冷却剂泵
一概述
冷却剂泵的功能
反应堆冷却剂泵，简称主泵，其主要功能是使一回路冷却剂形成强迫循环，从而把反应堆中产生的热量传送至蒸汽发生器，以产生蒸汽，推动汽轮机做功。
它是压水堆核电站的关键设备之一，也是反应堆冷却剂系统中唯一的回转机械设备。
冷却剂泵的基本要求
a.能够长期在无人维护条件下安全可靠的工作
b.便于维修，辅助系统简单
c.主泵转动组件能提供足够转动惯量，以便在全厂断电情况下，利用主泵惰性提供足够冷却剂流量，使反应堆堆芯得到适当的冷却
d.过流零部件表面采用奥氏体不锈钢，或者其它同等耐腐蚀材料
e.带放射性的冷却剂泄漏要尽量少
冷却剂泵的分类
a.密封泵，也称屏蔽泵或无填料泵，泵的叶轮和电机转子连成一体，并装在同一密封壳体内，消除了冷却剂外漏的可能性，密封性能非常好
b.立式单级离心泵，泵的电动机与水泵泵体分开组装，中间以短轴相接。
能基本保证一回路与环境的密封，电动机顶部装有惯性飞轮，在电源失去情况下，可延长主泵的惰转时间
密封泵存在的问题
a.密封泵效率低，一般泵组效率只有50~70%
b.密封电动机大部分使用耐腐蚀材料制造，造价昂贵，难度较高
c.密封电机若设飞轮，液体的阻力将使泵机组效率降到不可接受的程度，因此密封泵无飞轮，转动惯量通常很小，为保障反应堆安全，必须对主泵供电的可靠性做更严格的要求
d.维修不方便
立式单级离心泵的优点
a.采用常规的鼠笼式感应电机，成本降低，效率提高，效率一般比密封泵高10~30%
b.电机部分装有很大的飞轮，大大提高了机组的惰转性能，提高了发生断电事故时堆芯的安全性
c.轴密封技术可以同样严格控制一回路冷却剂泄漏量，一般控制在200立方厘米/h
d.维修方便，轴封结构更换仅需十小时左右
二冷却剂泵的结构
冷却剂泵的结构组成
a.水力机械部件
b.轴密封部件
c.电动机驱动部件
1.水力机械部件
a.泵体
包括泵壳、导叶、进水导管、叶轮、泵轴承，形状近似圆球形，材料为不锈钢
b.热屏
安装在叶轮上方，阻止反应堆冷却剂的热量向泵上部传导，避免轴承以及水力机械部件的轴封受到损坏。
由紧固法兰、防护套筒、蛇形管换热器及蛇形管进出口管嘴组成，蛇形管内流有35度的冷却用水，由设备冷却水系统（RRI）提供，使得热屏以上部件的温度工作在90度左右的环境中
c.泵轴承
位于热屏与轴封之间，为泵提供径向支承和对中。
用水润滑轴承，浸没在水中
d.轴封水
来自化学和容积控制系统的高压冷水用作轴封、轴承润滑和冷却
2.轴密封部件
立式单级离心泵轴封结构的特点：
采用三道串联、可以控制泄漏的轴封，将一回路压力过渡到大气压，并且避免一回路冷却剂泄漏到外界环境中
a.第一道密封，是带有光滑表面可控泄漏流体动态性密封，由固定在轴上的旋转动环和不能转动的浮环组成，内表面覆盖氧化铝薄膜。
正常工作时，来自化学与容积控制系统的水在两环之间形成极薄的水膜，达到密封的效果，轴封的前后压差约为15.4MPa，泄漏量为700 l/h
b.第二道密封
采用弹簧组压紧的表面摩擦型轴封，在旋转环上覆盖一层氧化铝，石墨通过弹簧压紧在氧化铝上，并与泵的静止部分连成一体，实现密封效果。
作用是阻挡第一道轴封的泄漏，并且在第一道轴封发生事故时，能承受一回路压力，并保持一段时间，第二道轴封的前后压差约为0.35MPa，泄漏量为7.6 l/h
c.第三道轴封
采用弹簧组压紧的表面摩擦型轴封，其前后压差为0.02MPa，泄漏量为0.1 l/h
3.电动机驱动部件
a.两个径向轴承
径向固定电动机
b.止推轴承
正常运转时，流体作用在泵上的推动力大于泵的重力，轴承受到大约45t的力而向上贴紧在启动和停运时，流体作用在泵上的推动力小于泵的重力，轴承受到大约25t的力而向下贴紧
c.惰转飞轮
增加主泵的转动惯量，延长其惰转时间
d.电动机轴
把主泵与电动机连接起来
三冷却剂泵的特性参数
冷却剂泵的主要特性参数
a.流量Q
指泵在单位时间内所输送的液体体积流量
b.扬程H
扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处到出口处能量的增值，也就是一牛顿液体通过泵所获得的有效能量，即泵抽送液体的液柱高度。
单位重量液体所具有的能量在水力学中称为水头，包括压力水头(即由静压力形成的水头)和速度水头(即由动压力形成的水头)
c.转速n
泵工作轮单位时间内的转数
d.功率P, Pef
泵功率指原动机输送给泵轴上的功率，又称轴功率，记为P；有效功率是根据泵的扬程流量计算的功率，即单位时间内泵对流经的液体所作的功，记为Pef
e.效率
有效功率与轴功率的比值，又称为泵的总效率
f.汽蚀余量
又称为泵的净吸入扬程，是用来判断水泵是否发生汽蚀的物理量。
汽蚀：由于流体动力作用，运动液体的局部压力降低到液体饱和温度下的饱和压力时，液体就开始气化形成汽泡，汽泡随液体到达静压超过饱和蒸汽压力的区域时，蒸汽突然凝结而使汽泡破裂，这种破裂会在很短时间内发生，周围的液体以极高的速度向汽泡原来所占的空间冲去，产生了强烈的高频水力冲击，从而使泵的构件受到严重损伤。
这种液体气化、汽泡产生、蒸汽凝结、汽泡破裂的整个过程及其一系列现象，称为汽蚀
i.可用汽蚀余量：在冷却剂进入水泵前所剩余的并能有效的加以利用来防止汽蚀的这部分能
量,记做NPSHav
NPSHav＝P/pg-Pv/pg+w*w/2g
其中，P为泵进口处绝对压力
Pv为液体相应温度下的饱和压力
w为泵进口截面上液体的平均速度
ii.必需汽蚀余量：它和泵本身的设计有关，是衡量水泵抗汽蚀性能好坏的一个物理量，目前尚无精确的计算方法，只能试验得到，记做NPSHre
当NPSHav小于等于NPSHre时，发生汽蚀
NPSHav大于NPSHre时，不发生汽蚀。