インターナルポンプとは？ABWRの革新技術を解説
原子力を知りたい
インターナルポンプってなんですか？
原子力マニア
原子炉圧力容器内に設置して冷却水を循環させるポンプだよ
原子力を知りたい
へぇ、従来の外部循環方式と何が違うんですか？
原子力マニア
原子炉圧力容器の外部配管が不要で、大口径破断の可能性がなくなった点だね
インターナルポンプとは。
「インターナルポンプ」と呼ばれる用語は、原子力における新技術を表します。これは、改良型沸騰水型原子炉（ABWR）に導入されたもので、従来の外部循環方式とは異なり、原子炉圧力容器内に設置して冷却水を循環させるポンプです。
インターナルポンプには、軸封部のない、ウェットモーター駆動の立型単段斜流ポンプが使用されています。例えば、1350MWe級プラントでは、10台のポンプが設置されています。各ポンプには静止型可変周波数電源（インバータ）が設置されており、可変速度運転が可能で、原子炉冷却水流量を調整できます。
インターナルポンプは、従来のBWRで使用されていた原子炉圧力容器の外側に設置する再循環ポンプと比べて、以下の特徴があります。
* 原子炉圧力容器の外部配管が不要になる
* 安全評価において、大口径破断の可能性がなくなる
インターナルポンプとは？
-インターナルポンプとは？-
インターナルポンプとは、原子炉内の核燃料に冷却水を送るための、原子炉設計に取り入れられた革新的な技術です。従来の原子炉では、ポンプを原子炉の外側に設置していましたが、インターナルポンプは原子炉容器内に直接設置されています。これにより、冷却水の循環経路が短くなり、ポンプの動力をより効率的に利用することができます。また、インターナルポンプは原子炉容器の圧力下で作動するため、ポンプのシールなどの故障リスクを軽減し、原子炉の安全性を向上させることができます。
従来の循環方式との違い
従来の従来の水冷炉では、原子炉内の冷却水は加圧器で加圧されていました。この加圧によって、冷却水の沸点を上昇させ、炉心で発生する高熱に耐えられるようにしていました。しかし、加圧器の構造が複雑で、メンテナンスにもコストと時間がかかるという問題がありました。
一方、ABWR（改良型沸騰水型軽水炉）では、加圧器が廃止され、新たな「インターナルポンプ」が採用されました。インターナルポンプとは、炉心内部に設置されたポンプで、原子炉内の冷却水を強制循環させる役割があります。このポンプは、冷却水を加圧する役割も担い、従来の加圧器のような複雑な構造を必要としません。
ウエットモータ駆動ポンプの特徴
ウエットモータ駆動ポンプの特徴
ウエットモータ駆動ポンプは、モーターをポンプインペラの後ろに直接配置した構造が特徴です。これにより、冷却と潤滑がポンプ内の一次冷却水によって行われ、外部からの注油や保守が不要になります。また、吸引の低NPSH（ネット・ポジティブ・サクション・ヘッド）に対応しており、蒸気バブルの発生を抑えて安定したポンプ運転が可能となります。さらに、駆動系のシールレス化により、漏れリスクを低減し、保守性を向上させています。このように、ウエットモータ駆動ポンプは、保守性の高い、信頼性の高いポンプとして高い評価を得ています。
可変周波数電源による流量調整
-可変周波数電源による流量調整-
可変周波数電源は、原子炉冷却材ポンプの回転速度を調整するために使用され、流量をより正確に制御できます。従来のAC電源は一定の周波数で回転を制御していましたが、可変周波数電源は周波数を変化させてポンプの回転速度を調整できます。これにより、より安定した流量と圧力を維持し、原子炉システム全体の効率が向上します。
可変周波数電源は、原子炉冷却材ポンプの速度を自動的に調整することで、出力変動や運転条件の変化に対応します。これにより、柔軟で最適な冷却性能を実現し、原子炉の安全で安定した運転に貢献します。
従来のBWRとの比較
従来のBWRとの比較では、ABWRにおけるインターナルポンプの採用が、従来のBWRと比べてどのような利点を提供するかを説明します。インターナルポンプは格納容器内に設置されているため、配管や機器を減らすことができ、設計が簡素化されます。これにより、建設コストや保守点検コストが削減されます。
さらに、インターナルポンプは格納容器内で冷却水と直接接触するため、冷却効率が向上します。従来のBWRでは、外部ポンプで冷却水を送る必要があったため、熱損失が発生していました。インターナルポンプの採用により、熱損失が低減し、炉心を出力向上させる余裕が生まれます。