(57)【要約】【課題】出力が異なる個々の原子力発電プラントに対してインターナルポンプに要求される必要慣性モーメントが変わっても、同一形状のフライホイールで対応でき、他の部品の設計変更を必要としないインターナルポンプを提供する。【解決手段】改良型沸騰水型原子炉の圧力容器１の下鏡部２を貫通して据付けられたインターナルポンプ４において、ポンプシャフト９に取り付けられたフライホイール１９の形状を同一にしてその材質の密度を変化させることにより、インターナルポンプ４の慣性モーメントを変更可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の下鏡部を貫通するように配設されたポンプシャフトと、前記原子炉圧力容器内で前記ポンプシャフトの一端に固定されたポンプ羽根車と、前記原子炉圧力容器外に設けられ前記ポンプシャフトを回転駆動するウェットモータ部と、このウェットモータ部の上下部にそれぞれ設けられ前記ポンプ羽根車を径方向に支持する上部ラジアル軸受および下部ラジアル軸受と、前記ポンプシャフトに作用する推力を支えるスラスト軸受と、前記ポンプシャフトに固定されたフライホイールとを備え、前記ポンプ羽根車で原子炉冷却材を加圧し前記原子炉圧力容器内を循環させるインターナルポンプにおいて、
構成材料の材質の密度を変化させて前記フライホイールの慣性モーメントを変えてなることを特徴とするインターナルポンプ。
【請求項２】
原子炉圧力容器の下鏡部を貫通するように配設されたポンプシャフトと、前記原子炉圧力容器内で前記ポンプシャフトの一端に固定されたポンプ羽根車と、前記原子炉圧力容器外に設けられ前記ポンプシャフトを回転駆動するウェットモータ部と、このウェットモータ部の上下部にそれぞれ設けられ前記ポンプ羽根車を径方向に支持する上部ラジアル軸受および下部ラジアル軸受と、前記ポンプシャフトに作用する推力を支えるスラスト軸受と、前記ポンプシャフトに固定されたフライホイールとを備え、前記ポンプ羽根車で原子炉冷却材を加圧し前記原子炉圧力容器内を循環させるインターナルポンプにおいて、
前記フライホイールを磁性体で構成し、かつ、このフライホイール対向部のモータケーシングに少なくともモータ駆動電源喪失時にフライホイールに回転駆動力を付与する磁石を設けたことを特徴とするインターナルポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉圧力容器の下鏡部に取り付けられ、炉内の冷却水を循環させるウェットモータ型のインターナルポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
改良型沸騰水型原子力発電所（ＡＢＷＲ）では、炉心から熱を有効にとり出し蒸気を発生しやすくするために、炉心の内部に設けたインターナルポンプで原子炉の冷却水を強制的に循環させるようにしている。また、このインターナルポンプの流量調整によって、原子炉の出力を調整している。
【０００３】
図１０は従来のインターナルポンプの縦断面図である。図１０において、原子炉圧力容器１の下鏡部２にボス形状のポンプノズル３が形成され、このポンプノズル３の内周部にインターナルポンプ４のモータケーシング８の細長いパイプ状の先端部が溶接によって固定されている。
【０００４】
このインターナルポンプ４は前記原子炉圧力容器１の内側に設置されるポンプ羽根車５及び案内羽根６から成るポンプ部７と、前記モータケーシング８内に設置され、ポンプシャフト９を介して前記ポンプ羽根車５を回転駆動するモータ部１０とから構成されている。このモータ部１０は軸封部を持たないウェットモータとして構成され、１１、１２はそのステータおよびロータである。
【０００５】
前記ポンプシャフト９はモータ部１０の上下部に配設された上部ラジアル軸受１３および下部ラジアル軸受１４によって径方向に支えられ、かつ下部ラジアル軸受１４の更に下部に取り付けられた補助羽根車１５を介してスラスト軸受１６によって推力が支えられるように構成されている。
【０００６】
前記補助羽根車１５はモータ部１０内に冷却水を強制循環させ、モータ部１０での発熱部を冷却するためのもので、この補助羽根車１５の回転によってモータ冷却水は、モータ冷却水入口１７から矢印２０のようにモータ部１０内部に流入し、ステータ１１、ロータ１２を冷却したのち、モータ部１０と上部ラジアル軸受１３のとの中間部にあるモータ冷却水出口１８から矢印２１のように流出する。
【０００７】
一方、モータ部１０により回転駆動されるポンプ羽根車５は、矢印２２のように上部から原子炉圧力容器１内の冷却水を吸い込み、羽根車５及び案内羽根６で加圧して原子炉圧力容器１の底部中心側へ向かって矢印２３のように吐出するようになっている。
【０００８】
インターナルポンプ４は回転部が小型軽量であるという構造上、慣性モーメントが比較的小さく、従ってモータ駆動電源喪失（ポンプトリップ）時にポンプ回転数が速やかに減少してポンプ停止に至るという特性を有している。この特性による欠点を補うために、上部ラジアル軸受１３とモータ部１０との間においてポンプシャフト９にフライホイール１９を取り付けるようにしている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００９】
フライホイール１９を取り付けたことによって、フライホイール１９とポンプシャフト９とが一体に回転するので、回転体としての慣性モーメントが飛躍的に増大する。この結果、モータ駆動電源喪失（ポンプトリップ）時にもポンプ回転数の減少速度を緩和することができる。  
以上のように構成されたインターナルポンプ４は、出力が１３０万ｋＷｅ級の原子力発電プラントの場合、下鏡部２の円周方向に１０台設置される。
【特許文献１】特開平０２−０４９９９５（特許第２７１４０２０号）公報（第２−３頁、図２）
【特許文献２】特開２０００−３３８２８７号公報（第５頁、図１）
【特許文献３】特開２００３−１３０９８３号公報（第２頁、図２１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、インターナルポンプ４にフライホイール１９を設置すれば、ポンプの慣性モーメントを増加させることができるが、出力の異なる原子力発電プラントではインターナルポンプに要求される慣性モーメントは一様ではない。このため、図１０で示した従来例の場合、要求の都度フライホイールの形状を変更し、慣性モーメントを調整する必要があり、この場合フライホイールのみならず、他の部品についても付随的に設計変更を余儀なくされてしまうことが多い。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、出力が異なる個々の原子力発電プラントに対してインターナルポンプに要求される必要な慣性モーメントが変わっても、同一形状のフライホイールで対応でき、他の部品の設計変更を必要としないインターナルポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る本発明のインターナルポンプは、原子炉圧力容器の下鏡部を貫通するように配設されたポンプシャフトと、前記原子炉圧力容器内で前記ポンプシャフトの一端に固定されたポンプ羽根車と、前記原子炉圧力容器外に設けられ前記ポンプシャフトを回転駆動するウェットモータ部と、このウェットモータ部の上下部にそれぞれ設けられ前記ポンプ羽根車を径方向に支持する上部ラジアル軸受および下部ラジアル軸受と、前記ポンプシャフトに作用する推力を支えるスラスト軸受と、前記ポンプシャフトに固定されたフライホイールとを備え、前記ポンプ羽根車で原子炉冷却材を加圧し前記原子炉圧力容器内を循環させるインターナルポンプにおいて、構成材料の材質の密度を変化させて前記フライホイールの慣性モーメントを変えてなることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係るインターナルポンプの発明は、原子炉圧力容器の下鏡部を貫通するように配設されたポンプシャフトと、前記原子炉圧力容器内で前記ポンプシャフトの一端に固定されたポンプ羽根車と、前記原子炉圧力容器外に設けられ前記ポンプシャフトを回転駆動するウェットモータ部と、このウェットモータ部の上下部にそれぞれ設けられ前記ポンプ羽根車を径方向に支持する上部ラジアル軸受および下部ラジアル軸受と、前記ポンプシャフトに作用する推力を支えるスラスト軸受と、前記ポンプシャフトに固定されたフライホイールとを備え、前記ポンプ羽根車で原子炉冷却材を加圧し前記原子炉圧力容器内を循環させるインターナルポンプにおいて、前記フライホイールを磁性体で構成し、かつ、このフライホイール対向部のモータケーシングに少なくともモータ駆動電源喪失時にフライホイールに回転駆動力を付与する磁石を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、フライホイールの形状およびその他の部品の設計変更をせずに、フライホイールの構成材料の材質の密度の変更により原子力発電プラント毎に必要な慣性モーメントを提供することができるという優れた効果を奏することができる。
【００１５】
また、第２の発明によれば、フライホイールを磁性体で構成し、かつ、このフライホイール対向部のモータケーシングに少なくともモータ駆動電源喪失時にフライホイールに回転駆動力を付与する磁石を設けることにより、ポンプの慣性モーメントを増加させることと同等の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、従来技術と同様の部分、あるいは実施例が相互に類似する部分については共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１７】
（実施例１）
図１を参照して本発明の実施例１について説明する。図１は本実施例１に係るインターナルポンプの縦断面図である。
【００１８】
一般に、インターナルポンプは、主要材料にステンレス鋼を用いており、ポンプシャフト９やフライホイール１９ａもステンレス鋼を用いている。しかしながら、本実施例１のインターナルポンプは、形状（寸法）を従来と同一のままにして、フライホイール１９ａの構成材の材質のみ密度の異なる金属に変更したものである。例えば、フライホイール１９ａの材料として鉛を採用した場合４４％質量が増加し、タングステンの場合では１４５％も質量が増加した。この他、タングステン合金のような密度の大きな金属を用いてもよい。これに伴ってポンプの慣性モーメントも増加するため、モータ駆動電源喪失（ポンプトリップ）時にもポンプ回転数の減少速度を所定の値とすることができる。
【００１９】
なおフライホイール１９の設置位置はモータ部１０と下部ガイド軸受１４との間においても可能である。
【００２０】
（実施例２）
次に、図２を参照して本発明の実施例２について説明する。図２は本実施例２に係るインターナルポンプの一部縦断面図である。
【００２１】
本実施例２のインターナルポンプ４は、実施例１（図１）と同様にフライホイール１９ｂの形状を同一のままにして、材質のみ密度の異なる金属に変更したものであるが、その材質変更部位を全体ではなく、フライホイール外周部分１９ｃに限定している。その他の構成は前記実施例１と同様である。
【００２２】
この実施例２によれば、フライホイール１９ｂの形状を同一のままにして、材質を変更した外周部分１９ｃの厚みを適宜調整することによってポンプの慣性モーメントの値をより細かく調整することが可能となる。
【００２３】
（実施例３）
次に、図３を参照して本発明の実施例３について説明する。図３は本実施例３に係るインターナルポンプの一部縦断面図である。
【００２４】
本実施例３のインターナルポンプ４は、ポンプシャフト９のモータ部１０に位置する部位９ａはそのままとし、ポンプノズル３に囲繞される部位である中空部９ｂに慣性モーメントを高める材料を充填することによって中実としたものである。その他の構成は前記実施例と同様である。
【００２５】
この実施例３によれば、中空部に慣性モーメントを高める材料を充填することによって、回転部分の慣性モーメントを大きくすることができる。その結果、前記実施例１のフライホイール１９ａを重くすることと同様、ポンプの慣性モーメントを増加させるという作用効果を奏することができる。
【００２６】
（実施例４）
次に、図４を参照して本発明の実施例４について説明する。図４は本実施例４に係るインターナルポンプの一部縦断面図である。
【００２７】
本実施例４のインターナルポンプは、実施例１（図１）におけるポンプ羽根車５の特に外輪部５ａの材質を密度の大きい金属に変更したものである。その他の構成は前記実施例と同様である。
【００２８】
この実施例４によれば、ポンプ羽根車５の外輪部５ａの材質を密度の大きい金属に変更したので、外輪部５ａの材質密度を大きくした分、回転部分の慣性モーメントを増加させることができる。したがって、実施例１（図１）のフライホイールを重くすることや実施例３（図３）のポンプシャフトを中実にすることと同様、ポンプの慣性モーメントを増加させるという作用効果を奏することができる。
【００２９】
（実施例５）
次に、図５を参照して本発明の実施例５について説明する。図５は本実施例５に係るインターナルポンプの一部縦断面図である。
【００３０】
本実施例５のインターナルポンプ４は、実施例１（図１）におけるポンプ羽根車５の上部に新たに羽根車外輪部分２５を突出して設けた構成としたものである。その他の構成は前記実施例と同様である。
【００３１】
この実施例５によれば、ポンプ羽根車５の上部に新たに羽根車外輪部分２５を突出して設けたので、その羽根車外輪部分２５分だけ回転部分の慣性モーメントを増加させることができる。その結果、実施例１（図１）のフライホイール１９を重くすることや実施例３（図３）のポンプシャフトを中実にすること、あるいは実施例４（図４）の羽根車外輪を重くすることと同様、ポンプの慣性モーメントを増加させるという作用効果を奏することができる。
【００３２】
（実施例６）
次に、図６を参照して本発明の実施例６について説明する。図６は本実施例６に係るインターナルポンプの一部縦断面図である。
【００３３】
本実施例６のインターナルポンプは、インターナルポンプの形状を変えずに、ポンプ羽根車５を図１乃至図５のものよりも大きなポンプ羽根車５ｂに置換したものである。その他の構成は前記実施例と同様である。
【００３４】
この実施例６によれば、ポンプ羽根車５ｂの径を図１と比較すると外径が大きくなった分、その４乗に比例して慣性モーメントを増加させることができる。その結果、ポンプの慣性モーメントを増加させるという作用効果を奏することができる。
【００３５】
（実施例７）
次に、図７を参照して本発明の実施例７について説明する。図７は本実施例７に係るインターナルポンプの一部縦断面図である。
【００３６】
本実施例７のインターナルポンプ４は、上記実施例６（図６）で外径を大きくしたポンプ羽根車５ｂの上部に、実施例５のように羽根車外輪部分２５を突出して固定させた構成としたものである。その他の構成は前記実施例と同様である。
【００３７】
この実施例７によれば、大きな径のポンプ羽根車５ｂを採用しその上、ポンプ羽根車外輪部分２５を突出して固定させたことにより慣性モーメントを大きくすることができる。その結果、ポンプの慣性モーメントを増加させるという作用効果を奏することができる。
【００３８】
（実施例８）
次に、図８を参照して本発明の実施例８について説明する。図８は本実施例８に係るインターナルポンプの一部縦断面図である。
【００３９】
本実施例８のインターナルポンプ４は、フライホイールを磁性体の材質で構成したフライホイール１９ｄとし、モータケーシング８を挟んでその外周に環状の磁石（外部磁石）２６を設け、この磁石２６に少なくともモータ駆動電源喪失時にフライホイール１９ｄに同期する速度以上の速度で移動または回転する磁界を発生させ、フライホイールに回転駆動力を付与するようにしたものである。その他の構成は前記一実施例と同様である。
【００４０】
この実施例８によれば、停止しようとする磁性体のフライホイール１９ｄに対して外部磁石１８の回転磁界または移動磁界によって回転力を付与することによって、ポンプの慣性モーメントを増加させることと同等の効果を奏することができる。
【００４１】
なお、磁石１８は機械的に回転させる構成でも、あるいは電気的に極性を変えてフライホイール（磁性体）１６ｄの回転と同期させる構成でも同じ効果が期待できる。
【００４２】
（実施例９）
次に、図９を参照して本発明の実施例９について説明する。図９は本実施例９に係るインターナルポンプの一部縦断面図である。
【００４３】
本実施例９のインターナルポンプ４は、磁性体で構成したフライホイール１９ｄに対向するモータケーシング８内面に磁石（固定磁石）２７を設置し、この磁石２７に少なくともモータ駆動電源喪失時にフライホイール１９ｄに同期する速度以上の速度で移動または回転する磁界を発生させ、フライホイールに回転力を付与することによって、ポンプの慣性モーメントを増加させることと同等の効果を奏することができる。その他の構成は前記一実施例と同様である。
【００４４】
なお、この実施例９は、フライホイール（磁性体）１９ｄと磁石２７とのギャップを非常に小さくできるため、図８と比較すると小さな磁石２７で同等の効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１に係るインターナルポンプの縦断面図。
【図２】本発明の実施例２に係るインターナルポンプの一部縦断面図。
【図３】本発明の実施例３に係るインターナルポンプの一部縦断面図。
【図４】本発明の実施例４に係るインターナルポンプの一部縦断面図。
【図５】本発明の実施例５に係るインターナルポンプの一部縦断面図。
【図６】本発明の実施例６に係るインターナルポンプの一部縦断面図。
【図７】本発明の実施例７に係るインターナルポンプの一部縦断面図。
【図８】本発明の実施例８に係るインターナルポンプの一部縦断面図。
【図９】本発明の実施例９に係るインターナルポンプの一部縦断面図。
【図１０】従来のインターナルポンプの縦断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１…原子炉圧力容器、２…下鏡部、３…ポンプノズル部、４…インターナルポンプ、５…ポンプ羽根車、６…案内羽根、７…ポンプ部、８…モータケーシング、９…ポンプシャフト、１０…モータ部、１１…ステータ、１２…ロータ、１３…上部ラジアル軸受、１４…下部ラジアル軸受、１５…補助羽根車、１６…スラスト軸受、１７…モータ冷却水入口、１８…モータ冷却水出口、１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…フライホイール、２５…ポンプ羽根車外輪、２６…磁石、２７…磁石。
【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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【図７】
2005283411.tif 000009
【図８】
2005283411.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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