(57)【要約】【課題】取水槽の設計最高水位を超える高さに海水が侵入しても、海水供給機能を保持できるポンプを提供すること。【解決手段】海水が取り込まれた取水槽１３内に設置されたケーシング２１と、ケーシング２１内に収納されたインペラ２３と、インペラ２３のシャフト２５と連結され、インペラ２３を回転駆動して取水槽１３内の海水を熱交換器１４に搬送するためのモータ２４とを備える。モータ２４は、取水槽１３の設計最低水位より下方に設置されているものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水槽内に設置されたケーシングと、
当該ケーシング内に収納されたインペラと、
当該インペラを回転駆動して前記取水槽内の水を搬送するための原動機とを備え、
前記原動機は、前記取水槽の設計最低水位より下方に設置されていることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプにおいて、
前記原動機は、液体中に設置されたウェットモータであることを特徴とするポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のポンプにおいて、
前記原動機は前記取水槽の外側に設置されており、
前記原動機の出力軸と前記インペラの回転軸はマグネットカップリングによって磁気的に結合されていることを特徴とするポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載のポンプにおいて、
前記原動機は収納室内に設置されており、
前記インペラの回転軸が前記取水槽から前記収納室内に貫通する部分に取り付けられたメカニカルシーリングをさらに備えることを特徴とするポンプ。
【請求項５】
海水が取り込まれる取水槽と、
前記取水槽内に設置されたケーシング、当該ケーシング内に収納されたインペラ、及び、当該インペラを回転駆動して前記取水槽内の海水を搬送するための原動機を有するポンプと、
当該ポンプから搬送された海水と冷却水とを熱交換することで当該冷却水を冷却するための熱交換手段を備え、
前記原動機は、前記取水槽の設計最低水位より下方に設置されていることを特徴とするプラント冷却系海水システム。
【請求項６】
請求項５に記載のプラント冷却系海水システムにおいて、
前記原動機は、水中に設置されたウェットモータであり、
前記モータにパージ水を供給するためのパージ水供給手段をさらに備えることを特徴とするプラント冷却系海水システム。
【請求項７】
請求項５に記載のプラント冷却系海水システムにおいて、
非磁性体の隔壁を介して前記取水槽と隣接して形成され、前記原動機を収納するための収納室をさらに備え、
前記原動機の出力軸と前記インペラの回転軸は前記隔壁を介してマグネットカップリングによって磁気的に結合されていることを特徴とするプラント冷却系海水システム。
【請求項８】
請求項５に記載のプラント冷却系海水システムにおいて、
前記原動機を収納するための収納室と、
前記インペラの回転軸が前記取水槽から前記収納室内に貫通する部分に取り付けられたメカニカルシーリングと、
前記メカニカルシーリングを介して前記収納室に漏洩する海水を貯留するための海水サンプと、
当該海水サンプから海水を排出するための排水ポンプとをさらに備えることを特徴とするプラント冷却系海水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラント冷却系に用いられるポンプ及び当該ポンプを備えるプラント冷却系海水ポンプシステムに関する
【背景技術】
【０００２】
海岸付近に建設され、冷熱源として海水を利用するプラントの１つに原子力プラントがある。原子力プラントには、主に原子炉建屋内の補機（各種ポンプ軸受、熱交換器等）を冷却するための冷却水（純水）を循環するシステムとして原子炉補機冷却系（Reactor Building Closed Cooling Water System（以下、ＲＣＷと称することがある））と、当該ＲＣＷの冷却水を海水で冷却するシステムとして原子炉補機冷却海水系（Reactor Sea Water System（以下、ＲＳＷと称することがある））を備えているものがある（特許文献１等参照）。
【０００３】
ＲＳＷは、海洋から取水槽に取り込んだ海水を海水ポンプ（ターボ形ポンプ）で汲み上げ、その汲み上げた海水とＲＣＷ冷却水を熱交換器で熱交換することでＲＣＷ冷却水を冷却している。ＲＣＷ冷却水と熱交換して温水となった海水は再度海洋へ放流される。ＲＳＷにおける海水ポンプは、モータでインペラ（羽根車）を回転駆動することで取水槽から海水を汲み上げているが、当該モータは取水槽の設計最高水位よりも上方（すなわち、大気中）に設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４２０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、海水ポンプを設計最高水位よりも上方に設置していても、隣接する設備（例えば、復水器の冷却水として海水を供給する配管）が損傷等することで海水が侵入し、海水ポンプが水没してポンプ機能が喪失するおそれがある。また、このような隣接設備からの浸水対策を充分講じても、設計最高水位を超える大津波が発生した場合には海水が建屋に侵入して海水ポンプが水没するおそれがある。この場合、海水ポンプへの海水侵入リスクはポンプ設置位置を高くすればするほど理論上は低減するが、これに係る付帯設備の設計や建設費用等を考慮すると現実的な解決策とはならない。
【０００６】
本発明の目的は、取水槽の設計最高水位を超える高さに海水が侵入しても、海水供給機能を保持できるポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、取水槽内に設置されたケーシングと、当該ケーシング内に収納されたインペラと、当該インペラを回転駆動して前記取水槽内の水を搬送するための原動機とを備え、前記原動機は、前記取水槽の設計最低水位より下方に設置されているものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、取水槽の設計最高水位を超える高さに海水が侵入しても、ポンプの海水供給機能を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の各実施の形態に係る原子力プラントにおけるＲＳＷ及びＲＣＷの概略系統図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る海水ポンプ付近の概略構成図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る海水ポンプ付近の概略構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る海水ポンプ付近の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は本発明の各実施の形態に係る原子力プラントにおけるＲＳＷ１００及びＲＣＷ３００の概略系統図である。この図に示すＲＳＷ（原子炉補機冷却海水系）１００は、海洋に開口された取水口１１と、取水口１１に接続された取水通路１２と、取水通路１２を介して海水が取り込まれる取水槽１３と、取水槽１３内の海水をプラント内部に搬送するためのターボ形海水ポンプ２０と、海水ポンプ２０によって搬送された海水とＲＣＷ冷却水（純水）とを熱交換することでＲＣＷ冷却水を冷却するための熱交換器１４を備えている。熱交換器１４においてＲＣＷ冷却水との熱交換で加熱された海水（温水）は放水路（図示せず）等を介して最終的に海洋へ放出される。
【００１２】
ＲＣＷ（原子炉補機冷却系）３００は、冷却水ポンプ３２を備えており、熱交換器１４で冷却されたＲＣＷ冷却水を冷却対象補機３１に循環供給することで原子炉建屋内の補機３１の冷却を行っている。ここで、冷却対象補機３１としては、例えば、残留熱除去系（ＲＨＲ）、燃料プール冷却浄化系（ＦＰＣ）及び原子炉冷却材浄化系（ＣＵＷ）等に設置された熱交換器や、各系統に設置されたポンプ軸受等がある。なお、図１では簡略化のためＲＣＷ３００の冷却対象補機３１は１つだけ表示しているが、複数の冷却対象補機３１を設置することでこれらの冷却を行っても良い。
【００１３】
図２は本発明の第１の実施の形態に係る海水ポンプ付近の概略構成図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の各図も同様とする）。この図に示す海水ポンプ２０は、ケーシング２１と、インペラ２３と、インペラ２３を回転駆動するための原動機としてのモータ（電動機）２４と、パージ水供給系統４０を備えている。
【００１４】
ケーシング２１は、取水槽１３内に設置されており、取水槽１３における底面１３ａの近傍に開口した吸い込み口（ベルマウス）２１ａを有している。ケーシング２１は、熱交換器１４に接続された海水供給管２２に連結されている。なお、図に示すケーシング２１は、略鉛直方向に延設されているが、その他の方向（例えば、略水平方向等）に延設しても良い。また、図２の海水ポンプ２０は、吸い込み口２１ａを備える斜流ポンプとしているが、これに代えて軸流ポンプや遠心ポンプとしても良い。
【００１５】
インペラ（羽根車）２３は、ケーシング２１内に収納されており、回転軸となるシャフト２５に連結されている。インペラ２３は、取水槽１３内の海水を恒常的に汲み上げる観点から、取水槽１３の設計最低水位９０よりも下方に設置することが好ましい。なお、取水槽１３の設計最低水位９０は、干潮や津波等による海水面の低下等を考慮して設定することが好ましい。
【００１６】
取水槽１３の底面１３ａには、モータ２４を収納するための収納室２６と取水槽１３とを連通する貫通孔１３ｂが設けられている。貫通孔１３ｂには、シャフト２５が挿入されており、シャフト２５は収納室２６内のモータ２４の出力軸に連結されている。
【００１７】
モータ２４は、恒常的に液体中に設置されることを目的として設計されたウェットモータであり、取水槽１３の設計最低水位９０より下方に設置されている。モータ２４を駆動すると、インペラ２３が回転駆動され、取水槽１３内の海水はケーシング２１及び海水供給管２２を介して熱交換器１４に搬送される（図２中の白抜き矢印参照）。なお、本実施の形態では、モータ２４は、取水槽１３の底面１３ａの下方に設けられた収納室２６内に収納されており、取水槽１３の底面１３ａよりも下方に設置されている。これにより取水槽１３内に海水が存在する場合には、モータ２４は常に水中（液体中）に存在することになる。
【００１８】
パージ水供給系統４０は、淡水貯蔵手段としての濾過水タンク４１と、給水ポンプ４２を備えている。濾過水タンク４１内の淡水は、給水ポンプ４２によって昇圧されて収納室２６内にパージ水として供給される。収納室２６内に供給されたパージ水は、貫通孔１３ｂを介して収納室２６から取水槽１３内に放出される。このようにパージ水を供給すると、取水槽１３から収納室２６への海水の侵入を抑制できるので、海水によってモータ２４が腐食することを抑制できる。さらに、モータ２４をパージ水で常に冷却できるので、モータ２４の温度上昇を抑制することもできる。
【００１９】
上記のように海水ポンプ２０を構成すると、モータ２４を常に水中で駆動させることができるので、取水槽１３の水位が変化したり、取水槽１３の設計最高水位を超える高さに海水が侵入したりしても、海水供給機能を保持することができる。すなわち、本実施の形態によれば、ＲＳＷの信頼性を向上させることができる。
【００２０】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る海水ポンプ付近の概略構成図である。この図に示す海水ポンプ２０Ａは、モータ２４Ａの出力軸とインペラ２３のシャフト２５とをマグネットカップリング５０によって磁気的に結合している点において先の実施の形態のものと異なっている。
【００２１】
モータ２４Ａは、取水槽１３の設計最低水位９０より下方に設置されている。図３に示したモータ２４Ａは、非磁性体で形成された隔壁５１を介して、取水槽１３の外側に取水槽１３と隣接して形成された収納室２６Ａ内に設置されている。すなわち、本実施の形態におけるモータ２４Ａは、第１の実施の形態と同様に、取水槽１３の底面１３ａよりも下方に設置されている。収納室２６Ａはモータ２４Ａを収納するための空間である。
【００２２】
隔壁５１は、取水槽１３と収納室２６Ａを区画するためのもので、取水槽１３の底面１３ａに設けた貫通孔を塞ぐように形成されている。また、隔壁５１の底部には略円柱状の凹部が形成されており、当該凹部には、インペラ２３のシャフト２５の端部に取り付けられたインナマグネット５０ａが収納されている。
【００２３】
インナマグネット５０ａの外周には、隔壁５１を介してアウタマグネット５０ｂが配置されている。アウタマグネット５０ｂは収納室２６Ａ内に収納されたモータ２４Ａの出力軸に連結されている。アウタマグネット５０ｂとインナマグネット５０ａの間には隔壁５１が介在しているため両者は非接触となっているものの、両者は互いに磁気的に結合することでマグネットカップリング５０を形成している。
【００２４】
上記のように構成した海水ポンプ２０Ａにおいて、モータ２４Ａの駆動力によってアウタマグネット５０ｂを回転駆動すると、アウタマグネット５０ｂとともにインナマグネット５０ａ及びシャフト２５が回転駆動されインペラ２３によって海水が搬送される。すなわち、このように海水ポンプ２０Ａを構成すると、取水槽１３内の海水の水位に関わらずモータ２４Ａを常に駆動させることができるので、取水槽１３の水位が変化したり、取水槽１３の設計最高水位を超える高さに海水が侵入したりしても、海水供給機能を保持することができる。したがって本実施の形態によってもＲＳＷの信頼性を向上させることができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、収納室２６Ａと取水槽１３は隔壁５１によって区切られているため、収納室２６Ａ内は取水槽１３内と異なる雰囲気としても良い。したがって、モータ２４Ａは、第１の実施の形態のように液体中での使用を前提としたウェットタイプのものを利用しても良いし、陸上での使用を前提とした一般的なものを利用しても良い。
【００２６】
図４は本発明の第３の実施の形態に係る海水ポンプ付近の概略構成図である。この図に示す海水ポンプ２０Ｂは、貫通孔１３ｂに取り付けられたメカニカルシーリング７１と、排水系統６０を備えている点において第１の実施の形態のものと主に異なっている。
【００２７】
この図に示すモータ２４Ｂは、取水槽１３における底面１３ａの下方に形成された収納室２６Ｂ内に設置されている。取水槽１３から収納室２６Ｂに貫通する貫通孔１３ｂには、インペラ２３のシャフト２５が挿入されている。貫通孔１３ｂ内におけるシャフト２５の外周部分には、取水槽１３から収納室２６Ｂへの海水漏洩を抑制するためのメカニカルシーリング７１が取り付けられている。
【００２８】
排水系統６０は、海水サンプ６１と、排水ポンプ６２を備えている。海水サンプ６１は、メカニカルシーリング７１を介して収納室２６Ｂに漏洩する海水（ドレン）を貯留するためのもので、収納室２６Ｂ内における貫通孔１３ｂの下方（図４では収納室２６Ｂの底面）に設けられている。海水サンプ６１内の海水は排水ポンプ６２によって汲み上げられて収納室２６Ｂ外（例えば、取水槽１３）に排出される。これによりメカニカルシーリング７１を介して漏洩した海水を収納室２６Ｂの外部に排出することができる。
【００２９】
上記のように構成した海水ポンプ２０Ｂにおいても、取水槽１３内の海水の水位に関わらずモータ２４Ｂを常に駆動させることができるので、取水槽１３の水位が変化したり、取水槽１３の設計最高水位を超える高さに海水が侵入したりしても、海水供給機能を保持することができる。したがって本実施の形態によってもＲＳＷの信頼性を向上させることができる。
【００３０】
なお、以上の各実施の形態の説明では原子炉の構造について触れなかったが、沸騰水型（ＢＷＲ）及び加圧水型（ＰＷＲ）のいずれの原子炉を備える原子力プラントにも本発明は適用可能である。さらに、本発明は、原子力プラントに限らず、海水を冷熱源として利用する種々のプラントで適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１３      取水槽
１３ａ    取水槽底面
１３ｂ    貫通孔
１４      熱交換器
２０      海水ポンプ
２１      ケーシング
２３      インペラ
２４      モータ
９０      設計最低水位
２５      シャフト
２６      収納室
４０      パージ水供給系統
４２      給水ポンプ
５０      マグネットカップリング
５１      隔壁
６０      排水系統
６１      海水サンプ
６２      排水ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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