冷却剂泵又称主泵，用于驱动高温高压放射性冷却剂，使其循环流动，连续不断地把堆芯中产生的热量传送给蒸汽发生器，它是一回路主系统中唯一高速旋转的设备。

压水堆核电厂冷却剂泵目前有两种设计，一种是转子密封泵，或称屏蔽泵；另一种是立式单级离心泵，泵的轴封是受控泄漏式的。在压水堆核电厂发展的初期，为了防止一回路放射性冷却剂向外泄漏，采用了屏蔽泵，它把电动机转子和泵体组装成一个全封闭结构。但这种泵的电动机制造比较困难，泵的惯性非常小，不利于事故停堆情况下堆芯的冷却，且泵的容量较小，造价高，效率低，维修困难，工作可靠性也差。立式离心式轴封泵的电动机与水泵泵体分开组装，中间以短轴相接；电动机顶部装有一个惯性飞轮，在电源失去情况下，可延长主泵的惰转时间，泵轴密封采用三道旋转密封圈、能保证15.5 MPa压力与大气压之间的基本密封，只有微小泄漏量，下面主要参照大亚湾核电站用主泵讨论大型压水堆核电厂普遍采用的离心式轴封型主泵。

压水堆核电厂的冷却剂主泵应具有足够大的冷却剂输送流量，使冷却剂流经反应堆堆芯时把热量传出，因而，在正常运行时，每台泵的流量约为24000 ，转速为1500 rpm，热态时，消耗功率6.6 MW左右，其主要参数见表1。

主泵应在一回路的压力（15.5 MPa）和温度（300 ）下工作，所以设置有特殊的轴封和热屏；主泵位于一回路蒸汽发生器和堆芯之间的冷管段上。

立式离心式轴封泵包括三个部分：水力机械部件、轴封部件和电动机驱动部件。图1是大型压水堆核电厂用立式单级离心泵的剖面图。

1 主泵的水力机械部件

泵壳为镍-铬奥氏体不锈钢铸件，为满足水力性能好、强度高、便于加工和探伤的要求，其形状近似于圆球形。进入导管由不锈钢制成，它上端固定在导叶（扩散器）上，下端对准泵壳吸收嘴的中心，将一回路水引入叶轮进口；叶轮装在泵轴上，泵轴是不锈钢锻件，叶轮和导叶均是不锈钢铸件，叶轮有7个叶片，直径833 mm，重565 kg，泵壳由两半个铸钢件拼焊而成整体，焊缝需作 射线探伤检查，但近年很多国家已采用整体铸钢件。

主泵轴承用作主泵轴导向，以避免安装在轴末端的叶轮形成的悬臂过长，这是一种具有石墨轴瓦的径向轴承，由来自化学和容积控制系统的一部分水起润滑作用。在泵壳和主泵轴承之间，设有热屏，它由一组同心的、12层奥氏体不锈钢蛇形管构成，它的作用是阻止来自温度为300 的一回路水的热流沿着轴上升，以避免轴承和水力机械部件的轴封受到损坏，蛇形管内有来自设备冷却水系统的温度为35 的水流动。这样，正常工况时，保证热屏以上处温度维持在90 左右，在主泵运行和主泵停运而一回路温度高于90 时，必须对热屏供水，为此设有热屏出口水温和流量测量系统及报警信号。

表1 冷却剂泵的主要参数

2 轴密封部件

轴密封部件是主泵的关键部件，其性能的好坏直接影响到泵的安全工作，而轴封的寿命又决定了泵的检修周期。压水堆轴封泵的轴封结构的特点是采用了三道串联、可以控制泄漏的轴封，将15.5 MPa的一回路压力过渡到大气压，而又避免了一回路水泄漏到外界环境中去，三道轴封属于两种类型，第一道轴封是带有光滑表面可控泄漏流体动态型轴封，它由一个固定在轴上的旋转动环，和另一个不能转动的浮环组成，这两个不锈钢环的内表面覆盖着一层氧化铝，并经精密加工成光滑的“镜面”；当核电厂正常运行时，一回路处于加压状态；来自化学和容积控制系统上充泵的轴封水流程的具有足够压力的水，使第一道轴的两环之间形成一层极薄的、约为10 的水膜，轴封的前后压差约为15.4 MPa，轴封前的最小工作压力为2.3 MPa，这对应于轴封前后最小压差1.9 MPa，其正常泄漏量为12 l/min（约700 l/h），在正常运行时，第一道轴封泄漏流量的绝大部分通过位于轴封以上的管嘴，返回到化学和容积控制系统。

图1 立式单级离心轴封泵

1 飞轮；2 上部径向轴承；3 止推轴承；4 电动机轴；5 电动机定子；6 主接线盒；7 下部径向轴承；8 3号轴封；9 2号轴封；10 泵轴；11 冷却水入口；12 冷却剂出口；13 冷却剂吸入口；14 止推轴承油压泵；15 电动机组合；16 密封罩；17 1号泄漏控制密封；18 主法兰；19 冷却水出口；20 径向轴承；21 热屏及热交换器；22 泵壳；23 叶轮

第二道轴封和第三道轴封是同一类型的，它们是用弹簧组压紧的表面磨擦型的轴封，以18-8不锈钢制成的旋转环的磨擦面上覆盖一层氧化铝，石墨环通过弹簧压紧在氧化铝上，并与泵的静止部分联成一体。第二道轴封的作用为阻挡第一道轴封的泄漏；而当第一道轴封发生事故时，第二道轴封应能承受一回路的压力，并保持一段时间（如30 min）以便反应堆停闭。正常工况时，第二道轴封前的压力0.45 MPa，前后压差0.35 MPa，泄漏流量为7.6 l/h，泄漏水被送至核岛排气及疏排水系统的排水箱。第三道轴封的作用是阻挡第二道轴封的泄漏，轴封前后的压差约为0.02 MPa，它的泄漏流量特别小，为0.1 l/h，可满足对轴封的湿润；由来自硼和补给水系统的流量为10 l/h的除盐水，可保证对第三道轴封的清洗，避免在轴封处有硼酸的结晶，泄漏水也送到核岛排气及疏排水系统。

连接到第一道轴封上的测量仪表包括温度和压力测量元件。操作和控制所涉及的主要是第一道轴封的泄漏水返回到化学和容积控制系统的隔离阀。在第二道和第三道轴封之间有一根安装在第二道轴封泄漏管上的垂直管子，这是一根平衡管，使第二道轴封有0.02 MPa不变的背压，这就使第三道轴封有恰当的湿润，所以，这根平衡管又称作第三道轴封润湿蓄水管。正常运转时，管内水位高出第三道轴封约2 m，这就能保持0.02 MPa的背压，水流经过管子后，通过一个可流过固定流量的孔板流向核岛排气及疏排水系统。第二道轴封泄漏水流向平衡管的流量通过控制室中的流量指示仪进行监督，该仪表接有一个报警信号；平衡管的水位在现场显示，并连接一个水位高报警信号和一个水位低报警信号，如果第二道轴封损坏，泄漏流量立即增加，管内水位上升，“水位高”报警信号灯亮；如果第三道轴封损坏，进入管内的流量即减小，水位下降，“水位低”报警信号灯亮，这种情况下，硼和除盐水系统能提供除盐补给水。

3 电动机驱动部件

冷却剂泵电动机是三相6600 V、1500 rpm，直接启动式电动机，正常运行功率约6~7 MW，整个电动机驱动部件配有两个轴承和一个止推轴承，顶部有一个惯性飞轮，电动机轴式垂直安装的，可由一短轴把主泵与电动机连接起来。

电动机为鼠笼式感应电动机，定子采用高硅含量的钢片，转子由叠放在一起的高硅含量钢环制成，电动机用气腔内的空气冷却，以避免温度过高；在电动机出口，通过热交换器冷却此受热空气，该热交换器由设备冷却水系统的水来冷却。

电动机驱动部件共有两个油润滑径向轴承和一个双向止推轴承。电动机下部是飞溅润滑轴承。轴承箱内贮存的油由设备冷却水系统的水进行冷却，水再流经专用的冷却器；配有下部轴承温度测量、轴承箱中油位测量、电机机身振动测量、轴位移和转速测量等仪表。电动机上部轴承与金斯伯利（Kingsburry）型双向止推轴承合成一体，双向止推轴承有以下两个作用：正常运转时，流体作用在泵上的动力推力大于泵的重量，止推轴承因而受到一股大约45 t的力而向上紧贴；在启动和停运时，泵的重量超过了流体的推力，止推轴承这时受一般约25 t的力而向下紧贴。止推轴承和上部轴承浸泡在油中，通过飞溅润滑保证正常运行，此油由设备冷却水系统冷却。在启动或停止主泵时由一台辅助高压润滑油泵使整个装置“浮起”，即靠油注射器和8块止推瓦，把止推轴承顶起来。因此，在主泵启动前2分钟，辅助高压润滑油泵即应运行，在主泵完全启动至少50 s后，辅助高压油泵才能停运，在主泵完全停运之前，也应开动辅助高压油泵，该泵以9.0 MPa的额定压力运行，运转时最小压力为4.2 MPa，电动机配备有温度测量和轴承箱内的油位测量仪表。

电动机轴的顶端装有重约6 t的惯性飞轮，它由高性能钢制成并经严格检验，在电源中断情况下能延长泵的转动时间达数分钟，这段时间是确保紧急停堆安全所必需的。惯性飞轮还设有防逆转棘轮装置，以防停运的主泵反转（因一回路其它环路的主泵在运转而造成）。设置在惯性飞轮上的常规棘轮装置，位于一个固定的齿环中，其棘爪在约60 rpm的转速下因离心力而缩进去，容纳棘爪的固定环配有阻尼装置。