JPH04262091A - 再循環ポンプの冷却水循環設備 - 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】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は原子力発電所で使用され
ている原子炉圧力容器内の炉水を循環させるための再循
環ポンプのメカニカルシールを冷却する再循環ポンプの
冷却水循環設備に関する。

【０００３】

【従来の技術】例えば軽水型原子炉の一次冷却水を効率
よく循環させる原子炉再循環ポンプは高温高圧の純水を
取り扱う大容量ポンプで、所要流量と水頭に加え、配置
上の要求から単段の堅形渦巻きポンプとなっている。

【０００４】以下、図３を参照しながら従来のポンプ用
軸封装置を組込んだ原子炉再循環ポンプについて説明す
る。

【０００５】図３中、符号１は上部ケーシングを示して
おり、この上部ケーシング１内にはポンプ軸２を軸封す
るシール室３として第１段および第２段のシール室３ａ
，３ｂが設けられている。このシール室３内にはポンプ
軸２の側面を包囲してメカニカルシール４として第１段
および第２段のシール室４ａ，４ｂが設けられている。 シール室３の上部には軸封水注入管５が設けられており
、シール室３の外周囲には熱交換器６が配設されている
。ポンプ軸２の上端はたわみ継手７を介してモータ軸８
に接続されている。ポンプ軸２の下方側面には環状溝が
多数軸方向に積層するように構成したラビリンス部９が
形成されており、その下方には羽根車１０が取着されて
いる。羽根車１０はポンプ室を構成する下部ケーシング
１１内に配置されている。下部ケーシング１１は上部ケ
ーシング１の下端部に接続されたベース１２にボルト１
３で締め付けられて接続されている。ベース１２と下部
ケーシング１１との間にはケーシングカバー１４が介在
されている。ケーシングカバー１４の下端面には水中軸
受１５が取着されており、水中軸受１５は羽根車１０の
軸部を軸支する。下部ケーシング１１には原子炉一次冷
却水つまりポンプ水（熱水）を流入する吸込口１６と、
この吸込口１６から羽根車１０で吸込まれた一次冷却水
を吐出する吐出口１７が下方に形成されている。また、
ポンプ軸２には前記ラビリンス部９の上方に位置して循
環羽根１８が取着されており、この循環羽根１８でシー
ル室３内の軸封水を循環させる。図中１９は上部ケーシ
ング１のフランジである。

【０００６】このように、従来のポンプ軸２の周囲はメ
カニカルシール４（４ａ，４ｂ）と、ケーシングカバー
１４の内面に囲まれてポンプの役割をしてポンプ水を吸
込み、吐出する羽根車１０と、この羽根車１０を回転す
るポンプ軸２に取着された羽根車１０の軸部を軸支する
水中軸受１５と、この水中軸受１５を取着し上部ケーシ
ング１と下部ケーシング１１とを区画するケーシングカ
バー１４とからなっている。また、メカニカルシール４
（４ａ，４ｂ）を内蔵しているシール室３（３ａ，３ｂ
）内の軸封水つまり冷水部分と、羽根車１０および水中
軸受等を内蔵してポンプ水が充満しているポンプ室内の
熱水部分はポンプ軸２に取着された循環羽根１８および
ラビリンス部９で区分されている。熱交換器６は軸封水
が注入を停止した場合に備えてメカニカルシール４（４
ａ，４ｂ）の昇温破損を防止するための軸封水を冷却す
るための冷却水循環設備の一部である。軸封水はメカニ
カルシール４（４ａ，４ｂ）にポンプ水が流れ込まない
ようにシールするためのものである。

【０００７】上記第１段のメカニカルシール４ａおよび
第２段のメカニカルシール４ｂを冷却するためにシール
室３ａ，３ｂ内に冷却水を循環させるための冷却水循環
設備を図４によって説明する。

【０００８】図４に示したようにシール室３ａ，３ｂの
各々の冷却水溜り２０ａ，２０ｂには各々温度検出器２
１，２２が設けられ、シール室３ａ，３ｂの流出側配管
２３，２４は合流して出口弁２５に接続されている。出
口弁２５の流出側は冷却水戻り管２６に接続されている
。冷却水戻り管２６の流出側には給水ポンプ２７，熱交
換器２８が接続されている。熱交換器２８の流出側には
冷却水供給配管２９が接続され、冷却水供給配管２９は
分枝管３０を介してシール室３ａ，３ｂの流入管３１，
３２に接続している。冷却水供給配管２９の流出側は他
冷却負荷３３の流入側に接続しており、他冷却負荷３３
の流出側は冷却水戻り管２６に接続している。

【０００９】しかして、冷却水は給水ポンプ２７により
熱交換器２８に送られ所定の供給温度に制御された後、
冷却水供給配管２９、分枝管３０、流入管３１，３２を
経て冷却負荷のシール室３ａ，３ｂおよび他冷却負荷３
３に供給される。冷却水は各負荷側を除熱した後、冷却
水戻り管２６を経て給水ポンプ２７に戻る閉回路を流れ
る。各負荷への冷却水流量は各負荷の要求する熱交換量
を満足する流量を供給する必要がある。その設定は例え
ば出口弁２５等各負荷毎に設けられる弁の開度調整によ
って行われる。なお、弁の開度調整に代えて流量調整用
のオリフィスによる流量設定を行う場合もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】各負荷への冷却水流量
は前述した冷却水循環の閉回路によって設定されるが、
例えば通常運転時，冷却時，定期点検時，非常時等運転
モード毎に冷却水供給を行う負荷が変化する。すなわち
、各運転モードによる冷却水供給の有無は各負荷側の要
求に異なっているため、それに伴って設備全体としての
フローバランスも変動する。これはシール室３ａ，３ｂ
等の各負荷への冷却水流量も変動することにつながる。 このため、当初の弁の開度設定に際してはこれらの流量
変動分を考慮して行うこととなる。すなわち、具体的に
は所要流量に対して最小　１００％から最大　１００＋
α％（ただし、αは流量変動分による増加流量分）にな
るように設定する。一方、冷却水供給温度については設
定条件として定められた温度例えば３５℃に対して運用
上、この設定を可能な範囲で低下させるような場合もあ
る。

【００１１】このような系統の各負荷に対しては、　（
１）所要流量を上回る冷却水が供給される。　（２）冷
却水供給温度が設定値を下回る場合が起こり得る。ただ
し、これらはどれも冷却機能に対しては安定側の変動要
因であり、問題がないとされている。

【００１２】しかしながら、シール室３ａ，３ｂに対し
ては本発明等の実験の結果、以下に述べるような課題が
あることが見出された。すなわち、メカニカルシールへ
の冷却水温度の変動を一定に保つことができないため、
シール室３ａ，３ｂに対して冷却水流量の増加および低
下となる。そのため、流量の増加を伴いどれも必要以上
の冷却を行うこととなり、結果として再循環ポンプのメ
カニカルシールから漏洩する等の原因となる。

【００１３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、シール室の温度を一定に保つことができるよ
うに冷却水を所定温度に保ち、メカニカルシールへの冷
却水温度による熱影響を除去してメカニカルシールから
の冷却水の漏洩を防止できる再循環ポンプの冷却水循環
設備を提供することにある。 ［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は再循環ポンプの
第１段および第２段のメカニカルシールを冷却するため
に第１段および第２段シール室を有し、この第１段およ
び第２段シール室の冷却水溜りにそれぞれ冷却水を供給
し排出する再循環ポンプの冷却水循環設備において、前
記第１段シール室に第１の温度検出器を設けると共に該
第１段シール室の流出側に第１の温度調節弁を接続し、
前記第２段シール室に第２の温度検出器を設けると共に
該第２段シール室の流出側に第２の温度調節弁を接続し
、前記第１の温度調節弁と前記第２の温度調節弁とを連
結してその流出側に出口弁を設け、この出口弁の流出側
に冷却水戻り配管を接続し、この冷却水戻り配管に給水
ポンプおよび熱交換器を接続し、前記熱交換器の流出側
に冷却水供給配管を接続し、この冷却水供給配管の流出
側を前記第１段および第２段シール室の流入側に接続し
てなることを特徴とする。

【００１５】

【作用】再循環ポンプの第１段および第２段のメカニカ
ルシールを冷却するそれぞれの冷却水が溜る第１段およ
び第２段シール室に設けた温度検出器からの信号によっ
て第１および第２の温度調節弁を制御する。この温度制
御で一定条件の冷却水を供給することによりメカニカル
シールへの熱影響による膨張，縮小が発生しない。これ
によりメカニカルシールからの漏洩原因を防止できる。

【００１６】

【実施例】図１を参照しながら本発明に係る再循環ポン
プの冷却水循環設備の第１の実施例を説明する。なお、
本発明ではメカニカルシール４の冷却水循環設備を改良
したもので、再循環ポンプの構造については図３に示し
たものと変わらないので、そのメカニカルシール４の機
構およびシール室３ａ，３ｂの説明は省略する。

【００１７】図１において、第１段シール室３ａには冷
却水溜り２０ａまで挿入された第１の温度検出器２１が
設けられている。第１段シール室３ａの流出側配管２３
に第１の温度調整弁３４が接続されており、この第１の
温度調整弁３４と第１の温度検出器２１とは第１の信号
線３５で電気的に接続されている。また、第２段シール
室３ｂには冷却水溜りまで挿入された第２の温度検出器
２２が設けられている。第２段シール室３ａの流出側配
管２４に第２の温度調整弁３６が接続されており、この
第２の温度調整弁３６と第２の温度検出器２２とは第２
の信号線で電気的に接続されている。第１の温度調整弁
３４および第２の温度調整弁３６の流出側配管２３，２
４は合流して出口弁２５に接続している。出口弁２５の
流出側は冷却水戻り管２６に接続している。冷却水戻り
管２６には給水ポンプ２７および熱交換器２８が接続し
ている。熱交換器２８の流出側には冷却水供給配管２９
が接続している。冷却水供給配管２９には並列して分枝
管３０と他冷却負荷３３が接続している。分枝管３０に
は流入管３１，３２が接続し、流入管３１，３２はそれ
ぞれ第１段および第２段シール室３ａ，３ｂに接続して
いる。他冷却負荷３３の流出側は冷却水戻り管２６に接
続して給水ポンプ２７に接続する閉回路となっている。

【００１８】しかして、上記第１の実施例において第１
の温度調整弁３４および第２の温度調整弁３６はそれぞ
れ第１の温度検出器２１および第２の温度検出器２２で
測定された各シール室３ａ，３ｂの温度状態に応じて開
度を自動制御するものである。冷却水流量および冷却水
供給温度変動に伴う冷却能力の変化に対しても第１の温
度調整弁３４および第２の温度調整弁３６の開度調整を
行うことにより、第１段シール室３ａおよび第２段シー
ル室３ｂの温度状態を或る設定値に一定に保つことがで
きる。その結果、再循環ポンプのメカニカルシールの過
冷却等に伴う漏洩の可能性が減少し、信頼性を向上させ
ることができる。

【００１９】次に、図２を参照しながら本発明の第２の
実施例を説明する。なお、図２中図１と同一部分には同
一符号を付して重複する部分の説明は省略する。この第
２の実施例が第１の実施例と異なる点は出口弁２５を原
子炉格納容器３８の外側に設置したことにある。

【００２０】この第２の実施例によれば、通常運転時に
第１および第２の温度調整弁３４，３６の故障等の事象
時に出口弁２５の開度を調整することができ、この開度
調整によって信頼性をより一層向上させることができる
。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば原子炉補機冷却系（ＲＣ
Ｗ）側のフローバランスの変動に伴う過冷却を除去して
一定の条件の冷却水をシール室へ供給できる。これによ
ってメカニカルシールへの熱影響による膨張，縮小を防
止できるため、メカニカルシールからの漏洩を防止する
ことができる。また、原子炉格納容器外に温度調整弁の
下流側に接続する出口弁を設けることによって、温度調
節弁故障等の事象に際しても冗長性を持たせることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る再循環ポンプの冷却水循環設備の
第１の実施例を示す系統図。

【図２】本発明に係る再循環ポンプの冷却水循環設備の
第２の実施例を示す系統図。

【図３】再循環ポンプを示す縦断面図。

【図４】従来の再循環ポンプの冷却水循環設備を示す系
統図。

【符号の説明】

１…上部ケーシング、２…ポンプ軸、３（３ａ，３ｂ）
…シール室、４（４ａ，４ｂ）…メカニカルシール、５
…軸封水注入管、６…熱交換器、７…たわみ継手、８…
モータ軸、９…ラビリンス部、１０…羽根車、１１…下
部ケーシング、１２…ベース、１３…ボルト、１４…ケ
ーシングカバー、１５…水中軸受、１６…吸込口、１７
…吐出口、１８…循環羽根、１９…上部フランジ、２０
ａ，２０ｂ…冷却水溜り、２１，２２…温度検出器、２
３，２４…流出側配管、２５…出口弁、２６…冷却水戻
り管、２７…給水ポンプ、２８…熱交換器、２９…冷却
水供給配管、３０…分枝管、３１，３２…流入管、３３
…他冷却負荷、３４，３６…温度調整弁、３５，３７…
信号線、３８…原子炉格納容器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　再循環ポンプの第１段および第２段の
   メカニカルシールを冷却するために第１段および第２段
   シール室を有し、この第１段および第２段シール室の冷
   却水溜りにそれぞれ冷却水を供給し排出する再循環ポン
   プの冷却水循環設備において、前記第１段シール室に第
   １の温度検出器を設けると共に該第１段シール室の流出
   側に第１の温度調節弁を接続し、前記第２段シール室に
   第２の温度検出器を設けると共に該第２段シール室の流
   出側に第２の温度調節弁を接続し、前記第１の温度調節
   弁と前記第２の温度調節弁とを連結してその流出側に出
   口弁を設け、この出口弁の流出側に冷却水戻り配管を接
   続し、この冷却水戻り配管に給水ポンプおよび熱交換器
   を接続し、前記熱交換器の流出側に冷却水供給配管を接
   続し、この冷却水供給配管の流出側を前記第１段および
   第２段シール室の流入側に接続してなることを特徴とす
   る再循環ポンプの冷却水循環設備。