JPS60171489A - インタ−ナルポンプパ−ジ水系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、インターナルポンプパージ水系に係（１） す、精度良く一定の温度に制御されたパージ水を利用す
ることで、特にポンプノズル部の温度サイクルによる熱
疲労の低減、パージ水出口での材料環境条件の緩和に好
適なパージ水系に関する。

〔発明の背景〕

原子炉にポンプ部を内蔵させ、炉内で回転するインペラ
ーにより冷却材を直接炉心へ送り込むインターナルポン
プにおいて、パージ水に原子炉冷却材浄化系の清浄な高
圧水を利用する従来例を第１図、第２図、第３図により
説明する。第１図で閉す通り本技術は、従来の実機プラ
ントでパージ水として使用している制御棒駆動水系の高
圧水の代わりに、プラントの熱損失を最小限に抑える為
、原子炉冷却材浄化系の再生熱交換器５の胴側の温水を
パージ水として使用するものである。しかしながら、パ
ージ水は、本来モータ側への炉水の侵入を防■１〕する
為にポンプネック部から注入されるものであるが、一方
でモータ部の冷却を行う役割も荷負っている。即ち、過
度に高温のパージ水は不適当であり一般に８０℃以下の
流体が適切とさく２） れている。

ここで、再生熱交換器５の胴側の流体の温度は、プラン
ト通常運転中再生熱交換器出口で約２２５℃であり、非
常な高温流体である。従って、流体をパージ水として使
用することは実現性に乏しく温度をいかにして８０℃以
下にするかの技術的課題が残る。この温度制御の方法と
して第２図に示す通り制御棒駆動水系の水と再生熱交換
器分岐流とを混合させパージ水として使用する方法が示
されているが、パージ水の温度を安定に、かつ適切な温
度にするには、流電制御・温度制御等の腹雑な計装シス
テムが必要である。特に３０℃〜４０℃と不安定に制御
棒駆動水系の流体と１００℃以上の高温の流体を調節し
、一定の温Ｊ「に制御する技術は容易では無いものと考
えられる。又、第３図で示すように制御棒駆動水系の流
体を非再生熱交換器６の胴側を通し昇温する方法は、胴
側の冷却水流量が管側の流量にくらべて極めて小さいた
めハード的に熱交換器を設計する際に技術的に解決を要
する問題が多い。

（３） 即ち、プラントとしての熱損失を最小限とする事を特徴
としたパージ水系であり、又その目的の為に原子炉去却
材浄化系の流体で可能な限り高温の流体をパージ水とす
るものである。又、温度制御の側面でも、温度サイクル
によるポンプネック部の温度環境条件変化の問題は考慮
されていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、流体の温度を精緻に、一定な温度に制
御しインターナルポンプのパージ水として利用１−るこ
とでポンプネック部の温度サイクルに６１：る温度環境
条件変化及びパージ水出口での材料環境条件を松柏する
パージ水系を提供することにある。

〔発明の概要〕

インターナルポンプは、原子炉圧力容器内の冷却材を、
圧力容器内に内蔵されたポンプ部によって直接循環させ
る装置であり、従来の再循環ポンプのような外部再循環
系配管を持たない事を特徴としている。

インターナルポンプは、原子炉圧力容器に直接（４） 取り付けられる装置であるため、その取り（−１け部付
近は、特に温度条ヂ１による熱応力の影響を１・分に考
慮した設Ｒ１が必要である。

第４図に、インターナルポンプ取り付は部の概要を示す
。即ち、原子炉圧力容器側に、第４図で示すような取り
付はノズル部を設け、ノズルＩ−，端でポンプモータケ
ーシング−に部との溶接を行い、圧力容器とモータケー
シングを一体構造とすることで取り付は部の強度」二の
信頼性を確保している。

一方、インターナルポンプのモータは水浸形のモータで
ありモータケーシング内は、清沖木によって充水されて
いる。又、モータ機能を維持するため冷却用熱交換器に
よりモータ部を、約（ｉ　０°（二以下に冷却している
。

インターナルポンプのパージ水系は、このモータ部へ原
子炉圧力容器内の汚染された高渇水及び微細な腐食生成
物等が侵入しないように、モータネック部より高圧水を
注入する系統である。

その概略を、第５図に示す。モータケースの」二端部よ
り注入されたパージ水は、ストレッチチュ（５） −ブ８とシャフト７の間隙及びストレッチチューブとモ
ータケーシング３の間隙を流れインペラー５とディヒユ
ーザ−６の間から炉内へ流出する。

そのパージ水の流路を第６図に示す。ここで示すように
パージ水は応力上に特に溜息する必要のある構成部品間
を流れる為その設計には十分な考察が必要である。

温度変動の大きい制御用駆動水系の流体や、従来の技術
で示したような流体を使用した場合、温度サイクルによ
るモータケーシング部を含めたノズル部付近の温度環境
条件の変化が過大となる。

又、前記したように過度に高温の流体を使用した場合、
モータ部の冷却を行う」二で不適当であるが、逆に流体
温度が低すぎるとパージ水出口での炉水との温度差が大
きくなりインペラー、ディヒユーザ−の材料環境条件を
悪化させる。従ってパージ水の温度条件について考察す
れば、流体温度が精密に制御された流体である事及びパ
ージ水温度の最適温度範囲内にあることが要求される。

第７図はｘｌｌｉｌｌｌにパージ水滴量Ｑｐ、ｙ軸にパ
ージ水入口（６） 温度Ｔ、ｌｌを取ったものである。この座標１−でパー
ジ水の流量と入［１温度だけを考えた場合法のような事
がわかる。

１）パージ水は、炉水がモータ部へ侵入しないように注
入するものであるから、炉水の侵入に打ち勝つための最
低流紙が設定される。従−）で第７図でＢ点がパージ水
の最低流電であるどすると、ｙ軸に平行な直線ＡＢより
右の領域にパージ水の流量と温度の設計点は存在しなけ
ればならない。

１１）パージ水は、ポンプ部の冷却を行う役割ももつ為
、過度に高い温度は不適当である。従って、パージ水の
最高入口温度も制限され約８０　’Ｃ以下が要求される
。従って第７図でＸ軸に平行な直線ＡＣより下の領域が
パージ水として適当である。

１１１）パージ水出［−１部での材料環境条件の問題及
びノズル部での温度環境条件変化の問題は、パージ水の
流量と入口温度に強く依存する。温度環境条件緩和の観
点からするとパージ水流敏が大（７） きい場合はできるだけ炉水との温度差を低くする臨入「
−１温度を高くする必要がある。又逆に流量が少ない場
合は、低温の流体でも使用可能である。従って、第７図
において直線ＢＣより上の領域でなければならない。

以ににより、パージ水の設計点としてはハツチングをほ
どこした範囲内にあることが必要となる。

本発明は以−ヒの温度上の考察により、プラントに専用
に設置されている原子炉冷却材浄化系の浄化水を利用し
精密に温度制御を行うことで、温度変動による高サイク
ル温度環境条件変化及びパージ水／１冒１での材料環境
条件の緩和を特徴としたパージ水系統を示すものである
。

〔発明の実施例〕

インターナルポンプのパージ水として要求される項［１
ば、次の３点で代表される。

（＋）パージ水け、原子炉圧力器側の炉水が、モータ部
へ侵入するのを防止するものである為、その水圧は炉圧
以にを必要とする。従ってパージ水入］−１圧力は、約
７５ｋｇ／ｃ＋＃程度必要である。

（８） （２）パージ水は、モータ部への異物混入を防止するも
のであり、又最終的には圧力容器内へ流出するものであ
る為、清浄な水質が要求される。

（３）前項で説明したように、ポンプノズル部での温度
環境条件の変動を緩和し、パージ水１１冒１部での材料
環境条件を安定化する為に、温度が安定しており又、４
５°Ｃ〜８０℃の温度内にある事。

以上、上記３項目の内容をまとめて第１表に示す。

第１表：インターナルポンプパージ水条件沸騰水型原子
力発電所においては、原子炉の水（９） 質管理を行う原子炉冷却材浄化系と呼ばれる系統を有し
ている。この系統は主に定検時等の保守作業員の被曝の
原因が、炉心で発生した核分裂生成物及び長半減期の放
射化した腐食生成物にあることから、発電所運転及び停
止中に原子炉水の一部をバイパスさせてろ過脱塩装置を
通し浄化することで、これら腐食生成物を除去し炉水の
水質を維持・管理するものである。

第８図に、新沸騰水型原子炉の原子炉冷却材浄化系の系
統概略図を示す。炉水は、格納容器冷却系配管２３（及
び原子炉圧力容器ドレン配管）より循環ポンプ１７で抽
出され再生熱交換器１８、非再生熱交換器１９を通り、
粉末イオン交換樹脂の処理水温度制限まで冷却され、ろ
過脱塩装置２０により浄化された後、再び再生熱交換器
１８で昇温され原子炉給水配管２２により圧力容器へ戻
る。ここで非再生熱交換器１９け、炉水のろ過脱塩装圃
入［ｌ温度を約４９℃にするように、原子炉補機冷却系
２４により冷却するものである。ろ過脱塩装置ｕ２０は
、通常５０％容量のユニットを（１０） ２基並列に備えた粉末脂脂使用の高圧形イオン交換脱塩
装置である。又、この系統の流にけ一例を示すと原子炉
給水流惟の約１〜２　％である。

本発明である温度制御による温度環境条ヂ１の安定化を
目的としたインターナルポンプパージ水系は、前述の原
子炉冷却材浄化系のろ過脱塩装置出口の浄化水を利用可
能である。冷ち、ろ過脱Ｊｊ、ｎ装置出口の流体条件を
第２表に示す９．これ分バージ水の条件である第１表と
比較すれば、 （１）水質基Ｙ（Ｑ−１−１ａ、電気伝導度、ｌ＋　、
　Ｉ）Ｉ−１、Ｃ０塩素イオン濃度ともパージ水の木質
条（’Ｉを十分満足する。

（２）流体圧力は、ろ過脱塩装置ｆ　ｔ＋’、　＋　＋
で約７７に１ζ／Ｃ♂でありパージ水の必要圧力以１−
である。

（３）流体温度は、同しくろ過脱塩装置出口で、約４９
℃でありパージ水温度に適合する。

と、パージ水として最適な条件である事が解る。

（＋１） 第２表：原子炉冷却材浄化系ろ過脱塩装置出口流体条件 次に、ろ過脱塩装置出口流体をインターナルポンプパー
ジどして使用し、温度変動の無いパージ水系とする本特
許の特徴について、」二部（３）項の温度にの検討を加
え以下に考察する。

制御系Ｉ駆動水系の水をパージとして使用する場合は温
度変動の考慮が必要であった。これに対し特許で使用す
る原子炉冷却材浄化系からのろ過脱塩装置出口の流体温
度は第８図で示すように常に温度制御が行なわれている
。即ち、非再生熱交換器１９出［１の流体温度を温度検
出器２１で測定しその信号を非再生熱交換器の胴側を流
れる補機冷（１２） 却系２４に伝え、冷却水数を調整することで、ろ過説塩
装置入口温度を一定に保つシステムとな一］でいる。こ
れはろ過脱塩装］ＩＷの粉末樹脂イオンの限界温度以下
となる為に設置しているもので、流体温度の変動が数℃
以内に収まる精Ｋｌな温度制御を行っている。従ってこ
のろ過脱塩装ｖｌＪｌ’ｌ　ｌ’ｌの流体をパージ水と
して使用すれば、温度変動の無い理想的流体となる。

さらに、本発明で使用するろ過脱塩装置／１日−ｌ　ｒ
ｆｌの温度４９℃は、第°１図において直線ＰＱとなり
、設計点とり、−Ｃ妥当な人１’ｌ　ｉｌ、ｆ１度と考
えられる。

本発明を者施するにあたっては、原子炉冷却材浄化系の
設備を利用するものであり特に複Ａ１１ｌなシステムも
必要とせず、温度サイクルによる温度環境条件変化等が
低減されたパージ水系ｋ　＃ｌ′ｌｉ　存できる。

又、ここで本発明の温ｔａ制御されたパージ水は炉水で
ありその排出には十分熟慮する必要があるが、パージ水
はポンプネック部よりも再び圧力容器側へ戻される為、
４１１．出−にの問題もない。

（１３） さらに、パージ水量が多い場合は原子炉冷却材浄化系か
らバイパスさせる事は難しくなるが、パージ水♀は、０
〜１ｋｇ／ｍｉｎ程度と少なく十分系統として利用可能
である。

本発明は、原子炉冷却材浄化系のろ過脱塩装置出口の流
体を利用し、温度変動を抑え、ポンプノズル部の温度及
び材料環境条件の変動を軽減するものであるが、外部再
循環配管を持つ従来の沸騰水型原子力発電所における原
子炉冷却材再循環ポンプのメカニカルシールパージ水に
も適用可能である。

原子炉冷却材再循環ポンプの軸封部はポンプ内部の高圧
水を２個のメカニカルシールによって半分ずつシールす
る２段シール型をしている。ポンプ内部に近い方を下部
シール室と呼びポンプ内部と同一圧力である。又、下部
シール室の上に」二部シール室があり下部シール圧力の
半分の圧力を受けている。ここで、メカニカルシールパ
ージ水は、前述の下部シール室に注入される。これは、
シール部の冷却とシール室の放射能による汚染を低減（
１４） させる役割をもち、インターナルポンプのパージ水と同
等の役割を受持−）。従ってここでもパージ水温度の安
定化は温度環境条件緩和−１−重要である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、流体温度の変動によるポンプネック部
の温度環境条件の変化社減を実施できるのでインターナ
ルポンプ取付部の信頼性を高める効果がある。また、パ
ージ水／１日１での材料環境条件を緩和でき原子炉に内
蔵されたポンプ回転部の信頼性を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜第３図は従来技術のハ；；四回、第４図はインタ
ーナルポンプ取付け部（概略図、第５図はインターナル
ポンプパージ水系概略図、第６図はインナターナルポン
プパージ水流路１１２明図、第７図はパージ水入口温度
とパージ流緻の条件の説明図。 第８図は本発明の一実施域の系統図である。 １・・・原子炉圧力容器、３・・・モータケーシング、
４・・・溶接部、５・・・インペラー、６・・・ナイフ
ユーザー、１４・・・モータ部、１５・・・原子炉格納
容器、１６・・・（］５） インターナルポンプ、１７・・・循環ポンプ、１８・・
・再生熱交換器、１９・・・非再生熱交換器、２７・・
・流に調節器。 代理人　弁理士　高橋明夫 （Ｉ６） 県１図 も２図 高３図 ５Ｆ１４図 在 手続補正書（自発） 特許庁長官若杉和夫殿 事件の表示 昭　和５９年特許願第　２７１２０　’ｉｊ発明の名称 インターナルポンプパージ水系 補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称（５１０１株式会１」「１　立　製　イ乍　新式
　理　人 補正　の　対象　明細書の特許請求の１ｌｌｌα囲のゴ
１、明細書の特許請求の範囲の欄の記載を次のとおり補
正する。 特許請求の範囲 １、原子炉圧力容器内に設けられたポンプ本体と原子炉
圧力容器外に突出して設けられたモータ部をもつインタ
ーナルポンプに、前記原子炉圧力容器内の汚染された高
温の炉水及び流体中の微細な異物がモータ部へ侵入する
ことのないようにポンプネック部から注入されるインタ
ーナルポンプパージ水系において、原子炉圧力容器内の
冷却材を浄化する為にプラントに専用に設置された原子
炉冷却材浄化系の精度良く一定の温度に制御されたろ過
説塩装置出口の浄化水を前記パージ水として使用するこ
とで、ポンプノズル部の温度環境条件の安定化及びパー
ジ水出口部での材料環境条件の緩和を特徴としたインタ
ーナルポンプパージ水系。 （１）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■、原子炉圧力容器内に設けられたポンプ本体と原子炉
   圧力容器外に突出して設けられたモータ部をもつインタ
   ーナルポンプに、前記原子炉圧力容器内の汚染された高
   温の炉水及び流体中の微細な異物がモータ部へ侵入する
   ことのないようにポンプネック部から注入されるインタ
   ーナルポンプパージ水系において、原子炉圧力容器内の
   冷却）４を浄化する為にプランＩ〜に専用に設置された
   原子炉冷却材浄化系の精度良く一定の温度に制御された
   ろ過説塩装置出口の浄化水を前記パージ水として使用す
   ることで、ポンプノズル部の温度環境条件の安定化及び
   パターン水出口部での材料環境条件の緩和を特徴とした
   インターナルポンプパージ水系。