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ナトリウム冷却炉における電磁ポンプの検討; 2次系主循環ポンプへの適用検討(共同研究)

Study of an electromagnetic pump in a sodium cooled reactor; Design study of secondary sodium main pumps (Joint research)

近澤 佳隆; 木曽原 直之; 菱田 正彦; 藤井 正; 此村 守; 荒 邦章; 堀 徹*; 内田 昌人*; 西口 洋平*; 新部 信昭*

Chikazawa, Yoshitaka; Kisohara, Naoyuki; Hishida, Masahiko; Fujii, Tadashi; Konomura, Mamoru; Ara, Kuniaki; Hori, Toru*; Uchida, Akihito*; Nishiguchi, Yohei*; Nibe, Nobuaki*

高速増殖炉サイクルの実用化戦略調査研究の一環として750MWe電気出力のナトリウム冷却中型炉の検討が実施されている。本検討ではナトリウム冷却中型炉の2次主循環ポンプに電磁ポンプを採用した場合の流量522m$$^{3}$$/minの大容量電磁ポンプの概念設計を実施した。電磁ポンプの構造及び仕様は160m$$^{3}$$/minの試験において実証されたダブルステータALIP(Annular Linear Induction Pump)型を参考に設定し、流量及び揚程をナトリウム冷却中型炉の仕様にした場合の寸法及びコイル仕様への影響評価を行った。安定性については電磁流動解析コードEAGLEにより2次元r-z体系における電磁流動解析を実施してRem$$times$$Sを評価した結果1.08と160m$$^{3}$$/min試験で確認された安定運転範囲Rem$$times$$S$$<$$1.4以内にあり、圧力脈動についても揚程の3%以下程度と評価される。内部構造の成立性については、本電磁ポンプはコイルを冷却材流路ダクトに押し付けてナトリウムにより冷却しているため、コイルの温度及びナトリウムダクトへの押付力維持に関する評価を行い成立していることを確認した。また、電磁ポンプの電源構成及び保守補修性の検討及び課題の整理を行った。

In the feasibility study on commercialized fast breeder cycle system, a medium scale sodium cooled reactor with 750MW electricity has been designed. In this study, EMPs are applied to the secondary sodium main pump. The EMPs type is selected to be an annular linear induction pump (ALIP) type with double stators which is used in the 160m$$^3$$/min EMP demonstration test. The inner structure and electromagnetic features are decided reviewing the 160m$$^3$$/min EMP. Two dimensional electromagnetic fluid analyses by EAGLE code show that Rms (magnetic Reynolds number times slip) is evaluated to be 1.08 which is less than the stability limit 1.4 confirmed by the 160m$$^3$$/min EMP test, and the instability of the pump head is evaluated to be 3% of the normal operating pump head. Since the EMP stators are cooled by contacting coolant sodium duct, reliability of the inner structures are confirmed by temperature distribution and stator-duct contact pressure analyses. Besides, a power supply system, maintenance and repair feature and R&D plan of EMP are reported.

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