JPH0511236B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子炉用の循環ポンプにおけるポン
プ軸のシール機構を、高温状態で停止したときに
保護する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の技術に関しては、特開昭57−203993号
および同57−70496号が公知である。

原子炉用の循環ポンプは一般に、原子炉圧力容
器の下部に設置されたポンプ本体と、原子炉圧力
容器の下方に突出せしめて設置されたモータケー
スと、上記モータケース内に収納されたモータ
と、前記ポンプ本体と上記モータとを連結するポ
ンプ軸と、前記ポンプ本体をモータケースに固定
するストレツチチユーブと、上記ストレツチチユ
ーブの下端に螺合されたストレツチチユーブナツ
トと、上記ストレツチチユーブナツト上に設けら
れてポンプ軸に外嵌された弾性体よりなる軸シー
ル装置と、上記弾性体をポンプ軸に密着摺触せし
めるように流体圧を与える手段とを備え、かつ、
冷却用の熱交換器、及び、該熱交換器との間を接
続する往復の配管を設けた構造である。

第４図は従来例の循環ポンプ２、及びその付属
設備としての水系統を示した説明図である。

この循環ポンプ２は、通常、１個の原子炉容器
１に対して複数基設けられている。そして、この
複数の循環ポンプ２は、原子力発電所で定期的に
実施される定期点検期間中に、１台あるいは数台
の循環ポンプ２の保守点検が実施される。この保
守点検では、原子炉圧力容器１から、インペラ
３、デイフユーザ４、ポンプ軸５、ステータ６等
が取り外されて点検及び部品の交換が行われる。

ここで、循環ポンプ２を取り外す際は、モータ
ケース７内の水抜きを行つた後に実施されるが、
原子炉圧力容器１内の保有水が流出しないように
封水を行う必要がある。この方法としてポンプ軸
５を原子炉圧力容器１に固定するためのストレツ
チチユーブ８下端に、流体圧をかけることでポン
プ軸の周面に密着して軸シールを行う弾性体の軸
シール装置９を設置している。

第５図Ａ，Ｂは上記軸シール装置９の作動説明
図である。液圧Ｐを供給されていないとき、本図
Ａの如く軸シール装置９に設けられた弾性体２２
はポンプ軸５に対して遊嵌された状態となつてい
る。液圧Ｐを供給されると本図Ｂの如くポンプ軸
５に密着せしめられてシール機能を果たす。

一方、循環ポンプ２には、プラント運転中およ
び停止中も含め原子炉圧力容器１内の高温の放射
性流体である炉水が、流体の拡散現象によつてモ
ータケース７内部に直接侵入してこないように、
高圧のパージ水系統１０を設置している。

このパージ水系統１０は、高圧の供給ポンプ１
１、配管・弁等から構成されている。パージ水
は、パージ水入口部よりストレツチチユーブ８に
沿つて垂直方向に流れ、原子炉圧力容器１内に放
出され、炉水のモータケース７内部への拡散現象
を防止している。従つて、パージ水が停止すると
炉水がモータケース７内に侵入してくることか
ら、前記したポンプ保守点検時の軸シール装置９
の弾性体１２が高温となり、弾性体の機能低下及
び損傷に到る虞れがある。

この為、パージ水の供給設備である供給ポンプ
１１あるいは弁等の付属設備は、通常時の運転電
源が喪失した場合でも、その機能が達成できるよ
うに非常用デイーゼル発電機等に接続して、常時
パージ水を供給させ、軸シール装置９等の保護を
行つている。

循環ポンプ２の保守点検を行う場合に必要な軸
シール装置９は、通常運転中にパージ水系１０か
ら高圧水を供給されている。上記のパージ水系１
０からの、ストレツチチユーブ８に沿つた垂直方
向の水の流れによつて、原子炉圧力容器１内の高
温の炉水が循環ポンプ２のモータケース７内に侵
入することはない。

パージ水供給圧送用ポンプ１１の駆動用電源３
０は、これを通常電源とする方法と、非常用電源
とする方法が考えられる。

通常電源としておく方が設備コスト、設置場所
保守コスト等の面で有利なことは明らかである
が、通似常電源の喪失した事象が発生した場合、
パージ水系統１０の供給ポンプ１１の駆動電源を
失うのでパージ水の供給が停止し、高温の炉水が
拡散現象によりモータケース７内に侵入するの
で、軸シール装置が損傷を被る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図は、原子炉建屋２４内に設置された原子
炉格納容器２３の下部を示し、モータケース７が
下方に突出している。

ここで、原子炉圧力容器に内蔵させた循環ポン
プ２を有する原子力発電設備の原子炉格納容器２
３及びこれを外包する原子炉建屋２４は、本第６
図に見られるように小型でコンパクトな構成とし
ている。従つて各々の格納施設内の機器配置にお
いても可能な限り小型の設備を設ける必要があ
る。このため、非常用電源設備である非常用デイ
ーゼル発電機についても、小型の高速デイーゼル
発電機の採用が計画されているが、電源容量に制
限があることから前記パージ水系統１０の供給源
である供給ポンプ１１の駆動電源については、常
用電源設備とすることで、非常用デイーゼル発電
機の容量を低減させることが望まれる。

本発明の目的は、前記パージ水系統の供給ポン
プ電源を常用電源設備とした場合でも、高温の炉
水がモータケース７内に侵入して軸シール装置に
損傷を与えないような保護装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

循環ポンプ２には、第４図に示されるように、
ポンプ軸５の下端に補助インペラ２５が取り付け
られており、ポンプ運転時にはこの補助インペラ
２５の回転によつてモータケース７内の保有水を
熱交換器に供給することで、モータステータ６か
らの発熱を除去している。しかしながら、電源喪
失によるポンプ１１の停止時には、補助インペラ
２５の回転が停止することから、モータケース７
等を通して伝わる入熱除去を必要とする。

このため、本発明の装置は、ポンプ１１が停止
してパージ水の供給が断たれたとき、自然対流に
よつて冷却が行われるようにする。

上述の原理に基づいて前記の目的を達成する
為、本発明のシール機構保護装置は、原子炉圧力
容器の下部に設置されたポンプ本体と、原子炉圧
力容器の下方に突出せしめて設置されたモータケ
ースと、上記モータケース内に収納されたモータ
と、前記ポンプ本体と上記モータとを連結するポ
ンプ軸と、前記ポンプ本体をモータケースに固定
するストレツチチユーブと、上記ストレツチチユ
ーブの下端に螺合されたストレツチチユーブナツ
トと、上記ストレツチチユーブナツト上に設けら
れてポンプ軸に外嵌された弾性体よりなる軸シー
ル装置と、上記弾性体をポンプ軸に密着摺触せし
めるように流体圧を与える手段とを備え、かつ、
冷却用の熱交換器、及び、該熱交換器との間を接
続する往復の配管を設けた原子炉用の循環ポンプ
に適用され、前記往復の配管の一方はモータケー
スの下端部付近に連通され、上記往復の配管の他
方はモータケースの上方、軸シール装置の下方に
連通されたものとし、かつ、上記のケース上方、
軸シール装置の下方に連通された配管の上方には
連絡配管を設けるとともに、該連絡配管の一端は
該配管に接続し、該連絡配管の他端は軸シール装
置の上方に接続したものである。

〔作 用〕

上述の構成によれば、パージ水の供給ポンプ１
１が停止するような通常電源喪失時には、モータ
ケース７と熱交換器との配置を利用した自然対流
の流れにより、軸シール装置９の保護を行うこと
が可能である。

〔実施例〕

第１図は本発明の１実施例を示す説明図、第２
図は上記実施例の軸シール装置９付近の拡大断面
図に配管系統図を付記した図である。

この実施例は第４図に示した従来例に本発明を
適用したものであつて、第４図と同一の図面参照
番号を付したものは前記の従来例におけると同
様、乃至は類似の構成部分を示しいる。

軸シール装置９の上部からモータケース７を貫
通し、該モータケース７から、循環ポンプ専用に
設けられた熱交換器２８への一次水供給配管２１
の上に、連絡配管２６を設ける。また、この連絡
配管２６には、止め弁２７を設置しておき、通常
電源喪失時には、自動的に開となるような制御手
段（図示せず）を設ける。

上記の構成により、通常電源が喪失した場合は
次のような方法で軸シール装置９の冷却が可能と
なる。即ち、通常電源喪失時には、循環ポンプ２
も停止し、該循環ポンプ２のモータケース７内の
入熱は、熱交換器２８との連絡配管をモータ部よ
りも高い位置に接続した構成により、流体の自然
対流により第１図に示すような流体流れ矢印ａ，
ｂ，ｃ，ｄが発生する。このとき、本発明で設け
た連絡配管２６の流路が確保されているので、モ
ータケース７内保有水の一部は、矢印ｅの如く軸
シール装置９を冷却後、連絡配管２６を通り再び
一次水供給配管２１に戻される流れが生じる。従
つて、パージ水の供給が失われた場合でも、確実
に軸シール装置９の弾性体２２（第５図）を冷却
することが可能になり、弾性体２２の機能劣化、
あるいは損傷をきたす恐れがない。

本発明に係るシール機構保護装置において、
「連絡配管２６を軸シール装置９の上方に接続す
ること、並びに、モータ冷却水供給配管２１を軸
シール装置９の下方に連通せしめたこと」を必須
の構成要件とする理由について次に述べる。

対流による冷却を行わせるため、第３図に示す
ように一次系の供給配管２１そのものを、軸シー
ル装置９よりも上部に設置する案も考えられる
が、第３図のような構成とした場合、軸シール装
置９通過時の流路抵抗や、モータケース７とポン
プ軸５間の狭い流路に伴う抵抗のため、自然対流
による流れが阻害され、十分な熱交換が行われな
くなる。

従つて、一次系の供給配管２１の取り出し点
は、流路抵抗が小さくなるように、軸シール装置
９よりも下方に設ける必要がある。

ここで第１図に示す実施例においては、一次系
の供給配管２１を設置したまま連絡配管２６を設
ける構造としている為、自然対流の流れを阻害す
ることなく、対流水の一部の水のみが軸シール装
置９を冷却することが可能となる。（第２図参照） 第１図、第２図に示した本実施例における軸シ
ール装置９上部からの連絡配管２６は、１本ある
いは２本として描いてあるが、リング状の複数個
の取り出し点を設けることで、ポンプ軸５全周の
冷却を行う方法を用いても良い。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の装置を適用する
と、 (イ) 通常電源の喪失によつてポンプが停止して
も、パージ水系による軸シール装置の冷却効果
に依存することなく、軸シール装置の冷却が可
能となり、軸シール装置の保護が可能となる。

(ロ) 上記(イ)項の結果として、パージ水系の供給ポ
ンプ電源を通常時電源とすることが可能とな
り、非常用発電機の負荷容量を低減することが
でき、この負荷容量の低減は、原子炉施設の機
器配置条件の緩和に有効となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す説明図、第２
図は同じく要部拡大断面図に配管系統を付記した
図、第３図は本発明の必須構成要件の説明図、第
４図は従来例の説明図、第５図は軸シール装置の
説明図、第６図は循環ポンプの設置条件の説明図
である。 １…原子炉圧力容器、２…循環ポンプ、３…イ
ンペラ、４…デイフユーザ、５…ポンプ軸、６…
ステータ、７…モータケース、８…ストレツチチ
ユーブ、９…軸シール装置、１０…パージ水系
統、１１…パージ水供給ポンプ、１２…下部軸
受、１３…スラスト軸受、１４…モータ冷却水戻
り配管、１５…モータカバー、１６…補助カバ
ー、１７…パージ水供給タンク、１８…ロータ
軸、１９…上部軸受、２０…軸シール装置加圧ラ
イン、２１…モータ冷却水供給配管、２２…軸シ
ール装置弾性体、２３…原子炉格納容器、２４…
原子炉建屋、２５…補助インペラー、２６…連絡
配管、２７…電源喪失時閉となる止め弁、２８…
熱交換器、２９…熱交換器冷却水供給ライン、３
０…非常用デイーゼル発電機供給設備。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉圧力容器の下部に設置されたポンプ本
   体と、原子炉圧力容器の下方に突出せしめて設置
   されたモータケースと、上記モータケース内に収
   納されたモータと、前記ポンプ本体と上記モータ
   とを連結するポンプ軸と、前記ポンプ本体をモー
   タケースに固定するストレツチチユーブと、上記
   ストレツチチユーブの下端に螺合されたストレツ
   チチユーブナツトと、上記ストレツチチユーブナ
   ツト上に設けられてポンプ軸に外嵌された弾性体
   よりなる軸シール装置と、上記弾性体をポンプ軸
   に密着摺触せしめるように流体圧を与える手段と
   を備え、かつ、冷却用の熱交換器、及び、該熱交
   換器との関を接続する往復の配管を設けた原子炉
   用の循環ポンプにおいて、前記往復の配管の一方
   はモータケースの下端部付近に、連通され、上記
   往復の配管の他方はモータケースの上方、軸シー
   ル装置の下方に連通されたものとし、かつ、上記
   のケース上方、軸シール装置の下方に連通された
   配管の上方に連絡配管を設けるとともに、該連絡
   配管の一端は該配管に接続し、該連絡配管の他端
   は軸シール装置の上方に接続したことを特徴とす
   る、ポンプ軸シール機構の保護装置。 ２ 前記の連絡配管は開閉弁を備えたものとし、
   かつ、上記の開閉弁は電源喪失時に開弁される自
   動制御手段を設けたものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のポンプ軸シール機
   構の保護装置。