(57)【要約】【課題】シールリングの磨耗をさらに低減できる液体加圧ポンプの運転方法を提供する。【解決手段】第１軸封部１５の静止シールリング１６と回転シールリング１７の間の隙間が、冷却水が入り易い外拡がり隙間の状態か、冷却水が入り込み難い内拡がり隙間の状態かは、変位検出器４３，４４の変位計測値に基づいて制御装置４２が判定する。制御装置４２は、その隙間が内拡がり隙間の状態にあるとき、冷却器２９を制御して第１シール室２１に供給するパージ水の温度を低下させる。第１軸封部１５の隙間は外拡がり隙間になり、それらのシールリングの磨耗が低減される。パージ水の温度が下限温度に低下した後は、圧力調整弁４８を制御して環状隙間２６の圧力を低下させる。これによって、その磨耗がさらに低減される。【選択図】図２
2009215992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラに接続される回転軸が貫通し、前記インペラを内蔵するケーシングに取り付けられるシールケースと、前記シールケースに取り付けられて静止状態の第１シールリングと、前記シールケース内に配置されて前記回転軸と共に回転して前記第１シールリングに隙間を挟んで対向する第２シールリングとを備えた液体加圧ポンプの運転方法において、
前記シールケース内に供給されて前記第１及び第２シールリングに接触する液体の温度を制御し、前記第１シールリングに作用する圧力を制御することを特徴とする液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項２】
前記液体の温度制御は前記第１及び第２シールリングのうち少なくとも前記第１シールリングを収縮させるように行われ、前記圧力の制御は少なくとも前記第１シールリングを収縮させるように行われる請求項１に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項３】
前記圧力の制御は、前記温度の制御の後に行われる請求項１または請求項２に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項４】
前記温度の制御は、前記圧力の制御の後に行われる請求項１または請求項２に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項５】
前記温度の制御を行っているときに前記圧力の制御を行う請求項１または請求項２に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項６】
前記第１シールリング及び前記第２シールリングの変位を計測し、前記液体の温度制御が計測された前記変位に基づいて行われ、前記圧力の制御が計測された前記変位に基づいて行われる請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項７】
前記温度制御に用いられる前記変位と前記圧力制御に用いられる前記変位は、異なる時点で計測されている請求項６に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項８】
インペラに接続される回転軸が貫通し、前記インペラを内蔵するケーシングに取り付けられるシールケースと、前記シールケース内で前記回転軸の周囲に配置された第１軸封部と、前記シールケース内に配置されて前記第１軸封部を取り囲み、前記シールケースに取り付けられた筒状の隔離壁と、前記シールケース内で前記回転軸の周囲に配置されて前記第１軸封部よりも前記インペラ側に位置する第２軸封部とを備え、
前記第１軸封部が、前記シールケースに取り付けられた第１静止シールリング、及び前記回転軸と共に回転して前記第１静止シールリングに間に第１隙間を挟んで対向する第１回転シールリングを有し、
前記第２軸封部が、前記隔離壁に取り付けられた第２静止シールリング、及び前記回転軸と共に回転して前記第２静止シールリングに第２隙間を挟んで対向する第２回転シールリングを有する液体加圧ポンプの運転方法において、
前記隔離壁内に供給されて前記第１静止及び第１回転シールリングにそれぞれ接触する液体の温度を制御する第１温度制御を行い、前記第１静止シールリングに作用する圧力を制御する第１圧力制御を行い、前記隔離壁と前記シールケースの間に供給されて前記第２静止及び第２回転シールリングにそれぞれ接触する液体の温度を制御する第２温度制御を行い、前記第２静止シールリングに作用する圧力を制御する第２圧力制御を行うことを特徴とする液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項９】
前記第１温度制御は前記第１静止及び第１回転シールリングのうち少なくとも前記第１静止シールリングを収縮させるように行われ、前記第１圧力制御は前記第１静止及び第１回転シールリングのうち少なくとも前記第１静止シールリングを収縮させるように行われ、前記第２温度制御は前記第２静止及び第２回転シールリングのうち少なくとも前記第２静止シールリングを収縮させるように行われ、前記第２圧力制御は前記第２静止及び第２回転シールリングのうち少なくとも前記第２静止シールリングを収縮させるように行われる請求項８に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１０】
前記第１圧力制御は前記第１温度制御の後に行われ、前記第２圧力制御は前記第２温度制御の後に行われる請求項８または請求項９に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１１】
前記第１温度制御は前記第１圧力制御の後に行われ、前記第２温度制御は前記第２圧力制御の後に行われる請求項８または請求項９に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１２】
前記第１温度制御を行っているときに前記第１圧力制御を行い、前記第２温度制御を行っているときに前記第２圧力制御を行う請求項８または請求項９に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１３】
前記第１静止シールリング及び前記第１回転シールリングのそれぞれの第１変位を計測し、前記第１温度制御が計測された前記第１変位に基づいて行われ、前記第１圧力制御が計測された前記第１変位に基づいて行われ、前記第２静止シールリング及び前記第２回転シールリングのそれぞれの第２変位を計測し、前記第２温度制御が計測された前記第２変位に基づいて行われ、前記第２圧力制御が計測された前記第２変位に基づいて行われる請求項８ないし請求項１２のいずれか１項に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１４】
インペラに接続される回転軸が貫通し、前記インペラを内蔵するケーシングに取り付けられるシールケースと、前記シールケース内で前記回転軸の周囲に配置された第１軸封部と、前記シールケース内に配置されて前記第１軸封部を取り囲み、前記シールケースに取り付けられた筒状の隔離壁と、前記シールケース内で前記回転軸の周囲に配置されて前記第１軸封部よりも前記インペラ側に位置する第２軸封部とを備え、
前記第１軸封部が、前記シールケースに取り付けられた第１静止シールリング、及び前記回転軸と共に回転して前記第１静止シールリングに第１隙間を挟んで対向する第１回転シールリングを有し、
前記第２軸封部が、前記隔離壁に取り付けられた第２静止シールリング、及び前記回転軸と共に回転して前記第２静止シールリングに第２隙間を挟んで対向する第２回転シールリングを有する液体加圧ポンプの運転方法において、
前記隔離壁内に供給されて前記第１静止及び第１回転シールリングにそれぞれ接触する液体の温度を制御する第１温度制御を行い、前記第１静止シールリングに作用する圧力を制御する第１圧力制御を行い、前記隔離壁内に供給されて前記第２静止及び第２回転シールリングにそれぞれ接触する液体の温度を制御する第２温度制御を行い、前記第２静止シールリングに作用する圧力を制御する第２圧力制御を行うことを特徴とする液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１５】
前記第１圧力制御は前記第１温度制御の後に行われ、前記第２圧力制御は前記第２温度制御の後に行われる請求項１４に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１６】
前記第１温度制御は前記第１圧力制御の後に行われ、前記第２温度制御は前記第２圧力制御の後に行われる請求項１４に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１７】
前記第１温度制御を行っているときに前記第１圧力制御を行い、前記第２温度制御を行っているときに前記第２圧力制御を行う請求項１４に記載の液体加圧ポンプの運転方法。
【請求項１８】
インペラに接続される回転軸が貫通し、前記インペラを内蔵するケーシングに取り付けられるシールケースと、前記シールケース内で前記回転軸の周囲に配置された第１軸封部と、前記シールケース内に配置されて前記第１軸封部を取り囲み、前記シールケースに取り付けられた筒状の隔離壁と、前記シールケース内で前記回転軸の周囲に配置されて前記第１軸封部よりも前記インペラ側に位置する第２軸封部とを備え、
前記第１軸封部が、前記シールケースに取り付けられた第１静止シールリング、及び前記回転軸と共に回転して前記第１静止シールリングに第１隙間を挟んで対向する第１回転シールリングを有し、
前記第２軸封部が、前記隔離壁に取り付けられた第２静止シールリング、及び前記回転軸と共に回転して前記第２静止シールリングに第２隙間を挟んで対向する第２回転シールリングを有し、
前記第１静止シールリング及び前記第１回転シールリングのそれぞれ第１変位を計測する複数の第１変位計測装置と、前記第２静止シールリング及び前記第２回転シールリングのそれぞれの第２変位を計測する複数の第２変位計測装置と、前記隔離壁内に供給されて前記第１静止及び第１回転シールリングにそれぞれ接触する液体の温度を制御する第１温度制御を、計測された前記第１変位に基づいて行い、前記第１静止シールリングに作用する圧力を制御する第１圧力制御を、計測された前記第１変位に基づいて行い、前記隔離壁と前記シールケースの間に供給されて前記第２静止及び第２回転シールリングにそれぞれ接触する液体の温度を制御する第２温度制御を、計測された前記第２変位に基づいて行い、前記第２静止シールリングに作用する圧力を制御する第２圧力制御を計測された前記第２変位に基づいて行う制御装置とを備えたことを特徴とする液体加圧ポンプのメカニカルシール。
【請求項１９】
前記制御装置が、前記第１圧力制御を前記第１温度制御の後に行い、前記第２圧力制御を前記第２温度制御の後に行う請求項１８に記載の液体加圧ポンプのメカニカルシール。
【請求項２０】
前記制御装置が、前記第１温度制御を前記第１圧力制御の後に行い、前記第２温度制御を前記第２圧力制御の後に行う請求項１８に記載の液体加圧ポンプのメカニカルシール。
【請求項２１】
前記制御装置が、前記第１温度制御を行っているときに前記第１圧力制御を行い、前記第２温度制御を行っているときに前記第２圧力制御を行う請求項１８に記載の液体加圧ポンプのメカニカルシール。
【請求項２２】
インペラに接続される回転軸が貫通し、前記インペラを内蔵するケーシングに取り付けられるシールケースと、前記シールケース内で前記回転軸の周囲に配置された第１軸封部と、前記シールケース内に配置されて前記第１軸封部を取り囲み、前記シールケースに取り付けられた筒状の隔離壁と、前記シールケース内で前記回転軸の周囲に配置されて前記第１軸封部よりも前記インペラ側に位置する第２軸封部とを備え、
前記第１軸封部が、前記シールケースに取り付けられた第１静止シールリング、及び前記回転軸と共に回転して前記第１静止シールリングに第１隙間を挟んで対向する第１回転シールリングを有し、
前記第２軸封部が、前記隔離壁に取り付けられた第２静止シールリング、及び前記回転軸と共に回転して前記第２静止シールリングに第２隙間を挟んで対向する第２回転シールリングを有し、
前記第１静止シールリング及び前記第１回転シールリングのそれぞれ第１変位を計測する複数の第１変位計測装置と、前記第２静止シールリング及び前記第２回転シールリングのそれぞれの第２変位を計測する複数の第２変位計測装置と、前記隔離壁内に供給されて前記第１静止及び第１回転シールリングにそれぞれ接触する液体の温度を制御する第１温度制御を、計測された前記第１変位に基づいて行い、前記第１静止シールリングに作用する圧力を制御する第１圧力制御を、計測された前記第１変位に基づいて行い、前記隔離壁内に供給されて前記第２静止及び第２回転シールリングにそれぞれ接触する液体の温度を制御する第２温度制御を、計測された前記第２変位に基づいて行い、前記第２静止シールリングに作用する圧力を制御する第２圧力制御を計測された前記第２変位に基づいて行う制御装置とを備えたことを特徴とする液体加圧ポンプのメカニカルシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体加圧ポンプの運転方法及びそのメカニカルシールに係り、特に、沸騰水型原子力プラントに用いられる冷却材再循環ポンプ等に適用するのに好適な液体加圧ポンプの運転方法及びそのメカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力プラントに用いられる冷却材再循環ポンプ及び冷却材浄化系ポンプ等、及び加圧水型原子力プラントに用いられる一次冷却材循環ポンプ等は、高温及び高圧下で放射性物質を含む冷却材を加圧する。これらのポンプを便宜的に冷却材加圧ポンプと称する。液体加圧ポンプである冷却材加圧ポンプは、放射性物質を含む冷却材を加圧するため、この冷却材の漏洩を抑制する必要があり、メカニカルシールを使用している。
【０００３】
冷却材加圧ポンプのメカニカルシールの例が、特開平４−１８４１９８号公報に記載されている。冷却材加圧ポンプは、ポンプケーシング内にインペラを配置し、回転軸がインペラに取り付けられて構成される。回転軸は、ポンプケーシングに取り付けられたケーシングカバーの外側に伸びている。シールケースが、回転軸を取り囲んでケーシングカバーに取り付けられる。シールケース内に、メカニカルシールの軸封部を設置し、ポンプケーシング内を流れる冷却材が外部に漏洩しないようにしている。メカニカルシールは、回転軸に設けられた環状の回転シールリング及びシールケースに設けられて回転シールリングに向かい合っている環状の静止シールリングをそれぞれ有する第１及び第２軸封部を備えている。第１及び第２軸封部は、回転軸の軸方向に並んで配置され、第２軸封部は第１軸封部よりもインペラ側（例えば、下方）に位置する。回転シールリングと静止シールリングの間の隙間は、封水のため極力狭くする必要がある。しかしながら、これらのリングが接触によって損傷するのを防ぐためにシールリングの間に若干の幅を有する隙間が形成され、この隙間内に潤滑剤としての冷却水が供給される。第１シール室がポンプケーシング内で第１軸封部と第２軸封部の間に形成されている。第２シール室が第２軸封部の下方でシールケース内に形成されている。第１シール室内に高圧のパージ水（冷却水）を供給することによって、冷却材加圧ポンプの軸封を行っている。パージ水の圧力は、原子炉圧力よりも高くなっている。第１シール室に供給されたパージ水の一部は、下方に位置する第２軸封部の回転シールリングと静止シールリングの間に形成された隙間を通って第２シール室内に流入する。第１シール室に高圧のパージ水を供給することによって、放射性物質を含む冷却材が冷却材加圧ポンプから漏洩することを防止する。第１シール室に供給された残りのパージ水は、第１軸封部の回転シールリングと静止シールリングの間に形成された隙間を通ってリークオフ系配管に流出する。
【０００４】
このメカニカルシールは、対向している一対のシールリングが特開平４−１８４１９８号公報の第４図（ａ）示すように、回転シールリングと静止シールリングとの対向面が平行になっている状態では、これらの間の隙間を流れる漏洩量は定格値となる（ほぼ無漏洩）。対向する回転シールリングと静止シールリングの間の隙間が内側（回転軸側）よりも外側（シールケース側）で広くなった場合（特開平４−１８４１９８号公報の第４図（ｂ））には、冷却材の漏洩量が増大する。逆に、対向する回転シールリングと静止シールリングの間の隙間が外側（シールケース側）よりも内側（回転軸側）で広くなった場合（特開平４−１８４１９８号公報の第４図（ｃ））には、冷却材の漏洩量が減少する。特開平４−１８４１９８号公報の第４図（ｂ）の状態は「外拡がり隙間」が形成されている状態であり、特開平４−１８４１９８号公報の第４図（ｃ）の状態は「内拡がり隙間」が形成されている状態である。特開平４−１８４１９８号公報の第４図（ａ）示す状態は、「平行隙間」が形成されている状態である。
【０００５】
リークオフ系配管に設置され流量計が、常時、第１軸封部から流出する水の流量を測定している。流量計で計測された流量が設定流量より増大したとき、第１シール室に連絡されるパージ水供給管に設けられた加熱器によってパージ水を加熱する。加熱されたパージ水を第１シール室に供給することによって、第１及び第２軸封部のそれぞれの回転シールリングと静止シールリングの間に形成された隙間が、「外拡がり隙間」から「内拡がり隙間」（または「平行隙間」）になり、漏洩量が減少する。このため、冷却材加圧ポンプのメカニカルシールからの漏洩が防止される。
【０００６】
特開平４−１８４１９８号公報に記載されたメカニカルシールは、パージ水の温度を制御してメカニカルシールからの漏洩を防止している。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１８４１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
製造技術の向上により、回転シールリングと静止シールリングの間に形成される隙間の幅を、冷却水の漏洩を防止できる程度に高精度で狭く調節することが可能になった。しかしながら、ポンプの運転中にそれらのシールリングが変形してその隙間への冷却水の流入が少なくなり、それらのシールリングが接触して磨耗することが懸念される。
【０００９】
本発明の目的は、シールリングの磨耗をさらに低減できる液体加圧ポンプの運転方法及びそのメカニカルシールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、シールケースに取り付けられて静止状態の第１シールリング、及びシールケース内に配置されて回転軸と共に回転して前記第１シールリングに隙間を挟んで対向する第２シールリングにそれぞれシールケース内で接触する液体の温度を制御し、その第１シールリングに作用する圧力を制御することにある。
【００１１】
本発明は、第１及び第２シールリングに接触する液体の温度を制御し、さらに、第１シールリングに作用する圧力を制御するので、それらのシールリングの磨耗をさらに低減することができる。このため、液体加圧ポンプをより長く運転することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、メカニカルシールのシールリングの磨耗をさらに低減することができ、液体加圧ポンプをより長く運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
液体加圧ポンプである冷却材加圧ポンプ（例えば、冷却材再循環ポンプ）のメカニカルシールは、ポンプの回転軸の軸方向に並んで配置された第１及び第２軸封部を有する。第１軸封部は環状の静止シールリング１６及び環状の回転シールリング１７を有し、静止シールリング１６の下面と回転シールリング１７の上面が対向して配置されている。静止シールリング１６の下面と回転シールリング１７の上面の間に隙間４０が形成されている(図５（Ａ）参照)。第２軸封部は環状の静止シールリング１９及び環状の回転シールリング２０を有し、静止シールリング１９の下面と回転シールリング２０の上面が対向して配置されている。静止シールリング１９の下面と回転シールリング２０の上面の間に隙間４０が形成される(図５（Ｂ）参照)。
【００１４】
一般に、メカニカルシールの第１及び第２軸封部は、外側（後述のシールケース側）の圧力の高い水と内側（ポンプの回転軸側）の圧力の低い水をそれぞれ隔離する。このため、多量の水が静止シールリング１６（または１９）と回転シールリング１７（または２０）の間を流れない構造とするため、隙間４０が、図５に示すように、極力狭くなるように、静止シールリング１６（または１９）及び回転シールリング１７（または２０）が設置されている。ただし、それらのシールリングを完全に密着させた場合には、静止シールリング１６（または１９）及び回転シールリング１７（または２０）の磨耗、損傷が発生する。メカニカルシールの性能を長時間に亘って確保するためには、一般に、内側と外側の差圧を利用して外側から隙間４０に冷却水を少量引き込むことによって水膜（潤滑剤）を形成し、静止シールリング１６（または１９）及び回転シールリング１７（または２０）のそれぞれの対向面を磨耗から保護している。
【００１５】
しかしながら、図５（Ａ）に示すように、接触する水（例えばポンプケーシング内を流れる冷却水）の温度低下により静止シールリング１６（または１９）及び回転シールリング１７（または２０）の温度が低下したとき、または内側領域（低圧側）におけるその水の圧力が低下したとき（または外側領域（高圧側）での水の圧力が増加したとき）には、静止シールリング１６（または１９）及び回転シールリング１７（または２０）が内側に向って収縮するように変形する（図５(Ａ)参照）。このため隙間４０は外拡がり隙間になり（図６(Ｂ)参照）、静止シールリング１６（または１９）と回転シールリング１７（または２０）の間の隙間４０に冷却水が入り易くなる。この状態では、対向する両シールリングの磨耗が発生しない。
【００１６】
逆に、その水の温度上昇により静止シールリング１６（または１９）及び回転シールリング１７（または２０）の温度が上昇したとき、または内側領域におけるその水の圧力が上昇したとき（または外側領域（高圧側）での水の圧力が低下したとき）には、静止シールリング１６（または１９）及び回転シールリング１７（または２０）は外側に向って拡がるように変形する（図５(Ｂ)参照）。このため、隙間４０は内拡がり隙間になり（図６(Ａ)参照）、静止シールリング１６（または１９）と回転シールリング１７（または２０）の間の隙間４０に潤滑液、すなわち、冷却水が入り難くなる。回転している回転シールリング１７（または２０）が、静止シールリング１６（または１９）に接触しやすくなり、これらのシールリングが磨耗する。
【００１７】
シールリングの磨耗の増大はメカニカルシールからの冷却水の漏洩につながるので、磨耗がひどくなったシールリングは交換しなければならない。シールリングの交換を行う場合には、冷却材加圧ポンプの運転を停止する必要があり、原子炉の運転を停止しなければならない。原子炉の高稼働率を維持するためにも、シールリングの磨耗を低減し、冷却材加圧ポンプのさらなる長期運転が望まれる。
【００１８】
図６(Ａ)に示す内拡がり隙間の状態を図６(Ｂ)に示す外拡がり隙間の状態にするため、例えば、特開平４−１８４１９８号公報に記載されたように、メカニカルシール（具体的には、第１軸封部と第２軸封部の間に形成される第１シール室）に供給されるパージ水（冷却水）の温度を制御すること、すなわち、パージ水の温度を上昇させることを、発明者らは考えた。
【００１９】
発明者らは、このパージ水の温度制御に加えて、パージ水の圧力制御を行うことによって、静止シールリングと回転シールリングの間に潤滑液としての冷却水を供給できる期間をさらに長くすることができ、メカニカルシールの磨耗防止期間をさらに伸ばすことができることを新たに見出した。
【００２０】
すなわち、メカニカルシールの静止シールリング及び回転シールリングの変位に基づいて、内拡がり隙間が形成されたことが判明したとき（冷却水が隙間４０に入りにくくなったとき）、パージ水の温度を低下させる。これによって、第１及び第２軸封部のそれぞれの静止シールリング及び回転シールリングが内側に向かって収縮して、隙間４０の外側における口開量（隙間の幅）が増加し、隙間４０が外拡がり隙間になる（図７参照）。しかしながら、静止シールリングと回転シールリングの間に内拡がり隙間が形成されるたびに、例えば、第１シール室に供給するパージ水の温度を低下させると、図９（Ａ）に示すように、やがて、パージ水の温度低下によって隙間４０において外拡がり隙間を形成することができなくなる。
【００２１】
パージ水の温度がパージ水の外拡がり隙間を形成できる下限温度ＴＬまで低下した後では、外側領域の圧力を低下させることにより、または内側領域の圧力を上昇させて相対的に外側領域の圧力を低下させることにより、隙間４０の外側における口開量を増加させることができ、外拡がり隙間を形成することができる（図８参照）。その圧力が下限圧力（または上限圧力）に到達するまで、外拡がり隙間を形成することができる。下限温度ＴＬは、供給元（原子力プラント設備）の熱交換器の容量と温度低下により配管等への結露防止の観点で決まる。
【００２２】
本発明は、以上の検討結果に基づいて成されたものである。本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２３】
本実施例の好適な一実施例である実施例１のポンプのメカニカルシールを、図１〜図４を用いて以下に説明する。沸騰水型原子力プラントには、前述したように種々の冷却材加圧ポンプが設けられている。これらの冷却材加圧ポンプの一つである冷却材再循環ポンプに適用された、本実施例のポンプのメカニカルシールについて、詳細に説明する。
【００２４】
沸騰水型原子力発電プラントは、原子炉、及びその炉心に冷却水（冷却材）を供給する再循環系を備えている。原子炉は、炉心を内蔵する原子炉圧力容器、及び原子炉圧力容器内に設置され、炉心を取り囲む炉心シュラウドを有する。複数のジェットポンプが、原子炉圧力容器と炉心シュラウドの間に形成される環状通路であるダウンカマ内に配置される。再循環系は、再循環系配管１及び冷却材再循環ポンプ４を有している。再循環系配管１の一端は原子炉圧力容器に接続されてダウンカマに連絡され、再循環系配管１の他端はジェットポンプのノズルに接続されるライザ管に接続される。ライザ管はダウンカマ内に配置される。冷却材再循環ポンプ４は再循環系配管１に設置される（図１参照）。隔離弁２が冷却材再循環ポンプ４の上流で再循環系配管１に設置され、隔離弁３が冷却材再循環ポンプ４の下流で再循環系配管１に設置される。
【００２５】
冷却材再循環ポンプ４は、ポンプケーシング５、インペラ６、モータ９、及びメカニカルシール１３を備えている。インペラ６はポンプケーシング５内に配置される。ケーシングカバー８がポンプケーシング５の上端に取り付けられる。ポンプの回転軸７が、インペラ６に取り付けられてケーシングカバー８の外側に伸びている。モータ９はケーシングカバー８に設置される。モータ９の回転軸１０は回転軸７に連結されている。回転軸７とケーシングカバー８の間の軸封を行うメカニカルシール１３が冷却材再循環ポンプ４に設けられる。
【００２６】
メカニカルシール１３の詳細な構造を、図２を用いて説明する。メカニカルシール１３は、シールケース１１、筒状の軸封セル（隔離壁）１４、第１軸封部１５、第２軸封部１８、パージ供給管２７、加熱器及び冷却器２９及び加圧器及び減圧器３０を備えている。円筒状のシールケース１１はケーシングカバー８に設置されている。メカニカルシール１３は、原子炉圧力下で使用されるので、確実な軸封を保障するため、第１軸封部１５及び第２軸封部１８を設けている。軸封セル１４は、円筒状をしており、シールケース１１の上端に設置されるシールフランジ１２に取り付けられる。軸封セル１４は、回転軸７の周囲を取り囲んでおり、シールフランジ１２より下方に伸びている。軸封セル１４はシールケース１１の内側でシールケース１１と同心円状に配置されている。環状間隙３４がシールケース１１と軸封セル１４の間に形成される。
【００２７】
第１軸封部１５は環状の静止シールリング１６及び環状の回転シールリング１７を有し、これらのシールリングは回転軸７を取り囲んでいる。静止シールリング１６はシールフランジ１２に設置され、回転シールリング１７は静止シールリング１６の下方（ポンプケーシング５側）で回転軸７に設置される。静止シールリング１６及び回転シールリング１７の対向する面の間に、隙間４０が形成される（図５参照）。第２軸封部１８は環状の静止シールリング１９及び環状の回転シールリング２０を有し、これらのシールリングは回転軸７を取り囲んでいる。静止シールリング１９は軸封セル１４に設置され、回転シールリング２０は静止シールリング１９の下方（ポンプケーシング５側）で回転軸７に設置される。静止シールリング１９及び回転シールリング２０の対向する面の間に、隙間４０が形成される（図５参照）。
【００２８】
第１シール室２１が、回転軸７と軸封セル１４の間で第１軸封部１５と第２軸封部１８の間に形成される。第２シール室２２が、回転軸７とシールケース１１の間でケーシングカバー８と第２軸封部１８の間に形成される。環状間隙３４は第２シール室２２に連絡される。環状間隙２６が、シールフランジ１２及び静止シールリング１６と回転軸７の間に形成される。静止シールリング１６と回転シールリング１７の間に形成される隙間４０は、第１シール室２１と環状間隙２６を連絡する。静止シールリング１９と回転シールリング２０の間に形成される隙間４０は、第１シール室２１と第２シール室２２を連絡する。
【００２９】
第１シール室２１と第２シール室２２を連絡する減圧装置（例えば、オリフィス）２３が、軸封セル１４に設けられる。第１シール室２１に連絡される減圧装置（例えば、オリフィス）２５が、シールフランジ１２に設けられ、シールフランジ１２に形成される開口部２４内に配置される。開口部２４が、シールフランジ１２に接続された冷却水排出管３７に連絡される。温度計３８及び流量計３９が冷却水排出管３７に設置される。流量計３６が設置されたリークオフ系配管３５が、環状間隙２６に連絡される。圧力調整弁４８及び圧力計４７がリークオフ系配管３５に設けられる。
【００３０】
加圧器及び減圧器３０に連絡されたパージ水供給管２７が、シールケース１１を貫通して軸封セル１４に接続され、第１シール室２１に連絡される。第１シール室２１に連絡されるパージ水排出管２８が、軸封セル１４に接続されてシールケース１１を貫通する。パージ水排出管２８は、加熱器及び冷却器２９に接続される。接続配管５１が加熱器及び冷却器２９と加圧器及び減圧器３０を接続する。加熱器２９は電気ヒータであり、冷却器２９は冷媒が供給される熱交換器である。加圧器３０はポンプ及び弁であり、減圧器３０は減圧弁である。
【００３１】
水源３３に接続される冷却水配管３１が、シールケース１１に接続されて環状間隙３４に連絡される。加熱器及び冷却器３２が冷却水配管３１に設けられる。
【００３２】
複数の変位検出器４３，４４が第１シール室２１内に配置される。複数の変位検出器４３が静止シールリング１６の外周面に対向するように配置され、複数の変位検出器４４が回転シールリング１７の外周面に対向するように配置されている。複数の変位検出器５１，５２が第２シール室２２内に配置される。複数の変位検出器５１が静止シールリング１９の外周面に対向するように配置され、複数の変位検出器５２が回転シールリング２０の外周面に対向するように配置されている。各変位検出器４３，４４，５１，５２は、信号処理装置４１に接続される。変位検出器４３，４４，５１，５２としては、非接触式である、磁気方式の変位計、レーザー反射方式の変位計及び渦電流方式の変位計のいずれかを用いることが望ましい。しかしながら、接触式の変位計を用いることも可能である。第１シール室２１の圧力を計測する圧力計４５及び第２シール室２２の圧力を計測する圧力計４６がシールケース１１に設けられる。温度計４９がパージ水供給管２７に設置され、温度計５０が冷却水配管３１に設置される。信号処理装置４１、圧力計４５，４６，４７及び温度計４９，５０が制御装置４２に接続される。制御装置４２は、加熱器及び冷却器２９，３２及び加圧器及び減圧器３０を制御して、パージ水等の温度及びパージ水の圧力を制御する。
【００３３】
原子炉の運転中において、以上に述べたメカニカルシール１３を有する冷却材再循環ポンプ４は、モータ９の駆動によってインペラ６を回転している。ダウンカマから再循環系配管１内に流入した冷却水は、インペラ６によって加圧され、ライザ管を通ってジェットポンプのノズルから噴出される。ノズルからの冷却水の噴出流は、ノズルの周囲に存在する冷却水をジェットポンプ内に吸込む。ジェットポンプから吐出された冷却水は、炉心に供給される。
【００３４】
冷却材再循環ポンプ４の駆動時には、冷却水が、冷却水配管３１から環状間隙３４内に供給され、第２シール室２２に導かれる。この冷却水は、冷却水配管３１を通る間に、加熱器及び冷却器２９によって加熱または冷却される。パージ水（冷却水）がパージ水供給管３１から第１シール室２１に供給される。第１シール室２１内に存在する冷却水は、加圧器３０であるポンプの駆動によってパージ水排出管２８に排出され、接続配管５１を通ってパージ水供給管３１に導かれる。この冷却水は、パージ水排出管２８等を通る間に、加熱器及び冷却器３２によって加熱または冷却され、または加圧器及び減圧器３０によって加圧または減圧される。
【００３５】
第２シール室２２内の冷却水は減圧装置２３を通して第１シール室２１内に流入し、第１シール室２1内の冷却水は減圧装置２５を通して冷却水排出管３７内に導かれる。減圧装置２３及び２５の設置によって、第１軸封部１５及び第２軸封部１８が同じ条件下で軸シールを行うことができる。
【００３６】
圧力調整弁４８よりも下流のリークオフ系配管３５内は大気圧になるので、第１シール室２１の圧力は第２シール室２２の圧力よりも低くなる可能性があるため、加圧器及び減圧器３０と圧力調整弁４８を、第２シール室２１の圧力が第１シール室２２の圧力よりも低くなり、リークオフ系配管３５内の圧力が第２シール室２１よりも低くなるような制限の下で制御する。第２シール室２２の圧力は実質的に原子炉圧力である。
【００３７】
原子炉の運転時でメカニカルシール１３が正常に機能しているとき、パージ水供給管２７より供給されるパージ水は加熱器２９によって加熱されて温度Ｔ０（図９（Ｂ）参照）になっており、冷却水配管３１から供給される冷却水は加熱器３２によって加熱されて温度がＴ０になっている。第２シール室２２の圧力（高圧側の圧力）と第１シール室２１の圧力（低圧側圧力）の差圧が差圧Ｐ０（図９（Ｂ）参照）になるように、パージ水供給管２７より供給されるパージ水が加圧器３０によって加圧されている。また、第１シール室２１の圧力（高圧側の圧力）と環状間隙２６の圧力（低圧側の圧力）の差圧が差圧Ｐ０になるように、圧力調整弁４８の開度が調節される。以上のように、温度Ｔ０及び差圧Ｐ０が保持されているときには、メカニカルシール１３の静止シールリング１６と回転シールリング１７の間の隙間４０及び静止シールリング１９と回転シールリング２０の間の隙間４０は、外側に向かって幅が広くなった状態、すなわち、外拡がり隙間の状態（図６（Ｂ）参照）になっている。この状態は、隙間４０に高圧側から冷却水が入り込み易くて対向するシールリング間における潤滑が良好に行われており、メカニカルシール１３が正常に機能している。それらのシールリングには磨耗が発生していない。
【００３８】
パージ水の圧力制御及び圧力調整弁４８の開度制御は、圧力計４５，４６，４７のそれぞれの計測値を入力する制御装置４２によって実施される。パージ水の圧力制御は、加圧器３０を制御することによって行われる。例えば、パージ水供給管２７に取り付けられたポンプのバイパス配管（パージ水供給管３２に両端を接続）に設けられた圧力調整弁（図示せず）の開度を調節することによって行われる。そのポンプ及び圧力調整弁は加圧器３０を構成する。冷却水及びパージ水の温度制御は、温度計４９，５０のそれぞれの計測値を入力する制御装置４２によって加熱器及び冷却器２９，３２を制御することにより実施される。
【００３９】
静止シールリング１６と回転シールリング１７の間の隙間４０、及び静止シールリング１９と回転シールリング２０の間の隙間４０が、冷却水が入り易い外拡がり隙間の状態にあるか、冷却水が入り込み難い内拡がり隙間の状態にあるかは、複数の変位検出器４３，４４，５１，５２による各変位計測値に基づいて判定することができる。これらの変位検出器による各変位計測値は、信号処理装置４１に入力される。信号処理装置４１は、それらの変位計測値に基づいて各シールリングの変位量を求める。すなわち、静止シールリング１６の変位量は変位検出器４３から出力された変位計測値に基づいて求められ、回転シールリング１７の変位量は変位検出器４４から出力された変位計測値に基づいて求められる。静止シールリング１９の変位量は変位検出器５１から出力された変位計測値に基づいて求められ、回転シールリング２０の変位量は変位検出器５２から出力された変位計測値に基づいて求められる。信号処理装置４１で算出された各変位量は、制御装置４２に入力される。
【００４０】
制御装置４２で実行される制御の内容を、図３及び図４に基づいて説明する。制御装置４２は、信号処理装置４１から各変位量に基づいてステップ５５，５６，５７の処理を実行する（図３参照）。まず、隙間の状態を算出する（ステップ５５）。静止シールリング１６の形状が静止シールリング１６の変位量に基づいて求められる。同様に、回転シールリング１７の形状が回転シールリング１７の変位量に基づいて、静止シールリング１９の形状が静止シールリング１９の変位量に基づいて、及び回転シールリング２０の形状が回転シールリング２０の変位量に基づいてそれぞれ求められる。第１軸封部１５における隙間４０の状態が、静止シールリング１６の形状情報及び回転シールリング１７の形状情報を用いて算出される。第２軸封部１８における隙間４０の状態が、静止シールリング１９の形状情報及び回転シールリング２０の形状情報を用いて算出される。
【００４１】
隙間の状態に基づいて温度／圧力を算出する（ステップ５６）。ステップ５５で算出された第１軸封部１５における隙間４０の状態、及び第２軸封部１８における隙間４０の状態の各情報に基づいて、制御される温度または圧力の値を算出する。本実施例では、図９(Ｂ)に示すように、冷却水（パージ水）の温度制御が高圧側と低圧側の差圧の制御よりも優先して行われる。すなわち、冷却水（パージ水）の温度の制御によって、冷却水（パージ水）の温度が下限温度ＴＬに低下した後に、その差圧の制御が実施される。ステップ５６の処理内容の詳細を、図４を用いて説明する。便宜的に、パージ水供給管２７で供給されるパージ水の温度を第１温度、冷却水配管３１で供給される冷却水の温度を第２温度、環状間隙２６の圧力を第１圧力、及び第１シール室２１の圧力を第２圧力と称する。第１温度は温度計４９で計測され、第２温度は温度計５０で計測される。第１圧力は圧力計４７で計測され、第２圧力は圧力計４５で計測される。
【００４２】
第１及び第２軸封部の各隙間の状態を判定する（ステップ６１）。ステップ５５で算出された第１軸封部１５における隙間４０の状態、及び第２軸封部１８における隙間４０の状態の各情報に基づいて、それぞれの隙間４０が正常な隙間、すなわち、隙間４０の幅が外側に向かって増大している外拡がり隙間（図６（Ｂ）参照）になっているかが判定される。この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、図４に示す処理が終了し、第１及び第２温度及び第１及び第２圧力が現状のまま保持される。
【００４３】
ステップ６１の判定が「ＮＯ」である場合、隙間が異常状態になっている軸封部が判定される（ステップ６２）。ステップ６１の判定が「ＮＯ」であるときには、第１軸封部１５及び第２軸封部１８のうち少なくとも一つの軸封部の隙間４０が内拡がり隙間（図６(Ａ)参照）になって、潤滑不足の状態になっている。内拡がり隙間になっている軸封部は、ステップ５５で算出された第１軸封部１５における隙間４０の状態、及び第２軸封部１８における隙間４０の状態の各情報に基づいて判定することができる。ステップ６２の判定で第１軸封部１５が異常であると判定された場合には、第１設定温度の低下が可能であるかが判定される（ステップ６３）。第１設定温度は、第１温度の制御に用いられる設定値であり、温度Ｔ０から下限温度ＴＬまで低下できる（図９（Ｂ）参照）。初期における第１設定温度は温度Ｔ０である。ステップ６３の判定が「ＹＥＳ」になった場合には、外拡がり隙間を形成する第１設定温度を算出する（ステップ６４）。第１軸封部１５における隙間４０が正常な外拡がり隙間になる第１設定温度が、計測された第１温度、第１圧力及び第２圧力に基づいて算出される。その後、ステップ５７の処理が行われる。
【００４４】
制御装置４２は、算出された設定温度（または設定圧力）に基づいて制御信号を作成する(ステップ５７)（図３参照）。ステップ６４で算出された第１設定温度に基づいて作成される制御信号は、加熱器及び冷却器２９がＯＮ、第１設定温度、圧力調整弁４８がＯＦＦ、加熱器及び冷却器３２がＯＦＦ及び加圧器及び減圧器３０がＯＦＦである。ここで、「ＯＦＦ」は現状を保持することを意味する。制御装置４２は、制御信号「加熱器及び冷却器２９がＯＮ、第１設定温度」を加熱器及び冷却器２９に出力する。冷却器２９は、冷媒の流量を増大させて第１温度を第１設定温度まで低下させる。この制御によって、第１温度が第１設定温度まで低下したパージ水がパージ水供給管２７から第１シール室２１内に供給される。静止シールリング１６及び回転シールリング１７の温度が低下して、これらのシールリングが内側に向かって収縮する。この結果、第１軸封部１５の隙間４０は外拡がり隙間になる（図７参照）。この隙間４０に第１シール室２１内の冷却水が入り込み、静止シールリング１６及び回転シールリング１７の磨耗が防止される。
【００４５】
変位検出器４３，４４，５１，５２は、それぞれのシールリングの変位を常時測定しているので、制御装置４２は、ステップ５６において、第１軸封部１５及び第２軸封部１８の各隙間４０の状態を短い時間間隔で算出する。このため、制御装置４２は、ステップ６１〜６４の処理をステップ６３の判定が「ＮＯ」になるまで、継続して行う。すなわち、第１設定温度が温度ＴＬになるまで、第１軸封部１５の隙間４０が内拡がり隙間になった都度、冷却器２９による第１温度を低下させる制御が実行される。このため、第１軸封部１５の隙間４０が外拡がり隙間に保持され、その隙間４０への冷却水の潤滑が行われるので、その間、静止シールリング１６及び回転シールリング１７の磨耗が防止される。第１設定温度が温度ＴＬまで低下した後は、第１温度は温度ＴＬに保持される。
【００４６】
ステップ６３の判定が「ＮＯ」になった場合における処理を以下に説明する。第１設定圧力の低下が可能であるかが判定される（ステップ６５）。第１設定圧力は、第１圧力の制御に用いられる設定値であり、圧力Ｐ０から下限圧力ＰＬまで低下できる（図９（Ｂ）参照）。初期における第１設定圧力は圧力Ｐ０である。ステップ６５の判定は「ＹＥＳ」になった場合には、外拡がり隙間を形成する第１設定圧力を算出する（ステップ６６）。第１軸封部１５における隙間４０が正常な外拡がり隙間になる第１設定圧力が、計測された第１温度、第１圧力及び第２圧力に基づいて算出される。その後、ステップ５７の処理が行われる。
【００４７】
制御装置４２は、ステップ５７において、ステップ６６で算出された第１設定圧力に基づいて制御信号を作成する。この制御信号は、加熱器及び冷却器２９がＯＦＦ、圧力調整弁４８がＯＮ、第１設定圧力、加熱器及び冷却器３２がＯＦＦ及び加圧器及び減圧器３０がＯＦＦである。制御装置４２は、制御信号「圧力調整弁４８がＯＮ、第１設定圧力」を圧力調整弁４８に出力する。圧力調整弁４８は、開度を増大させて第１圧力を第１設定圧力まで低下させる。静止シールリング１６及び回転シールリング１７が内側に向かって収縮するので、第１軸封部１５の隙間４０は外拡がり隙間になる（図８参照）。この隙間４０に第１シール室２１内の冷却水が入り込み、静止シールリング１６及び回転シールリング１７の磨耗が防止される。
【００４８】
制御装置４２は、ステップ６１〜６３，６５及び６６の処理をステップ６５の判定が「ＮＯ」になるまで、継続して行う。すなわち、第１設定圧力が圧力ＰＬになるまで、第１軸封部１５の隙間４０が内拡がり隙間になった都度、圧力調整弁４８による第１圧力を低下させる制御が実行される。第１圧力の低下により、第１シール室２１の圧力と環状間隙２６の圧力の差が大きくなる。このため、その間、第１軸封部１５の隙間４０が外拡がり隙間に保持され、その隙間４０への冷却水の潤滑が行われるので、静止シールリング１６及び回転シールリング１７の磨耗が防止される。
【００４９】
ステップ６２の判定で第２軸封部１８が異常であると判定された場合について説明する。第２設定温度の低下が可能であるかが判定される（ステップ６７）。第２設定温度は、第２温度の制御に用いられる設定値であり、第１設定温度と同様に、温度Ｔ０から下限温度ＴＬまで低下できる。ステップ６３の判定が「ＹＥＳ」になった場合、外拡がり隙間を形成する第２設定温度を算出する（ステップ６８）。第２軸封部１８における隙間４０が正常な外拡がり隙間になる第２設定温度が、計測された第１温度及び第２温度、第１圧力及び第２圧力に基づいて算出される。その後、ステップ５７の処理が行われる。
【００５０】
制御装置４２は、ステップ５７において、ステップ６８で算出された第１設定温度に基づいて制御信号を作成する。この制御信号は、加熱器及び冷却器２９がＯＦＦ、圧力調整弁４５がＯＦＦ、加熱器及び冷却器３２がＯＮ、第２設定温度及び加圧器及び減圧器３０がＯＦＦである。制御装置４２は、制御信号「加熱器及び冷却器３２がＯＮ、第２設定温度」を加熱器及び冷却器３２に出力する。冷却器３２は、冷媒の流量を増大させて第２温度を第２設定温度になるまで低下させる。この制御によって、第２温度が第２設定温度まで低下した冷却水が冷却水配管３１から第２シール室２２内に供給される。静止シールリング１９及び回転シールリング２０の温度が低下して、これらのシールリングが内側に向かって収縮する（図７参照）。この結果、第２軸封部１８の隙間４０は外拡がり隙間になる。この隙間４０に第２シール室２２内の冷却水が入り込み、静止シールリング１９及び回転シールリング２０の磨耗が防止される。
【００５１】
制御装置４２は、ステップ６１，６２，６７及び６８の処理をステップ６７の判定が「ＮＯ」になるまで、継続して行う。すなわち、第２設定温度が温度ＴＬになるまで、第２軸封部１８の隙間４０が内拡がり隙間になった都度、冷却器３２による第２温度を低下させる制御が実行される。このため、第２軸封部１８の隙間４０が外拡がり隙間に保持され、その隙間４０への冷却水の潤滑が行われるので、静止シールリング１９及び回転シールリング２０の磨耗が防止される。第２設定温度が温度ＴＬまで低下した後は、第２温度は温度ＴＬに保持される。
【００５２】
ステップ６７の判定が「ＮＯ」になった場合における処理を以下に説明する。第２設定圧力の低下が可能であるかが判定される（ステップ６９）。第２設定圧力は、第２圧力の制御に用いられる設定値であり、圧力Ｐ０から下限圧力ＰＬまで低下できる。初期における第２設定圧力は圧力Ｐ０である。ステップ６９の判定は「ＹＥＳ」になった場合、外拡がり隙間を形成する第２設定圧力を算出する（ステップ７０）。第２軸封部１８における隙間４０が正常な外拡がり隙間になる第２設定圧力が、計測された第１温度及び第２温度、第１圧力及び第２圧力に基づいて算出される。その後、ステップ５７の処理が行われる。
【００５３】
制御装置４２は、ステップ５７において、ステップ７０で算出された第２設定圧力に基づいて制御信号を作成する。この制御信号は、加熱器及び冷却器２９がＯＦＦ、圧力調整弁４８がＯＦＦ、加熱器及び冷却器３２がＯＦＦ、加圧器及び減圧器３０がＯＮ及び第２設定圧力である。制御装置４２は、制御信号「加圧器及び減圧器３０がＯＮ、第２設定圧力」を加圧器及び減圧器３０に出力する。減圧器３０、具体的には減圧弁は、開度を増大されてパージ水の第２圧力を第２設定圧力まで低下させる。第２圧力の低下により、第２シール室２２の圧力と第１シール室２１の圧力の差が大きくなる。第１シール室２１の圧力が低下して静止シールリング１９及び回転シールリング２０が内側に向かって収縮するので、第２軸封部１８の隙間４０は外拡がり隙間になる（図８参照）。この隙間４０に第２シール室２２内の冷却水が入り込み、静止シールリング１９及び回転シールリング２０の磨耗が防止される。
【００５４】
制御装置４２は、ステップ６１，６２，６７，６９及び７０の処理をステップ６９の判定が「ＮＯ」になるまで、継続して行う。すなわち、第２設定圧力が圧力ＰＬになるまで、第２軸封部１８の隙間４０が内拡がり隙間になった都度、減圧器３０による第２圧力を低下させる制御が実行される。このため、その間、第２軸封部１８の隙間４０が外拡がり隙間に保持され、その隙間４０への冷却水の潤滑が行われるので、静止シールリング１９及び回転シールリング２０の磨耗が防止される。
【００５５】
本実施例は、第１軸封部１５及び第２軸封部１８のそれぞれの隙間４０が、潤滑が不良になる内拡がり隙間になっとき、第１シール室２１及び第２シール室２２にそれぞれ供給する冷却水の温度を制御し、その後、さらに、第１シール室２１と環状間隙２６の差圧及び第２シール室２２と第１シール室２１の差圧を制御する。このため、第１軸封部１５及び第２軸封部１８のそれぞれの隙間４０を、差圧制御（圧力制御）を行う分だけ、より長期間に亘って潤滑が良好な外拡がり隙間に保持することができる。本実施例は、第１軸封部１５及び第２軸封部１８のそれぞれのシールリングの磨耗をより長期に亘って低減することができる。冷却材再循環ポンプ４の運転期間を正常な状態でさらに伸ばすことができる。
【００５６】
本実施例は、第１及び第２軸封部のいずれに対しても、冷却水の温度制御を先行して行い、その後、圧力制御を行っている。このような本実施例は、水温を変化させることが設備的に比較的容易である。
【００５７】
本実施例は、第１及び第２軸封部のいずれに対しても、冷却水の温度制御を先行して行い、その後、圧力制御を行っているが、圧力制御を先行させてその後に冷却水の温度制御を行っても良い。この場合は、図４において、ステップ６３及び６４（またはステップ６７および６８）の処理を、ステップ６５及び６６（またはステップ６９および７０）の処理の後に行えばよい。さらには、その温度制御とその圧力制御を同時に行うことも可能である。温度及び圧力制御を同時に行うことによって、制御のスピードを上昇させることができる。
【００５８】
本実施例は、第２軸封部１８の隙間４０を内拡がり隙間から外拡がり隙間にするときに、第２シール室２２に供給する冷却水の温度を制御しているが、第１シール室２１に供給するパージ水(冷却水)の温度を制御してもよい。この温度制御によって、第１シール室２１に供給されるパージ水の温度を下げて静止シールリング１９及び回転シールリング２０を内側に向かって収縮させることができる。第２軸封部１８の隙間４０は内拡がり隙間から外拡がり隙間に変更される。
【００５９】
本実施例のメカニカルシールは、沸騰水型原子力プラントの他の冷却材加圧ポンプ、及び加圧水型原子力プラントの一次冷却材循環ポンプ等の冷却材加圧ポンプに適用することができる。
【実施例２】
【００６０】
本実施例の他の実施例である実施例２のポンプのメカニカルシールを、図１０を用いて以下に説明する。本実施例も、沸騰水型原子力プラントの冷却材再循環ポンプに適用された例であるが、前述した他の冷却材加圧ポンプに適用することができる。
【００６１】
本実施例のメカニカルシール１３は、実施例１における信号処理装置４１、制御装置４２及び変位検出器４３，４４，５１，５２を備えていない。第２シール室２２の温度を計測する温度計５１が設けられる。本実施例の他の構成は実施例１の構成と同じである。本実施例では、温度制御及び圧力制御は手動で行われる。すなわち、加熱器及び冷却器２９，３２、加圧器及び減圧器３０及び圧力調整弁４８の制御は手動で行われる。
【００６２】
本実施例は、温度計５１，３８、圧力計４５，４６，４８及び流量計３６，３９のそれぞれの計測値を用い、第１軸封部１５及び第２軸封部１８の各隙間４０が内拡がり隙間になって潤滑が不良になりシールリングが磨耗したときに変化する温度計５１で計測された温度、圧力計４５で計測された圧力、流量計３６で計測された流量、及び流量計３９で計測された流量の異常を検知する。すなわち、運転員は、第１軸封部１５の隙間４０が内拡がり隙間になって潤滑が不良になっていることを、流量計３６で計測された流量の低下及び温度計３８で計測された温度の上昇によって知ることができる。また、運転員は、第２軸封部１８の隙間４０が内拡がり隙間になって潤滑が不良になっていることを、流量計３９で計測された流量の低下及び温度計５１で計測された温度の上昇によって知ることができる。
【００６３】
本実施例における温度及び圧力の手動制御は、図４に示す手順に沿って行われる。ステップ６２における隙間４０が潤滑不良になっている軸封部の運転員による判定は、上記したように、流量計３６及び温度計３８の各計測値または流量計３９及び温度計５１の各計測値に基づいて行うことができる。第１軸封部１５の隙間４０が異常な状態になって、第１設定温度を温度Ｔ０から温度ＴＬの間で設定する場合には、第１設定温度を求める（ステップ６４）。運転員は、算出された第１設定温度に基づいて手動により冷却器２９を実施例１のように制御し、第１シール室２１に供給するパージ水の温度を低下させる。これにより、第１軸封部１５の隙間４０は、潤滑が良好な外拡がり隙間になる。このパージ水の温度を低下させる制御は、第１設定温度が下限温度ＴＬになるまでの期間において行われる。
【００６４】
第１軸封部１５の隙間４０が異常な状態になって、第１設定温度が温度ＴＬになった後、すなわち、ステップ６３の判定が「ＮＯ」のとき、第１圧力設定を圧力Ｐ０から圧力ＰＬまでの間で設定する場合には、第１設定圧力を求める（ステップ６６）。運転員は、算出された第１設定圧力に基づいて手動により圧力調整弁４８の開度を実施例１のように制御し、環状間隙２６の圧力を低下させる。これにより、第１軸封部１５の隙間４０は、潤滑が良好な外拡がり隙間になる。この環状間隙２６の圧力を低下させる制御は、第１設定圧力が下限圧力ＰＬになるまでの期間において行われる。
【００６５】
第２軸封部１８の隙間４０が異常な状態になって、第２設定温度を温度Ｔ０から温度ＴＬの間で設定する場合には、第２設定温度を求める（ステップ６８）。運転員は、算出された第２設定温度に基づいて手動により冷却器３２を実施例１のように制御し、第２シール室２２に供給する冷却水の温度を低下させる。これにより、第２軸封部１８の隙間４０は、潤滑が良好な外拡がり隙間になる。このパージ水の温度を低下させる制御は、第１設定温度が下限温度ＴＬになるまでの期間において行われる。
【００６６】
第２軸封部１８の隙間４０が異常な状態になって、第２設定温度が温度ＴＬになった後、すなわち、ステップ６７の判定が「ＮＯ」のとき、第２圧力設定を圧力Ｐ０から圧力ＰＬまでの間で設定する場合には、第２設定圧力を求める（ステップ７０）。運転員は、算出された第２設定圧力に基づいて手動により減圧器３０を実施例１のように制御し、第１シール室２１の圧力を低下させる。これにより、第２軸封部１８の隙間４０は、潤滑が良好な外拡がり隙間になる。この環状間隙２６の圧力を低下させる制御は、第２設定圧力が下限圧力ＰＬになるまでの期間において行われる。
【００６７】
本実施例も、実施例１と同様に、第１シール室２１及び第２シール室２２に供給するそれぞれの冷却水の温度制御を行って、環状間隙２６及び第１シール室２１の圧力制御を行うので、第１軸封部１５及び第２軸封部１８のそれぞれのシールリングの磨耗をより長期に亘って低減することができる。したがって、冷却材再循環ポンプ４の運転期間を伸ばすことができる。
【００６８】
本実施例においても、実施例１で述べたように、温度制御及び圧力制御の順番を変更することができる。本実施例も、沸騰水型原子力プラントの他の冷却材加圧ポンプ、及び加圧水型原子力プラントの一次冷却材循環ポンプ等の冷却材加圧ポンプに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】沸騰水型原子力プラントに用いられる冷却材再循環ポンプの概略構成図である。
【図２】図１に示す冷却材再循環ポンプに適用された、本発明の好適な一実施例である実施例１におけるポンプのメカニカルシールの縦断面図である。
【図３】図２に示す制御装置における制御信号の作成プロセスを示す説明図である。
【図４】図３に示すステップ５６の詳細な処理内容を示すである。
【図５】温度及び圧力によるメカニカルシールの静止及び回転シールリングの変形を示す説明図であり、（Ａ）は温度低下及び差圧上昇に起因した静止及び回転シールリングの変形を示す説明図、（Ｂ）は温度上昇及び差圧低下に起因した静止及び回転シールリングの変形を示す説明図である。
【図６】静止及び回転シールリングの変形状態を示す説明図であり、（Ａ）は冷却水が入り難い、静止シールリングと回転シールリングの間に形成される隙間の形状を示す説明図、（Ｂ）は冷却水が入り易い、静止シールリングと回転シールリングの間に形成される隙間の形状を示す説明図である。
【図７】冷却水温度を低下した場合における静止シールリングと回転シールリングの間に形成される隙間の形状を示す説明図である。
【図８】高圧側と低圧側との差圧を低下した場合における静止シールリングと回転シールリングの間に形成される隙間の形状を示す説明図である。
【図９】温度及び圧力の変化に対応した、静止シールリングと回転シールリングの間に形成される隙間の外側の幅（外側の口開量）の変化を示す説明図であり、（Ａ）は従来技術におけるその変化を示す説明図、（Ｂ）は図２に示すメカニカルシールにおけるその変化を示す説明図である。
【図１０】図１に示す冷却材再循環ポンプに適用された、本発明の他の実施例である実施例２におけるポンプのメカニカルシールの縦断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…再循環系配管、２，３…隔離弁、４…冷却材再循環ポンプ、５…ポンプケーシング、６…インペラ、７，１０…回転軸、９…モータ、１１…シールケース、１３…メカニカルシール、１４…軸封セル、１５…第１軸封部、１６，１９…静止シールリング、１７，２０…回転シールリング、２１…第１シール室、２２…第２シール室、２６，３４…環状間隙、２７…パージ水供給管、２８…パージ水排出管、２９，３２…加熱器及び冷却器、３０…加圧器及び減圧器、３８，４９，５０，５１…温度計、４０…隙間、４１…信号処理装置、４２…制御装置、４３，４４，５１，５２…変位検出器、４５，４６，４７…圧力計。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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