JPH0835483A

JPH0835483A - 電磁ポンプ装置

Info

Publication number: JPH0835483A
Application number: JP6175453A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Sakamoto; 貢坂本; Jun Ito; 潤伊藤; Masaru Ogino; 勝荻野; Shigeru Nakajima; 中島　　茂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1996-02-06
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP3697273B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電力変換素子の容量は変えずに、ＶＶＶＦを多
重または多相化して大容量電磁ポンプへの適用可能と高
周波成分の電源側への影響の低減をすると共に、これら
ＶＶＶＦに適合した大容量の電磁ポンプを得る電磁ポン
プ装置を提供する。【構成】請求項１記載の発明に係る電磁ポンプ装置は、
液体金属を移送する冷却材ポンプにおいて、三相２巻線
21ａ，21ｂを有する電磁ポンプ21と、この電磁ポンプ21
の各巻線21ａ，21ｂに対応して接続した２台のＶＶＶＦ
20ａ，20ｂからなるＶＶＶＦ20と、前記２台のＶＶＶＦ
20ａ，20ｂが同相にて協調運転する同一の制御信号を出
力する制御装置22とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却材に液体金属を使
用する高速増殖炉等の冷却材を移送する電磁ポンプ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体金属冷却型の高速増殖炉では、液体
金属ナトリウムを冷却材として使用しており、世界各国
にて開発が行なわれている。その冷却システムの概要は
図９の系統構成図に示すように、原子炉炉心１で発生し
た熱は、一次冷却材ポンプ２によって循環される一次冷
却系３における流体金属ナトリウムにより中間熱交換器
４に伝達され、この中間熱交換器４によって二次冷却系
５における流体金属ナトリウムに伝えられる。

【０００３】さらに、二次冷却系５の液体金属ナトリウ
ムは、二次冷却材ポンプ６により蒸気発生器７に移送さ
れて、これにより伝達した熱は高温の水あるいは蒸気に
熱交換され、図示しないタービンを駆動して発電等に利
用されている。

【０００４】このようにして液体金属冷却型の高速増殖
炉では、液体金属ナトリウムは高温水および蒸気への熱
伝達媒体として使用され、一次冷却材ポンプ２および二
次冷却材ポンプ６は、その熱伝達に使用されている。

【０００５】前記一次冷却材ポンプ２および二次冷却材
ポンプ６の運転状態は、原子炉炉心１の発生熱を伝達し
て利用するための通常運転状態と、原子炉炉心１におけ
る核分裂を停止させた後の崩壊熱等の残留熱を、伝達し
て排熱するための残留熱除去運転状態の２つに大きく分
かれる。

【０００６】先ず、通常運転状態では、原子炉炉心１の
出力の変更時には冷却材である 300℃以上の高温の液体
金属ナトリウムの温度の変化をできる限り緩和し、この
冷却材を内包する容器や配管等の熱過渡変化に伴う疲労
を抑制するため、一次冷却材ポンプ２および二次冷却材
ポンプ６は、原子炉炉心１の出力の変化にほぼ比例して
一次冷却系３や二次冷却系５における液体金属ナトリウ
ムの流量を制御している。

【０００７】このために、原子炉出力の変化に応じた大
流量から小流量までの高い制御安定性が要求される。さ
らに、プラントの規模が大きくなり、原子炉炉心１の出
力が大きくなるに伴い、冷却材ポンプも大容量のものが
要求される。

【０００８】また、残留熱除去運転は、事故発生等の異
常時にも原子炉炉心１における残留熱を除去し続けて、
原子炉炉心１の健全性を確保するために必要であり、原
子力プラントの安全の確保のために高い信頼性が要求さ
れることから、多重性等が考慮しているが、必要流量は
小さく、かつ一定流量で良い。

【０００９】従来は、以上の２つの異なる運転状態の要
求を満足するために、一次冷却材ポンプ２および二次冷
却材ポンプ６の駆動電源装置として、通常運転用駆動電
源装置と残留熱除去運転用駆動電源装置の両方を設置し
ている。

【００１０】なお、電源喪失等によって通常運転用駆動
電源装置が緊急停止した場合には、当該駆動電源装置に
保有させた慣性モーメントにより、一次冷却材ポンプ２
および二次冷却材ポンプ６におけるコーストダウン時の
流量を確保し、冷却材流量の低下後に、残留熱除去運転
用駆動電源装置に引き継ぐように構成している。

【００１１】図10のブロック構成図は、一次冷却材ポン
プ２および二次冷却材ポンプ６に電磁ポンプを採用した
場合の駆動電源装置を示す。通常運転用駆動電源装置と
しては、通常運転用電源８からコーストダウン開始信号
９で作動するコーストダウン開始用スイッチ10を経由
し、誘導電動機11ａとフライホイール11ｂ、および同期
発電機11ｃからなるＭＧセット11を介して可変電圧可変
周波数電源装置（以下ＶＶＶＦ装置と略称する）12に供
給し、ＶＶＶＦ装置12は電磁ポンプ13への出力電圧制御
を行う。

【００１２】これにより、電磁ポンプ13の巻線13ａに流
れる電流が変化して、電磁ポンプ13における吐出流量の
制御を行なう。なお、ＭＧセット11には発電機調整装置
14が設けられており、さらに、ＶＶＶＦ12の出力は、コ
ーストダウン引継信号15により作動する切替スイッチ16
を介して電磁ポンプ13に伝達される。

【００１３】また、電磁ポンプ13をコーストダウンさせ
る時には、ＭＧセット11が有する大きな慣性モーメント
（必要によりフライホイール11ｃを増設する）により逓
減制御を行う。

【００１４】残留熱除去運転用駆動電源装置としては、
残留熱除去運転用電源17と定電圧定周波数電源装置（以
下ＣＶＣＦ装置と略称する）18とを組合わせて、前記切
替スイッチ16の切替えにより電磁ポンプ13を低流量で一
定流量制御をする。

【００１５】図11の冷却材流量特性図は、流量曲線19で
示すように時刻ｔ0 において通常運転用電源８の喪失が
発生し、原子炉を緊急停止した時の冷却材流量の変化を
示している。この時にはＭＧセット11に保有させた慣性
モーメントの大きさによって、時刻ｔ0 から時刻ｔ1 間
におけるコーストダウン時の流量逓減特性を適度に設定
することで、停止過渡時の冷却材温度変化を緩和する設
計としている。なお、時刻ｔ1 以降は残留熱除去運転用
電源装置の残留熱除去運転用電源17とＣＶＣＦ装置18に
よる一定流量の残留熱除去運転を実施する。

【００１６】したがって、通常運転用駆動電源装置の電
源喪失等が発生して原子炉を緊急停止した場合には、コ
ーストダウン開始信号９によりコーストダウン開始用ス
イッチ10を開いて電磁ポンプ13をコーストダウンさせ
る。これにより、残留熱除去運転流量近傍まで冷却材流
量が減少した時に（図11に示す時刻ｔ1 ）、コーストダ
ウン引継信号15により通常運転、残留熱除去運転の切替
スイッチ16で、電磁ポンプ13の電源をＭＧセット11およ
びＶＶＶＦ装置12からＣＶＣＦ装置18に切替えて残留熱
除去運転に移行させている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】電磁ポンプ13の電源
で、特に通常運転用駆動電源装置のＶＶＶＦ装置12は、
その応答性と制御性能に優れているが、主要構成素子に
はサイリスタ等の電力変換素子が用いられている。

【００１８】しかし、この電力変換素子の容量には限度
があり、このためＶＶＶＦ装置12の容量はあまり大きく
することができず、この結果として原子炉出力が大きい
場合は、電磁ポンプも大型となることから、大容量電磁
ポンプの電源装置としての採用は困難であった。また、
ＶＶＶＦ装置12には特有の問題として、ＶＶＶＦ装置か
ら発生する高周波の影響により電源側電圧波形に歪を生
じさせ、プラントの電源の信頼性を低下させる不具合が
あった。

【００１９】したがって、従来の電磁ポンプの電源装置
としては、ＶＶＶＦ装置12の容量の限界により、原子炉
出力が大きい場合の大容量電磁ポンプの電源には容量不
足であり、また、ＶＶＶＦ装置12に伴う高調波電流の電
源系統への影響を低減させる必要があった。

【００２０】さらに、通常運転用駆動電源装置の電源喪
失等によって原子炉を緊急停止した際に、残留熱除去運
転用駆動電源装置へ所定のコーストダウン特性で引継ぐ
ために、大きな慣性モーメントを保有したＭＧセット11
を設置している。

【００２１】しかし、このＭＧセット11のために、電磁
ポンプの電源装置の形状が全体的に大きなものとなり、
建屋内での配置に制約が生じるほか、建屋を小形化する
上で支障があった。

【００２２】本発明の目的とするところは、使用する電
力変換素子の容量は変えずに、ＶＶＶＦ装置を多重また
は多相化して信頼性が高く大容量電磁ポンプへの適用可
能と高周波成分の電源側への影響の低減をすると共に、
これらＶＶＶＦ装置に適合した大容量の電磁ポンプを得
る電磁ポンプ装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る電磁ポンプ装置は、液体金属
を移送する冷却材ポンプにおいて、三相２巻線を有する
電磁ポンプと、この電磁ポンプの各巻線に対応して接続
した２台のＶＶＶＦ手段でなるＶＶＶＦ装置と、前記２
台のＶＶＶＦ手段が同相にて協調運転する同一の制御信
号を出力する制御装置とからなることを特徴とする。

【００２４】請求項２記載の発明に係る電磁ポンプ装置
は、液体金属を移送する冷却材ポンプにおいて、三相２
巻線を有する電磁ポンプと、この電磁ポンプの各巻線に
対応して接続した２台のＶＶＶＦ手段でなるＶＶＶＦ装
置と、出力側にそれぞれ介挿した出力リアクトルと、前
記２台のＶＶＶＦ手段の三相出力相互間の位相差を30度
として前記電磁ポンプが六相にて協調運転する制御信号
を出力する制御装置とからなることを特徴とする。

【００２５】請求項３記載の発明に係る電磁ポンプ装置
は、液体金属を移送する冷却材ポンプにおいて、三相１
巻線を有する電磁ポンプと、この電磁ポンプに接続した
電源装置が、２台のＶＶＶＦ手段でなるＶＶＶＦ装置
と、前記２台のＶＶＶＦ手段を相間リアクトルで互いを
結合すると共に、前記２台のＶＶＶＦ手段が同相での協
調運転と相互間の循環電流を抑制制御する制御装置とか
らなることを特徴とする。

【００２６】請求項４記載の発明に係る電磁ポンプ装置
は、液体金属を移送する冷却材ポンプにおいて、三相３
巻線を有する電磁ポンプと、この電磁ポンプの各巻線に
対応して接続した３台のＶＶＶＦ手段でなるＶＶＶＦ装
置と、前記３台のＶＶＶＦ手段の各出力側に介挿した出
力リアクトルと、前記３台のＶＶＶＦ手段の三相出力相
互間の位相差を20度として前記電磁ポンプが九相にて協
調運転する制御信号を出力する制御装置とからなること
を特徴とする。

【００２７】請求項５記載の発明に係る電磁ポンプ装置
は、液体金属を移送する冷却材ポンプにおいて、三相２
巻線を有する電磁ポンプと、４台のＶＶＶＦ手段でなる
ＶＶＶＦ装置と、前記４台のＶＶＶＦ手段の各２台の出
力側を相間リアクトルにより結合して２組とし、この各
相間リアクトルから前記電磁ポンプの各巻線に対応して
それぞれ出力リアクトルを介して接続すると共に、前記
２組のＶＶＶＦ手段の三相出力相互間の位相差を30度と
して前記電磁ポンプが六相にて協調運転する制御信号を
出力する制御装置とからなることを特徴とする。

【００２８】請求項６記載の発明に係る電磁ポンプ装置
は、液体金属を移送する冷却材ポンプにおいて、大流量
運転用巻線および低流量運転用巻線を有する電磁ポンプ
と、電磁ポンプ起動時の電源である所内常用電源と、通
常運転時の電源であるタービン発電機軸に直結された専
用発電機と、この専用発電機出力と前記所内常用電源の
切替スイッチと、この切替スイッチと前記電磁ポンプの
大流量運転用巻線間に接続した大電流運転用ＶＶＶＦ装
置と、所内非常用電源と前記電磁ポンプの低流量運転用
巻線間に接続したＣＶＣＦ装置と、電磁ポンプの大流量
運転停止時に前記大電流運転用ＶＶＶＦ装置を低流量運
転へ円滑に運転引継をする流量低下特性の制御をする制
御装置とからなることを特徴とする。

【００２９】請求項７記載の発明に係る電磁ポンプ装置
は、電磁ポンプの巻線に接続して電磁ポンプを駆動する
電源装置が、低電圧低周波スイッチングにより出力制御
が可能なマルチレベルインバータによるＶＶＶＦ装置で
あることを特徴とする。

【００３０】

【作用】請求項１記載の発明は、制御装置からの同一の
制御信号により、ＶＶＶＦ装置である２台のＶＶＶＦ手
段の出力を同相の三相に協調制御して、三相２巻線を備
えた電磁ポンプを運転する。これにより電磁ポンプの各
巻線の２倍の吐出流量が得られると共に、多重化により
信頼性が高い。

【００３１】請求項２記載の発明は、ＶＶＶＦ装置であ
る２台のＶＶＶＦ手段を制御装置により多相化で協調制
御して相互間の位相差30度の三相電力を出力し、三相２
巻線を有する電磁ポンプの各巻線に供給して、この電磁
ポンプを六相にて運転する。これにより電磁ポンプの各
巻線の２倍で円滑な吐出流量が得られると共に、多重化
により信頼性が向上する。

【００３２】請求項３記載の発明は、ＶＶＶＦ装置であ
る２台のＶＶＶＦ手段を相間リアクトルで互いに結合し
て多重化し、制御装置にて相互間の循環電流を抑制する
と共に、三相の同相にて協調運転することにより、ＶＶ
ＶＦ装置はＶＶＶＦ手段２台分の出力を得て、三相１巻
線を有する電磁ポンプを駆動できると共に、ＶＶＶＦ手
段の２重化により信頼性が高い。

【００３３】請求項４記載の発明は、ＶＶＶＦ装置であ
る３台のＶＶＶＦ手段を制御装置により多相化で協調制
御して、出力リアクトルを介して各ＶＶＶＦ手段相互間
の位相差が20度の三相電力を出力し、三相３巻線を有す
る電磁ポンプの各巻線に供給して、この電磁ポンプを九
相にて運転する。これにより電磁ポンプの各巻線の３倍
で円滑な吐出流量が得られると共に、多重化により信頼
性が高い。

【００３４】請求項５記載の発明は、ＶＶＶＦ装置であ
る４台のＶＶＶＦ手段を各２台づつ相間リアクトルによ
り結合する。この多重化した２組を制御装置により多相
化で協調制御して相互間の位相差を30度の三相を出力
し、夫々出力リアクトルを介して電磁ポンプの各巻線に
供給して、この電磁ポンプを六相にて運転する。これに
よりＶＶＶＦ手段の４倍の出力により電磁ポンプを円滑
に運転できると共に、多重化により信頼性が向上する。

【００３５】請求項６記載の発明は、プラント起動時に
は、切替スイッチを切替えて所内常用電源によりＶＶＶ
Ｆ装置を介して電磁ポンプの大流量運転用巻線により起
動と運転を行う。

【００３６】通常運転時は、切替スイッチを切替えてタ
ービン発電機軸に直結された専用発電機の電力によりＶ
ＶＶＦ装置を介し、電磁ポンプの大流量運転時吐出流量
を原子炉出力に合わせて調整する。

【００３７】なお、通常運転時に外部電源喪失等が発生
して原子炉および発電機が緊急停止した場合には、ター
ビン発電機の慣性モーメントにより専用発電機の出力は
短時間確保されるので、流量低下特性を有する制御装置
によってＶＶＶＦ装置の出力を降下させ、電磁ポンプの
吐出流量をコーストダウンさせて、残留熱除去運転の流
量近傍に制御する。

【００３８】低流量運転である残留熱除去運転時には、
残留熱除去運転用電源によりＣＶＣＦ装置を介して低流
量運転用巻線に所定の一定電圧を供給し、電磁ポンプを
一定の低吐出流量で運転する。

【００３９】請求項７記載の発明は、マルチレベルイン
バータによるＶＶＶＦ装置では、電磁ポンプに供給する
電力の電圧と周波数の制御が、低電圧で低周波スイッチ
ングにより可能なことから、高調波電流の発生が少な
く、したがって大容量の電磁ポンプの運転でも電源系統
に与える悪影響が少ない。

【００４０】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符
号を付して詳細な説明を省略する。第１実施例は、図１
のブロック構成図に示すようにＶＶＶＦ装置20が２台の
ＶＶＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ手段20ｂにより２重化する
と共に、電磁ポンプ21についても、その巻線を巻線21ａ
と巻線21ｂの２巻線とし、前記ＶＶＶＦ装置20にはＶＶ
ＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ手段20ｂを制御する制御装置22
を設けて構成している。

【００４１】上記構成によれば、前記ＶＶＶＦ装置20に
おいては、ＶＶＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ20手段ｂの２台
を制御装置22により同相の三相に協調制御して、ＶＶＶ
Ｆ手段20ａとＶＶＶＦ手段20ｂのそれぞれを構成する電
力変換素子の容量は変えずに容量が２倍にできる。

【００４２】また、電磁ポンプ21についても、前記ＶＶ
ＶＦ装置20のＶＶＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ手段20ｂよ
り、それぞれ別個に電力を供給される巻線21ａと巻線21
ｂが２重化されていることから、２倍の出力を得るもの
で大容量化が容易に可能である。

【００４３】たとえ、前記ＶＶＶＦ装置20のＶＶＶＦ手
段20ａ，20ｂ、あるいは電磁ポンプ21の巻線21ａ，21ｂ
を多重化したので、このうちの１つが故障しても、冷却
材の流量が零にはならないので原子炉運転の信頼性が高
い。

【００４４】第２実施例は、図２のブロック構成図に示
すように、電磁ポンプ23は巻線23ａと23ｂの２巻線を有
し、各々電気角30度の位相差を有している。さらに、Ｖ
ＶＶＦ装置24は、２台のＶＶＶＦ手段24ａとＶＶＶＦ手
段24ｂでなり、それぞれ対応する前記電磁ポンプ23の各
巻線23ａ，23ｂとは、出力リアクトル25ａと出力リアク
トル25ｂを介して接続して多相構成すると共に、ＶＶＶ
Ｆ装置24には、２台のＶＶＶＦ手段24ａ，24ｂの三相出
力相互間の位相差を30度の多相化して協調制御する制御
装置26を接続して構成する。

【００４５】上記構成による作用としては、ＶＶＶＦ装
置24はＶＶＶＦ手段24ａとＶＶＶＦ手段24ｂのそれぞれ
を構成する電力変換素子の容量は変えずに、電気角30度
の位相差を持つ２倍の大容量化が可能となる。

【００４６】また、電磁ポンプ23については、２つの巻
線23ａ，23ｂが、それぞれ別個のＶＶＶＦ手段24ａ，24
ｂから電気角30度の位相差を持つ電力が供給され、六相
の多相にて協調運転されるので、２倍の大容量で円滑な
吐出流が得られ、かつ、ＶＶＶＦ装置24および電磁ポン
プ23の２重化により信頼性が向上する。

【００４７】第３実施例は、図３のブロック構成図に示
すように、三相巻線13ａを備えた電磁ポンプ13に接続し
た電源装置のＶＶＶＦ装置27は、コンバータ28ａとイン
バータ29ａでなるＶＶＶＦ手段27ａと、コンバータ28ｂ
とインバータ29ｂからなるＶＶＶＦ手段27ｂの２台で多
重化され、さらに、このＶＶＶＦ手段27ａとＶＶＶＦ手
段27ｂは互いに相間リアクトル30ａ，30ｂで結合されて
いる。

【００４８】また、ＶＶＶＦ装置27には、前記２台のＶ
ＶＶＦ手段27ａとＶＶＶＦ手段27ｂを協調制御して同相
の三相電力を出力させる制御装置31を接続して構成され
ている。

【００４９】上記構成による作用としては、制御装置31
による制御でＶＶＶＦ装置27においては、２台のＶＶＶ
Ｆ手段27ａ，27ｂが同相の三相にて協調運転し、かつ、
相間リアクトル30ａ，30ｂにより、前記ＶＶＶＦ手段27
ａ，27ｂ間の循環電流は抑制される。

【００５０】これによりＶＶＶＦ装置27は、ＶＶＶＦ手
段27ａ，27ｂのそれぞれを構成する電力変換素子の容量
は変えずに、２倍の大容量化ができると共に、ＶＶＶＦ
装置27が２重化されていることから信頼性が向上する。

【００５１】第４実施例は、図４のブロック構成図に示
すように、ＶＶＶＦ装置32は、３台のＶＶＶＦ手段32
ａ，ＶＶＶＦ手段32ｂ，ＶＶＶＦ手段32ｃにより３重化
すると共に、それぞれＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃの三相出
力で相互間の位相差を20度とした多相化された電力を出
力する。

【００５２】この各ＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃには、電磁
ポンプ33の３巻線33ａ〜33ｃのそれぞれに対応して各出
力リアクトル34ａ〜34ｃが接続されている。また、前記
電磁ポンプ33における３つの巻線33ａ〜33ｃは、各々が
電気角20度の位相差を有していて、さらに、前記ＶＶＶ
Ｆ装置32には、ＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃを協調制御する
制御装置35が接続されて構成している。

【００５３】上記構成による作用として、ＶＶＶＦ装置
32においては、制御装置35により各ＶＶＶＦ手段32ａ〜
32ｃの運転が協調制御されて、それぞれ三相出力で相互
間の位相差が20度の多相化された電力が得られて、ＶＶ
ＶＦ手段32ａ〜32ｃを構成する電力変換素子の容量は変
えずに３倍の大容量化が可能となる。

【００５４】ＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃからの電力は、そ
れぞれ対応する電磁ポンプ33の巻線の巻線33ａ〜33ｃに
供給されて、これにより電磁ポンプ33は、九相の多相に
て協調運転され、３倍の大容量で円滑な吐出流が得られ
ると共に、ＶＶＶＦ装置32および電磁ポンプ33の多重化
により信頼性が大きく向上する。

【００５５】第５実施例は、図５のブロック構成図に示
すように、ＶＶＶＦ装置36は２台のＶＶＶＦ手段37ａ，
37ｂによるＶＶＶＦ手段36ａと、ＶＶＶＦ手段37ｃ，37
ｄによるＶＶＶＦ手段36ｂにより２重化したものの２組
からなり、この２重化したＶＶＶＦ手段の出力相互間を
各々相間リアクトル38ａ，38ｂで結合し、さらに出力リ
アクトル39ａ，39ｂを介して各三相出力を得ている。

【００５６】また、電磁ポンプ40には２つの巻線40ａ，
40ｂを備え、さらに前記ＶＶＶＦ装置36には、２重化さ
れた２組のＶＶＶＦ37ａ〜37ｄを多相化した六相にて協
調制御をする制御装置41を接続して構成している。

【００５７】上記構成によれば、ＶＶＶＦ装置36が４台
のＶＶＶＦ手段37ａ〜37ｄを２重化し、かつ２組で多相
化しているので、前記ＶＶＶＦ手段37ａ〜37ｄを構成す
る電力変換素子の容量は変えずに４倍の大容量化が可能
となる。

【００５８】また、電磁ポンプ40についても、２つの巻
線40ａ，40ｂにより六相の多相にて協調運転されるの
で、大容量で円滑な吐出流が得られると共に、ＶＶＶＦ
装置37および電磁ポンプ40の多重化により信頼性が大幅
に向上する。

【００５９】第６実施例は、図６のブロック構成図に示
すように、電磁ポンプ42は、大流量運転用巻線42ａと、
低流量運転用巻線である残留熱除去運転用巻線42ｂの２
巻線を備えている。この大流量運転用巻線42ａへは、制
御装置43で制御される流量調整運転の可能なマルチレベ
ルインバータを採用したＶＶＶＦ装置44より電力が供給
される。

【００６０】さらに、このＶＶＶＦ装置44の電源として
は、起動時のための所内常用電源45と、コーストダウン
用としてタービン発電機46の軸に直結された専用発電機
47が出力する電力とが、切替スイッチ48にて切替えられ
て供給される。

【００６１】低流量運転用巻線である残留熱除去運転用
巻線42ｂには、残留熱除去運転用電源17からＣＶＣＦ装
置49を介して給電され、低流量で一定流量制御をするよ
うに構成している。

【００６２】図７の回路図は、前記ＶＶＶＦ装置44にお
けるマルチレベルインバータの一例でＮＰＣインバータ
の構成を示す。直流電源はフィルタコンデンサ50で２分
圧され、中点０が電圧クランプ用ダイオード51を通し
て、直列接続された各アームの２個のＧＴＯ素子52の中
間に接続されている。

【００６３】したがって、このＧＴＯ素子52には、直流
電源の線間電圧の半分のコンデンサ電圧しか印加されな
い。したがって、ＧＴＯ素子52の耐圧を１／２としてＶ
ＶＶＦ装置を小形化することや、ＧＴＯ素子52の耐圧を
変えずに直流電源の線間電圧を２倍として、ＶＶＶＦ装
置の大きさを変えずに容量を増大することが容易にでき
る。

【００６４】また、このＮＰＣインバータの出力電圧
は、図８の出力電圧波形特性図に示すように、１相当り
＋１，０，−１の３レベルであり、線間電圧Ｖが例えば
ｕ−ｖ間では、＋２，＋１，０，−１，−２の５段階波
形が得られる。

【００６５】したがって、このＮＰＣインバータと同一
回路のＮＰＣコンバータを電源側に用いれば、ＮＰＣコ
ンバータによる商用周波から直流電力へ、さらにＮＰＣ
インバータによる直流電力から可変周波の交流電力へそ
れぞれ変換して、低電圧で低周波のスイッチングによる
マルチレベルインバータが形成できるので、このＮＰＣ
のマルチレベルインバータによるＶＶＶＦ装置からは高
周波分は発生せず、したがって電源系統に悪影響を与え
る高調波電流が少ない。

【００６６】次に、上記構成による作用について説明す
る。電磁ポンプ42の起動運転時は、所内常用電源45より
切替スイッチ48とＶＶＶＦ装置44を介し、電磁ポンプ42
の大流量運転用巻線42ａに電力を供給して起動と制御装
置43により流量制御を行なう。

【００６７】原子炉が運転されてタービン発電機46が起
動した後には、電磁ポンプ42も大流量運転を行うが、こ
の時には切替スイッチ48を専用発電機47側に切替えて、
タービン発電機46と直結された専用発電機47の出力電力
を、ＶＶＶＦ装置44を介して電磁ポンプ42の大流量運転
用巻線42ａに給電する。この際、制御装置43によりＶＶ
ＶＦ装置44の出力電圧を原子炉出力に合わせて変化さ
せ、電磁ポンプ42のすべりを制御して冷却材流量を広範
囲に調整する。

【００６８】残留熱除去運転時には、電磁ポンプ42の大
流量運転用巻線42ａへの給電を停止し、残留熱除去運転
用電源17からＣＶＣＦ装置49を介して、定電圧定周波数
の電力を低流量運転用巻線である残留熱除去運転用巻線
42ｂに供給して、電磁ポンプ42を低流量の一定流量で運
転する。

【００６９】さらに、原子炉またはタービン発電機46の
運転中に、外部電源喪失等が発生して緊急停止をした場
合には、タービン発電機46の停止に至るまでの慣性モー
メントにより専用発電機47から出力される電力をＶＶＶ
Ｆ装置44に対して給電し、上記図11に示すコーストダウ
ン時の流量を確保するような流量低下特性を制御装置43
によってＶＶＶＦ装置44の出力電圧を制御しながら、電
磁ポンプ42をコーストダウン運転させる。

【００７０】この後に、残留熱除去運転時流量の近傍ま
で冷却材流量が減少した時点で、前記ＣＶＣＦ装置49に
より電磁ポンプ42を残留熱除去運転に円滑に移行する。
また、大流量運転用のＶＶＶＦ装置44をＮＰＣのマルチ
レベルインバータを採用したことにより、電源系統へ高
調波による悪影響を与えない。

【００７１】本発明では、ＶＶＶＦ装置を多重化または
多相化して構成することにより、大容量の電力変換素子
を使用せずに電源容量を大容量化を達成することができ
る。なお、多重化においては各ＶＶＶＦ手段を同相にて
運転することによりＶＶＶＦ手段の出力の重ね合わせに
よる容量を倍増することができる。

【００７２】また、ＶＶＶＦ装置を複数台のＶＶＶＦ手
段を用いて多相化（六相，九相）する場合には、電磁ポ
ンプもこれに対応して多相化し、ＶＶＶＦ手段の三相出
力相互間の位相差を六相は30度，九相は20度と相数に応
じて協調運転させれば良く、この多相化により容量の倍
増と共に、冷却材の円滑な吐出流が得られる。

【００７３】さらに、多重化あるいは多相化により、Ｖ
ＶＶＦ装置および電磁ポンプも多重化することとから、
その一部が故障しても全機能が停止することがなく、信
頼性が向上する。

【００７４】

【発明の効果】以上本発明によれば、電磁ポンプの電源
装置とするＶＶＶＦが、採用する電力変換素子の大巾な
容量増を必要とせずに大容量化が可能となる。また、タ
ービン発電機の慣性モーメントを利用したコーストダウ
ン運転により、通常運転から残留熱除去運転へ円滑に移
行できると共に、ＭＧセットが不要となり設備が簡素化
されて建屋が小形化される。

【００７５】さらに、ＶＶＶＦ装置の大容量化に伴う高
調波電流のプラント電源への影響についても、マルチレ
ベルインバータの採用により低電圧，低周波のスイッチ
ングにより高周波による電源系統への悪影響が低減され
る。なお、ＶＶＶＦ装置および電磁ポンプの多重化によ
り冷却材移送の機能と、原子炉運転の信頼性も向上する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の電磁ポンプ装置のブ
ロック構成図。

【図２】本発明に係る第２実施例の電磁ポンプ装置のブ
ロック構成図。

【図３】本発明に係る第３実施例の電磁ポンプ装置のブ
ロック構成図。

【図４】本発明に係る第４実施例の電磁ポンプ装置のブ
ロック構成図。

【図５】本発明に係る第５実施例の電磁ポンプ装置のブ
ロック構成図。

【図６】本発明に係る第６実施例の電磁ポンプ装置のブ
ロック構成図。

【図７】本発明に係る一実施例のＮＰＣインバータの結
線図。

【図８】本発明に係るＮＰＣインバータの出力電圧波形
特性図。

【図９】液体金属冷却型高速増殖炉の概略系統図。

【図１０】従来の電磁ポンプ装置のブロック構成図。

【図１１】コーストダウン時の冷却材流量特性図。

【符号の説明】

１…原子炉炉心、２…一次冷却材ポンプ、３…一次冷却
系、４…中間熱交換器、５…二次冷却系、６…二次冷却
材ポンプ、７…蒸気発生器、８…通常運転用電源、９…
コーストダウン開始信号、10…コーストダウン開始用ス
イッチ、11…ＭＧセット、11ａ…誘導電動機、11ｂ…フ
ライホイール、11ｃ…同期発電機、12，20，24，27，3
2，36，44…ＶＶＶＦ装置、13，21，23，33，40，42…
電磁ポンプ、13ａ，21ａ，21ｂ，23ａ，23ｂ，33ａ〜33
ｃ，40ａ，40ｂ…巻線、14…発電機調整装置、15…コー
ストダウン引継信号、16，48…切替スイッチ、17…残留
熱除去運転用電源、18，49…ＣＶＣＦ、19…流量曲線、
20ａ，20ｂ，24ａ，24ｂ，27ａ，27ｂ，32ａ〜32ｃ，36
ａ，36ｂ，37ａ〜37ｄ…ＶＶＶＦ手段、22，26，31，3
5，41，43…制御装置、25ａ，25ｂ，34ａ〜34ｃ，39
ａ，39ｂ…出力リアクトル、28ａ，28ｂ…コンバータ、
29ａ，29ｂ…インバータ、30ａ，30ｂ，38ａ，38ｂ…相
間リアクトル、42ａ…大流量運転用巻線、42ｂ…残留熱
除去運転用巻線、45…所内常用電源、46…タービン発電
機、47…専用発電機、50…フィルタコンデンサ、51…電
圧クランプ用ダイオード、52…ＧＴＯ素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中島茂神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体金属を移送する冷却材ポンプにおい
て、三相２巻線を有する電磁ポンプと、この電磁ポンプ
の各巻線に対応して接続した２台の可変電圧可変周波数
電源手段でなる可変電圧可変周波数電源装置と、前記２
台の可変電圧可変周波数電源手段が同相にて協調運転す
る同一の制御信号を出力する制御装置とからなることを
特徴とする電磁ポンプ装置。
【請求項２】液体金属を移送する冷却材ポンプにおい
て、三相２巻線を有する電磁ポンプと、この電磁ポンプ
の各巻線に対応して接続した２台の可変電圧可変周波数
電源手段でなる可変電圧可変周波数電源装置と、出力側
にそれぞれ介挿した出力リアクトルと、前記２台の可変
電圧可変周波数電源手段の三相出力相互間の位相差を30
度として前記電磁ポンプが六相にて協調運転する制御信
号を出力する制御装置とからなることを特徴とする電磁
ポンプ装置。
【請求項３】液体金属を移送する冷却材ポンプにおい
て、三相１巻線を有する電磁ポンプと、この電磁ポンプ
に接続した電源装置が、２台の可変電圧可変周波数電源
手段でなる可変電圧可変周波数電源装置と、前記２台の
可変電圧可変周波数電源手段を相間リアクトルで互いを
結合すると共に、前記２台の可変電圧可変周波数電源手
段が同相での協調運転と相互間の循環電流を抑制制御す
る制御装置とからなることを特徴とする電磁ポンプ装
置。
【請求項４】液体金属を移送する冷却材ポンプにおい
て、三相３巻線を有する電磁ポンプと、この電磁ポンプ
の各巻線に対応して接続した３台の可変電圧可変周波数
電源手段でなる可変電圧可変周波数電源装置と、前記３
台の可変電圧可変周波数電源手段の各出力側に介挿した
出力リアクトルと、前記３台の可変電圧可変周波数電源
手段の三相出力相互間の位相差を20度として前記電磁ポ
ンプが九相にて協調運転する制御信号を出力する制御装
置とからなることを特徴とする電磁ポンプ装置。
【請求項５】液体金属を移送する冷却材ポンプにおい
て、三相２巻線を有する電磁ポンプと、４台の可変電圧
可変周波数電源手段でなる可変電圧可変周波数電源装置
と、前記４台の可変電圧可変周波数電源手段の各２台の
出力側を相間リアクトルにより結合して２組とし、この
各相間リアクトルから前記電磁ポンプの各巻線に対応し
てそれぞれ出力リアクトルを介して接続すると共に、前
記２組の可変電圧可変周波数電源手段の三相出力相互間
の位相差を30度として前記電磁ポンプが六相にて協調運
転する制御信号を出力する制御装置とからなることを特
徴とする電磁ポンプ装置。
【請求項６】液体金属を移送する冷却材ポンプにおい
て、大流量運転用巻線および低流量運転用巻線を有する
電磁ポンプと、電磁ポンプ起動時の電源である所内常用
電源と、通常運転時の電源であるタービン発電機軸に直
結された専用発電機と、この専用発電機出力と前記所内
常用電源の切替スイッチと、この切替スイッチと前記電
磁ポンプの大流量運転用巻線間に接続した大電流運転用
可変電圧可変周波数電源装置と、所内非常用電源と前記
電磁ポンプの低流量運転用巻線間に接続した定電圧定周
波数電源装置と、電磁ポンプの大流量運転停止時に前記
大電流運転用可変電圧可変周波数電源装置を低流量運転
へ円滑に運転引継をする流量低下特性の制御をする制御
装置とからなることを特徴とする電磁ポンプ装置。
【請求項７】電磁ポンプの巻線に接続して電磁ポンプ
を駆動する電源装置が、低電圧低周波スイッチングによ
り出力制御が可能なマルチレベルインバータによる可変
電圧可変周波数電源装置であることを特徴とする請求項
１乃至請求項６記載の電磁ポンプ装置。