JPS6350951B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ナトリウムのような液体を圧送する
電磁ポンプ、特に電子炉内に設置されるような電
磁ポンプに関する。

従来技術 本発明電磁ポンプの至近従来技術は、特開昭49
−47916号である。この電磁ポンプは液体金属用
の電磁ポンプにして、筒状ポンプハウジング、該
ポンプハウジング内で同軸に配置された中心コ
ア、該中心コアと上記ポンプハウジングとの間に
延在する環状流通路、及び上記筒状ポンプハウジ
ング或いはコアのヘリカルに延びるスロツト内に
収められた多相ヘリカル巻線であつて各々が多相
外部電源に接続される様な多相ヘリカル巻線とを
具備し、上記コアとポンプハウジングとが磁気回
路を形成し、これが上記環状の流通路に依り遮ぎ
られる。

この従来型ポンプに於いて問題となる構造を上
記特開昭49−47916号の第１，３図を援用する本
書添付図面第４，５図について例記すると、 多相巻線が夫々１本だけのスロツト内に収め
られコア７の底端に於いてスターポイント６ａ
として一緒に結線されている。

磁気回路が中央鉄コア７と外部鉄コア９とに
依り形成される。

時期回路形成部材７，９が環状流通路５の液
体金属と直接接触しない様になつている。即ち
套管４により隔離されている。

この套管４は上記スターポイント結線点６ａ
を保護するためにも絶対必要とする。

本発明に於いて解決すべき問題点 根本的な問題は従来装置の効率が悪い点にあ
る。効率に関係する最大の要因は環状流路の巾で
ある。この巾が広ければ大電流を流さねばならず
これは発熱を招き、ひいてはその放熱の問題を解
消せねばならない。

本発明に於ける解決手段 本発明に於ける特徴は次の４つである。

(イ) 上記多相巻線は、金属シート内に通された鉱
物質絶縁導線で構成され、 (ロ) 上記環状流通路は多相巻線、及びコアとポン
プハウジングとの磁気回路形成部分とに依つて
形成され、 (ハ) 多相巻線の各々に対して１対のヘリカルスロ
ツトが用意され、各巻線は２つの巻回を１組と
しており、各巻回は上記ヘリカルスロツトの
夫々に収められ、 (ニ) 多相巻線各々を構成する導体はポンプの１端
から１対のスロツトの中の一方のスロツトに沿
つてポンプ他端に向かつて延びそして該他端に
於いて折返し機械的なつなぎ目なしに上記一対
のスロツト中の他方のスロツトへと延びる。

(イ)と(ニ)の特徴の結合は上記課題を先ず大きく全
般的に解消する。(イ)と(ロ)の特徴の結合は従来例に
於ける、即ち、上記公開公報に於ける保護用套管
４の除去を可能にする。然し套管４の除去のみで
は完全解消には至らない。何となれば、套管４は
コア７と管線とを保護するだけでなくスターポイ
ント６ａが腐食性液体金属に接触しない様にする
役をなしているからである。そこで本発明特徴の
(ハ)と(ニ)との結合がこれを解消するものである。こ
の様に巻線をポンプの下端でスターポイント接続
せず本発明に於いては１対のヘリカル（螺旋状）
スロツトが各巻線に与えられ、各巻線は２つの巻
回体として巻かれ１つずつ１対のスロツトの中の
夫々のスロツトに収める様にした。この構成はポ
ンプ下端で何ら機械的な切れ目がなく巻線導体を
下端で折り返すことが出来、従つて本発明に於い
ては上記従来例に於けるスターポイント６ａに相
当するものはなくなり、保護用套管４も排除出来
る様になしたのである。

本発明に於ける効果 所与の電流値に対する環状流通路の巾は上記従
来例と比べ大巾に増大出来、従つて効率がよくな
る事が主たる効果であり、更に(i)本発明に於ける
巻線各々に対してダブルスロツトを与えた構成は
より滑らかな進行波磁界分布を与え、(ii)巻線がこ
の冷却用液体金属とよく熱伝導接触し過熱を招く
事なく大電流密度での設計が可能となる。

実施例 次に、例として添付図面を参照して、本発明を
実施する電磁ポンプの構造について説明する。

第１図に示す電磁ポンプは胴体２内に中心コア
１を備えていて、この両者は例えば９％または13
％クロム鋼のようなフエライト組織の材料でつく
られていて、ボア３を有している。コアはボアと
同軸に配置されて、コアの壁面と胴体のボア表面
との間に環状流通路４を劃定する。三相ヘリカル
巻線５がコアと同軸に配置され、このヘリカル巻
線５はコアの表面に形成された６個の等角の間隔
のヘリカルなスロツト６の中に位置している。各
相の巻線は、高温の環境内の設備に使用するため
の通常製造される市販の種類の不銹鋼のシースを
もつMIケーブルの複数のループより成り。各ル
ープは、電気的直列に構成され、かつ、対をなす
別々の対応スロツト内に配置されコアの壁面に沿
つて長手方向に伸びている。すなわち、各ループ
は、電気的に直列に構成され下流に伸びるループ
部と上流に伸びるループ部とから構成されてお
り、下流に伸びるループ部は、２つのスロツトの
うちの１方のスロツト内に配置されコアの上端か
ら下端に向かつて伸び、そして、上流に伸びるル
ープ部は、２つのスロツトのうちの他方のスロツ
ト内に配置されコアの下端から上端に向かつて伸
びている。

第６図には、３個のループ５−１，５−２，５
−３がコア１のスロツト６に配置された状態が示
されている。ループ５−１，５−２，５−３は、
それぞれ、コア１の上端から下端に向かつて伸び
るループ部５−１ａ，５−２ａ，５−３ａと、及
び、コア１の下端から上端に向かつて伸びるルー
プ５−１ｂ，５−２ｂ，５−３ｂと、から構成さ
れている。例えば、１個のループ５−１の２個の
ループ部５−１ａ及び５−１ｂのために、２個の
スロツト６が用意されている。従つて、３個のル
ープ５−１，５−２，５−３の６個のループ部５
−１ａ，５−１ｂ，６−２ａ，５−２ｂ、５−３
ａ，５−３ｂのために、６個のスロツト６が用意
されることとなる。

上記のことを更に明確にするために、第７，８
図には、それぞれ、１個のループ５−１のループ
部５−１ａ，５−１ｂの巻回状態が特に示されて
おり、ループ部５−１ａ，５−１ｂの裏側の部分
は、点線にて示されている。ループ部５−１ａ
は、コア１の上端から下端に向かつて、１個のヘ
リカルスロツト６に沿つてその内に収められ、コ
ア１の下端では、機械的なつなぎ目なしに折り返
され、そして、ループ部５−１ｂは、コア１の下
端から上端に向かつて、１個のヘリカルスロツト
６に沿つてその内に収められている。従つて、１
個のループ５−１、すなわちループ部５−１ａ及
び５−１ｂが２個のスロツト６を占有することが
よく理解されるであろう。

以上のように、第６，７，８図から、３個のル
ープ５−１，５−２，５−３がコア１の６個のス
ロツト６にどのように巻回されるかが理解される
であろう。

第２図に、９個のケーブルのループを含むスロ
ツト６が示されている。ケーブルは不銹鋼のシー
ス１４と銅の導線１５および酸化マグネシウムの
絶縁体１６をもつ。各ループは、最初のケーブル
よりも小さい横断面積の矩形断面に型押しされ、
接続箱７によつて電気エネルギー源９までのばさ
れているものとして示されている。コア１の外側
にとりつけられた非磁性材料の３個のバツフルま
たは羽根１０が環状流通路４に沿つて縦方向にの
びて、流れの円形方向成分を抑止し且つコアを胴
体内の中心に置く働きをする。ポンプは入口１２
および出口１３をもつ液体金属ダクト１１内に収
容される。

三相ヘリカル巻線が三相給電装置に接続される
と、発生した磁界によつて液体金属はダクト４を
通つて環状流通路４により圧送される。上記のポ
ンプの構造は一般的に特開昭49−47916号に開示
されたポンプと同様であるが、いくつかの改良特
徴を与える。こゝで巻線が６個の等角度の間隔の
スロツト内に収容され、各巻線がコアまたはボア
の壁面に沿つて両方にのびていることは、三相巻
線の各々の一端に対して星形接続を設ける必要を
なくし、且つこの変型した巻線は磁界分布をスム
ースにし、これにより、ポンプの効率を増大す
る。巻線は金属シースをもつMI導線であるので、
液体金属による腐蝕に対して極めて大なる抵抗力
を有し、従つて、液体金属から巻線を絶縁するに
通常使用される保護スリーブは不要で、これによ
り磁気ギヤツプは減少し効率は大となる。巻線と
コアとボアは液体金属と良好な熱的接触をしてい
るので、過熱を生ずることなしに導線が高い電流
密度を搬送することを可能にする。各相の巻線は
直列に配列された導線の複数のループより成るの
で、比較的低い電流負荷で適当な電流密度を得る
ことを可能とし、且つ直線で囲まれた断面である
ので、各スロツト内に使用される銅の導線の断面
をより大きくし、これにより、巻線の電流搬送容
量を増大させる。

第１図に関して説明する電磁ポンプは第３図に
示すような液体金属冷却型高速増殖原子炉の構造
に応用される。この構造は一次容器２３内の液体
ナトリウム冷却材のプール２２内に浸漬された核
燃料組立体２１を有している。一次容器２３は収
容室２４の屋根から懸垂され、複数の冷却材ポン
プ２５および熱交換器２６があるが、図にはポン
プおよび熱交換器の１つのみが示されている。ダ
イア形格子２７上に装着された燃料組立体２１が
収容されて、熱交換器がコアタンク２８内に置か
れ、また、ダイア形格子に冷却材を送るポンプ２
５はコアタンクの外に配置される。燃料組立体は
密接して横に並んだ列としてダイア形格子から立
上がる複数の副組立体より成る。制御棒２９およ
び器具３０の収容室の屋根を貫通している。複数
個の電磁ポンプ３１（その１つのみが示してあ
る）がコアタンクの外のプールの区域からタンク
の中に冷却材を送る働きをし、冷却材はタンクの
内壁面上を流れるように配置されている。

原子炉の運転の際、コアタンクの外にあるプー
ルの区域から引かれる液体金属冷却材は燃料組立
体を通つて上方に通り、この際に、これと熱交換
関係にあつて、次に熱交換器に至り、二次液体金
属冷却材と熱交換し、次にプール２２に戻る。

原子炉の１つの構造においては、接続箱７は液
体金属のプール２２の表面より下に配置されてい
て、器具３０のために屋根に設けられた貫通孔に
よつて収容室の外に配置された電気エネルギー源
までのびている不銹鋼のシースをもつMIケーブ
ルより成るリード線８は、冷却材と熱交換状態に
ないので、巻線５よりも大なる横断面をもつ。し
かし、原子炉の１つの変型構造においては、電磁
ポンプのMI導線の巻線はコアから電気エネルギ
ー源まで連続的に延長し、巻線および液体金属の
プール内に浸漬している延長部の区域は矩形断面
に型押しされ、また、プールの表面の上方に配置
された延長部の区域、従つて、液体金属との熱交
換によつて冷却されない区域は大なる横断面積を
有する。

また、第１図に関して説明した種類の電磁ポン
プは、副組立体を通つて流れる液体金属のサンプ
ルを、器具３０によつて、室の外に配置された核
分裂生成物検出装置に送る等のために、上記の原
子炉に種々のサイズで使用され、且つ電磁ポンプ
から出力遮断を開示する非常信号を受けると電磁
ポンプによつて供給される液体金属により燃料組
立体の上方に支持された補助制御棒が燃料組立体
中に落下せしめられるようにする補助運転停止装
置としても使用され、また、プールから引かれる
冷却材が収容室の外に配置された低温トラツプ装
置を通つて圧送され液体金属から不純物が沈澱せ
しめられるようにする一次冷却材純化装置にも使
用される。

第１図に関して説明した電磁ポンプは高温運転
可能で、細い形態を有し、小さいスペース内に収
容でき、保守のためには比較的小さい屋根の貫通
孔を通して収容室からコアと巻線を引出すことが
できて、後に頑丈なダクト１１および胴体２を残
すだけであるので、これは特に液体金属冷却型高
速増殖炉に使用するのに適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する電磁ポンプの断面
図である。第２図は、第１図に示す電磁ポンプの
コアの部分的詳細図である。第３図は、このポン
プを使用した原子炉の構造を示す断面図である。
第４図は、第１図に対応する従来例を示す図であ
る。第５図は、第４図の構成を底面から見た図で
ある。第６図は、３個のループがコアのスロツト
内に配置された状態を示す図であつて第１図の一
部拡大図である。第７，８図は、それぞれ、１個
のループの各ループ部の巻回状態を示す図であ
る。 １……コア、２……胴体、３……ボア、４……
環状流通路、５……巻線、６……スロツト、７…
…接続箱、８……リード線、９……電気エネルギ
ー源、１０……バツフルまたは羽根、１１……ダ
クト、１２……入口、１３……出口、１４……不
銹鋼のシース、１５……銅の導線、１６……絶縁
体、２１……核燃料組立体、２２……冷却材のプ
ール、２３……一次容器、２４……収容室、２５
……冷却材ポンプ、２６……熱交換器、２７……
ダイア形格子、２８……コアタンク、２９……制
御棒、３０……器具、３１……電磁ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体金属用の電磁ポンプにして、筒状ポンプ
   ハウジング、該ポンプハウジング内で同軸に配置
   された中心コア、該中心コアと上記ポンプハウジ
   ングとの間に延在する環状流通路、及び上記筒状
   ポンプハウジング或いはコアのヘリカルに延びる
   スロツト内に収められた多相ヘリカル巻線であつ
   て各々が多相外部電源に接続される様な多相ヘリ
   カル巻線とを具備し、上記コアとポンプハウジン
   グとが磁気回路を形成し、これが上記環状の流通
   路に依り遮ぎられる電磁ポンプに於いて、 イ 上記多相巻線は、金属シート内に通された鉱
   物質絶縁導線で構成され、 ロ 上記環状流通路は多相巻線、及びコアとポン
   プハウジングとの磁気回路形成部分とに依つて
   形成され、 ハ 多相巻線の各々に対して１対のヘリカルスロ
   ツトが用意され、各巻線は２つの巻回を１組と
   しており、各巻回は上記ヘリカルスロツトの
   夫々に収められ、 ニ 多相巻線各々を構成する導体はポンプの１端
   から１対のスロツトの中の一方のスロツトに沿
   つてポンプ他端に向かつて延びそして該他端に
   於いて折返し機械的なつなぎ目なしに上記１対
   のスロツト中の他方のスロツトへと延びる 様に構成した事を特徴とする電磁ポンプ。