JPS5843599B2 - ジユンカンポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は循環ポンプに関し、特に液体金属冷却原子炉に
用いるサンプ型循環ポンプに関するものである。

液体金属冷却増殖炉等の液体冷却原子炉に於ては、液体
ナトリウム等の原子炉冷却材が一次冷却系内を循環する
。

典型的には、−次系は原子炉容器内の炉心、熱交換器、
循環ポンプおよび接続配管からなる。

炉心で発生した熱は炉容器内にスリ炉心を通って流れる
原子炉冷却材により除去される。

加熱された冷却材は炉容器から出て熱交換器に流れ、そ
こで前に得た熱は熱交換器に組入れられた二次冷却系に
伝達される。

冷却された冷却材は熱交換器から出てポンプに流れ、ポ
ンプは冷却材を再び圧力容器内に循環させ、このサイク
ルを繰返す。

上述の一次冷却系に用いられる循環ポンプは、原子炉の
分野ではコールドレッグポンプに分類されるが、これは
ポンプが冷却材か比較的低温である熱交換器の下流側に
設けられているからである。

ポンプの動作中はサンプ吸入ポンプのハウジング内の液
体の液面高さは非常に下がる（ドローダウン）が、これ
は即ち冷却材が冷却回路を循環する際の摩擦損失に等し
い。

ポンプのドローダウンの影響はポンプインペラーをポン
プ電動機に結合する駆動軸の長さに現われる。

比較のために一例を挙げると、成る液体金属系に於てコ
ールドレッグポンプ用に要求される軸の長さはｌ１ｍで
ある。

このようなポンプにポンプサンプタンクを上部室および
下部室に分割する分割板を設けることがこれまでに提案
されている。

ポンプインペラーならびにλロノズルおよび出口ノズル
は下部室内に設けられている。

分割板の上の上部室は部分的に冷却材で満され、冷却材
液面上にカバーガスを有している。

サンプタンクはその上端で覆板により密封されている。

ポンプ電動機は覆板の頂に取付けである。

駆動軸はポンプ電動機から延び、覆板を通りサンプタン
ク内にスリ、分割板下のインペラーに接続されている。

分割板は少量の冷却材が上部室から下部室へ漏れるよう
にしである。

従ってポンプの動作速度が増大したとき、通常のドロー
ダウン効果は分割板を通る漏れにより許されただけの液
面高さ変化に制限される。

このためポンプカバーガス圧力を下げてサンプタンク内
の液面高さを略々一定に維持する時間が得られる。

しかしながら、この構成には原子炉容器およびサンプタ
ンクに並列に作動する２つの別個のカバーガス制御系が
必要である。

従って本発明の目的は、サンプタンク内の冷却材が、サ
ンプタンク内のカバーガスの圧力を変える必要無しに、
一定の液面高さに維持されるサンプ型冷却材循環ポンプ
を提供することである。

この目的のために、本発明は部分的に原子炉冷却材で満
され冷却材液面上にカバーガスを有する原子炉容器と、
上記原子炉容器からの高温冷却材を受入れる熱交換器と
、上記熱交換器から上記原子炉容器に冷却材を戻す冷却
材戻り路とを備えた液体冷却原子炉の一次冷却系用サン
プ型冷却材循環ポンプであって、上記循環ポンプは上記
冷却材戻り路に設けられ、上記循環ポンプは部分的に原
子炉冷却材で満され冷却材液面上にカバーガスを有する
サンプタンクを持ち、上記サンプタンクはポンプを受入
れる下部室と上部室とに区切られたものである循環ポン
プに於て、ポンプ出口多岐管と上記上部室との間に制限
された連絡を与えて上記上部室に所定の液面を維持し、
かつ上記サンプタンク内の上記カバーガスを上記原子炉
容器内のカバーガスの圧力と実質的に等しい圧力に維持
できるようにするオリフィス装置を備えたことを特徴と
する循環ポンプに在る。

次に添附図面に示す実施例に沿って本発明を説明する。

第１図は炉心１２を収容した密閉炉容器１０を含む液体
金属冷却原子炉の一次冷却材ループを示す。

炉容器１０は一次冷却材入ロノズル１４および出口ノズ
ル１６を備えている。

原子炉運転中は、炉容器１０は符号１８で示す高さまで
炉冷却材（液体ナトリウム）で満されている。

不活性ガスブランケット２０が炉容器１０内の冷却材１
８の液面上を占めている。

カバーガスは冷却材と反応せず、漏れ検出等の原子炉運
転の種種の部面と干渉しないヘリウム、窒素、アルゴン
等の不活性ガスである。

遮蔽プラグ２２を用いて炉容器を密閉し、炉心１２から
発する輻射に対する遮蔽を形成する。

炉心１２を通り一次冷却材出ロノズル１６を通って炉容
器１０から出ると、高温の冷却材は配管２４の一部を流
れて熱交換器２６内に入る。

冷却された冷却材は熱交換器２６から出、配管２８を通
ってサンプ吸入ポンプである一次冷却材循環ポンプ３０
のスロにλる。

循環ポンプ３０は冷却された冷却材を配管３２を通して
λロノズル１４から炉容器１０に戻す。

第１図に示す型のポンプは高温の冷却材でなく冷却され
た低温の冷却材を送り出すことからコールドレッグポン
プに分類される。

第１図には一次冷却材循環系が一つしか示してないが、
当業者には本発明がこれに限られるものでないことは理
解されるであろう。

本発明は炉容器１０を共通とする任意の数の一次冷却材
循環系を有まる原子炉の各々の冷却材循環ポンプに同様
に適用できるものである。

第１図に概略的に示す如く、循環ポンプ３０は部分的に
液面３６までの炉冷却材により満されたサンプタンク３
４を備えている。

サンプタンク３４はプラグ３８により実質的に密閉され
遮蔽されている。

サンプタンク３４内の冷却材の液面３６上にはカバーガ
スブランケット４０を有する。

ポンプ３０はサンプタンク３４外部の電動機４２により
駆動される。

ポンプ軸４４は電動機４２からサンプタンク３４内のイ
ンペラー４６にまで延びている。

循環ポンプ３０はサンプ吸入ポンプであるので、冷却材
はサンプタンク３４からインペラー４６に入り、インペ
ラー４６からの冷却材の出口はサンプタンク３４の壁を
貫通する導管多岐管４８を量っている。

分割板５０はサンプタンク３４の略々円形断面形を横切
って延び、インペラー４６上で冷却材液面３６下に設け
である。

従って、分割板５０はサンプタンク３４内の冷却材中に
没しており、ポンプスロノズルおよび出口ノズル上に設
けである。

このようにして分割板５０は上部室５４および下部室５
６を形成している。

分割板５０はサンプタンク３４内かつポンプ軸４４周囲
に近接していて、冷却材が上部室５４から下部室５６に
流れるのを制限するように、流れ制限を形成するように
しである。

ポンプインペラー４６の出口多岐管４８を上部室５４に
流れ接続するためにオリフィス竹管組立体５２が用いら
れる。

骨組立体５２の作用および動作は後に詳細に説明する。

第１図に於けるＪＰｌは炉容器出口１６とポン１３口５
８との間の系圧力降下である。

換言すれば、ＪＰｌは配管２４、熱交換器２６および配
管２８を通る系の圧力降下である。

ＪＰ２はポンプ出口６０と炉容器出口１６との間の系圧
力降下、即ち配管３２および炉容器１０を通る圧力降下
である。

また、ｎｌはポンプインペラー４６と炉容器１０内の冷
却材の液面１８との間の冷却材の静的ヘッドを表わし、
ｈｔはポンプインペラー４６とサンプタンク３４内の冷
却材の液面３６との間の冷却材の静的ヘッドを表わす。

循環ポンプ３０内では、ＪＰ３は骨組立体５２内に設け
られた吐出係数に１の流れ制限オリフィス６２両側の圧
力降下である。

ポンプ出口多岐管４８から骨組立体５２を屋り上部室５
４に至る冷却材の流れは流量Ｑ、で表わす。

同様に、ＪＰ４は冷却材流量Ｑ２であって実効流れ係数
に２を有する分割板５０両側の圧力降下である。

Ｋ：ＡＰ１＝に１”ｊｊＰ２ならば、Ｑ１＝Ｑ２かつｈ
ｌ−ｈｔであることが知られている。

又、全てのポンプ速度についてｌＰｌはＪＰ２に比例す
ることも知られている。

従って上部室５４内のナトリウム液面を、ポンプ吐出多
岐管４８と上部室５４との間の固定オリフィス６２を用
いることにより。

一定にすることができる。

上述の関係式を用いれば、当業者はオリフィス６２の寸
法を定めてサンプタンク３４内の冷却材の液面３６を全
てのポンプ速度に対して一定として、ポンプドローダウ
ン現象を実質的に解消することが容易にできる。

実効流れ係数に１の値を予測するのに充分な程に特定の
原子炉；こ対する。

ＪＰｌ、 ＪＰ２およびに２の値を予測するのは幾分困
難であるので、オリフィス６２の寸法を調節する手段を
設けるのが有利である。

可調節オリフィスは、又、原子炉の長い寿命の間に栓塞
、腐食等の長期系変化により起り得る種々の系圧力降下
および係数の値の変化の影響も打消すのにも有利である
。

又、短期変化も例えば系全体の熱膨張により発生する。

これらの影響は次の式を用いて補償できる。

但し、Ｘは分割板５０を通る流量Ｑ２の実効流れ係数に
２の変化である。

本発明の実施を容易にするために一例を次に挙げる。

ＪＰ、＝１４ｍ１，１ｊＰ２＝８６ｔｙｔ（略々実際の
液体金属冷却試験炉の値である）と仮定する。

又、サンプタンク３４内で±０．６ｍの冷却材液面３６
の変化は許容できるとすると、±３袈の実効流れ係数に
２の変化が許容できる。

Ｋ２のこの範囲内の値では、固定オリフィス６２で充分
である。

しかしながら、原子炉寿命に亘って±３φより大きい変
化が起る場合あるいは短期的影響を補償する場合には、
可調節オリフィス６２がより有利である。

図示はしてないが、可調節オリフィスは所定距離離れて
サンプタンク３４に固着された液面検出装置により制御
できることが容易に判るであろう。

冷却材液面３６が液面検出装置により設定されたどちら
かの限度を越えると、オリフィスに接続されオリフィス
の寸法を調節する装置が適当な装置からの信号を受ける
。

実際、このような自己補償型装置は単に固定オリフィス
についての計算に関連する不確定要素を無くすためだけ
にも有利に使用できる。

本発明によるオリフィス管組立体５２は、循環ポンプ３
０内にカバーガス４０の特定の圧力を維持することに依
存するものではない。

炉容器１０内にカバーガス２０の圧力を維持するのに用
いる同じ圧力制御系を、循環ポンプ３０内のカバーガス
４０の圧力を調整するのにも使用できる。

第２図には液体金属冷却原子炉に用いるサンプ吸入ポン
プの詳細を示す。

第１図に概略的に示した出口多岐管４８は、第２図では
ポンプインペラー４６を囲む多岐管７０、多岐管７０に
接続された複数の吐出管７２、および吐出管７２を出口
ノズル１６に接続する出口多岐管７４を備えるものとし
て示しである。

分割板５０はポンプインペラー４６の僅か上方に設けで
ある。

オリフィス流れ骨組立体５２が多岐管７０を分割板５０
上の上部室５４に接続している。

この図にはプラグ３８に取付げたポンプ電動機４２は図
示してない。

オリフィス組立体５２は溶接等により多岐管１０に接続
できる。

分割板５０への又分割板５０を通してのオリフィス組立
体６２の接続は、従来型の渭りシールを用いて行ない得
る。

第３図には可調節オリフィスの一例を示す。

この例ではオリフィス６２は組立体５２から外されてい
る。

組立体５２はポンプ出口多枝管組立体４８から分割板５
０に延びている。

管５２は分割板５０により渭動的に受入れられ熱膨張差
を補償する。

渭りシール７４が設けである。別の管体７６が分割板５
０の頂部から遮蔽プラグ３８を通って延びている。

管体７６は下端にオリフィス６２を持っている。

管体７６と管体５２とは軸整列しており、互いに連通し
ていて冷却材がポンプ出口多岐管７０から上部室５４に
流れるようにしである。

このために、流れ穴７８が管体７６に設けである。

流れ穴７８の寸法は冷却材の流れを大きく抑制しない限
りそれ程重要ではない。

一方、オリフィス６２の寸法は非常に重要であり、上述
の所定の関係に従って決定されるべきものである。

管体７６はばね部材８２により面シール８０上に圧力接
触している。

先細端を有するロッド８４が遮蔽プラグ３８上の位置か
らオリフィス６２を通って開口内に延びている。

ロッド８４は、ロッド８４をオリフィス６２に対して軸
方向に相対的に位置させることによりオリフィス６２の
実効流れ係数を変化させる作用をする。

管体７６に固着された案内８６をロッド８４を案内する
ために管体７６の長さに沿って設けることができる。

ロッド８４および管体７６は図示の如く適切に配置され
たベロー８８，９０およびシール９２により圧力密にさ
れている。

ロッド８４はポンプ３０のサンプタンク３４の壁に固着
された検出装置（図示してない）により作動できる線型
位置決め装置に結合されている。

当業者には第３図に示す可調節オリフィスが使用に適す
る多くの型のうちの一つに過ぎないことが明らかであろ
う。

従って本発明は図示の可調節オリフィスに限定されるも
のではない。

第４図には第３図の可調節オリフィスを第２図の循環ポ
ンプと関連して示す。

この図には比較的長い管体７６が示されている。

従って管体７６を長さに沿って適当な案内部材および支
持部材（図示してない）により外部から支持する必要が
ある。

以上の説明から、本発明により、サンプ吸入ポンプ内の
液面をポンプの全速度範囲に亘って実質的に一定に維持
し、冷却循環路のコールドレッグ部の冷却材だけを使用
し、かつ液体金属冷却原子炉の一次冷却系内に多数の独
立作動のカバーガス圧力系を用いる必要無しに冷却材液
面を一定に維持する装置が提供されたことが明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はサンプ吸入ポンプを有する原子炉の一次冷却系
の概略図、第２図はサンプ吸入ポンプの断面図、第３図
は本発明に用いる可調節オリフィスの一例の概略断面図
、第４図は第３図の可調節オリフィスの制御方法を示す
図である。 ３４・・・・・・サンプタンク、３６・・・・・・液面
、４８・・・・・・ポンプ出口多岐管、５２，６２・・
・・・・オリフィス装置、５４・・・・・・上部室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 部分的に原子炉冷却材で満され冷却材液面上にカバ
   ーガスを有する原子炉容器と、上記原子炉容器からの高
   温冷却材を受入れる熱交換器と、上記熱交換器から上記
   原子炉容器に冷却材を戻す冷却材戻り路とを備えた液体
   冷却原子炉の一次冷却系内サンプ型冷却材循環ポンプで
   あって、上記循環ポンプは上記冷却材戻り路に設けられ
   、上記循環ポンプは部分的に原子炉冷却材で満され冷却
   材液面上にカバーガスを有するサンプタンクを持ち、上
   記サンプタンクはポンプを受入れる下部室と上部室とに
   区切られたものである循環ポンプに於て、ポンプ出口多
   岐管と上記上部室との間に制限された連絡を与えて上記
   上部室に所定の液面を維持し、かつ上記サンプタンク内
   の上記カバーガスを上記原子炉容器内のカバーガスの圧
   力と実質的に等しい圧力に維持できるようにするオリフ
   ィス装置を備えたことを特徴とする循環ポンプ。