原子力機構-東海タンデム加速器の発電用回転シャフト装置における軸受ユニットの開発

Development of bearing units used in the rotating shaft system for power generation in the JAEA-Tokai Tandem accelerator

乙川 義憲  ; 松田 誠  ; 阿部 信市

Otokawa, Yoshinori; Matsuda, Makoto; Abe, Shinichi

原子力機構-東海タンデム加速器の発電用回転シャフト装置の軸受ユニットは、加速器の設置当初からベアリングの運転寿命が短く、交換整備後も初期故障が多発していた。そのため交換整備の数量や頻度が多く、加速器圧力容器を開放して行う定期整備において多くの時間を費やしており、これを解決することが長年の懸案事項であった。この初期故障の原因を考察した結果、軸受ユニットが軸方向変位に対し自由度がないこと、および上下の軸受ユニットの回転軸を一致させることが困難であることが主な原因であり、そのためベアリングに過度な負担が生じていると推察した。これを解決するため、軸受ユニットのフランジに軸方向変位と偏角の自由度を持たせるように金属板ばねによるカップリング(軸継手)を有した軸受ユニットを開発した。この結果、キャスティング間の距離のばらつきや、上下の軸受ユニットの回転軸のずれを許容できるようになった。開発した新型軸受ユニットを実機に設置し、実運転で使用を継続しつつ改良を加えることでベアリングの初期故障の数を減らし、運転寿命を約2倍以上に延ばすことに成功した。この開発により、軸受ユニットの交換整備数が減ったことで整備時間を1週間に短縮できた。また、年間で3回程度実施していた加速器圧力容器を開放して行う定期整備の1回化を実現し、その恩恵として温暖化ガスである六フッ化硫黄(SF)ガスの放出量を年間で約3350%に削減できた。本報告書では、新型軸受ユニットの開発および2006年から2020年までの整備状況について報告する。

Bearing units of rotating shaft system for power generation in the JAEA-Tokai Tandem accelerator had a short operating life from the beginning of the accelerator installation, and even after replacing the bearing unit, early failures often occurred. Therefore, the quantity and frequency of replacement are large, and a lot of time is spent in regular maintenance performed by opening the accelerator pressure vessel, and solving this problem has been a long-standing concern. As a result of considering the cause of this early failure, it was considered that the load caused by parallel, angular, and axial misalignment of the upper and lower bearing units was the cause. In order to solve this problem, we have developed a bearing unit having metal disc-spring couplings in the upper and lower flanges to allow for parallel, angular, and axial misalignment of bearing units. As a result, it is now possible to allow variations in the distance between castings and parallel, angular, and axial misalignment of the upper and lower bearing units. By installing the developed new bearing unit on the rotating shaft system and making improvements while continuing to use it in actual operation, we succeeded in reducing the early failure and extending the operating life by more than double. With this development, the maintenance time has been reduced to one week by reducing the number of replacing the bearing unit. In addition, we have realized one regular maintenance that was carried out about three times a year, and as a benefit, we were able to reduce the amount of sulfur hexafluoride (SF) gas, which is a greenhouse gas, to about 3350% per year. We describe about development of new bearing units and these maintenance status from 2006 to 2020.