JPH0452431B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0452431B2 JPH0452431B2 JP58041388A JP4138883A JPH0452431B2 JP H0452431 B2 JPH0452431 B2 JP H0452431B2 JP 58041388 A JP58041388 A JP 58041388A JP 4138883 A JP4138883 A JP 4138883A JP H0452431 B2 JPH0452431 B2 JP H0452431B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pump
- water
- reactor
- temperature
- purge water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Electromagnets (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、原子炉の一次冷却水を炉外へ導き出
すことなく循環させるための炉内ポンプの改良に
関する。
すことなく循環させるための炉内ポンプの改良に
関する。
一般に、沸騰水型原子力発電プラントでは、原
子炉を熱効率を高めるために原子炉の一次冷却材
（純水）を原子炉で強制的に循環させている。こ
の方法には、一次冷却材の一部を一旦炉外へ導い
てポンプによつて圧力を高め、再び炉内へ導き炉
内に設置されているジエツトポンプを駆動し、炉
内の一次冷却材を循環させる方法と、原子炉内に
炉内ポンプを設置し、これを原子炉圧力容器の外
部から直接モータで駆動することにより、一次冷
却材を炉外へ導く出すことなく循環させる方法が
ある。
子炉を熱効率を高めるために原子炉の一次冷却材
（純水）を原子炉で強制的に循環させている。こ
の方法には、一次冷却材の一部を一旦炉外へ導い
てポンプによつて圧力を高め、再び炉内へ導き炉
内に設置されているジエツトポンプを駆動し、炉
内の一次冷却材を循環させる方法と、原子炉内に
炉内ポンプを設置し、これを原子炉圧力容器の外
部から直接モータで駆動することにより、一次冷
却材を炉外へ導く出すことなく循環させる方法が
ある。
後者の方法においては炉内ポンプにより一次冷
却水を循環させているが、この炉内ポンプにおい
ては、冷却水がポンプケーシングおよびポンプシ
ヤフト間の間隙に流れ込むことを封じるためにパ
ージ水を流している。
却水を循環させているが、この炉内ポンプにおい
ては、冷却水がポンプケーシングおよびポンプシ
ヤフト間の間隙に流れ込むことを封じるためにパ
ージ水を流している。
ところが、冷却水およびパージ水には温度差が
あるため、この温度差により炉内ポンプの構成部
材に熱応力が発生し、ポンプの信頼性が低下する
おそれがある。
あるため、この温度差により炉内ポンプの構成部
材に熱応力が発生し、ポンプの信頼性が低下する
おそれがある。
本発明は、このような点に鑑み、冷却水および
パージ水の温度差により発生する熱応力を小さく
抑えて信頼性を向上させるようにした炉内ポンプ
を提供することを目的とする。
パージ水の温度差により発生する熱応力を小さく
抑えて信頼性を向上させるようにした炉内ポンプ
を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するために、本発明に係る
炉内ポンプは、ポンプケーシング内を挿通するポ
ンプシヤフトの上端に一次冷却水循環用のポンプ
インペラを突設し、このインペラを外筒および内
筒からなるデイフユーザ内に収容し、上記ポンプ
ケーシングおよびポンプシヤフト間にパージ水を
流通するようにしたものにおいて、前記パージ水
の温度を所定温度例えば60℃以上に設定したもの
である。
炉内ポンプは、ポンプケーシング内を挿通するポ
ンプシヤフトの上端に一次冷却水循環用のポンプ
インペラを突設し、このインペラを外筒および内
筒からなるデイフユーザ内に収容し、上記ポンプ
ケーシングおよびポンプシヤフト間にパージ水を
流通するようにしたものにおいて、前記パージ水
の温度を所定温度例えば60℃以上に設定したもの
である。
以下、本発明を図面に示す実施例により説明す
る。
る。
第１図は本発明に係る炉内ポンプを示すもので
あり、原子炉圧力容器１には上下方向に延びるポ
ンプノズル２が形成されており、このポンプノズ
ル２の上端部には上側が小径となるテーパ部３が
形成されている。このポンプノズル２のテーパ部
３の内周面にはモータケーシング４の上端部が取
付けられており、このモータケーシング４はポン
プノズル２内を下方に延在し、下端の大径部５は
原子炉圧力容器１の外部に臨んでいる。前記モー
タケーシング４の大径部５内にはステータ６が固
定配置されており、このステータ６の中心部には
ロータ７が対向配置され、炉内ポンプのモータ部
が形成される。上記ロータ７の上端には前記モー
タケーシング４を挿通して原子炉圧力容器１内に
到達するポンプシヤフト８が突設されている。こ
のポンプシヤフト８の上端にはポンプインペラ９
が突設されており、このインペラ９の外周にはデ
イフユーザ１０の外筒１１が臨んで、炉内ポンプ
のポンプ部が構成される。この外筒１１に連設さ
れたデイフユーザ１０の内筒１２は前記ポンプノ
ズル２のテーパ部３上に着座しており、このデイ
フユーザ１０はストレツチチユーブ１３により固
定されている。すなわち、ポンプノズル２および
ポンプシヤフト８間に介装されているストレツチ
チユーブ１３の上下端にはそれぞれフランジ１
４，１５が周設されており、各フランジ１４，１
５が前記内筒１２およびポンプケーシング５に形
成された段部１６，１７に係合して密封的に保持
されている。
あり、原子炉圧力容器１には上下方向に延びるポ
ンプノズル２が形成されており、このポンプノズ
ル２の上端部には上側が小径となるテーパ部３が
形成されている。このポンプノズル２のテーパ部
３の内周面にはモータケーシング４の上端部が取
付けられており、このモータケーシング４はポン
プノズル２内を下方に延在し、下端の大径部５は
原子炉圧力容器１の外部に臨んでいる。前記モー
タケーシング４の大径部５内にはステータ６が固
定配置されており、このステータ６の中心部には
ロータ７が対向配置され、炉内ポンプのモータ部
が形成される。上記ロータ７の上端には前記モー
タケーシング４を挿通して原子炉圧力容器１内に
到達するポンプシヤフト８が突設されている。こ
のポンプシヤフト８の上端にはポンプインペラ９
が突設されており、このインペラ９の外周にはデ
イフユーザ１０の外筒１１が臨んで、炉内ポンプ
のポンプ部が構成される。この外筒１１に連設さ
れたデイフユーザ１０の内筒１２は前記ポンプノ
ズル２のテーパ部３上に着座しており、このデイ
フユーザ１０はストレツチチユーブ１３により固
定されている。すなわち、ポンプノズル２および
ポンプシヤフト８間に介装されているストレツチ
チユーブ１３の上下端にはそれぞれフランジ１
４，１５が周設されており、各フランジ１４，１
５が前記内筒１２およびポンプケーシング５に形
成された段部１６，１７に係合して密封的に保持
されている。
前記ポンプインペラ９およびデイフユーザ１０
の内筒１２間からポンプシヤフト８および内筒１
２間に一次冷却水たる炉水が浸入するのを防止す
るためのポンプケージング５にはパージ水導入管
１８接続されており、パージ水がポンプケーシン
グ５およびストレツチチユーブ１３間に導入され
るようになつている。なお、前記デイフユーザ１
０の外筒１１の近傍には炉内構造物１９が臨んで
いる。
の内筒１２間からポンプシヤフト８および内筒１
２間に一次冷却水たる炉水が浸入するのを防止す
るためのポンプケージング５にはパージ水導入管
１８接続されており、パージ水がポンプケーシン
グ５およびストレツチチユーブ１３間に導入され
るようになつている。なお、前記デイフユーザ１
０の外筒１１の近傍には炉内構造物１９が臨んで
いる。
前述した構成によればポンプシヤフト８の回転
によりポンプインペラ９が回転し、炉水は矢部Ａ
で示すように、ポンプインペラ９の上方から導入
されて下方に吐出され、炉内構造物１９の下方を
迂回して炉心部に循環される。このとき、前記炉
水の一部はポンプインペラ９および内筒１２間か
らポンプシヤフト８および内筒１２内に浸入しよ
うとするが、炉水の水圧より若干高い水圧のパー
ジ水（矢印Ｂ）がパージ水導入管１８からポンプ
ケーシング５内に定量供給されてポンプケーシン
グ５およびストレツチチユーブ１３間を上昇し、
炉水を内筒１２内から押出すようにしてこの炉水
と合流する。そして、炉水温度雰囲気にあるポン
プシヤフト８の上端部、ポンプインペラ９および
デイフユーザ１０の表面に沿うように炉水より低
温のパージ水が流れるためこれらの表面はパージ
水により瞬間的に冷却され温度変動が生じる。ま
た、炉水圧力の変動や炉内ポンプの振動などによ
り前記ポンプシヤフト８、ポンプインペラ９、デ
イフユーザ１０の表面の温度変動が周期的に発生
することも十分予想される。
によりポンプインペラ９が回転し、炉水は矢部Ａ
で示すように、ポンプインペラ９の上方から導入
されて下方に吐出され、炉内構造物１９の下方を
迂回して炉心部に循環される。このとき、前記炉
水の一部はポンプインペラ９および内筒１２間か
らポンプシヤフト８および内筒１２内に浸入しよ
うとするが、炉水の水圧より若干高い水圧のパー
ジ水（矢印Ｂ）がパージ水導入管１８からポンプ
ケーシング５内に定量供給されてポンプケーシン
グ５およびストレツチチユーブ１３間を上昇し、
炉水を内筒１２内から押出すようにしてこの炉水
と合流する。そして、炉水温度雰囲気にあるポン
プシヤフト８の上端部、ポンプインペラ９および
デイフユーザ１０の表面に沿うように炉水より低
温のパージ水が流れるためこれらの表面はパージ
水により瞬間的に冷却され温度変動が生じる。ま
た、炉水圧力の変動や炉内ポンプの振動などによ
り前記ポンプシヤフト８、ポンプインペラ９、デ
イフユーザ１０の表面の温度変動が周期的に発生
することも十分予想される。
ところで、高温に保たれた材料の上に低温の液
体などが触れると、その箇所が収縮しようとし、
一方それを取り巻く他の部分にその部分の変形が
拘束されるために、その箇所に引張りの熱応力が
発生する。もしこの現象が繰返して発生するなら
ば、発生箇所は熱応力の繰返しを受け、その箇所
の材料は疲労損傷を受け、亀裂が発生する可能性
がある。ここにおいて、材料の表面に発生する熱
応力の振幅Δσは、材料表面の温度変動の振幅を
ΔT（℃）、線膨張係数をα（11.2×10-6ｍ／ｍ℃）、
縦弾性係数をＥ（2.0×104Kg／mm2）、ポアソン比を
ν（0.3）とすれば Δσ＝1EαΔT／２（１−ν） と表わせる。
体などが触れると、その箇所が収縮しようとし、
一方それを取り巻く他の部分にその部分の変形が
拘束されるために、その箇所に引張りの熱応力が
発生する。もしこの現象が繰返して発生するなら
ば、発生箇所は熱応力の繰返しを受け、その箇所
の材料は疲労損傷を受け、亀裂が発生する可能性
がある。ここにおいて、材料の表面に発生する熱
応力の振幅Δσは、材料表面の温度変動の振幅を
ΔT（℃）、線膨張係数をα（11.2×10-6ｍ／ｍ℃）、
縦弾性係数をＥ（2.0×104Kg／mm2）、ポアソン比を
ν（0.3）とすれば Δσ＝1EαΔT／２（１−ν） と表わせる。
発生する熱応力の大きさは炉水とパージ水の温
度差に比例して大きくなる。炉水とパージ水の温
度差はそれらと材料表面との間での熱伝達を行な
うため、炉水およびパージ水と材料表面の間の熱
伝達の割合に影響される。また、炉水およびパー
ジ水が材料表面に交番して接する繰返し周波数に
も依存する。すなわち、材料表面の温度変動は繰
返し周波数に反比例して小さくなる。上記２つの
作用を考慮すれば材料表面の温度変動ΔTは炉水
とパージ水との温度差の50％程度と考えてよい。
したがつて、材料表面に発生する熱応力の振幅
Δσは0.08ΔTとなる。
度差に比例して大きくなる。炉水とパージ水の温
度差はそれらと材料表面との間での熱伝達を行な
うため、炉水およびパージ水と材料表面の間の熱
伝達の割合に影響される。また、炉水およびパー
ジ水が材料表面に交番して接する繰返し周波数に
も依存する。すなわち、材料表面の温度変動は繰
返し周波数に反比例して小さくなる。上記２つの
作用を考慮すれば材料表面の温度変動ΔTは炉水
とパージ水との温度差の50％程度と考えてよい。
したがつて、材料表面に発生する熱応力の振幅
Δσは0.08ΔTとなる。
一方、炉内ポンプの回転速度は一定なので、炉
水の流速も一定となる。他方、パージ水の流量も
一定であるので、パージ水の温度を前述した３箇
所で、熱応力ができるだけ少なくなるように、か
つ、パージ水によるポンプシヤフト８の冷却効果
が有利である範囲に設定すればポンプの信頼性を
向上させることができる。
水の流速も一定となる。他方、パージ水の流量も
一定であるので、パージ水の温度を前述した３箇
所で、熱応力ができるだけ少なくなるように、か
つ、パージ水によるポンプシヤフト８の冷却効果
が有利である範囲に設定すればポンプの信頼性を
向上させることができる。
炉内ポンプはできるだけ長時間、たとえば40年
間、取替え、又は補修等をしないことが望まれ
る。パージ水温度を変化させた場合に発生する熱
応力振幅Δσの変化と、ポンプシヤフト８、イン
ペラ９およびデイフユーザ１０に用いられている
材料の熱応力振幅Δσの繰返しによる割れ発生ま
での回数を求めることにより、目的とする耐用年
数に対するパージ水温度の下限が定められる。
間、取替え、又は補修等をしないことが望まれ
る。パージ水温度を変化させた場合に発生する熱
応力振幅Δσの変化と、ポンプシヤフト８、イン
ペラ９およびデイフユーザ１０に用いられている
材料の熱応力振幅Δσの繰返しによる割れ発生ま
での回数を求めることにより、目的とする耐用年
数に対するパージ水温度の下限が定められる。
炉水温度を例えば288℃とした場合についての
パージ水の設定温度について以下にその範囲を示
す。
パージ水の設定温度について以下にその範囲を示
す。
第２図はパージ水温度を変化させた場合のポン
プシヤフト８の上端部、ポンプインペラ９および
デイフユーザ１０の材料表面の温度変動に伴い発
生する熱応力の大きさをパージ水温度に対して示
したものである。すなわぢ、パージ水の温度が高
くなればなるほど熱応力の大きさは小さくなる。
プシヤフト８の上端部、ポンプインペラ９および
デイフユーザ１０の材料表面の温度変動に伴い発
生する熱応力の大きさをパージ水温度に対して示
したものである。すなわぢ、パージ水の温度が高
くなればなるほど熱応力の大きさは小さくなる。
一方、第３図は、ポンプシヤフト８の上端部、
ポンプインペラ９およびデイフユーザ１０に用い
られるステンレス鋼について、繰返し負荷される
応力σと破壊までの繰返し数Nfとの関係を雰囲
気環境下において得た実験値の下限値を示したも
のである。この図によれば、繰返し応力Δσが19
Kg／mm2以下では繰返し数に依存しない疲労限度と
なる。さらに、ポンプシヤフト８の上端部、イン
ペラ９およびデイフユーザ１０のそれぞれの一部
の表面における温度変動の周期は0.1Hz程度のオ
ーダーと考えられる。したがつて前記３か所には
熱応力の繰返しは40年で1.26×108回程度加わる
と考えられる。この点から第３図に示すように亀
裂発生を防止するためには熱応力19Kg／mm2以下に
抑制することが必要である。熱応力の低減はパー
ジ水温度と炉水温度との差を小さくすることによ
り実現できるが、第２図に示す熱応力とパージ水
温度との関係から、パージ水温度を所定温度、例
えば60℃以上にすれば、プラントの設計寿命の40
年以上にわたり炉内ポンプの当該箇所に割れの発
生はなく、借用期間中の補修または、取替えなど
の作業の必要がなく、高い信頼性を保持できる。
ポンプインペラ９およびデイフユーザ１０に用い
られるステンレス鋼について、繰返し負荷される
応力σと破壊までの繰返し数Nfとの関係を雰囲
気環境下において得た実験値の下限値を示したも
のである。この図によれば、繰返し応力Δσが19
Kg／mm2以下では繰返し数に依存しない疲労限度と
なる。さらに、ポンプシヤフト８の上端部、イン
ペラ９およびデイフユーザ１０のそれぞれの一部
の表面における温度変動の周期は0.1Hz程度のオ
ーダーと考えられる。したがつて前記３か所には
熱応力の繰返しは40年で1.26×108回程度加わる
と考えられる。この点から第３図に示すように亀
裂発生を防止するためには熱応力19Kg／mm2以下に
抑制することが必要である。熱応力の低減はパー
ジ水温度と炉水温度との差を小さくすることによ
り実現できるが、第２図に示す熱応力とパージ水
温度との関係から、パージ水温度を所定温度、例
えば60℃以上にすれば、プラントの設計寿命の40
年以上にわたり炉内ポンプの当該箇所に割れの発
生はなく、借用期間中の補修または、取替えなど
の作業の必要がなく、高い信頼性を保持できる。
以上説明したように、本発明に係る炉内ポンプ
は、パージ水の温度を所定温度、例えば60℃以上
としたので、一次冷却水とパージ水との温度差が
小さくなり、したがつて、パージ水により温度変
動を受ける部材の熱応力が小さくなり、高い信頼
性を保持できる。
は、パージ水の温度を所定温度、例えば60℃以上
としたので、一次冷却水とパージ水との温度差が
小さくなり、したがつて、パージ水により温度変
動を受ける部材の熱応力が小さくなり、高い信頼
性を保持できる。
第１図は本発明に係る炉内ポンプの一実施例を
示す縦断面図、第２図はパージ水温度と熱応力と
の関係を示すグラフ、第３図は亀裂発生までの熱
応力とその繰返し数との関係を示すグラフであ
る。 １……原子炉圧力容器、２……ポンプノズル、
４……ポンプケーシング、８……ポンプシヤフ
ト、９……ポンプインペラ、１０……デイフユー
ザ、１３……ストレツチチユーブ。
示す縦断面図、第２図はパージ水温度と熱応力と
の関係を示すグラフ、第３図は亀裂発生までの熱
応力とその繰返し数との関係を示すグラフであ
る。 １……原子炉圧力容器、２……ポンプノズル、
４……ポンプケーシング、８……ポンプシヤフ
ト、９……ポンプインペラ、１０……デイフユー
ザ、１３……ストレツチチユーブ。
Claims (1)
- １ ポンプケーシング内を挿通するポンプシヤフ
トの上端に一次冷却水循環用のポンプインペラを
突設し、このインペラを外筒および内筒からなる
デイフユーザ内に収容し、前記ポンプケーシング
およびポンプシヤフト間にパージ水を流すように
した炉内ポンプにおいて、上記パージ水の温度を
60℃以上に設定したことを特徴とする炉内ポン
プ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58041388A JPS59168393A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 炉内ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58041388A JPS59168393A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 炉内ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59168393A JPS59168393A (ja) | 1984-09-22 |
| JPH0452431B2 true JPH0452431B2 (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=12606994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58041388A Granted JPS59168393A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 炉内ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59168393A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57122398A (en) * | 1981-01-23 | 1982-07-30 | Hitachi Ltd | Seal liquid feeding device for recirculation pump |
-
1983
- 1983-03-15 JP JP58041388A patent/JPS59168393A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59168393A (ja) | 1984-09-22 |
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