JPH04246286A - ナトリウム用機械式ポンプ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ケーシング内にナトリ
ウム液面をもち、その上方にカバーガスを密封した竪型
自由液面式遠心ポンプに関するものである。更に詳しく
述べると、自由液面室内のナトリウムを駆動軸中空部を
利用してポンプ吸込側に戻すようにしたナトリウム用機
械式ポンプに関するものである。このポンプは、例えば
ナトリウム冷却高速増殖炉の一次冷却系主循環ポンプな
どとして使用される。

【０００２】

【従来の技術】ナトリウム冷却高速増殖炉で使用してい
る一次主冷却系循環ポンプは、通常、竪型ケーシング内
にナトリウム自由液面をもつ機械式ポンプである。例え
ば原子炉構造がループ型の場合、図２に示すように、ポ
ンプ１０は専用のガードベッセル１２内に設置され、一
次主冷却系中間熱交換器で熱交換された低温のナトリウ
ムがポンプ１０の入口ノズル１４から吸い込まれ、出口
ノズル１６から吐出し、一次主冷却系逆止弁１８及び流
量計１９を介して原子炉容器へ送られる。原子炉容器内
の炉心で加熱されたナトリウムは前記一次主冷却系中間
熱交換器へ送られ熱交換が行われる。このようなループ
で一次ナトリウム冷却材が循環する。

【０００３】機械式ポンプの要部の詳細（図２のＡ部）
を図３に示す。ポンプ１０は、内部にナトリウム自由液
面室２０をもつ二重構造の竪型ケーシング２２内に、中
空構造の駆動軸２４を挿入し、その下端に取り付けたイ
ンペラ２６を回転させることによって入口ノズル１４か
らナトリウムを吸い込み出口ノズル１６から吐出させる
形式である。ところでポンプ１０は高温で使用されるた
め、軸受には図３に示すような構造の静圧軸受２８が用
いられる。静圧軸受２８は、駆動軸２４に設ける回転側
軸受部２８ａとケーシング側に設ける円筒状の固定側軸
受部２８ｂとが僅かな間隙を介して同軸状に位置し、固
定側軸受部２８ｂには径方向に複数のナトリウム供給孔
３０を形成した構造である。

【０００４】このような静圧軸受２８は、ポンプの吐出
圧を利用してナトリウム自体で潤滑するものであり、ポ
ンプ吐出側のナトリウムの一部を前記ナトリウム供給孔
３０を通して軸受間隙に送り込む。送り込まれたナトリ
ウムは最終的には自由液面室２０に入る。従ってポンプ
運転中、自由液面室２０には常にナトリウムが入り込ん
でくるため、自由液面を必要とする従来のポンプでは、
図２に示すようにケーシングの自由液面付近にオーバー
フロー系配管３２を設け、更にオーバーフローコラム３
４と呼ばれるタンクを介してポンプ入口配管に接続し、
オーバーフローしたナトリウムを一次主冷却系に戻して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように自由液面
を必要とする従来の機械式ポンプでは、オーバーフロー
系の配管やタンクをケーシング外部に設置する必要があ
り、これらの配管やタンクが機器の配置設計に制約を与
える他、物量を増大させる欠点があった。またオーバー
フロー系配管の接続によってナトリウムの偏流が生じて
ポンプ周方向で温度分布が不均一となり、駆動軸の曲が
りや、曲がりによる軸のかじりつき等が生じる虞があっ
た。

【０００６】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、ポンプ本体にオーバーフロー系を外付け
する必要がなく、そのため機器の配置設計の制約がなく
なると共に物量を削減でき、また周方向の温度分布不均
一の要因を排除して駆動軸の曲がりやかじりつきを防ぐ
ことのできるナトリウム用機械式ポンプを提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ナトリウムの
自由液面室をもつ竪型ケーシングの中心に中空構造の駆
動軸を挿入し、該駆動軸をその下部で静圧軸受により回
転自在に支持し、駆動軸下端に設けたインペラの回転に
よって入口ノズルからナトリウムを吸い込み出口ノズル
から吐出させる形式のポンプである。そして前記の目的
を達成するために本発明では、中空構造の駆動軸の自由
液面近傍に開口部を形成してナトリウム戻し用インペラ
を設け、駆動軸の中空部を利用して自由液面室とポンプ
吸込側との間を連通させ、ポンプ内部で自由液面室内の
ナトリウムをポンプ吸込側に戻すように構成してある。

【０００８】具体的には、静圧軸受の回転側軸受部に駆
動軸中空部と連通するナトリウム戻し孔を貫設し、それ
ら駆動軸中空部及びナトリウム戻り孔によって自由液面
室とポンプ吸込側とを連通させる。また駆動軸自体にナ
トリウム戻し孔を形成してもよい。

【０００９】

【作用】ナトリウムの一部は静圧軸受から自由液面室に
流出する。ナトリウム戻し用インペラが自由液面近傍に
位置しているため、自由液面近傍のナトリウムはナトリ
ウム戻し用インペラから吸い込まれ、駆動軸の中空部を
通ってポンプ吸込側に送られる。このため自由液面室の
液面はポンプ本体内部のみで常に一定の状態に保たれる
。またナトリウム戻し用インペラは駆動軸と共に回転す
るため、ナトリウムの偏流は生じず、周方向の温度分布
は均一になる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明に係る機械式ポンプの一実施例
を示している。このポンプはナトリウム冷却高速増殖炉
で用いる一次主冷却系循環ポンプである。二重構造の竪
型ケーシング４０と、その中心に上方から挿入される中
空構造の駆動軸４２と、該駆動軸４２をその下部で回転
自在に支持する静圧軸受４４と、駆動軸下端に設けた主
インペラ４６を備えている。竪型ケーシング４０の内部
にはナトリウム自由液面室４８が形成され、その上部に
はカバーガスが密封されている。従って駆動軸４２の上
部はメカニカルシール５０で軸封され、カップリング５
２を介して更に上方に位置する駆動モータ（図示せず）
が接続される。駆動モータによって駆動軸４２が回転す
ると、主インペラ４６も回転して入口ノズル５４からナ
トリウムを吸い込み出口ノズル５６から吐出させる。

【００１１】本発明では、中空構造の駆動軸４２の自由
液面近傍に開口部６０を形成してナトリウム戻し用イン
ペラ６２を設け、駆動軸の中空部６４を利用して自由液
面室４８とポンプ吸込側との間を連通させる。また回転
側軸受部４４ａに軸方向に貫通するナトリウム戻し孔６
６を形成し、それら駆動軸中空部６４及びナトリウム戻
し孔６６とによって自由液面室４８とポンプ吸込側とを
連通させる。静圧軸受４４自体の基本的な構成は従来技
術と同様であってよい。固定側軸受部４４ｂには、その
径方向に複数のナトリウム供給孔６８が形成され、ナト
リウムは軸受間隙に入り込み、それを潤滑して自由液面
室４８へと流れ出る。

【００１２】静圧軸受４４から自由液面室４８に流出し
てきたナトリウムのうち、自由液面近傍のナトリウムが
ナトリウム戻し用インペラ６２で吸い込まれ、駆動軸４
２の中空部６４を下向きに流れ、回転側軸受部４４ａの
ナトリウム戻し孔６６を経て主インペラ４６の吸込側に
戻される。この点に本発明の特徴がある。ナトリウム戻
し用インペラ６２は、ポンプを運転している間はその回
転数と同じ回転数で回るので、自由液面室ではナトリウ
ムに偏流は起こらず温度分布は周方向で均一化され、ま
た常に自由液面室４８からのナトリウム戻し効果は持続
する。

【００１３】次にナトリウム戻し用インペラの大きさ（
インペラ径Ｄ）について検討する。ここで、・揚程Ｈ：
２０ｍ（ナトリウム液面高さ：５ｍ＋カバーガス圧力：
１ｋｇ／ｃｍ２　〜１０ｍに余裕を見た値）・回転数Ｎ
：６５０ｒｐｍ（大型炉を想定した値）とすると、次式 Ｄ＝１９．１×（２ｇＨ）１／２　／Ｎからインペラ径
Ｄは約６００ｍｍ　になる。駆動軸の径は大型炉では約
　５００〜６００ｍｍ　程度であるから、上記のような
径のナトリウム戻し用のインペラは十分取り付け可能で
ある。なおナトリウム戻し量は、ポンプの吐出流量を　
２００ｍ３　／ｍｉｎ程度とすると、静圧軸受から自由
液面室に流入してくるナトリウム量は約５ｍ３　／ｍｉ
ｎ（設計では吐出流量の約　２．５％としている）であ
る。

【００１４】ところで上記の実施例では、回転側軸受部
４４ａに軸方向に貫通するナトリウム戻し孔６６を形成
しているが、駆動軸４２自体にナトリウム戻し孔を設け
、駆動軸中空部及びナトリウム戻し孔によって自由液面
室とポンプ吸込側とを連通させるようにしてもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明は上記のように、従来ポンプ本体
の外側に付設していたオーバーフロー系配管が不要とな
るため、自由液面室内のナトリウムの偏流（オーバーフ
ロー系配管が周方向で１箇所しかないため）を防止でき
、ポンプの周方向の温度分布を均一化できる。これによ
って駆動軸の曲がりを防止でき、それによる軸のかじり
つき等の故障の原因を排除できる。またオーバーフロー
系の配管やタンクを外付けする必要がないため物量を削
減でき、機器の配置設計がし易くなり、ひいては機械式
ポンプを使用するプラント全体を小型化できるなどの効
果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るナトリウム用機械式ポンプの一実
施例を示す説明図。

【図２】従来のナトリウム用機械式ポンプの概略系統図
。

【図３】図２のＡ部の詳細図。

【符号の説明】

４０　　竪型ケーシング ４２　　駆動軸 ４４　　静圧軸受 ４６　　主インペラ ４８　　自由液面室 ６０　　開口部 ６２　　ナトリウム戻し用インペラ ６４　　駆動軸中空部 ６６　　ナトリウム戻し孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体ナトリウムの自由液面室をもつ竪
   型ケーシングの中心に中空構造の駆動軸を挿入し、該駆
   動軸をその下部で静圧軸受により回転自在に支持し、駆
   動軸下端に設けたインペラの回転によって入口ノズルか
   らナトリウムを吸い込み出口ノズルから吐出させる形式
   のポンプにおいて、前記中空構造の駆動軸の自由液面近
   傍に開口部を形成してナトリウム戻し用インペラを設け
   、駆動軸の中空部を通って自由液面室とポンプ吸込側と
   の間を連通させ、ポンプ内部で自由液面室内のナトリウ
   ムをポンプ吸込側に戻すことを特徴とするナトリウム用
   機械式ポンプ。
2. 【請求項２】　　静圧軸受の回転側軸受部に駆動軸中空
   部と連通するナトリウム戻し孔を貫設し、駆動軸中空部
   及びナトリウム戻し孔によって自由液面室とポンプ吸込
   側とが連通する請求項１記載の機械式ポンプ。
3. 【請求項３】　　駆動軸自体に駆動軸中空部と連通する
   ナトリウム戻し孔を形成し、駆動軸中空部及びナトリウ
   ム戻し孔によって自由液面室とポンプ吸込側とが連通す
   る請求項１記載の機械式ポンプ。