｉｃ Ｇを有する炭化ケイ素から作製された１５個のパッドと、登録商品名Ｅｋａｓｉｃ Ｃを有する炭化ケイ素から作製されたディスクとを好ましくは含むティルティングパッド軸受から構成される。

図４ａおよび４ｂは本発明の好ましい実施形態で使用される羽根付きホイールを取り付けられたフライホイールを記載する。回転可動アセンブリは冷却材の中に浸漬される。それは従って高温まで自然に上昇される。シャフトの比較的高い回転速度（典型的に１分あたり２０００〜４０００回転の間）によって、軸受内に、より大まかに言えばフライホイール２３および浸漬回転子１９などの回転部品において、熱が生成される。そのためモータ駆動ポンプ、特にモータユニット１２を冷却することが必要である。本発明の１つの特に有利な特徴によれば、フライホイール２３は羽根付きホイール４０を含み、羽根付きホイール４０によって、モータユニットを冷却することを可能にする冷却材の循環が引き起こされる。

この意図は、冷却されるべき移動部品近くの流体に動きを引き起こすために、シャフトの回転を使用することである。この羽根付きホイールに関して想定される多数の実施形態が存在する。それはフライホイールの表面に形成されたチャネルまたは溝から構成可能である。本発明の好ましい実施形態において、図４ａおよび４ｂに示されるように、羽根付きホイール４０は、フライホイール２３の上側表面に形成された複数の真直ぐなフィン４１を含む。ここでフライホイールの上側表面は回転子の方を向く表面である。それは図４ｂの矢印によって表された流体の循環を引き起こす。この循環は一方で流体がこの後で記載される外部冷却回路４２にフィードされることを可能にし、他方で流体のストリームがフライホイール２３の周囲でモータ駆動ポンプの冷えた部分から熱い部分に向かって生成されることを可能にする。この流体ストリームは特にフライホイールの下に配置された第３ラジアル軸受３２に潤滑を提供する。図に示される好ましい実施形態において、第３軸受は、静圧および／または３つのローブを有する軸受である。この場合、羽根付きホイール４０によって引き起こされた冷却材流体の循環の結果として冷却材が第３ラジアル軸受３２を潤滑できるように、フィードダクト４４が断熱部分１４内に有利に形成される。

フライホイールに形成された羽根付きホイールによって引き起こされるこの冷却材の循環の使用は、それが特定構成要素の直接の冷却と、軸受の潤滑と、外部冷却回路への冷却材の供給とを同時に可能にする一方で同時に摩擦損失を制限するので、特に有利である。これは、冷えた部分すなわちフライホイールの上側表面のおよそ８０℃の温度と、熱い部分すなわちフライホイールの下側表面のおよそ１５０℃の温度との間でフライホイールを分離することを効果的に可能にする。

代替的な構成において、羽根付きホイールをフライホイールの下側表面に形成することが想定される。

図５ａおよび５ｂは、本発明の好ましい実施形態で使用される外部冷却回路を記載する。外部冷却回路４２であって、これを通してフライホイール２３の羽根付きホイール４０によって押される冷却材が循環する外部冷却回路４２である。冷却回路４２はモータ駆動ポンプ本体２６の周囲に巻かれた１つまたは複数の巻き５０を含む。少なくとも１つの巻き５０を通って循環する冷却材は、円筒型シェル５１内で本体２６の周囲を循環する第２冷却材によって冷却される。第２冷却剤が加圧且つ冷却されることを可能にする第２回路と呼ばれる第２冷却剤の液圧回路は描かれていない。いかなる従来型の回路も本発明に適している。

外部冷却回路４２は、少なくとも１つの巻き５０の壁を通過する熱の交換による冷却材の冷却と、モータ駆動ポンプ本体２６の壁によるモータ駆動ポンプの直接的な冷却とを同時に可能にする。

羽根付きホイール４０によって移送される冷却材の加速により、モータ駆動ポンプ本体２６内に形成されたフィードダクト４３を経由して少なくとも１つの巻き５０にフィードすることが可能になる。冷却材は巻きを通過するにつれ冷却され、その後回転子の上端部近くでモータユニットに再び導入される。有利に流体は、第１ラジアル軸受３０および／またはアキシャル軸受３４に面する、モータ駆動ポンプ本体２６内に形成されたフィードダクト５２を経由して再び導入される。外部冷却回路４２と協同する羽根付きホイール４０は従って、その作動および耐久性と両立する温度帯（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｉｎｄｏｗ）内に密封型ユニットを維持することを可能にする流体回路を作り出す。この装置は簡素且つ非常に効率的であり、６０〜１００℃の間の温度帯に維持された冷えた部分が達成される。

図６ａおよび６ｂは本発明の好ましい実施形態で使用される浸漬された逆回転防止装置を記載する。ポンプの信頼性は設置の安全性のカギである。ポンプの意図的または偶発的な停止の際にポンプ送給の方向が逆転されないことを保証することが必要である。これは、モータ駆動ポンプが停止される一方で他の構成要素が依然回転しているときポンプの送出側の圧力が取込み側の圧力を超えるためである。逆の流れがモータ駆動ポンプを通過し、それを反対方向に回転させる。その速度は高く、動的、液圧的および機械的な観点において許容できる限界を超える可能性がある。

そのため、本発明によるモータ駆動ポンプは逆回転防止装置を含み、これはシャフトが所定の方向に回転することを機械的に阻止することができる。冷却材に浸漬された逆回転防止装置６０は固定部分６１と、シャフトに固定された可動部分８１とを含む。可動部分は図６ａ、６ｂおよび６ｃに示されていない。本発明の好ましい実施形態において、それは先に記載したフライホイール２３である。この場合、固定部分はフライホイール２３に面する断熱部分１４の表面に形成可能である。この実施形態は図５ａに示されている。

逆回転防止装置６０の可動部分８１は、固定部分６１に面する少なくとも１つのキャビティ８０と、少なくとも１つの可動ピン６２とを含む。逆回転防止装置６０は、シャフト１７が十分に高い速度で回転されるとすぐに少なくとも１つの可動ピン６２が遠心力によって前記キャビティ８０の内側に保持されるように、構成される。可動部分８１の回転速度が所定の閾値未満に低下すると、可動ピン６２は重力により落下し、キャビティ８０を部分的に離れる。

固定部分６１は、２つの傾斜面６４および６５から構成された少なくとも１つの傾斜路６３を含み、第１面６４は緩やかな勾配であり、第２面６５は急な勾配である。図６ａ、６ｂおよび６ｃに示される実施形態において、第２面６５は垂直である。それはまた窪み６６を含み、回転速度が十分に低い場合にピン６２が重力により落下すると、窪み６６の中にピン６２が挿入され得る。

従って逆回転防止装置の背後の原理は以下のとおりである。すなわち、モータ駆動ポンプが始動されると、キャビティ８０に部分的に挿入されたピン６２は許容された方向に回転駆動され、従って後退して急勾配の面６５に形成された窪み６６に入り込む前に緩やかな勾配の面６４を上る。回転速度が所定の閾値を超えると、遠心力がピン６２をキャビティ８０内の適所に保持する。速度がこの閾値未満に低下するとすぐに逆のことが起こる、すなわち、ピン６２が重力により落下する。必要に応じて、シャフト１７の回転方向の逆転が、ピン６２を面６５の窪み６６の方に駆動する。面６５の急勾配（面は図に示される実施形態において垂直である）により、ピン６２がこの面６５を上ることは阻止され、従って許容されない方向におけるシャフト１７の回転は阻止される。

換言すると、逆回転防止装置６０は、速度閾値を下回ると、
− 可動部分８１が許容された回転方向に回転しているとき、緩やかな勾配の傾斜面６４との接触によってピン６２がキャビティ８０の中に押し戻され、
− 可動部分８１が反対方向に回転しているとき、キャビティ８０の外側のピン６２の部分が急勾配の傾斜面６５との接触によって回転を阻止する、
ように考えられる。

この逆回転防止装置に関して想定される多数の実施形態が存在する。図６ａ、６ｂおよび６ｃに示される本発明の好ましい実施形態において、可動部分８１はフライホイール２３の中に形成される。１つ、または好ましくはいくつかのキャビティ８０が、フライホイールの下側表面に形成される。キャビティは、シャフト１７の長手軸と平行な軸に沿った実質的に円筒状の内部形状を有する。従って逆回転防止装置はキャビティ８０と同じ数のピン６２を含む。ピン６２は外面的には主軸に沿った実質的に円筒状のものであり、重力により長手軸に沿ってキャビティ８０内を摺動するように設計される。同様に、円弧状の窪み６６が垂直面６５に形成され、その形状は円筒ピン６２に合っている。

図６ｂおよび６ｃに示されるように、ピン６２は、ピンの中心に形成されピン６２の主軸と実質的に平行な開放型ダクト７０を含み得る。開放型ダクト７０は、ピン６２が移動するとき冷却材がキャビティ８０の内側に流れることをより容易にする。

少なくとも１つのピン６２はまた、その２つの長手方向端部において面取りされた外形または丸められた外形７１を含み得る。図６ｂに側面で示される面取りされた外形または丸められた外形７１は、円筒の基部と円筒の母線との間の直角をそこで壊す。この構成はピンが緩やかな勾配の面６４を上ることを有利により容易にし、および所定の速度閾値未満で可動部分と固定部分６１との間の衝突を制限することを可能にする。

前に記載したように、複数のキャビティ８０および複数のピン６２を含む逆回転防止装置が想定される。従ってキャビティ８０はシャフト１７の回転軸から等距離の所に形成され、また可動部分８１の外周に沿って等しい角度で分散される。例えば、装置は、フライホイール２３の４つの主要点に配置された４つのピン６２を含む４つのキャビティ８０を含む。

同じ数のキャビティ８０および傾斜路６３を含む逆回転防止装置も想定される。傾斜路６３は可動部分８１のキャビティ８０に面した状態で固定部分６１上に形成され得、および固定部分６１の円周に沿って等しい角度で分散され得る。図６ａに示される例では、４つの傾斜路６４がフライホイール２３に面する断熱部分１４の表面上の４つの主要点に形成される。このように構成されるとき、回転の阻止は、ピン６２のそれぞれの、固定部分の傾斜路６５との接触の結果である。シャフトによって生成されるトルクは、ピンのそれぞれを横切って有利に分割される。

代替的な構成において、逆回転防止装置は、異なる数のキャビティ８０および傾斜路６３を含む。例えば、装置は既に記載した４つのキャビティ８０を含み、および断熱部分１４上に形成された５つの傾斜路を含む。この場合、回転の阻止は、たった１つのピン６２の、たった１つの傾斜路６５との接触の結果である。この構成はいくつかの利点を提供する。傾斜路６３の数を増やすことにより、シャフトの回転が阻止される前のシャフトの角度的移動を低減することが可能になる。さらに、傾斜路６３と異なる数のピン６２を使用することによって、回転の阻止は１つのピン６２によって実行される。モータ駆動ポンプの連続的な停止の間、回転を阻止するために異なるピンを供することができ、従ってピンの機械的応力を制限することが可能になる。

本発明による逆回転防止装置は浸漬され、その構成要素は高い機械的応力に曝される。従って装置は、禁止された回転方向に、典型的におよそ１０００Ｎｍのかなりの反対トルクを提供できなければならない。典型的におよそ１分あたり１８０回転の所定の速度閾値未満の加速および減速段階において、構成要素は傾斜路に対するピンの反復する衝突に耐えることができなければならない。これらの要件を満たすために、ピンはステンレスから、または、代替的には、インコネルタイプの合金から有利に作製される。傾斜路の、ピンの、またはキャビティの少なくとも表面部分を、表面硬化プロセスを用いて機械的に強化することも想定される。表面硬化が意味するものは、表面処理またはコーティングの使用である。ＰＶＤ（Ｐｈａｓｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（気相成長）を表す）プロセスを用いた表面処理が想定される。

最後に記載すべきは、図に示される実施形態において、モータ駆動遠心ポンプは原子炉に垂直に取り付けられることである。この構成において、逆回転防止装置６０は、ピン６２の垂直移動を許容するように構成されたキャビティを含む。所定の閾値未満の回転速度の低下は逆回転防止装置の全てのピンを落下させる。この実施形態は本発明において非限定的である。それはまた例えば水平に取り付けられたモータ駆動遠心ポンプも想定し、すなわちシャフトの回転軸は水平である。この場合、逆回転防止装置は、それらのピンの半径方向移動を許容するように構成されたキャビティを含む。ピンは遠心力によってキャビティの底部に確実に押し込められる。所定の閾値未満の回転速度の低下は逆回転防止装置のピンのいくつかを落下させ、このときシャフトの軸より下に位置するピンはキャビティ内に完全に残っている。回転軸より上に位置するピンだけが、回転の機械的な阻止に寄与する。この構成に関して、多数のキャビティ、ピンおよび傾斜路が好まれる。

Claims (11)

1. 原子炉の一次回路内で冷却材を循環するためのモータ駆動遠心ポンプにおいて、
   前記モータ駆動ポンプが、密封型モータユニット（１２）と、液圧部分（１３）と、前記冷却材中に浸漬されたシャフト（１７）であって、前記密封型モータユニット（１２）によって回転され、前記シャフト（１７）に固定された前記液圧部分（１３）の羽根車（２２）によって前記冷却材をポンプ送給するシャフト（１７）と含み、前記モータユニット（１２）が、乾燥した固定子（１８）と、前記シャフト（１７）に確実に取り付けられ且つ前記冷却材中に浸漬された回転子（１９）とを含むこと、および、
   前記モータ駆動ポンプがまた、前記モータユニット（１２）の前記回転子（１９）と前記液圧部分（１３）の前記羽根車（２２）との間で前記シャフト（１７）に確実に取り付けられ且つ前記冷却材中に浸漬されたフライホイール（２３）であって、前記モータユニット（１２）が前記シャフト（１７）を回転することを止めたとき、最短化された減速時間を保証することを可能にするフライホイール（２３）と、
   所定の方向に前記シャフト（１７）が回転することを機械的に阻止するように構成され且つ前記冷却材中に浸漬された逆回転防止装置（６０）とを含み、
   前記浸漬された逆回転防止装置（６０）が、固定部分（６１）と、前記シャフト（１７）に固定された可動部分（８１）とを含み、
   前記可動部分（８１）が、前記固定部分（６１）に面した少なくとも１つのキャビティ（８０）と、遠心力によって前記キャビティ（８０）の内側に保持され、前記可動部分（８１）の回転速度が所定の閾値未満に低下すると重力によって前記キャビティ（８０）を部分的に出る少なくとも１つの可動ピン（６２）とを含み、
   前記固定部分（６１）が、緩やかな勾配の第１面（６４）および急な勾配の第２面（６５）の２つの傾斜面（６４、６５）から構成された少なくとも１つの傾斜路（６３）を含み、
   前記逆回転防止装置（６０）は、前記所定の速度閾値を下回ると、
   − 許容された回転方向に前記可動部分（８１）が回転しているとき、前記ピン（６２）が、前記緩やかな勾配の傾斜面（６４）との接触によって前記キャビティ（８０）の中に押し戻され、
   − 前記キャビティの外側の前記ピン（６２）の部分が、前記急勾配の傾斜面（６５）との接触によって前記可動部分（８１）の反対方向の回転を阻止する
   ように構成され、
   前記逆回転防止装置（６０）の前記可動部分が前記フライホイール（２３）中に形成され、一体型サブアセンブリを形成すること、
   を特徴とする、モータ駆動遠心ポンプ。
2. 前記少なくとも１つのピン（６２）が、外面的には主軸に沿った実質的に円筒状のものであり、前記キャビティ（８０）が、前記ピン（６２）の前記主軸に沿った実質的に円筒状の、適合する内部形状を有する、請求項１に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
3. 前記少なくとも１つのピン（６２）が、前記ピン（６２）が移動するとき前記冷却材が前記キャビティ（８０）の内側を流れることをより容易にする、前記ピン（６２）の前記主軸と実質的に平行な開放型ダクト（７０）を含む、請求項２に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
4. 前記少なくとも１つのピン（６２）が、前記ピン（６２）が前記第１面（６４）を上ることをより容易にするために、および前記可動部分（８１）と前記固定部分（６１）との間の衝撃を制限するために、少なくとも一方の端部に、面取りされた外形または丸められた外形を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
5. 前記逆回転防止装置（６０）が、複数のピン（６２）と、前記シャフト（１７）の回転軸から等しい距離の所に形成され、および前記可動部分（８１）内に均一な角度で分散された複数のキャビティ（８０）と、前記固定部分（６１）上に均一に分散された同じ数の傾斜路（６３）とを含み、その結果、回転の阻止は、前記ピン（６２）のそれぞれが傾斜路（６３）と接触した結果である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
6. 前記逆回転防止装置が、複数のピン（６２）と、前記シャフト（１７）の回転軸から等しい距離の所に形成され、および前記可動部分（８１）内に均一に分散された複数のキャビティ（８０）と、前記固定部分（６１）上に均一に分散された傾斜路であってピン（６２）と異なる数の傾斜路（６３）とを含み、その結果、回転の阻止は、１つのピン（６２）が傾斜路（６３）と接触した結果である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
7. 前記少なくとも１つの傾斜路（６３）の、前記少なくとも１つのピン（６２）の、または前記少なくとも１つのキャビティ（８０）の少なくとも表面部分が、表面硬化プロセスによって機械的に強化される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
8. 前記少なくとも１つの傾斜路（６３）の、前記少なくとも１つのピン（６２）の、または前記少なくとも１つのキャビティ（８０）の少なくとも１つの部分が、改良された機械的強度を有する金属合金から作製される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
9. 前記モータユニット（１２）を前記一次回路から熱的に隔絶するために、前記モータユニット（１２）と前記液圧部分（１３）との間に断熱部分（１４）を含み、前記シャフト（１７）が前記フライホイール（２３）と前記羽根車（２２）との間で前記断熱部分（１４）を通過する、請求項１に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
10. 前記固定部分（６１）が、前記可動部分（８１）に面する前記断熱部分（１４）の表面に形成される、請求項１または７に記載のモータ駆動遠心ポンプ。
11. 垂直に取り付けられ、および前記少なくとも１つのキャビティ（８０）が、前記キャビティ（８０）内の前記ピン（６２）の垂直移動を許容するように構成される、請求項５または６に記載のモータ駆動遠心ポンプ。

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