(57)【要約】  本発明は、電動式の一次ポンプユニットのための受動停止封止装置（２０）に関する。前記装置は、非起動位置および起動位置を有する分割されたシールリング（２３）と、状態変化しきい値と呼ばれるしきい値温度を超えて状態が変化することができる可溶性の材料から作られたセパレータ（２７）であって、前記装置（２０）の温度が前記状態変化しきい値温度よりも低いときには前記分割されたシールリング（２３）をその非起動位置に保持するセパレータ（２７）とを備えており、さらに前記装置（２０）は、分割されたシールリング（２３）の周りに位置させられた環状の弾性手段（２２）を備え、前記弾性手段（２２）は、その温度が前記セパレータ（２７）の状態変化しきい値と同等以上であるときには前記シールリング（２３）をその起動位置に至らせるように設計されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）であって、
非起動位置および起動位置を有する分割されたシールリング（２３、１２３）と、
状態変化しきい値と呼ばれるしきい値温度を超えて状態が変化することができる可溶性の材料から作られたセパレータ（２７、１２７）であって、前記装置（２０）の温度が前記状態変化しきい値温度よりも低いときには前記分割されたシールリング（２３、１２３）をその非起動位置に保持するセパレータ（２７、１２７）とを備え、
前記装置（２０）は、前記分割されたシールリング（２３、１２３）の周りに位置させられた環状の弾性手段（２２）を備え、前記弾性手段（２２）は、その温度が前記セパレータ（２７、１２７）の状態変化しきい値と同等以上であるときには前記分割されたシールリング（２３、１２３）をその起動位置に至らせるように構成されていることを特徴とする原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項２】
前記弾性手段は、その温度が前記状態変化しきい値温度よりも高い温度である、装置（２０）の起動しきい値温度と同等以上のときに前記シールリング（２３、１２３）をその起動位置に至らせることを特徴とする請求項１に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項３】
前記装置は、稼働中の原子炉冷却材ポンプセットの軸封止システムの一部を形成するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項４】
前記分割されたシールリングは、３００℃を超える温度に耐えるポリマーから作られていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項５】
前記分割されたシールリングは、ポリエーテルエーテルケトン、または、ガラス繊維もしくは炭素繊維を含んでいるポリエーテルエーテルケトン母材を有する複合体、から作られていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項６】
前記環状の弾性手段（２２）は、前記分割されたシールリング（２３）に圧縮力を加えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項７】
前記分割されたシールリング（２３、１２３）は、前記環状の弾性手段（２２）を保持することができる周辺環状溝（２５）を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項８】
可溶性材料から作られている前記セパレータ（２７、１２７）は、８０℃と２６０℃との間の、好ましくは１５０℃に等しい、しきい値温度までは、弾性手段から加えられる力に対して機械的に耐えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項９】
前記セパレータ（２７）および前記分割されたシールリング（２３）は一体的に作られていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項１０】
前記セパレータ（１２７）は、前記分割されたシールリング（１２３）から独立した部分として作られており、アタッチメント手段によって前記分割されたシールリング（１２３）の開口部に付加されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置（２０）。
【請求項１１】
原子炉冷却材ポンプセットの軸に沿って形成されたリーク経路に形成されているリークを制御するように構成された封止システムと、
前記封止システムに欠陥があり、前記シールリングがリークを制御するように起動されるときに、前記封止システムの前記リーク経路を少なくとも部分的に遮断するように構成された請求項１から１０のいずれか一項に記載の受動停止封止装置（２０）と、を備えることを特徴とする原子炉冷却材ポンプセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の原子炉冷却材ポンプセットである。
【０００２】
本発明は、より具体的には、原子炉冷却材ポンプセットに備えられている封止システムの故障によって生じる原子炉冷却材のリークを制御することができる受動停止封止装置（passive shutdown sealing device）（ＳＳＤ）に関する。
【背景技術】
【０００３】
停止封止装置（ＳＳＤ）は、全交流電源喪失(Station Black Out)と呼ばれる事故状況に引き続く原子炉冷却材ポンプセット封止システムの故障に対処する新しい世代の加圧水型原子炉に開発されてきている。
【０００４】
従って、この事故状況において原子炉冷却材ポンプが停止されている後で、停止封止装置は、原子炉冷却材ポンプセット封止システムの故障によって生じる原子炉冷却材のリークを制御し、止めることができなければならない。
【０００５】
従来、このタイプの装置は、（例えば加圧窒素回路（pressurised nitrogen circuit）のような）補助源によって起動されており、原子炉冷却材ポンプセットの冷却電源の喪失の場合には、トリガは原子炉計測制御による情報出力によって制御されている。
【０００６】
起動源を使用する必要をなくすために、補助起動システムも、原子炉計測制御からのトリガ情報の出力も、必要としない受動停止封止装置が開発されている。このような受動停止封止装置は、国際公開ＷＯ２０１０／０６８６１５号公報に開示されている。
【０００７】
しかしながら、開示されている封止装置は扱いにくい装置であり、それ（封止装置）を原子炉冷却材ポンプセットの封止システムに取り付けることは比較的複雑である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この状況において、本発明はそのような封止装置の大きさを低減し、稼働中の原子炉冷却材ポンプセットの軸封止システムにその（封止装置の）取り付けを改善することを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これを達成するために、本発明は原子炉冷却材ポンプの軸封止システムのための受動停止封止装置を開示する。この装置は以下を備える。
−  非起動位置および起動位置を有する分割されたシールリングと、
−  状態変化しきい値と呼ばれるしきい値温度を超えて状態が変化することができる可溶性の材料から作られたセパレータであって、装置の温度が状態変化しきい値温度よりも低いときには前記分割されたシールリングをその非起動位置に保持するセパレータとを備え、
前記装置は、その分割されたシールリングの周りに位置させられた環状の弾性手段を備え、前記弾性手段は、その温度が前記セパレータの状態変化しきい値と同等以上であるときには前記シールリングをその起動位置に至らせるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
語句「状態変化」とは、可溶性材料の機械的特性の変化を意味する。
【００１１】
本発明によれば、補助起動源を必要とすることなく、原子炉冷却材ポンプセット封止システムの故障によって生じる原子炉冷却材のリークを止めることができる。
【００１２】
本発明による装置のデザインを用いれば、すでに稼働中の原子炉冷却材ポンプの構造に対して簡単に取り付けることが可能になる。
【００１３】
本発明による装置によれば、また、装置の自己起動温度を調節することにより、および、より正確には可溶素子の構成を調整することにより、原子炉のそれぞれのタイプの動作制限に対して装置を適合させることができる。
【００１４】
また、可溶性材料製のセパレータが状態を変化することを始める、換言すればその機械的特性が変化する、材料の第１のしきい値温度を定めることができ、停止封止装置の起動しきい値温度を定めることもできる。起動しきい値温度は、状態変化しきい値温度とは異なっても高くてもよい温度であり、セパレータがもはや弾性手段によって加えられた力に抗することができず、シールリングをその起動位置にもたらす、しきい値温度である。
【００１５】
本発明による受動停止封止装置は、また個別に、またはそれらの技術的に可能な組み合わせによる、以下の１または複数の特徴を有することができる。
−  前記弾性手段は、温度がその装置の起動しきい値の値と同等以上のときに前記シールリングをその起動位置に至らせる。なお、起動しきい値温度は状態変化しきい値温度よりも高い。
−  前記装置は、稼働中の原子炉冷却材ポンプセットの軸封止システムの一部を形成するように構成されている。
−  前記分割されたシールリングは、３００℃を超える温度に耐えるポリマーから作られている。
−  前記分割されたシールリングは、ポリエーテルエーテルケトン（polyetheretherketone）、または、ガラス繊維もしくは炭素繊維を含んでいるポリエーテルエーテルケトン母材を有する複合体、から作られている。
−  前記環状の弾性手段は、前記分割されたシールリングに圧縮力を加える。
−  前記分割されたシールリングは、前記弾性手段を保持することができる周辺環状溝を備える。
−  可溶性材料から作られている前記セパレータは、８０℃と２６０℃との間の、および好ましくは１５０℃に等しい、しきい値温度までは弾性手段から加えられる力に対して機械的に耐える。
−  前記セパレータおよび分割されたシールリングは一体的に作られている。
−  前記セパレータは、分割されたシールリングから独立した部分として作られており、アタッチメント手段によってそのリングの開口部に付加されている。
【００１６】
本発明の他の目的は、以下を備える原子炉冷却材ポンプセットである。
−  原子炉冷却材ポンプセットの軸に沿って形成されたリーク経路に形成されているリークを制御するように構成された封止システムと、
−  前記封止システムに欠陥があり、前記シールリングがリークを制御するように前記環状弾性手段によってその起動位置に至らされるときに、前記封止システムの前記リーク経路を少なくとも部分的に遮断するように構成された本発明による受動停止封止装置と、を備える。
【００１７】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照して、情報としておよび限定することなく以下に与えられた説明からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】原子炉冷却材ポンプセットの封止システムの部分図である。
【図２】図１に部分的に示している原子炉冷却材ポンプセットの封止システムに組み込まれて、その休止位置にあるときの本発明による受動停止装置の断面図である。
【図３】図１に部分的に示している原子炉冷却材ポンプセットの封止システムに組み込まれて、その起動位置にあるときの本発明による受動停止装置の断面図である。
【図４】本発明による停止装置のシールリングの斜視図である。
【図５】本発明による停止装置のシールリングのスリット部における詳細図である。
【図６】本発明による停止装置の第２の実施形態におけるシールリングのスリット部における詳細図である。
【００１９】
より明瞭にするために、これらの図において同一または類似の要素は、同一の参照番号を付した。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
加圧水型原子炉の冷却材ポンプは、垂直軸を有する遠心型である。軸出口１０（図１）での動的リークの気密には３段階からなるシールシステムが設けられている。
【００２１】
第１段階はナンバーワン・シールと呼ばれている。参照符号Ｊ１で示すナンバーワン・シールは、制御されたリークを有する静水圧シールである。通常動作の際には、矢印Ｆ１によって示されるリーク流は軸１０に沿って形成されている。
【００２２】
事故状況においては、ナンバーワン・シールの入口で冷却材の温度は急速に上昇し、原子炉冷却材システムのバルブ閉鎖温度、すなわち約２８０℃に到達する。この温度において、ナンバーワン・シールの性能は劣化して、毎時１０ｍ3を超えうるリーク流量という非常に速いリークの増加になる。受動停止封止装置（ＳＳＤ）は、この事故状況において補助電源を用いることなく、ナンバーワン・シールの下流側でリーク路Ｆ１を塞ぐように意図されている。
【００２３】
図１は、ナンバーワン・シールＪ１とナンバーワン・シールから上流に位置しているナンバーツー・シール（参照符号Ｊ２）との間で軸１０に沿ったリーク路Ｆ１を具体的に示す。
【００２４】
好ましくは、本発明による停止封止装置２０は、事故状況の際に軸１０に沿ったリーク流を塞ぐことができるように、リーク路Ｆ１に、より正確には参照符号Ｚによって表される領域に、設置されている。
【００２５】
図２は、原子炉冷却材ポンプセットの正常な動作状態の際の、換言すればリーク流の温度が予め設定されているしきい値よりも低いときの、本発明による封止装置２０の断面図をより詳細に示す。
【００２６】
さらに図３は、その起動位置における、換言すれば原子炉冷却材ポンプセットの事故動作状態の際の、封止装置の断面図を示す。
【００２７】
本発明による停止封止装置２０は以下を備える。
−  原子炉冷却材ポンプセットの軸１０の周囲に同心円状に設置された、分割されたシールリング２３と、
−  分割されたシールリング２３を圧縮状態にするように周囲に圧力を加えるように構成された弾性手段２２と、
−  装置の温度が後で定義されるしきい値温度より低いままである限り、前記シールリングをその非起動位置または休止位置に保持するように構成されて、可溶性材料から作られた、図４および５に示すセパレータ２７と、を備える。
【００２８】
本発明による停止封止装置２０は、また、ナンバーワン・シールの軸受け筒（bushing）１５と分割されたシールリング２３および分割されたシールリング２３に接触して位置している第２の接触リング２６との間に形成された第１の接触リング２４を備えており、それによりナンバーワン・シールの浮体式組立体（floating assembly）の支持部と接触することができる。
【００２９】
例えば、第１の接触リング２４は、鉄またはニッケル合金から作られている。第２の接触リング２６は、シールリング２３と接触するクロムメッキ表面を有している。シールリング２３と接触する表面のクロムメッキコーティングは、シールリング２３と第２のリング２６との間の摩擦係数を低減する。ポンプが電源故障（ＳＢＯ（全交流電源喪失））のために停止すれば、停止装置２０は、ポンプ軸が完全に止まる前にその温度上昇によってトリガされるであろう。その結果として、そのようなクロムメッキコーティングは第２のシールリング２６のダメージを防ぐであろう。
【００３０】
シールリング２３は、その外部表面の周りに周辺溝２５を有し、周辺溝の形状および大きさは弾性手段２２を保持するように構成されている。
【００３１】
分割されたシールリング２３は、図１および４に示すように可溶性セパレータ２７を用いてその非起動位置に保持されている。可溶性セパレータ２７は、好ましくはその劣化温度とその機械的特性の喪失に応じて選択されるポリマー材料から作られている。
【００３２】
可溶性セパレータ２７のためのポリマーおよびその大きさの選択は、所要の劣化温度に応じて選ばれる。好ましくは、セパレータ２７は、８０℃と２６０℃の間の、および好ましくは１５０℃に等しい、しきい値温度までは、弾性手段２２によって及ぼされる力に抵抗することができるように特徴付けられている。
【００３３】
図２から５に示す実施形態においては、可溶性セパレータ２７は原子炉冷却材ポンプセットの通常動作の際に、分割されたシールリング２３の２つの端部を分離された位置（非起動位置）で保持することができるビームの形態をしている。
【００３４】
従って、通常動作状態（図２）においては、シールリング２３は、リーク路Ｆ１からセットバックされて保持される。分割されたシールリング２３は、可溶性セパレータ２７によってこの位置にロックされる。
【００３５】
事故状態（図３）においては、リーク流の温度の増加は、停止装置２０の近傍の温度上昇、特に可溶性セパレータ２７の温度上昇に影響を与える。リーク流の温度が可溶性セパレータ２７の種類に応じて予め定められた状態変化しきい値と呼ばれるしきい値に到達したときに、セパレータは直ちにまたは漸進的に劣化され、結果的に弾性手段２２によって生じる円周方向の圧縮力に抗するに十分な機械的強度をもはや有さなくなる。可溶性セパレータの機械的特性の喪失、および特に曲げ係数の低下は、温度が、可溶性セパレータ２７を作っている材料のガラス転移温度と同等以上のときに起こる。
【００３６】
使用されている可溶性材料の種類に応じて、可溶性セパレータ２７がその状態変化を始める、換言すればその機械的特性が変更される、材料の第１の状態変化しきい値温度を定めることができ、および、停止封止装置の起動しきい値温度を定めることができる。この起動しきい値温度は、弾性手段２２によってもたらされた力に対してもはや抗することができないので可溶性セパレータ２７が崩れ始め、従ってシールリング２３をその起動位置に至らさせる温度である。
【００３７】
従って、第１の実施形態においては、装置２０（可溶性セパレータ２７の状態変化しきい値を超えているときに対応する）は、装置が起動されると同時に作動する。この変形実施形態においては機械的特性の喪失は、ほとんど瞬間的に起こる。
【００３８】
第２の変形実施形態においては、装置が状態変化しきい値温度を超えたときと、装置２０が起動されるときとの間には遅延時間がある。この変形実施形態においては、機械的特性の喪失は漸進的に起こり、異なる時点で、および／または、状態変化しきい値温度より高い温度で、可溶性セパレータ２７の崩壊を引き起こす。
【００３９】
可溶性セパレータ２７は、可溶性セパレータ２７の座屈および変形をガイドすることができる、切り欠け（notches）２８または材料が薄い領域を好ましくは有する。そのような切り欠け２８は、例えば、シールリング２３の軸方向に沿ってまたは半径方向に沿ってセパレータの変形をガイドするために用いられることができる。
【００４０】
図５に示す例示的な１実施形態によれば、切り欠け２８は可溶性セパレータ２７の端部でおよび中央部で機械加工されている。
【００４１】
可溶性セパレータ２７の座屈による変形を促進して停止装置２０が満足に起動されるように、セパレータの変形を妨げることを回避するために、可溶性セパレータの近くに自由空間を設けることが必要かもしれない。例えば、この空間は可溶性セパレータ２７の半径方向変形の場合には、可溶性セパレータ２７の円周位置に面しているナンバーワン・シールの軸受け筒１１における切り欠け（図示せず）でもよい。
【００４２】
シールリング２３はもはやその休止位置で保持されないので、シール手段２３を取り囲んでいる弾性手段２２によって加えられる力は、シールリングが回転子の軸１０に接触して圧迫されるようにシールリング２３の直径を変える。
【００４３】
従って、事故状態においては、弾性手段２２によって加えられる円周方向の力と、もはやその分離機能を遂行しないセパレータの機械的特性の喪失とが相まって、シールリング２３がリーク路を塞ぐ。
【００４４】
次に、そのリークは起動位置における封止装置２０の上流における圧力の増加によって引き起こされる高圧蒸気効果によってさらに塞がれる。
【００４５】
例示的な１実施形態によれば、停止装置２０のシールリング２３は、高温（例えば３００℃を超える温度）に耐えるポリマー材料、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、または、ガラスもしくは炭素の繊維を含むポリエーテルエーテルケトンの複合材料から作られてもよい。このような材料の使用により、封止リングを高温で弾性のある状態に変えることができ、その周囲の幾何学的形状に一致させるように変形させることができるので、より良い封止品質を与える。この実施形態においては、可溶性セパレータ２７の種類およびシールリング２３の本体の種類は同一であり、それらは、好ましくは一体的に作られている。
【００４６】
図６に示す第２の実施形態によれば、可溶性セパレータ１２７はシールリング１２３の開口部に付加されている、シールリング１２３から独立した部分から（即ち、単一部品ではなく）形成されている。このような構造は、可溶性セパレータ１２７がシールリング１２３を作るために用いられた材料とは異なる材料から作られることができることを示し、および、装置が所定のしきい値温度からトリガされ起動されることができるように機械的特性の喪失が十分であることを示す。
【００４７】
従って、例えば、可溶性セパレータ１２７は、炭素繊維を含むポリエーテルエーテルケトンから作られてもよく、シールリング１２３はグラファイトから作られてもよい。
【００４８】
この第２の実施形態は、シールリング１２３の設計を単純化でき、シールの性能を向上させるためにリング１２３の開口でオーバラップして形成することができる。可溶性セパレータ１２７は、種々の方法を用いてシールリング１２３にアセンブルされてもよい。好ましくは、アセンブリは、ほぞ穴（mortise）およびほぞ（tenon）のタイプである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2015528896.tif 000010
2015528896.tif 000011
2015528896.tif 000012
2015528896.tif 000013
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