JPH0212319Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、竪型自由液面式ポンプに関し、更に
詳しくは、ケーシング内液位が異常に上昇したと
き作動する緊急放出用サイフオン管でケーシング
とダンプタンクとを連結し、それによつてカバー
ガス系配管の破損時にポンプ内液位が上部機械式
軸受まで上昇するのを防止できるようにした緊急
放出用サイフオン付機械式ポンプに関するもので
ある。

ループ型液体金属冷却高速増殖炉の主循環ポン
プ等として最も一般的なものは、ケーシング内に
液体金属の液面をもち、その上方にはカバーガス
空間が設けられている竪型自由液面式の機械式ポ
ンプである。その一例を第１図Ａに示す。液体ナ
トリウムはケーシング１の下端の吸込ノズル２か
ら流入し、インペラ３によつて吐出圧を得て吐出
ノズル４から流出する。オーバーフロー管５を経
てオーバーフローカラム６に入つた液体金属は再
び吸込みノズル２へ戻される。インペラ３に回転
力を伝達する軸７は、下部の流体中静圧軸受８と
上部の機械式軸受９で支承される。また、この機
械式軸受９の下側にはケーシング１からのカバー
ガスの漏洩を防ぐメカニカルシール１０が設けら
れ、このメカニカルシール１０から常時不活性ガ
スを下方に流すことにより、液体金属の蒸気がシ
ール内に上昇することを防ぎ、同時に所定のカバ
ーガス圧力を与えることにより、ポンプ内の自由
液面のレベルを設定し、かつポンプに必要な要求
吸込水頭を与えることができる。

第１図Ａに示す従来例においては、カバーガス
はメカニカルシール１０の下部に取付けられたガ
ス供給用配管１１より供給され、遮蔽プラグ１２
と軸７との隙間を下降して、カバーガス空間１３
に入り、オーバーフローカラム６に接続されてい
るガス配管１４を経て排気用配管１５を通つて回
収されることにより、その循環が行なわれる。こ
のカバーガス圧力はポンプの設置される雰囲気圧
力よりも高いため、万一上記のカバーガス系配管
が破損した場合、ポンプ内の自由液面は急激に上
昇し、場合によつてはメカニカルシール１０およ
び機械式軸受９にまで上昇して、ポンプに重大な
損傷を与え、かつ液体金属の漏洩を招く。

第１図Ａにおけるポンプ内液位及びオーバーフ
ローカラム内液位は、ポンプが通常運転中の場合
のものである。これに対して第１図Ｂは、液体金
属冷却高速増殖炉の一次冷却系主循環ポンプとし
て使用し、ガス供給用配管１１または排気用配管
１５が破損した際のポンプ内およびオーバーフロ
ーカラム内の液位変化を示したものである。同図
の縦軸は第１図Ａの高さに対応し、横軸はガス系
配管破損後の経過時間を示す。図中の各線は各々
次の通りである。符号２０はポンプ液位、符号２
１はオーバーフローカラム液位、符号２２は炉容
器カバーガス圧力（液体金属のヘツドで表示）、
符号２３はガス配管１４の上端位置、符号２４は
遮蔽プラグ下面位置、符号２５はガス供給用配管
１１の位置をそれぞれ示してある。

この場合、第２図に示すように、ポンプのカバ
ーガス系配管は原子炉容器３０のカバーガス系と
連通しているから、万一ポンプ近傍のガス系配管
が破断すると、ポンプ内ガス圧は短時間のうちに
雰囲気圧力まで低下する。一方、原子炉容器側カ
バーガス圧についてはガス空間３１の容積がポン
プの場合よりもはるかに大きいため、ガス圧が雰
囲気圧力まで低下するには１分以上かかることが
知られている。この間、原子炉容器とポンプの間
にガス圧の不均衡が生じ、この差圧によつてポン
プ内の液位が上昇する。すなわち、ガス系配管破
断と同時にオーバーフローカラム内液面は上昇
し、ポンプ内液位と同一レベルになると、両者と
も上昇する。しかしガス配管１４の上端に達する
と、オーバーフローカラム内液位はそれ以上はほ
とんど上昇できなくなり、ポンプ内液位のみ上昇
を続ける。この時点で炉容器カバーガス圧力は依
然として高い圧力を有しているため、ポンプ内液
位は、遮蔽プラグ１２、メカニカルシール１０お
よび機械式軸受９へと達し、ポンプに重大な損傷
を与えるばかりでなく、ポンプ外部への液体金属
の漏洩を引き起こす。この危険性は、ポンプがコ
ールドレグ配置の場合の方が運転時のカバーガス
圧が高いため、より重大である。

なお、第２図において、符号３２は出口配管、
３３は主冷却配管、３４はドレンバルブ、３５は
ドレンタンク、３６はカバーガス精製設備を示
す。

本考案は、上記のような従来技術の欠点を解消
し、カバーガス系配管に破損が生じた場合であつ
ても、ポンプ内液位が機械式軸受まで上昇するの
を防止することができ、それ故、メカニカルシー
ルや機械式軸受の液体金属による損傷が生じず、
またメカニカルシールからの液体金属の流出がな
いから、人身および周辺設備に危害を与えること
もないような緊急放出用サイフオン付機械式ポン
プを提供することにある。

かかる目的を達成するため、本考案では、ポン
プケーシング内液位が異常に上昇したとき作動す
る緊急放出用サイフオン管でケーシングとダンプ
タンクとを連結するよう構成されている。

以下、図面に基づき本考案について更に詳しく
説明する。第３図は、本考案の一実施例を示す説
明図である。基本的構造は第１図に示す従来のも
のと同じであるから、対応する部分には同一符号
を付し、それらについての記載は省略する。本考
案が従来技術と顕著に相違する点は、ポンプケー
シング１とダンプタンク４１とが緊急放出用サイ
フオン管４２により接続されている点である。こ
のサイフオン管４２は保温材で覆われ常に液体金
属の凝固点を超える温度に保持されている。ダン
プタンク４１にはガス系配管が接続され、ダンプ
タンク内とポンプ内のカバーガスは連通してい
る。

なお、同図中に記入してあるレベルは次の通り
である。

Ｌ０……インペラ中心レベル Ｌ１…流体中静圧軸受が露出しないための最低
レベル Ｌ２…緊急放出用サイフオン管取付けレベル Ｌ３…ポンプ運転中のポンプ内最低レベル Ｌ４…ポンプ内オーバーフローレベル Ｌ５…緊急放出用サイフオン作動レベル Ｌ６…ポンプ遮蔽プラグ下面レベル また同図に記入されたポンプ内およびオーバー
フローカラム内の液位は通常運転条件のものであ
る。

カバーガスは、従来同様、ガスヘツダ４０から
メカニカルシール１０の下部に取付けられたガス
供給用配管１１を通つて供給され、遮蔽プラグ１
２と軸７との隙間を下降して、カバーガス空間１
３に入り、オーバーフローカラム６に接続されて
いるガス配管１４を経て排気用配管１５を通つて
回収されることにより、その循環が行なわれる。

さて、第３図において万一ガス系配管が符号４
３ａまたは４３ｂの位置で破損し、ポンプ内液位
がＬ５まで上昇すると、緊急放出用サイフオン管
４２が作動し、ポンプ内の液体金属はダンプタン
ク４１に排出される。このサイフオンの機能はポ
ンプ内液位がＬ２に低下するまで継続される。こ
のような緊急放出サイフオン装置は、作動後にダ
ンプタンクに排出された液体金属をポンプの設置
されたループにもどすだけで、運転を再開できる
ため極めて好都合である。本装置が正常に機能す
るためには、ポンプ内液位が遮蔽プラグ下面レベ
ルＬ６に達する以前に作動せなばならない。その
条件は次式で示される。

Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６ 本考案は、カバーガス系配管に破損が生じても
ポンプを迅速に復旧できるため、特に高い稼働率
が要求される個所に設置すると効果が大きい。例
えば、高速増殖炉二次冷却系用ポンプの場合、カ
バーガス圧が高いため（１Kg／cm²Ｇ以上）、ガス
系配管が破損した際に雰囲気ガス（空気）がカバ
ーガスに混入して液体金属を酸化させる被害は余
り心配する必要はない。この場合カバーガスは、
放射化されていないため配管外にリークしても無
害である。

また、高速増殖炉一次冷却系用ポンプの場合、
カバーガス圧は余り高くないが（0.5Kg／cm²Ｇ前
後）、この場合、雰囲気ガスは窒素であるので、
カバーガスに混入しても液体金属が酸化されるこ
とはない。特に稼働率を高めたい場合には本考案
のポンプを用いるのがよい。また、カバーガスの
リークに基ずく雰囲気ガスの汚染が問題となる場
合には、別にカバーガス系の遮蔽装置を併用する
方法もある。

本ポンプを液体金属冷却高速増殖炉の一次冷却
用主循環ポンプとして用いた一例を第４図に示
す。

さて、本考案において、緊急放出用サイフオン
管４２を特に“サイフオン”とした理由は次の通
りである。Ｌ５のレベルに単なるオーバーフロー
管を接続した構成では、ポンプ内の液位が上昇し
た場合に、この液位がＬ５にて保持されることに
なる。ところがポンプの遮蔽プラグ１２は通常の
Ｌ４の液位において所定の熱遮蔽機能を有するよ
うに設計されており、上述のような異常に高い液
位に保持された場合、メカニカルシール１０およ
び第３図には示されていないが遮蔽プラグ１２と
ケーシング１との結合部のシールなどの温度を所
定の値以下に保持することができず危険である。
ここで想定しているガス系配管破損事故の場合に
は、ポンプ内液位は急激に上昇し、液位がＬ５に
達したならば本考案の緊急放出サイフオン装置に
より急激に低下する。従つて、本考案のポンプに
おいては、液位がＬ５に上昇するのは短時間であ
るから何ら問題ない。緊急放出用サイフオン管４
２の取付位置Ｌ２は厳密には以下で定義される。

Ｌ１≦Ｌ２≦Ｌ４ すなわちＬ２はＬ４より高いと上述の理由で危
険である。またＬ２はＬ１とＬ４の間ならどこで
もよい。ここで想定している事故時には修理復旧
してからでないと運転を再開できないのだから、
緊急放出サイフオン作動後のレベルが通常運転時
の液位範囲Ｌ３〜Ｌ４より低くても差しつかえな
い。

本考案は上記のように構成されているから、カ
バーガス配管の破断時に、ポンプ内液位がメカニ
カルシールまで上昇することはなく、それ故、機
械式軸受やメカニカルシール等の損傷を防止でき
るし、また液体金属が外部に流出するのを防止で
きるなど、すぐれた効果を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の機械式ポンプの一例とカバーガ
ス系配管破断時の液位変化を示す図、第２図は従
来のポンプの使用例を示す説明図、第３図は本考
案に係る機械式ポンプの一実施例を示す説明図、
第４図は本考案に係るポンプの使用状態の一例を
示す説明図である。 １……ケーシング、２……吸込ノズル、３……
インペラ、４……吐出ノズル、７……軸、８……
流体中静圧軸受、９……機械式軸受、１０……メ
カニカルシール、４１……ダンプタンク、４２…
…緊急放出用サイフオン管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ケーシング内に液体金属液面を有し、その上方
   にはカバーガス空間を介して遮蔽プラグと機械式
   軸受が設けられ、液体金属液面の下方には流体中
   静圧軸受が設けられ、さらに前記遮蔽プラグと前
   記流体中静圧軸受との間の前記ケーシングにはオ
   ーバーフロー管が取付けられている竪型自由液面
   式ポンプにおいて、前記ケーシングにさらに緊急
   放出用サイフオン管を取付けてこのサイフオン管
   によりケーシング外部に設置したダンプタンクと
   前記ケーシングとを連結し、前記サイフオン管の
   前記ケーシングへの取付位置Ｌ２を Ｌ１≦Ｌ２≦Ｌ４、 前記サイフオン管の作動レベルＬ５を Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６ （ここで、 Ｌ１……流体中静圧軸受が露出しないための
   最低レベル、 Ｌ４……ポンプ内オーバーフローレベル、 Ｌ６……ポンプ遮蔽プラグ下面レベル。） となるようにしたことを特徴とする緊急放出用サ
   イフオン付機械式ポンプ。