(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器内の下部に配置されるインペラを上端側に装着し該インペラを駆動する水中モータを下端側に装着するインペラシャフトと、
前記原子炉圧力容器の底部から下方に延伸して設けられ、前記水中モータおよび前記インペラシャフトを収納するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、前記インペラシャフトと前記ケーシングとの間を封止または離隔する二次シール装置と、を備え、
前記ケーシング内に、加圧水により作動される前記二次シール装置が複数前記インペラシャフトの軸方向に設置可能な被設置部が形成されていることを特徴とするインターナルポンプ。
【請求項２】
前記ケーシングに、複数の前記二次シール装置をそれぞれ作動させる加圧水を注入する複数のノズルが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインターナルポンプ。
【請求項３】
前記複数のノズルにそれぞれ接続する複数の配管の各々に、開閉バルブが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のインターナルポンプ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインターナルポンプの前記被設置部に、少なくとも一つの前記二次シール装置を設置して、前記インターナルポンプを運転させ、
前記インターナルポンプの点検時に、前記被設置部に設置されている二次シール装置の下方に別の二次シール装置を追加して設置、あるいは、前記被設置部に複数設置されているもののうち最下方の二次シール装置を別の二次シール装置に交換することを特徴とするインターナルポンプの点検方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターナルポンプおよびその点検方法に関し、特に、改良型沸騰水型原子炉において原子炉冷却材を循環させるために使用されるインターナルポンプおよびその点検方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）においては、原子炉冷却材（炉水）を循環させるために、原子炉圧力容器の底部にインターナルポンプが複数台設置されている。
【０００３】
この種のインターナルポンプは、原子炉圧力容器内の下部に配置されるインペラを上端側に装着し該インペラを駆動する水中モータを下端側に装着するインペラシャフトと、水中モータおよびインペラシャフトを収納するモータケーシングと、モータケーシングの底部を封止するモータカバーとを備えている。
【０００４】
インターナルポンプの点検時には、水中モータをモータケーシングから下方へ取り出す必要があるため、モータケーシングの底部からモータカバーを取り外す。モータカバーを取り外す際には、炉水が外部に漏えいするのを防止するために、インペラシャフトの外周側に設けられた二次シール装置を作動させて、炉水をシールする。ここで、水中モータを取り出す際には、インペラおよびインペラシャフトは、軸受による支えがなくなって下方に下がり、インペラシャフト上部のフランジの下面がストレッチチューブの上端部に載る。このとき、金属面接触によって、炉水の外部漏えいを防ぐ一次シールが形成される。
【０００５】
そして、モータカバーおよび水中モータを取り外しただけの状態で二次シール装置を交換しようとすると、一次シールで完全にシールされなかった炉水が外部に漏えいする。そのため、通常、二次シール装置の交換は、次のように行われている。
【０００６】
すなわち、二次シール装置を交換する際には、一般に、まず二次シール装置を作動させてモータケーシング内の水を排水し、モータカバーを取り外し、水中モータを取り出した後、モータケーシングの下端を閉止板により閉止する。その後、二次シール装置の作動を解除してから、インペラおよびインペラシャフトを上方に抜き取り、原子炉圧力容器の内面から突出して設けられるボス部の上面に設置されるディフューザの開口部を閉止プラグにより閉止し、モータケーシング内に入り込んだ炉水を再度排水する。その後、モータケーシングの下端の閉止板を取り外してから、二次シール装置を交換する。
【０００７】
このように、通常、二次シール装置の点検のみを行う場合であっても、インペラおよびインペラシャフトを取り外す必要がある。しかし、インペラおよびインペラシャフトを取り外す作業は、多大な作業工数を要する。
【０００８】
また、一般的にゴム製品は金属部品に比較して劣化し易いため、インペラシャフト等の機器の点検周期が、ゴム製のシール部材が使用される二次シール装置の点検周期に従って設定される場合が多くなる。このため、インペラシャフト等の機器の点検周期よりも短い二次シール装置の点検周期に合わせて、多大な作業工数を要するインペラシャフト等を取り外す作業を含む該機器の点検が行われ、その結果、原子炉の稼働率が低下する。
【０００９】
これに対して、インペラおよびインペラシャフトを取り外さないで二次シール装置の交換を行う技術が開示されている（特許文献１，２参照）。
【００１０】
特許文献１に記載の技術は、インペラシャフトに下方への引張力を付与する機構を持った二次シール交換装置を使用する。すなわち、モータカバーおよび水中モータを取り外し、インペラシャフトが取り付けられている状態で、モータケーシング下部に二次シール交換装置を設置し、インペラシャフトに下方への引張力を付与して一次シールのシール性を向上させた状態で、二次シールを交換する。
【００１１】
特許文献２に記載の技術は、モータケーシングの底部を封止する閉止ユニット、および遠隔操作可能なマニピュレータを内蔵する二次シール交換装置を使用する。すなわち、モータカバーおよび水中モータを取り外し、インペラシャフトが取り付けられている状態で、モータケーシングの下部に二次シール交換装置を設置し、遠隔操作可能なマニピュレータを使用して、閉止ユニット内で二次シールを交換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−６８８８７号公報
【特許文献２】特開２０１３−５３９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、二次シール交換装置は複雑な構造が必要になり、製作コストが増大する。また、特許文献２に記載の技術では、二次シール交換装置は複雑な構造が必要になり、装置が大型化するとともに、製作コストが増大する。
【００１４】
本発明は上記のような従来技術の事情を考慮してなされたものであり、インペラおよびインペラシャフトを取り外すことなく、二次シール装置の点検を簡易かつコンパクトな構成で容易に行うことができるインターナルポンプおよびその点検方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明に係るインターナルポンプは、原子炉圧力容器内の下部に配置されるインペラを上端側に装着し該インペラを駆動する水中モータを下端側に装着するインペラシャフトと、前記原子炉圧力容器の底部に下方に延伸して設けられ、前記水中モータおよび前記インペラシャフトを収納するケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、前記インペラシャフトと前記ケーシングとの間を封止または離隔する二次シール装置と、を備え、前記ケーシング内に、加圧水により作動される前記二次シール装置が複数前記インペラシャフトの軸方向に設置可能な被設置部が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るインターナルポンプの点検方法は、前記インターナルポンプの前記被設置部に、少なくとも一つの前記二次シール装置を設置して、前記インターナルポンプを運転させるステップと、前記インターナルポンプの点検時に、前記被設置部に設置されている二次シール装置の下方に別の二次シール装置を追加して設置、あるいは、前記被設置部に複数設置されているもののうち最も下方の二次シール装置を別の二次シール装置に交換するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インペラおよびインペラシャフトを取り外すことなく、二次シール装置の点検を簡易かつコンパクトな構成で容易に行うことができるインターナルポンプおよびその点検方法を提供できる。
また、インペラシャフト等の機器の点検周期を、二次シール装置の点検周期に左右されることなく設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るインターナルポンプの構造を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す二次シール装置付近の拡大断面図である。
【図３】インターナルポンプの被設置部に上から一つ目の二次シール装置が設置されている状態における点検時の様子を示す概略図である。
【図４】被設置部に設置されている二次シール装置の下方に別の二次シール装置を追加して設置する様子を示す概略図である。
【図５】インターナルポンプの被設置部に上から一つ目の二次シール装置および上から二つ目（最下方）の二次シール装置が設置されている状態における点検時の様子を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一の部材または相当する部材には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
【００２０】
本発明の一実施形態に係るインターナルポンプ１００を図１〜図２を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るインターナルポンプ１００の構造を示す縦断面図である。図２は、図１に示す二次シール装置７付近の拡大断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るインターナルポンプ１００は、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）の原子炉圧力容器１内の原子炉冷却材（炉水）を循環させるために、原子炉圧力容器１の底部に複数台設置されている。
【００２２】
インターナルポンプ１００は、原子炉圧力容器１内の下部に配置されるインペラ３と、インペラ３を上端側に装着し該インペラ３を駆動する水中モータ１０を下端側に装着するインペラシャフト４と、原子炉圧力容器１の底部から下方に延伸して設けられ、水中モータ１０およびインペラシャフト４を収納するモータケーシング（ケーシング）２と、モータケーシング２の底部を封止するモータカバー１３とを備えている。
【００２３】
水中モータ１０は、モータロータ８とモータステータ９とを有している。インペラシャフト４の下方から該インペラシャフト４の軸方向（以下、単に「軸方向」という）上方に水中モータ１０を移動させて装着することによって、モータロータ８がインペラシャフト４の外周側に配置されて、インペラシャフト４に対して回転力を伝達可能にキー等によって連結されるようになっている。
【００２４】
また、インターナルポンプ１００は、インターナルポンプ１００の静止側水力部であるディフューザ５と、原子炉圧力容器１の内面から上方に突出して設けられるボス部２２の上面にディフューザ５を固定するストレッチチューブ６とを備えている。ストレッチチューブ６は、モータケーシング２の首部に内挿され、その下端がストレッチチューブナット２３で締め付けられて固定される。
【００２５】
インペラシャフト４の下端にはスラストカラー１１が固定されており、スラストカラー１１は、軸受１２によって軸方向に支持される。モータカバー１３は、モータケーシング２の下端に、ねじ部材によって締め付け固定される。
【００２６】
モータケーシング２内には、インペラシャフト４とモータケーシング２との間を封止または離隔する二次シール装置７が設けられている。そして、モータケーシング２内に、二次シール装置７を複数（ここでは二つ）設置可能な被設置部１９が形成されている。
【００２７】
図２に示すように、被設置部１９は、二次シール装置７を一つ設置可能な第１のセット位置２４と、第１のセット位置２４よりも軸方向下方において二次シール装置７を一つ設置可能な第２のセット位置２５とを有している。二次シール装置７は、モータケーシング２の内壁に、止め輪等の保持手段によって着脱自在に保持される。
【００２８】
図２では、第１のセット位置２４に二次シール装置７Ａが設置され、第２のセット位置２５に二次シール装置７Ｂが設置された状態が示されている。ここで、二次シール装置７は、二次シール装置７Ａと二次シール装置７Ｂとの総称である。
【００２９】
二次シール装置７は、箱体としてのパッキンボックス１５と、パッキンボックス１５内に設置されるゴム製のシール部材１６とを有している。モータケーシング２には、複数の二次シール装置７をそれぞれ作動させる加圧水を注入する複数のノズル１４が設けられている。つまり、複数のノズル１４は、第１のセット位置２４および第２のセット位置２５の各位置に対して加圧水をそれぞれ独立して確実に送出することが可能となっている。
【００３０】
外部注水系統（図示せず）に接続されるノズル１４から加圧水をパッキンボックス１５内に注水することによって、パッキンボックス１５内が加圧され、シール部材１６が弾性変形してインペラシャフト４の外周面に密着する。このようにして、炉水が外部に漏えいするのを防止する構造となっている。
【００３１】
また、複数のノズル１４にそれぞれ接続する複数の配管２１の各々に、開閉バルブ２０が設けられている。外部注水系統から分岐した配管２１に設置された開閉バルブ２０を手動または自動で操作することで、複数設置されたノズル１４のうちのどのノズルを二次シール装置７への注水に使用するかの選択が可能となっている。つまり、複数の二次シール装置７のうちの両方を作動、あるいはいずれか一方を選択的に作動させることができる。
【００３２】
次に、図３〜図５を参照して、前記したように構成されたインターナルポンプ１００の点検方法について説明する。
図３は、インターナルポンプ１００の被設置部１９に上から一つ目の二次シール装置７Ａが設置されている状態における点検時の様子を示す概略図である。図４は、被設置部１９に設置されている二次シール装置７Ａの下方に別の二次シール装置７Ｂを追加して設置する様子を示す概略図である。図５は、インターナルポンプ１００の被設置部１９に上から一つ目の二次シール装置７Ａおよび上から二つ目（最下方）の二次シール装置７Ｂが設置されている状態における点検時の様子を示す概略図である。
【００３３】
前段階において、インターナルポンプ１００の被設置部１９に、上から一つ目の二次シール装置７Ａが設置される。そして、二次シール装置７Ａを作動させない状態、すなわち二次シール装置７Ａに加圧水を注入しない状態で、水中モータ１０によりインペラ３を回転駆動させることによって、インターナルポンプ１００の運転が行われる。この状態において、モータカバー１３および水中モータ１０（図１参照）を取り外して点検を実施する場合、図３に示すように被設置部１９に設置された二次シール装置７Ａを作動させて、炉水をシールする。そして、モータケーシング２内の水を排水し、この後、モータカバー１３および水中モータ１０を取り外す。
【００３４】
なお、据付状態においては、インペラ３およびインペラシャフト４は、スラストカラー１１を介して軸受１２により支えられている（図１参照）。しかし、水中モータ１０を取り出す際には、インペラシャフト４等の回転体からスラストカラー１１を取り外すため、軸受１２による支えがなくなり、インペラ３およびインペラシャフト４は下方に下がり、インペラシャフト４の上部のフランジの下面がストレッチチューブ６（図１参照）の上端部に載る。このとき、金属面接触によって、炉水の外部漏えいを防ぐ一次シールが形成される。ただし、一次シールは、金属面接触のみによるシールであるため、使用中のクラッド等の付着により完全なシールを形成するものではなく、二次シール装置７との併用が必要となる。
【００３５】
被設置部１９に設置されている上から一つ目の二次シール装置７Ａのシール部材１６（図２参照）が劣化する前に、二次シール装置７の点検が行われる。二次シール装置７の点検においては、図４に示すように被設置部１９に設置された二次シール装置７Ａを作動させて、炉水をシールする。この状態で、モータケーシング２内の水を排水し、この後、モータカバー１３および水中モータ１０を取り外して、インペラ３およびインペラシャフト４を取り外すことなく、被設置部１９に設置されている二次シール装置７Ａの下方に、別の二次シール装置７Ｂを追加して設置する。
【００３６】
あるいは、前段階において、インターナルポンプ１００の被設置部１９に、上から一つ目の二次シール装置７Ａおよび上から二つ目（最下方）の二次シール装置７Ｂが設置されてもよい。この場合、二次シール装置７の点検においては、二次シール装置７Ａを作動させて炉水をシールした状態で、モータケーシング２内の水を排水し、この後、モータカバー１３および水中モータ１０を取り外して、被設置部１９に複数設置されている二次シール装置７Ａおよび二次シール装置７Ｂのうち最下方の二次シール装置７Ｂを別の二次シール装置に交換する。
【００３７】
すなわち、本実施形態では、インターナルポンプ１００の被設置部１９に少なくとも一つの二次シール装置７を設置して、インターナルポンプ１００が運転させられ、インターナルポンプ１００の点検時には、被設置部１９に設置されている二次シール装置７の下方に別の二次シール装置が追加されて設置される。あるいは、被設置部１９に複数設置されているもののうち最下方の二次シール装置７が別の二次シール装置に交換される。
【００３８】
また、二次シール装置７Ａの下方に後で別の二次シール装置７Ｂを追加して設置、あるいは最下方の二次シール装置７Ｂを別の二次シール装置に交換した状態において、モータカバー１３および水中モータ１０を取り外して点検を実施する場合には、図５に示すように追加あるいは交換して設置した二次シール装置７Ｂを作動させて、炉水をシールする。そして、モータケーシング２内の水を排水し、この後、モータカバー１３および水中モータ１０を取り外す。
【００３９】
なお、追加あるいは交換して設置した二次シール装置７Ｂの作動と同時に、被設置部１９に設置されている上から一つ目の二次シール装置７Ａも作動させられてもよい。この場合、一つ目の二次シール装置７Ａにつながる方の配管２１に設けられる開閉バルブ２０を省略することが可能である。
【００４０】
また、追加あるいは交換して設置した二次シール装置７Ｂのシール部材１６（図２参照）が劣化する前に行われる二次シール装置７の点検は、インペラ３およびインペラシャフト４の点検周期に合わせて実施することができる。この場合、まず二次シール装置７を作動させてモータケーシング２内の水を排水し、モータカバー１３を取り外し、水中モータ１０を取り出した後、モータケーシング２の下端を閉止板（図示せず）により閉止する。その後、二次シール装置７の作動を解除してから、インペラ３およびインペラシャフト４を上方に抜き取り、ディフューザ５の開口部を閉止プラグ（図示せず）により閉止し、モータケーシング２内に入り込んだ炉水を再度排水する。その後、モータケーシング２の下端の閉止板を取り外してから、被設置部１９に設置されている複数の二次シール装置７をすべて交換することができる。
【００４１】
前記したように本実施形態によれば、モータケーシング２内に、二次シール装置７を複数設置可能な被設置部１９が形成されているので、インペラ３およびインペラシャフト４を取り外すことなく、二次シール装置７の点検を簡易かつコンパクトな構成で容易に行うことができるインターナルポンプ１００およびその点検方法を提供できる。
また、インペラシャフト４等の機器の点検周期を、二次シール装置７の点検周期に左右されることなく設定することが可能となる。したがって、インペラシャフト４等の機器の点検周期よりも短い二次シール装置７の点検周期に合わせて多大な作業工数を要するインペラシャフト４等を取り外す作業を含む該機器の点検を行う必要がなくなり、その結果、原子炉の稼働率を向上させることができる。
【００４２】
以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。前記した実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００４３】
例えば、前記した実施形態では、モータケーシング２内に、二次シール装置７を二つ設置可能な被設置部１９が形成されているが、二次シール装置７を三つ以上設置可能な被設置部が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１      原子炉圧力容器
２      モータケーシング（ケーシング）
３      インペラ
４      インペラシャフト
５      ディフューザ
６      ストレッチチューブ
７（７Ａ，７Ｂ）  二次シール装置
８      モータロータ
９      モータステータ
１０    水中モータ
１１    スラストカラー
１２    軸受
１３    モータカバー
１４    ノズル
１５    パッキンボックス
１６    シール部材
１９    被設置部
２０    開閉バルブ
２１    配管
２２    ボス部
２３    ストレッチチューブナット
２４    第１のセット位置
２５    第２のセット位置
１００  インターナルポンプ
【図１】
0006466113.tif 000002
【図２】
0006466113.tif 000003
【図３】
0006466113.tif 000004
【図４】
0006466113.tif 000005
【図５】
0006466113.tif 000006