JPH01247792A - 原子炉用インターナルポンプ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はインターナルポンプ式沸騰水型原子炉（以下Ａ
−ＢＷＲという）に使用される原子炉用インターナルポ
ンプに係り、特に原子炉圧力容器内からインターナルポ
ンプ側に侵入するクラッドをトラップする構成を備えた
ものに関する。

（従来の技術） 以下第１１図乃至第１３図を参照して従来例を説明する
。第１１図はＡ−ＢＷＲの概略構成を示す縦断面図であ
り１図中符号１は原子炉圧力容器である。

この原子炉圧力容器１内には冷却材２及び炉心３が収容
されている。上記炉心３は図示しない複数の燃料集合体
及び制御棒等から構成される装置上記原子炉圧力容器１
内に設置されたシュラウド５．炉心支持板６、及び上部
格子板７により支持されている。上記制御棒４は制御棒
駆動機構８により駆動される。

上記炉心３の上方には気水分離器９が設置されていると
ともに、さらにその上方には蒸気乾燥器１０が設置され
ている。上記気水分離器９の下方位置の原子炉圧力容器
１には給水管１１が接続されており、この給水管１１は
原子炉圧力容器１内に配設された給水スパージャ１２に
接続されている。

上記シュラウド５と原子炉圧力容器１との間のダウンカ
マ部１３の下部にはインターナルポンプ１４が周方向等
間隔に複数台設置されている。このインターナルポンプ
１４により冷却材２を炉心３に強制的に循環させる。尚
、図中符号１５は主蒸気配管である。

上記インターナルポンプ１４は第１２図に示すような構
成となっている。インターナルポンプ１４は、ポンプ部
２１と、モータ部２２とから構成されている。

上記ポンプ部２１はインペラ２３、このインペラ２３の
流出側に設置されたディフューザ２４、及びディフュー
ザリング２５等から構成されており、上記インペラ２３
はポンプ軸２６を介して上記モータ部２２側と連結され
ている。

原子炉圧力容器１の下鏡部にはノズル１ａが上方に向っ
て突設されており、上記ディフューザ２４はこのノズル
１ａにストレッチチューブ２７によって固定されている
。

一方モータ部２２は、上記ポンプ軸２６を一体に収容す
るロータ３０及びステータ３１等から構成されており、
これら各構成要素はケージング３２内に収容されている
。このケーシング３２は上記ノズルｌａ内にその先端部
を挿入した状態で溶接されており、又その内部には配管
３３を介して冷却水が循環し、それによって焼損の防止
を図っている。上記ロータ３０の下端には補助インペラ
３４が固着されている。

又上記ストレッチチューブ２７の下端は上記ケーシング
３２の上部に形成された段付部に係合している。

上記ケーシング３２の上部にはパージ水流入口４１が設
けられており、このパージ水流入口４１を介してケーシ
ング３２内にパージ水が供給される。ケーシング３２内
に供給されたパージ水は、第１３図にも示すように、ポ
ンプ軸２６とストレッチチューブ２７との間の隙間Ａを
通って、ポンプ軸２６とディフューザ２４との間の隙間
Ｂに流入する。このようにしてパージ水を供給すること
により、原子炉圧力容器１内の汚染粒子がケーシング３
２内に流入することを防止し、かつケーシング３２の上
部の冷却をなすものである。又、かかるパージ水の冷却
作用により、原子炉圧力容器１内の高温炉水が３００℃
程度であるにも拘らず、ケーシング３２内を４０℃程度
に抑制し、ステータ３１の巻線絶縁材或いは二次シール
のシールゴム材等の高分子材の高温劣化を防止している
。

上記構成によると次のような問題がある。すなわちクラ
ッドの中でも特に比重の大きなりラッドの侵入を防止し
ようとする場合には、パージ水の流量を増加させる必要
があり、このようにパージ水の流量を増加させた場合に
は、ポンプ軸２６あるいはストレッチチューブ２４に大
きな熱応力が作用して、その健全性が損われる恐れがあ
った。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の構成にあっては、比重の大きなりラッ
ドの侵入を防止するためには、パージ水の流量を増加さ
せる必要があり、パージ水を増加させた場合にはポンプ
軸あるいはストレッチチューブに大きな熱応力が発生し
て、その健全性が損われるおそれがあるという問題があ
った。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目
的とするところは、パージ水の流量を増加させることな
く、比重の大きなりラッドの侵入を防止することが可能
な原子炉用インターナルポンプを提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本願発明による原子炉用イ
ンターナルポンプは、原子炉圧力容器の下鏡部を介して
その先端部を原子炉圧力容器内に挿入されたモータケー
シングと、このモータケーシング内に収容配置されその
上端部を上記原子炉圧力容器内に配置したポンプ軸と、
このポンプ軸の先端部に固着されたインペラと、このイ
ンペラの流出側に配置されたディフューザと、上記ポン
プ軸との間に隙間を存した状態で配置されその上端部で
上記ディフューザを原子炉圧力容器に固定するストレッ
チチューブと、上記モータケーシングに接続されパージ
水を上記ポンプ軸とストレッチチューブとの間を介して
ポンプ軸とディフューザとの間に供給して原子炉圧力容
器側からのクラッドの侵入を防止するパージ水供給口と
を具備し、ストレッチチューブより上部に位置する円筒
状のディフューザ壁に小口径の複数の貫通孔の入口を設
けてパージ水通路内からディフューザ壁外側の圧力容器
内にいたるクラッド排出口を設定し、その貫通孔の形状
がクラッドの大きさよりは大きい範囲で十分小さく、か
つ貫通孔のディフューザ内側から外側に向かう流路が水
平もしくはディフューザ外側に向かって下方となるよう
に傾斜している貫通孔を通じて、上記通路内のクラッド
をディフューザ壁外側に排出し、もってモータケーシン
グ内にクラッドが落下することを防止したことを特徴と
している また上記貫通孔において、上記パージ水通路内のクラッ
ドをディフューザ外側に排出する機能を高めるために上
記貫通孔のディフューザ内側入口付近においてディフュ
ーザ内壁に凹凸部を設け、この凹凸部において上記通路
内のクラッドを集積し、クラッド排出能力を高めたこと
を特徴としている。

また上記貫通孔において１貫通孔を炉心側にのみ分布さ
せ１貫通孔のディフューザ壁内外部における圧力差を大
きく取れるようにしクラッド排出能力を高めたことを特
徴としている。

またさらに貫通孔のディフューザ内側入口付近に設けら
れる凹凸部のクラッド実績能力を高めるために、凹凸部
の上部のポンプ軸側に保持されてポンプ軸とディフュー
ザとの間のパージ水通路内に突出したリング状突起を有
していることを特徴としている。

（作　用） つまり、上記のように構成されたものにあっては、ディ
フューザには、原子炉圧力容器側からディフューザ内に
落下してくるクラッドをディフューザ外に排出するクラ
ッド排出手段があり、よってクラッドはこのクラッド排
出手段によりディフューザ外に排出されるので、モータ
ケーシング内に落下するようなことはない。又、それは
パージ水の流量が少ない場合であっても同様の作用・効
果を奏することができ、よって従来のように比重の大き
なりラッドをパージするためにパージ水の流量を増加さ
せる必要もなく、パージ水の流量増加による各種不具合
を解消することができる。

（実施例） 以下本発明による原子炉用インターナルポンプの一実施
例を第１１図乃至第１３図と同一部材には同一符号を付
して示した第１図から第１０図を参照して説明する。

第１図は本発明によるクラッド排出機構の取り付は部を
説明したもので、原子炉圧力容器１の内側に突出したポ
ンプ軸２６の上端にはインペラ２３が固着されており、
このインペラ２３の下流側にはディフューザ２４が配置
されている。このディフューザ２４は、その下端部がス
トレッチチューブ２７の上端２７ａによって原子炉圧力
容器１に対して固定されている。ポンプ軸２６とディフ
ューザ２４との間にはパージ水の通路Ｂが形成されてい
る。ディフューザ２４のストレッチチューブ２７および
その上端２７ａとの固定部分において、ディフューザ２
４には複数の小口径の貫通孔５１が設けられている。貫
通孔５１の詳細を第２図に示す６貫通孔５１のディフュ
ーザ２４内側入口はストレッチチューブ上端２７ａとデ
ィフューザ２４との接点を下限とし、ストレッチチュー
ブ上端２７ａの最上部に接する水平面を上限とする領域
Ｃ部に設けられ、貫通孔５１の内径は例えば０．１ｍｍ
以上５．０ｍ以上の範囲にある。また、貫通孔５１はデ
ィフューザ２４壁内を通路Ｂからディフューザ２４外に
向かって水平もしくは下方に傾斜するように穿孔されて
いる。第３図は貫通孔５１のディフューザ２４周方向の
分布の一例を示したもので、貫通孔５１はディフューザ
２４の周方向に例えば等間隔に２０個以上（従って角度
にして１８°以下の間隔で）設けられている。

次に発明による装置の作動について説明する。

パージ水流路Ｂ中に侵入した原子炉圧力容器１内のクラ
ッド５３はパージ水流路Ｂ中の液体よりも比重が大きく
、ポンプ停止時においては第４図に示すようにストレッ
チチューブの上端２７ａ上に堆積する。堆積したクラッ
ド５３は、ポンプ回転時にはポンプ軸２６の高速回転に
よりパージ水流路Ｂ中に生じるポンプ軸２６回りの周方
向の流れにより第５図に示すようにディフューザ２４側
に吹き寄せられる。パージ水流路Ｂ内はディフューザ２
４の外側の原子炉圧力容器１内よりも圧力が高いので、
ディフューザ２４側に吹き寄せられたクラッドは第６図
に示すように貫通孔５１に吹い込まれディフューザ２４
の外側に排出される。このようにパージ水流路Ｂ中に侵
入したクラッド５３はポンプ回転時に貫通孔５１を通じ
てディフューザ２４の外側に排出されるので、クラッド
５３がストレッチチューブ２７とポンプ軸２６との間隙
Ａ及びその下部のケーシング３２内に侵入することはな
い。

第７図は、本発明の第２の実施例を示すものでポンプ回
転時におけるクラッド５３のディフューザ２４外側への
排出効果を高めるように構成した例を示したもので１貫
通孔５１のディフューザ２４内側入口にリング状の凹部
５５を設けている。凹部５５の高さｈは貫通孔５１の径
ｄよりも大きく、かつ例えば１ｍ以上である。その他の
構成は第１の実施例と同一である。このように構成する
と、ポンプ回転時においてディフューザ２４に吹き寄せ
られたクラッド５３は凹部５５に集積され１貫通孔５１
よりのクラッド５３の排出をより効果的に行なわせるこ
とができる。

第８図は、第７図で示した第２の実施例と異なる第３の
実施例を示したもので、貫通孔５１ａの位置をストレッ
チチューブの上端２７ａよりもさらに上方のディフュー
ザ２４壁上にとり１貫通孔５１ａのディフューザ２４内
側入口には第７図と同一のリング状凹部５５ａを設け、
さらにリング状凹部５５ａの下部にパージ水流路Ｂ内に
突出したリング状凸部５６を設けている。また、リング
状凹部５５ａの上部には同じくパージ水流路Ｂ内に突出
したリング状凸部５７をポンプ軸２６側に設け、ディフ
ューザ２４側に設けられたリング状凸部５６の幅Ｘとポ
ンプ軸２６側に設けられたリング状凸部５７の幅ｙとは
パージ水流路Ｂの幅を２とすると−ｘ＋ｙ＞ｚの関係を
満たすように構成されている６貫通孔５１ａの形状、周
方向の分布などのその他の構成は第１の実施例と同様で
ある。このように構成すると、第９図に示すようにパー
ジ水流路Ｂ中に侵入した比重の大きいクラッド５３はポ
ンプ停止時にはリング状凸部５６及び５７上に堆積し、
ポンプ運転時には堆積したクラッド５３はリング状凸部
５６のディフューザ２４側に吹き寄せられてリング状凹
部５５ａに集積し貫通孔５１ａを通って排出されるので
、貫通孔５１ａをストレッチチューブ２７の上端２７ａ
に接して設けなくとも、第１の実施例のように構成され
た貫通孔５１のクラッド排出能力と同等の効果が得られ
、そのうえさらに設計上の自由度を上げることができる
。

また、第８図に示した貫通孔５１ａは、ストレッチチュ
ーブ上端２７ａ近傍に設けられる第１の実施例及び第２
の実施例に示す貫通孔５１と組み合わせて設けても良い
。

第１０図は貫通孔５１のディフューザ２４周方向の分布
を原子炉圧力容器１の中心方向にのみ偏って設けた本発
明の変形例であり、貫通孔５１のディフューザ２４周方
向での分布の相違をのぞけば、他の構成は第１の実施例
あるいは、第２の実施例あるいは第３の実施例に示す構
成と同一である。第１０図では貫通孔５１はディフュー
ザ２４の炉心３方向に面した半内部分にのみ等間隔に設
けられるので１貫通孔５１の数はディフューザ２４の周
方向の全周にわたって等間隔に設ける場合の約半分であ
る。パージ水流路Ｂとディフューザ２４の外側との差圧
は、ディフューザ２４外側でのポンプからの吐出流速が
大きい炉心中心方向で最も大きく、したがってディフュ
ーザ２４に穿孔された貫通孔５１のクラッド排出能力も
炉心中心方向に面した貫通孔が最も能力が高い。そのた
めに第１０図のごとく貫通孔５１をディフューザ２４の
炉心中心方向に面した半内部分にのみ設けても十分なり
ラッド排出能力が得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、パー
ジ水流量が小さい、あるいは、パージ水流量がゼロにな
った場合でも、パージ水流路中の液体よりも比重の大き
いクラッドはポンプ回転中にはディフューザ外側に排出
され、モータケース内に流入することはない。これによ
って原子炉圧力容器内の放射化された物質によるモータ
ケース内汚染を防ぐことができ、インターナルポンプの
信頼性・安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子炉用インターナルポンプの第
１の実施例を示した縦断面図、第２図は本発明による貫
通孔（クラッド排出手段）を説明した説明図、第３図は
貫通孔（クラッド排出手段）のディフューザ周方向の分
布を示した横断面図、第４図から第６図までは本発明に
よるインターナルポンプの機能を説明した説明図、第７
図から第１０図までは本発明によるインターナルポンプ
の第２゜第３の実施例を示した縦断面図及び横断面図、
第１１図はインターナルポンプ型沸騰水型原子炉の概略
構成を示す断面図、第１２図は従来のインターナルポン
プを示した縦断面図、第１３図は第１２図のストレッチ
チューブ付近を拡大して示した縦断面図である １・・・原子炉圧力容器　　　　　　　　　２３・・・
インペラ２４・・・ディフューザ　　　　　　　　　　
２６・・・ポンプ軸２７・・・ストレッチチューブ ５１．５１ａ・・・貫通孔（クラッド排出手段）５３・
・・クラッド 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　松山光之 第　３　口 第　４　ロ ご 第　１１　　口 ？”ｌＬｎ 第　１２　　ロ ｚ６ 第　１３　　ロ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉圧力容器の下鏡部を介してその先端部を原
   子炉圧力容器内に挿入されたモータケーシングと、この
   モータケーシング内に収容配置されその上端部を、上記
   原子炉圧力容器内に配置したポンプ軸と、このポンプ軸
   の先端部に固着されたインペラと、このインペラの流出
   側に配置されたディフューザと、上記ポンプ軸との間に
   隙間を存した状態で配置されその上端部で上記ディフュ
   ーザを原子炉圧力容器に固定するストレッチチューブと
   、上記モータケーシングに接続されパージ水を上記ポン
   プ軸とストレッチチューブとの間を介してポンプ軸とデ
   ィフューザとの間に供給するパージ水供給口と、前記デ
   ィフューザに設けられ前記原子炉圧力容器側から前記デ
   ィフューザ内に流入してくるクラッドを前記ディフュー
   ザ外に排出するクラッド排出手段とを具備したことを特
   徴とする原子炉用インターナルポンプ。
2. （２）前記排出手段は前記ディフューザの内側と外側を
   貫通し、前記クラッドの径よりも大きい径を有する貫通
   孔であることを特徴とする請求項１記載の原子炉用イン
   ターナルポンプ。