KR100241634B1 - 내부에 셀프 냉각장치를 구비한 원자로 냉각펌프 - Google Patents

내부에 셀프 냉각장치를 구비한 원자로 냉각펌프 Download PDF

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로버트 레이몬드 재임스
이스라엘 톰슨 3 세 클레런스
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드폴 루이스 에이
웨스팅하우스 일렉트릭 코포레이션
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Abstract

원자로 냉각펌프(18)가 원자로 냉각 유체를 수용하기 위한 주입노즐(48)를 형성하는 케이싱(24)과, 상기 냉각 유체를 방출시키기 위한 배출노즐(50)과, 상기 유체가 상기 주입노즐 및 배출노즐를 통과하여 상기 주입노즐에서 배출노즐쪽으로 메인 통로의 흐름 방향으로 흐를수 있도록 상호 접속된 통로(51)를 구비한다. 또한, 상기 펌프는 상기 케이싱의 환형 통로와 이웃하게 배치되며 상기 케이싱에 대한 상기 로터에 회전가능하게 장착된 양 베어링(34)(36)를 구비하는 중앙로터를 갖는다.
모터(38)는 상기 로터의 둘레 및 상기 베어링들 사이에 배치되며 상기 중앙로터를 회전가능하게 구동시킬 수 있다. 임펠러(46)는 상기 로터중 일단부(32B)에 상기 환형 통로 및 상기 모든 유체의 흐름방향과 연통되게 장착되어 있다. 상기 임펠라(46)는 상기 로터와 함께 회전시키면 주입노즐(48)의 압력이 상기 배출노즐(50)의 압력보다 낮게 발생되어 상기 원자로 냉각 유체가 상기 주입노즐을 통과하여 상기 케이싱속으로 빨아들이고 상기 냉각 유체가 상기 배출노즐를 통과하여 상기 케이싱으로부터 방출된다. 상기 펌프내에 제공된 셀프 냉각장치(56)는 유체 흐름 루우프(58)가 상기 환형 통로(58)와 연통되고 상기 베어링 및 모터의 열전달과 관련되게 형성된다. 상기 셀프 냉각장치는 상기 베어링 및 모터가 냉각시키기 위하여 상기 메인 통로로부터 소량의 유체라 하더라도 상기 환형 통로를 통과하여 전환시킬 수 있으며 상기 메인 통로로 되돌아 가게할 수도 있다. 따라서 이물질 입자 전향장치로 하여금 입자가 상기 유체 흐름 루우프속으로 통행하는 것을 최소화하기 위해 제공되어 있다.

Description

내부의 셀프 냉각장치를 구비한 원자로 냉각펌프
제1도는 종래기술의 원자로 노심 및 냉각재 계통을 도시하는 사시도.
제2도는 제1도의 냉각재 계통에서 종래기술의 원자로 냉각재 펌프중 하나를 절제하여 도시한 확대 입면도.
제3도는 제1도의 냉각재 계통에서 제2도의 종래기술의 펌프 대신에 사용될 수 있는 본 발명의 개량된 원자로 냉각재 펌프의 축방향 단면도.
제4도는 제3도의 본 발명의 개량된 펌프에 대한 부분 확대 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
18 : 펌프 24 : 케이싱
32 : 로터 34, 36 : 베어링
38 : 모터 40 : 로터부
42 : 스테이터부 46 : 임펠러
48 : 입구 노즐 50 : 출구 노즐
51 : 환상 통로 56 : 자체 냉각식 장치
58 : 유체 흐름 루프 60 : 외측루프부
62 : 내측루프부 64 : 유입 포트
66 : 유출 포트
본 발명은 원자로 냉각재 펌프에 관한 것으로, 특히, 내부의 자체 냉각식 장치(self-cooling arrangement)를 갖는 개량된 원자로 냉각재 펌프에 관한 것이다.
가압수형 원자력 발전소에 있어서는, 원자로 냉각재 계통을 이용하여 원자로 노심으로부터 증기 발생기로 열을 전달함으로써 증기가 발생되도록 한다. 발생된 증기는 그 뒤 터빈 발전기를 구동시키는데 사용된다. 원자로 냉각재 계통은 복수개의 분리된 냉각재 루프를 포함하는데, 각각의 루프는 원자로 노심에 연결되어 있으며 하나의 증기 발생기 및 원자로 냉각재 펌프들을 구비한다.
원자력 발전소에 사용되는 원자로 냉각재 계통의 일 예에 있어서는, 원자로 냉각재 펌프가 각각의 냉각재 루프내의 한 증기 발생기에 기밀 장착되어 있는 고관성의 펌프이다. 각 펌프는 외부 케이싱과, 양 단부가 상부 및 하부 베어링에 의해 회전가능하게 장착되어 있는 축방향으로 연장하는 중앙 로터와, 상부 베어링과 하부 베어링의 사이에서 상기 펌프 로터의 둘레에 배치되어 있는 캔드 모터(canned motor)를 갖는다. 모터는 펌프 로터상에 회전가능하게 장착되어 있는 로터부와, 로터부의 둘레에서 케이싱에 고정 장착되어 있는 스테이터부를 포함한다. 펌프 로터의 일단부에 장착되어 있는 임펠러가 로터와 함께 회전하여 원자로 냉각수를 펌프 케이싱내의 중앙 입구 노즐을 통해서 축방향으로 흡인한 후 펌프 케이싱내의 출구 노즐를 통하여 접선 방향으로 배출한다.
원자로 냉각수의 온도는 보통 약 260℃ 내지 315.5℃(500℉ 내지 600℉)이다. 그러나 이 온도는 너무 높아서 펌프의 모터와 베어링을 냉각시키는데에 사용할 수 없다. 따라서, 종래에는 원자로 냉각수를 이용하지 않는, 별개의 열 제거 장치가 사용되어 왔다. 열 제거 장치중 하나는 모터를 둘러싸는 환상의 중공 자켓(jacket)과, 상기 자켓내에 내장되어 모터를 둘러싸는 한세트의 코일과, 상·하부 베어링 근방에 위치된 다른 세트의 코일을 구비한다. 이 다수 세트의 코일은 베어링 및 모터를 냉각시키기 위하여 내부의 냉각 유체가 순환하기 위한 폐경로가 형성되도록 흐름 연통상태로 연결되어 있다.
열 제거 장치의 환상 자켓은 보조 냉각 유체의 외부 공급원과 흐름 연통상태로 연결되어 있는 입구 및 출구를 갖는데, 이 보조 냉각 유체는 자켓을 통하여 그 내에 수용되어 있는 코일 세트 위로 흐를 수 있다. 일반적으로 보조 냉각 유체의 온도는 폐경로를 따라 순환하는 내부 냉각 유체의 온도보다 매우 낮으므로, 모터 및 베어링을 냉각시키는 과정에서 내부 냉각 유체에 전달된 열이 자켓내의 코일 세트를 통해 보조 냉각 유체로 쉽게 전달된다.
전술한 종래기술의 열 제거 장치는, 원자로 냉각수의 온도가 너무 높아서 펌프 모터 및 베어링의 냉각용으로는 이용할 수 없는 원자로 냉각재 계통에 사용할 필요가 있다. 그러나, 이러한 종래기술의 열 제거 장치는 펌프를 복잡하게 한다는 결점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 종래기술의 결점을 해소하도록 설계된 내부의 자체 냉각식 장치를 구비하는 개량된 원자로 냉각재 펌프를 제공하는 것이다. 본 발명의 자체 냉각식 장치는 주 스트림(stream)으로부터의 원자로 냉각수를 이용하여 펌프 모터 및 베어링을 냉각시킨다. 따라서, 주 스트림으로부터의 원자로 냉각수 및 본 발명의 자체 냉각식 장치는 펌프로 유입되는 원자로 냉각수의 온도가 약 93.33℃(200℉) 미만인 상황에서 사용될 수 있다. 개량된 펌프의 자체 냉각식 장치에 의해 순환되는 상기 온도의 원자로 냉각수는 전기적 손실에 의해 발생되는 모터 열과 마찰에 의해 발생되는 베어링 열을 쉽게 제거할 수 있기 때문에, 외부의 보조 냉각 유체 및 별도의 내부 폐경로를 따라 흐르는 냉각 유체를 사용할 필요가 없다.
따라서, 본 발명은 유체를 펌핑하기 위한 펌프에 관한 것으로서, 이 펌프는:(a) 유체를 수용하기 위한 입구와, 유체를 배출하기 위한 출구와, 상기 유체가 상기 입구로부터 상기 출구까지 주 스트림으로 흐를 수 있도록 상기 입구와 상기 출구를 서로 연결시키는 환상 통로를 갖는 케이싱과; (b) 상기 케이싱의 환상 통로 근방에 배치되어 있는 단부를 갖는 회전가능한 중앙 로터와; (c) 상기 로터를 상기 단부 근방에서 상기 케이싱에 회전 가능하게 장착시키는 적어도 하나의 베어링과; (d) 상기 베어링 근방에서 상기 로터 둘레에 배치되며 상기 중앙 로터를 회전 구동시키도록 작동할 수 있는 모터와; (e) 상기 환상 통로 및 그곳을 통해 흐르는 유체의 흐름과 연통하는 상태로 상기 로터의 단부에 장착되고, 유체가 상기 입구를 통해서 상기 케이싱내로 유입되고 상기 환상 통로를 통해 주 스트림 속을 흐른 후 상기 출구를 통해 상기 케이싱으로부터 방출될 수 있도록 상기 케이싱의 출구보다 입구에 더 낮은 압력을 생성하기 위하여 상기 로터와 함께 회전가능하게 설치된 임펠러와; (f) 상기 환상 통로와 연통하고 있고 상기 베어링 및 모터와 열 전달 관계에 있는 유체 흐름 루프를 가지며, 상기 베어링 및 모터를 냉각시키기 위해 상기 환상 통로를 통과하는 주 스트림으로부터 그리고 다시 주 스트림으로 상기 유체중 소량만을 전환시키도록 동작할 수 있는 자체 냉각식 장치를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 유체 흐름 루프는 외측 및 내측 루프부로 구성된다. 외측 루프부는 중앙 로터와 대체로 동축으로 연장하며, 내측 루프부보다 중앙 로터로부터 더 반경방향 외측으로 위치하고 있다. 이 유체 흐름 루프는 또한 복수의 유입 포트 및 유출 포트를 포함하는데, 이들은 각기 외측 루프부 및 내측 루프부에 대해 개방되어 있다. 유입 포트 및 유출 포트는 환상 통로와 흐름 연통상태로 형성되어 있다. 특히, 유입 포트는 유출 포트의 하류에서 환상 통로를 통과하는 주 스트림내의 보다 압력이 높은 지점에 위치한다.
또한, 자체 냉각식 장치는, 유체 흐름 루프내로의 입자 통과가 최소화되고 유체 흐름 루프내로 유입되는 입자들이 유체 흐름 루프를 따른 소정 위치에 수집되도록 유체 흐름 루프에 대해 제공된 이물 입자 전향기를 구비한다.
제1도에는 종래의 원자로 용기(10) 및 그것에 연결된 냉각재 계통(12)이 도시되어 있다. 이 원자로 냉각재 계통(12)은 참조번호(14A, 14B)로 표시하는 두 개의 냉각재 루프를 구비한다. 각각의 냉각재 루프(14A, 14B)는 하나의 증기 발생기(16)와 한쌍의 고-관성 캔드 모터 펌프(high inertia canned motor pump)(18)와 하나의 고온 레그 파이프(20)와 한쌍의 저온 레그 파이프(22)를 포함한다.
각 냉각재 루프(14A, 14B)내에 있는 상기 종래의 펌프(18) 쌍은 각 냉각재 루프(14a, 14b)내에 있는 하나의 증기 발생기(16)에 역전 위치로 기밀 장착된다. 각각의 펌프(18)는 펌프(18)와 증기 발생기(16)가 단일 구조체로 효과적으로 결합되도록 예를 들면 용접에 의해서 증기 발생기(16)의 채널 헤드(26)의 바닥에 직접 부착되어 있는 케이싱(24)을 갖는다.
고온의 원자로 냉각재를 원자로 용기(10)로부터 증기 발생기(16)로 반송하기 위해서, 고온 레그 파이프(20)가 원자로 용기(10)와 각각의 증기 발생기(16)의 사이에서 연장되어 그들을 서로 연결시키고 있다. 저온의 원자로 냉각재를 증기 발생기(16)로부터 펌프(18)를 통해 원자로 용기(10)로 역방향 반송하기 위해서, 저온 레그 파이프(22)가 펌프(18)와 원자로 용기(10)의 사이에서 연장되어 그들을 서로 연결시키고 있다. 또한, 고온 레그 파이프(20)중 하나에는 가압 탱크(28)가 서지 라인(30)을 통하여 연결되어 있다.
제2도에는, 종래의 원자로 냉각재 펌프(18)가 보다 상세히 도시되어 있다. 펌프(18)는 케이싱(24) 외에도, 케이싱(24)을 관통하여 축방향으로 연장하며 하단부(32A) 근방에서는 피봇 패드 베어링(pivot pad bearing)(34)에 의해 그리고 상단부(32B) 근방에서는 스러스트 베어링(36)에 의해 케이싱(24)에 회전가능하게 장착되어 있는 중앙 로터(32)를 갖는다. 양 상·하부 베어링(36, 34) 사이에서 펌프로터(32) 둘레로는 캔드 모터(canned motor)(38)가 위치된다. 모터(38)는 펌프 로터(32)와 함께 회전할 수 있도록 그것에 장착되어 있는 로터부(40), 및 이 로터부(40)의 둘레에서 케이싱(24)에 고정 장착되어 있는 스테이터부(42)를 구비한다.
상.하부 베어링(36, 34) 및 모터(38)가 냉각되도록 열을 제거하기 위해서, 펌프(18)는 냉각재 루프(14A, 14B)를 통해 순환되는 원자로 냉각수와 별도의 열 제거 장치(44)도 포함한다. 아울러, 펌프(28)는 로터(32)의 상단부(32B)에 그와 함께 회전하도록 장착되어 있는 임펠러(46)를 갖는다. 펌프 케이싱(24)의 일단부, 예를 들면 상단부는, 중앙 입구 노즐(48)과, 주변 출구 노즐(50)과, 이들 노즐을 상호 연결시키는 환상 통로(51)를 갖는다. 펌프 임펠러(46)는 환상 통로(51)를 가로질러 배치되어서, 그곳을 통해 주 스트림으로 흐르는 원자로 냉각수와 흐름 연통하고 있다. 모터(28)를 작동시키면 로터(32)가 회전하고 그와 함께 임펠러(46)도 회전한다. 임펠러(46)가 회전하면, 냉각수가 증기 발생기(16)로부터 중앙 입구 노즐(48)을 통해 축방향으로 인입되어, 환상 통로(51)를 통과하여 흐른 뒤, 주변 출구 노즐(50)를 통해 각각의 저온 레그 파이프(22)로 접선방향으로 방출된다. 이와 같은 방식으로, 펌프(18)가 작동하면, 중앙 입구 노즐(48)에는 저압이 형성되어 원자로 용기(10)로부터 각각의 고온 레그 파이프(20)를 거쳐 증기 발생기(16)로 그리고 증기 발생기(16)를 통해 냉각수를 흡인하게 되며, 또한 주변 출구 노즐(50)에는 정압이 형성되어 냉각수를 저온 레그 파이프(22)를 통해 역으로 원자로 용기(10)로 그리고 원자로 용기(10)를 통해 펌핑하게 된다.
열 제거 장치(44)는 모터(38)를 둘러싸는 환상의 중공 자켓(52)과, 상기 자켓(52)내에 수용되어 모터(38)를 둘러싸는 한세트의 코일(54)와, 상·하부 베어링(36, 34)의 근방에 위치된 다른 세트의 코일(도시안됨)을 구비한다. 이 다수 세트의 코일은 베어링(34, 36) 및 모터(38)를 냉각시키기 위하여 그 내에 내부 냉각 유체가 순환하기 위한 폐경로가 형성되도록 흐름 연통상태로 접속되어 있다. 열 제거 장치(44)의 환상 중공 자켓(52)은 보조 냉각 유체의 외부 공급원(도시안됨)과 흐름 연통상태로 접속된 입구(52A) 및 출구(52B)를 갖는데, 이 보조 냉각 유체는 자켓(52)을 관통하여 그내에 수용되어 있는 코일 세트(54) 위로 흐른다. 보조 냉각 유체는 폐경로를 따라 순환하는 내부 냉각 유체의 온도보다 훨씬 낮은 온도에 있는 것이 전형적인데, 그 이유는 베어링(34, 36) 및 모터(38)의 냉각으로 얻어지는 내부 냉각 유체에 수반된 열이 자켓(52)내의 코일 세트(54)를 통해 보조 냉각유체로 쉽게 전달되도록 하기 위해서이다.
제3도 및 제4도에는 본 발명의 원리에 따른 자체 냉각식 장치(56)를 갖는 펌프(18)의 변형예가 도시되어 있다. 자체 냉각식 장치(56)는 펌프 로터 베어링(34, 36) 및 펌프 모터(38)를 냉각시키기 위해 원자로 냉각수의 일부를 이용한다. 원자로 냉각수중 소량만이, 예를 들면 1％가 자체 냉각식 장치(56)에 의해서 환상 통로(51)를 통하여 흐르는 냉각수의 주 스트림으로부터 벗어난 다음에 다시 주 스트림으로 복귀된다. 자체 냉각식 장치(56)는 펌프(18)로 유입되는 원자로 냉각수의 온도가 약 93.33℃(200℉) 미만인 원자로 응용예에 이용될 수 있다. 그 온도에 있는 원자로 냉각수는 전기적 손실로 인해 발생되는 모터 열과 마찰로 인해 발생되는 베어링 열을 쉽게 제거할 수 있으므로, 종래기술의 열 제거 장치(44)의 경우에서와 같이 외부의 보조 냉각 유체 및 그와 별도의 내부 폐경로 냉각 유체를 이용할 필요가 없다.
제3도를 참조하면, 펌프(18)에 제공된 자체 냉각식 장치(56)가 유체 흐름 루프(58)를 규정하는데, 제3도의 화살표는 유체 흐름 루프(58)를 따라 흐르는 냉각수 흐름의 방향을 나타낸다. 유체 흐름 루프(58)는 환상 통로(51)로부터의 원자로 냉각수 흐름을 베어링(34, 36) 및 모터(38)와 열 전달 관계로 제공한 다음에 그 흐름을 환상 통로(51)로 복귀시킨다. 전술한 바와 같이, 자체 냉각식 장치(56)는 원자로 냉각수의 소량만을, 예를 들면 1％가 환상 통로(51)를 통과하는 주 스트림으로부터 그리고 다시 주 스트림으로 전환시키도록 작동하여서 베어링 및 모터를 냉각할 수 있다.
자체 냉각식 장치(56)의 유체 흐름 루프(58)는 환상의 외측 및 내측 루프부(60, 62)로 구성된다. 외측 루프부(60)는 중앙 로터(32)와 대체로 동축으로 연장되만, 내측 루프부(62)보다는 중앙 로터(32)로부터 반경방향 외측으로 더 멀리 떨어져 위치된다. 외측 및 내측 루프부(60, 62)의 환상 구성은 유체 흐름 루프(58)를 따라서 그리고 베어링(34, 36)을 지나서 흐르는 냉각수의 균일한 흐름을 촉진시킨다. 냉각수는 환상의 외측 루프부(60)를 따라서 펌프()18)의 하단부로부터 상단부 쪽으로 흐르며, 환상의 내측 루프부(62)를 따라서 반대 방향으로 흐른다.
또한, 유체 흐름 루프(58)는 복수개의 유입 포트(64)와 유출 포트(66)를 포함하는데, 이 유입 포트(64)와 유출 포트(66)는 각기 외측 및 내측 루프부(60, 62)에 대해서 개방되어 있다. 유입 포트(64) 및 유출 포트(66)는 환상 통로(51)와 흐름 연통상태로 형성되어 있다. 특히, 유입 포트(64)는 케이싱(24)내에 형성되어 있는데 반하여, 유출 포트(66)는 로터(32)를 통과하도록 형성되어 있다. 또한, 유입 포트(64)는 유출 포트(66)의 하류에 위치하고 있다. 따라서, 유입 포트(64)는 환상 통로(51)를 통과하는 냉각수의 주 스트림의 고압 지점 또는 펌프(18)의 고압 방출측에 형성되는데 반하여, 유출 포트(66)는 환상 통로(51)를 통과하는 냉각수의 주 스트림의 저압 지점 또는 펌프(18)의 저압 흡입측에 형성된다.
유체 흐름 루프(58)의 외측 루프부(60)는 모터(38)의 외부를 둘러싸는 하나의 외측 환상부(68)와, 외측 환상부(68)와 유입 포트(64)의 사이에서 연장되어 있는 복수의 채널(70)에 의해 형성된다. 보다 상세히 설명하면, 케이싱(24)은 모터(38)의 스테이터부(42)의 외부를 외측으로 이격된 상태로 둘러싸고 있는 원통형상의 중공 자켓(52)를 구비하여 외측 환상부(68)를 형성한다. 유체 흐름 루프(58)의 내측 루프부(62)는 중앙 로터(32) 및 모터 로터부(40)의 외부를 둘러싸는 하나의 내측 환상부에 의해 형성되며, 모터(38)의 회전 로터부(40)와 고정 스테이터부(42) 사이의 간극으로 규정된다. 내측 루프부(62)는 하부 및 상부 베어링(34, 36)을 따라서 그것을 지나도록 형성되어 있는 하측 및 상측의 경로(74, 76)도 또한 포함하고 있다. 하측 경로(74)는 내측 환상부(72)의 하단부를 유출 포트(66)와 흐름 연통상태로 서로 연결시키고 있으며, 상측 경로(76)는 내측 환상부(72)의 상단부를 외측 환상부(68)의 상단부와 흐름 연통상태로 서로 연결시키고 있다. 따라서, 외측 및 내측 루프부(60, 62)는 중앙 로터(32)와 대체로 동축으로 연장되어 있다.
또한, 자체 냉각식 장치(56)는, 유체 흐름 루프(58)내로의 입자 통과가 최소화되고 유체 흐름 루프(58)내로 통과하는 입자가 유체 흐름 루프(58)를 따른 소정의 위치에 수집되도록 유체 흐름 루프에 대하여 제공된 이물 입자 전향기(deflector)를 구비한다. 특히, 이물 입자 전향기중 하나의 형태는 유입 포트(64)의 근방에서 케이싱(24)에 부착되어 있는 복수의 전향기 요소(78)로서, 이들 전향기 요소(78)는 유체 흐름의 주 스트림내에 비말동반되는 입자가 주 스트림을 떠나서 유입 포트(64)를 통과하여 유체 흐름 루프(58)의 외측 루프부(60)내로 유입되는 것을 방지하기 위해서, 유입 포트(64)의 상류에서 환상 통로(51)내로 돌출하고 있다. 큰 운동량으로 이동하는 대부분의 입자들은 유입 포트(64)를 통과하거나 또는 유입 포트(64)를 지나서 하류로 편향되려는 경향을 갖는다.
이물 입자 전향기의 다른 형태는 하부 베어링(34)의 상류에서 로터와 함께 회전가능하게 로터(32)에 부착되어 있는 원심 분리기 요소(80)이다. 이 원심 분리기 요소(80)는 유체 흐름 루프(58)내의 유체 흐름에 아직도 비말동반되어 있는 입자를 타격하여 그 외측으로 밀어내기 위해서 내측 루프부(62)룰 가로질러 연장하고 있다. 원심 분리기 요소(80)의 회전 경로를 둘러싸도록 그것로부터 반경방향 외측으로 이격되어 있는 케이싱(24)의 반경방향 부분내에는 환상의 단부 막힘형 캐비티(annular deadend cavity)(82)가 형성되는데, 이 단부 막힘형 캐비티(82)는 로터(32)의 회전시 원심 분리기 요소(80)가 밀어내는 입자를 인입하여 포획할 수 있는 것이다. 따라서 이렇게 하여 수집된 입자들이 하부 베어링(34)으로 유입하지 못하게 되므로 그 입자에 의한 하부 베어링의 손상이 방지된다.

Claims (20)

  1. 유체를 펌핑하기 위한 펌프(18)에 있어서, (a) 유체를 수용하기 위한 입구(48)와, 유체를 배출하기 위한 출구(50)와, 상기 유체가 상기 입구(48)로부터 상기 출구(50)까지 주 스트림으로 흐를 수 있도록 상기 입구(48)와 상기 출구(50)를 서로 연결시키는 환상 통로(51)를 갖는 케이싱(24)과; (b) 상기 케이싱(24)의 환상 통로(51) 근방에 배치되어 있는 단부(32B)를 갖는 회전가능한 중앙 로터(32)와; (c) 상기 로터(32)를 상기 단부(32B) 근방에서 상기 케이싱(24)에 회전 가능하게 장착시키는 적어도 하나의 베어링(36)과; (d) 상기 베어링(36) 근방에서 상기 로터(32) 둘레에 배치되며 상기 중앙 로터(32)를 회전 구동시키도록 작동할 수 있는 모터(38)와; (e) 상기 환상 통로(51) 및 그곳을 통해 흐르는 유체의 흐름과 연통하는 상태로 상기 로터(32)의 단부(32B)에 장착되고, 유체가 상기 입구(48)를 통해서 상기 케이싱(24)내로 유입되고 상기 환상 통로(51)를 통해 주 스트림 속을 흐른 후 상기 출구(50)를 통해 상기 케이싱(24)으로부터 방출될 수 있도록 케이싱(24)의 출구(50)보다 입구(48)에 더 낮은 압력을 생성하기 위하여 상기 로터(32)와 함께 회전가능하게 설치된 임펠러(46)와; (f) 상기 환상 통로(51)와 연통하고 있고 상기 베어링(36) 및 모터(38)와 열전달 관계에 있는 유체 흐름 루프(58)를 가지며, 상기 베어링(36) 및 모터(38)를 냉각시키기 위해 상기 환상 통로(51)를 통과하는 상기 주 스트림으로부터 그리고 다시 주 스트림으로 상기 유체중 소량만을 전환시키도록 동작할 수 있는 자체 냉각식 장치(56)를 포함하며; 상기 유체 흐름 루프(58)는 외측 및 내측 루프부(60, 62)를 가지며, 상기 외측 루프부(60)는 상기 내측 루프부(62)보다 상기 중앙 로터(32)로부터 반경방향 외측으로 더 멀리 떨어져 위치되고, 상기 모터(38)가 상기 외측 루프부(60)와 내측 루프부(62)의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내측 루프부(62)는 내측 환상부(72)를 구비하며; 상기 외측 루프부(60)는 상기 내측 환상부(72)로부터 반경방향 외측으로 이격된 상태로 상기 내측 환상부(72)를 둘러싸고 있는 외측 환상부(68)를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자체 냉각식 장치(56)는 상기 환상 통로(51)와 흐름 연통상태로 형성된 상기 유체 흐름 루프(58)로의 복수의 유입 포트 및 유출 포트(64, 66)를 포함하며, 상기 유입 포트(64)는 상기 유출 포트(66)보다 유체 흐름의 하류에 그리고 유체 흐름의 주 스트림 속에서 보다 고압의 지점에 위치되는 것을 특징으로 하는 유체 펌핌용 펌프.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유출 포트(66)가 상기 임펠러(46)를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 펌프.
  5. 제3항에 있어서, 상기 외측 루프부(60)는 일 단부가 상기 유입 포트(64)에 연결되고, 상기 내측 루프부(62)는 일 단부가 상기 유출 포트(66)에 연결되며, 상기 외측 및 내측 루프부(60, 62)는 타 단부가 흐름 연통상태로 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 펌프.
  6. 제3항에 있어서, 상기 유체 흐름 루프(58)가, 상기 모터(38)의 외부를 외측으로 이격된 상태로 둘러싸고 있는 상기 케이싱(24)의 부분(52)에 의해 한정되며 상기 모터(38)의 외부를 둘러싸고 있는 외측 환상부(68)와; 상기 외측 환상부(68) 및 상기 유입 포트(64) 사이에서 연장하는 복수의 채널(70)을 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 펌프.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모터(38)는 상기 중앙 로터(32)에 함께 회전할 수 있도록 장착되어 있는 로터부(40)와, 상기 로터부(40) 둘레에서 상기 케이싱(24)에 고정 장착되어 있는 스테이터부(42)를 포함하며; 상기 유체 흐름 루프(58)는 상기 모터(38)의 로터부(40)와 스테이터부(42) 사이의 환상 간극으로 규정되는 내측 환상부(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 펌프.
  8. 제7항에 있어서, 상기 자체 냉각식 장치(56)는 상기 베어링(36)을 따라서 상기 베어링(36)을 지나 연장하는 경로(76)를 포함하며, 상기 경로(76)는 상기 내측 환상부(72)와 상기 유출 포트(66)를 흐름 연통상태로 서로 연결시키는 것을 특징으로 하는 유체 펌핌용 펌프.
  9. 제1항에 있어서, 상기 자체 냉각식 장치(56)는 유체 흐름의 주 스트림내에 비말동반되는 입자가 상기 유입 포트(64)를 통과하지 못하게 하기 위해서 상기 유입 포트(64)에 인접하여 그 상류에서 상기 케이싱(24)에 장착되어 있는 복수의 전향기 요소(78)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 펌프.
  10. 제1항에 있어서, 상기 자체 냉각식 장치(56)는, 상기 유체 흐름 루프(58)내의 유체 흐름내에 비말동반되는 입자를 타격하여 상기 유체 흐름 루프(58)로부터 밀어내기 위해서, 상기 로터(32)에 함께 회전할 수 있도록 장착되고 상기 유체 흐름 루프(58)를 가로질러 연장하는 분리기 요소(80)와; 상기 회전하는 분리기 요소(80)에 의해 밀려난 입자를 수용 포획하기 위하여, 상기 분리기 요소(80)의 회전 경로를 둘러싸면서 상기 케이싱(24)내에 형성되어 있는 환상의 단부 막힘형 캐비티(82)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 펌핑용 펌프.
  11. 원자로 냉각재 계통에서 원자로 냉각 유체를 펌핑하기 위한 원자로 냉각재 펌프(18)에 있어서, (a) 원자로 냉각 유체를 수용하기 위한 중앙의 입구 노즐(48)과, 원자로 냉각 유체를 배출하기 위한 주변의 출구 노즐(50)과, 상기 원자로 냉각 유체가 상기 입구 노즐(48)로부터 상기 출구 노즐(50)까지 주 스트림으로 흐를 수 있도록 상기 입구 노즐(48)과 상기 출구 노즐(50)을 서로 연결시키는 환상 통로(51)를 갖는 케이싱(24)과; (b) 상기 케이싱(24)을 통하여 축방향으로 연장하고, 양 단부(32A, 32B)를 갖되, 그 단부중 하나(32B)는 상기 케이싱으로 규정된 상기 환상 통로(51) 근방에 배치되어 있는 중앙 로터(32)와; (c) 상기 로터(32)를 상기 양 단부(32A, 32B) 근방에서 상기 케이싱(24)에 회전 가능하게 장착시키는 제1 및 제2베어링(34, 36)과; (d) 상기 제1 및 제2베어링(34, 36) 근방에서 상기 중앙 로터(32) 둘레에 배치되며, 상기 로터(32)에 함께 회전할 수 있도록 장착되어 있는 로터부(40)와, 상기 로터부(40)의 둘레에서 상기 케이싱(24)에 고정 장착되어 있는 스테이터부(42)를 구비하고, 상기 로터(32)를 회전 구동시키도록 작동할 수 있는 모터(38)와; (e) 원자로 냉각 유체가 상기 중앙 입구 노즐(48)을 통해서 상기 일 케이싱 단부내로 유입되고 상기 일 케이싱 단부의 환상 통로(51)를 통해 주 스트림으로 흐른 후 상기 주변 출구 노즐(50)을 통해 상기 일 케이싱 단부로부터 접선방향으로 방출될 수 있도록 상기 주변 출구 노즐(50)보다 중앙 입구 노즐(48)에 더 낮은 압력을 생성하기 위하여, 상기 환상 통로(51)와 연통하는 상태로 상기 중앙 로터와 함께 회전할 수 있도로 상기 중앙 로터(32)의 일 단부(32B)에 장착되는 임펠러(46)와; (f) 상기 환상 통로(51)와 흐름 연통하고 있고 상기 제1 및 제2베어링(34, 36) 및 모터(38)와 열 전달 관계에 있는 유체 흐름 루프(58)를 가지며, 상기 베어링(34, 36) 및 모터(38)를 냉각시키기 위해 상기 환상 통로(51)를 통과하는 상기 주 스트림으로부터 그리고 다시 주 스트림으로 상기 원자로 냉각 유체중 소량만을 전환시키도록 동작할 수 있는 자체 냉각식 장치(56)를 포함하며; 상기 유체 흐름 루프(58)는 외측 및 내측 루프부(60, 62)를 가지며, 상기 외측 루프부(60)는 상기 내측 루프부(62)보다 상기 중앙 로터(32)로부터 반경방향 외측으로 더 멀리 떨어져 위치되고, 상기 모터(38)가 상기 외측 루프부(60)와 내측 루프부(62)의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  12. 제11항에 있어서, 상기 내측 루프부(62)는 내측 환상부(72)를 구비하며; 상기 외측 루프부(60)는 상기 내측 환상부(72)로부터 반경방향 외측으로 이격된 상태로 상기 내측 환상부(72)를 둘러싸고 있는 외측 환상부(68)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  13. 제12항에 있어서, 상기 내측 루프부(60)는 상기 하부 및 상부 베어링(34, 36)을 따라서 상기 베어링(34, 36)을 지나도록 형성된 하부 및 상부 경로(74, 76)를 더 구비하며, 상기 상부 경로(76)는 상기 내측 환상부(72)와 상기 환상 통로(51)를 흐름 연통상태로 연결시키고, 상기 하부 경로(74)는 상기 내측 환상부(72)와 상기 외측 환상부(68)를 흐름 연통상태로 연결시키는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  14. 제11항에 있어서, 상기 자체 냉각식 장치(56)는 상기 환상 통로(51)와 흐름 연통상태로 형성된 상기 유체 흐름 루프(58)로의 복수의 유입 포트 및 유출 포트(64, 66)를 구비하며, 상기 유입 포트(64)는 상기 유출 포트(66)보다 유체 흐름의 하류에 그리고 유체 흐름의 주 스트림 속에서 보다 고압의 지점에 위치되는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  15. 제14항에 있어서, 상기 유출 포트(66)가 상기 임펠러(46)를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  16. 제14항에 있어서, 상기 외측 루프부(60)는 일 단부가 상기 유입 포트(64)에 연결되고, 상기 내측 루프부(62)는 일 단부가 상기 유출 포트(66)에 연결되며, 상기 외측 및 내측 루프부(60, 62)는 타 단부가 흐름 연통상태로 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  17. 제14항에 있어서, 상기 유체 흐름 루프(58)가, 상기 모터(38)의 외부를 외측으로 이격된 상태로 둘러싸고 있는 상기 케이싱(24)의 부분(52)에 의해 한정되며 상기 모터(38)의 외부를 둘러싸고 있는 외측 환상부(68)와; 상기 외측 환상부(68) 및 상기 유입 포트(64) 사이에서 연장하는 복수의 채널(70)을 구비하는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  18. 제17항에 있어서, 상기 모터(38)는 상기 중앙 로터(32)에 함께 회전할 수 있도록 장착되어 있는 로터부(40)와, 상기 로터부(40) 둘레에서 상기 케이싱(24)에 고정 장착되어 있는 스테이터부(42)를 포함하며; 상기 유체 흐름 루프(58)는 상기 모터(38)의 로터부(40)와 스테이터부(42) 사이의 환상 간극으로 규정되는 내측 환상부(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  19. 제11항에 있어서, 상기 자체 냉각식 장치(56)는 유체 흐름의 주 스트림내에 비말동반되는 입자가 상기 유입 포트(64)를 통과하지 못하게 하기 위해서 상기 유입 포트(64)에 인접하여 그 상류에서 상기 케이싱(24)에 장착되어 있는 복수의 전향기 요소(78)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
  20. 제11항에 있어서, 상기 자체 냉각식 장치(56)는, 상기 유체 흐름 루프(58)내의 유체 흐름내에 비말동반되는 입자를 타격하여 상기 유체 흐름 루프(58)로부터 밀어내기 위해서, 상기 로터(32)에 함께 회전할 수 있도록 장착되고 상기 유체 흐름 루프(58)를 가로질러 연장하는 분리기 요소(80)와; 상기 회전하는 분리기 요소(80)에 의해 밀려난 입자를 수용 포획하기 위하여, 상기 분리기 요소(80)의 회전 경로를 둘러싸면서 상기 케이싱(24)내에 형성되어 있는 환상의 단부 막힘형 캐비티(82)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원자로 냉각재 펌프.
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