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JPH0833462B2 - Reactor with pump for coolant circulation - Google Patents
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JPH0833462B2 - Reactor with pump for coolant circulation - Google Patents

Reactor with pump for coolant circulation

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JPH0833462B2
JPH0833462B2 JP1180213A JP18021389A JPH0833462B2 JP H0833462 B2 JPH0833462 B2 JP H0833462B2 JP 1180213 A JP1180213 A JP 1180213A JP 18021389 A JP18021389 A JP 18021389A JP H0833462 B2 JPH0833462 B2 JP H0833462B2
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reactor
pump
coolant
shaft
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、冷却材循環用ポンプを有する原子炉にかか
わり、特に、液体金属を冷却材とするナトリウム冷却型
高速増殖炉に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nuclear reactor having a pump for circulating a coolant, and more particularly to a sodium-cooled fast breeder reactor using liquid metal as a coolant.

[従来の技術] 高速増殖炉(以下FBRと記す。)は一般に液体ナトリ
ウムを冷却材として用いられ、ループ型とタンク型に型
式が分かれる。本発明は両型式に適用できるので従来技
術の例として、タンク型FBRについて説明する。第2図
は一般的なタンク型FBRの一次系の構造を示す。図に示
すように、炉容器2の中に、炉心3、複数基の中間交換
器5、複数基のポンプ4、そして炉芯上部機構6などが
納められている。炉容器2内にナトリウム1が充填さ
れ、ルーフスラブ9で蓋がされている。ナトリウム1は
自由液面11を有し、その上部に不活性ガスのカバーガス
空間12を有している。またナトリウム1は、隔壁構造物
10により、上部の高温プレナム7と下部の低温プレナム
8に仕切られている。
[Prior Art] A fast breeder reactor (hereinafter referred to as FBR) generally uses liquid sodium as a coolant, and is divided into a loop type and a tank type. Since the present invention can be applied to both types, a tank type FBR will be described as an example of the prior art. Fig. 2 shows the structure of the primary system of a general tank type FBR. As shown in the figure, a reactor core 2, a core 3, a plurality of intermediate exchangers 5, a plurality of pumps 4, a core upper mechanism 6, and the like are housed in a reactor vessel 2. A furnace vessel 2 is filled with sodium 1 and covered with a roof slab 9. The sodium 1 has a free liquid surface 11 and a cover gas space 12 of an inert gas above it. Also, sodium 1 is a partition structure.
It is divided by 10 into a high temperature plenum 7 in the upper part and a low temperature plenum 8 in the lower part.

ポンプ4で駆動された低温プレナム8側のナトリウム
1は、炉心3に入る。ナトリウム1は炉心3の核反応熱
で加熱され、炉心3の上部から高温プレナム7に流出す
る。高温プレナム7のナトリウム1は、中間熱交換器5
に流入し、中間熱交換器5内に配管された2次冷却系
(図示省略)へ熱交換して冷却され、再び低温プレナム
8に戻る一巡のループを形成する。以上の循環ループに
おいて、低温プレナム8は約370℃、高温プレナム7は
約530℃程度で運転される。
The sodium 1 on the low temperature plenum 8 side driven by the pump 4 enters the core 3. The sodium 1 is heated by the nuclear reaction heat of the core 3, and flows out from the upper part of the core 3 to the high temperature plenum 7. Sodium 1 in the high temperature plenum 7 is the intermediate heat exchanger 5
To a secondary cooling system (not shown) piped in the intermediate heat exchanger 5 to be cooled and then return to the low temperature plenum 8 to form a loop. In the above circulation loop, the low temperature plenum 8 is operated at about 370 ° C and the high temperature plenum 7 is operated at about 530 ° C.

ポンプ4の全体構造を第3図に示す。この種のポンプ
4は縦型機械式ポンプであり、炉容器2の上部に電動モ
ータ20を備え、シャフト21はルーフスラブ9を貫通して
低温プレナム8領域まで延長して、インペラ22に連結す
る。インペラ22のケーシングからはポンプ流入フローガ
イドのレデュサー23が低温プレナム8領域のナトリウム
1液中に開口し、また、流出フローガイドのレデューサ
24は炉心3底部に配管されている。
The overall structure of the pump 4 is shown in FIG. This type of pump 4 is a vertical mechanical pump, equipped with an electric motor 20 on top of the furnace vessel 2, a shaft 21 extending through the roof slab 9 to the region of the cold plenum 8 and connected to the impeller 22. . From the casing of the impeller 22, the reducer 23 of the pump inlet flow guide opens into the sodium 1 liquid in the low temperature plenum 8 area, and the reducer of the outlet flow guide.
24 is installed at the bottom of the core 3.

液体ナトリウムは大気に露出すると激しく燃焼するほ
どの化学的活性が高いことと、さらに、一次系ナトリウ
ムは高い放射性物質であることから、ポンプ回転シャフ
トの貫通部は大気から完全にシールする構造とする必要
がある。第4図に軸貫通部および軸封部の詳細を示す。
ルーフスラブ9の貫通部には軸シール機構の他に、γ線
遮蔽体25を設けてある。
Since liquid sodium has a high chemical activity that burns violently when exposed to the atmosphere, and because primary sodium is a highly radioactive substance, the penetrating part of the pump rotating shaft should be completely sealed from the atmosphere. There is a need. FIG. 4 shows details of the shaft penetrating portion and the shaft sealing portion.
In addition to the shaft seal mechanism, a γ-ray shield 25 is provided at the penetrating portion of the roof slab 9.

軸封部26部はメカニカルシール28部とラビリンスシー
ル29部の二重構造になっている。
The shaft sealing part 26 has a double structure of a mechanical seal 28 part and a labyrinth seal 29 part.

メカニカルシール28部は回転機器の軸シール法として
一般的な方法で、回転軸に取り付けられた従動リングと
ケーシングに取り付けられたシートリング面で潤滑油を
介してシールし、摺動面での発熱を冷却するため油を循
環する構造になっている。しかし、万一、油が漏れてナ
トリウムと接触すると激しく反応する危険があるため、
メカニカルシール28の下部にはラビリンスシール29も設
けられている。
The mechanical seal 28 part is a general method for shaft sealing of rotating equipment.The driven ring attached to the rotating shaft and the seat ring surface attached to the casing seal through the lubricating oil to generate heat on the sliding surface. It has a structure that circulates oil to cool the. However, if oil should leak and come into contact with sodium, it may react violently,
A labyrinth seal 29 is also provided below the mechanical seal 28.

ラビリンスシール29は回転体と静止体との間に狭いギ
ャップ部と拡大室部を繰り返して軸方向に多段に設け、
ガスをパージして得られる圧力落差効果でシールする構
造である。
The labyrinth seal 29 has a narrow gap part and an expansion chamber part which are repeatedly provided between the rotating body and the stationary body in multiple stages in the axial direction.
It is a structure that seals by the pressure drop effect obtained by purging gas.

γ線遮蔽体25の部分はポンプシャフト21とγ線遮蔽体
25との間に環状空隙部27を形成し、そのギャップは熱変
形、あるいは、回転時の偏心等によりシャフト21の回転
が機械的に接触しないように考慮してシール部に比べ広
いギャップを設けてある。1000MWe級のFBRに用いる一次
系のポンプでは、ラビリンスシール29部に流すパージガ
スは約数/min程度の少流量で数十mm/sec程度の流速を
得る設計である。しかし、γ線遮蔽体25部の環状空隙部
27ではその断面積が広いため、約10分の1程度の数mm/s
ecの流速に低下する。さらに、環状空隙部27ではシャフ
ト21の直径も太くなるので回転により周速は数十m/sec
程度にも達する。したがって、環状空隙部27ではガスパ
ージ効果はほとんどなくナトリウム自由液面11から発生
するナトリウムミストの浸入を抑制することはできな
い。
The portion of the γ-ray shield 25 is the pump shaft 21 and the γ-ray shield
An annular gap 27 is formed between the gap 25 and 25, and a gap wider than that of the seal is provided in consideration of thermal deformation or eccentricity during rotation so that rotation of the shaft 21 does not mechanically contact. There is. In the primary system pump used for 1000 MWe class FBR, the purge gas flowing through the labyrinth seal 29 is designed to obtain a flow rate of about several tens of mm / sec with a small flow rate of about several / min. However, the circular void of 25 parts of the γ-ray shield
In the case of 27, its cross-sectional area is wide, so it is about 1/10 of several mm / s
Decrease in flow rate of ec. Furthermore, since the diameter of the shaft 21 becomes thicker in the annular space 27, the peripheral speed is several tens of m / sec due to rotation.
It reaches the level. Therefore, the annular void portion 27 has almost no gas purging effect, and it is not possible to suppress the infiltration of sodium mist generated from the sodium free liquid surface 11.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来技術はポンプシャフトとγ線遮蔽体部分で形
成する環状空隙部にナトリウムミストの浸入を防ぐ点に
ついて配慮されておらず、根本的な対策が望まれる。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned prior art does not consider the point of preventing the infiltration of sodium mist into the annular cavity formed by the pump shaft and the γ-ray shield portion, and a fundamental measure is desired.

本発明の目的は、機械式ポンプの軸封部へのナトリウ
ムミストの浸入を阻止し、ポンプシャフトの回転を阻害
する要因を排除して、信頼性の高いFBR用機械ポンプを
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a highly reliable mechanical pump for FBR by preventing sodium mist from penetrating into the shaft sealing portion of the mechanical pump and eliminating a factor that inhibits rotation of the pump shaft. .

[問題を解決するための手段] 上記の課題は、冷却材を充填し炉心を格納する炉容
器、同炉容器の上部外部に配置され上記冷却材循環用ポ
ンプを駆動する原動機、同原動機の駆動軸の軸封装置及
び炉容器の上部遮蔽体の貫通部を有するものにおいて、
上記上部遮蔽体の貫通部の上記駆動軸を包囲する静止部
にその下端が前記貫通部の下端部に達する縦方向の溝を
設けたことによって解決される。
[Means for Solving the Problem] The above-mentioned problems are solved by a reactor vessel that is filled with a coolant and stores a core, a prime mover that is disposed outside the upper part of the reactor vessel and that drives the coolant circulation pump, and a drive of the prime mover. In a shaft having a shaft sealing device and a penetrating portion of the upper shield of the furnace vessel,
The problem is solved by providing a vertical groove at the lower end of the penetrating portion of the upper shield surrounding the drive shaft to reach the lower end of the penetrating portion.

[作用] 上記の構成要件によれば、原動機の駆動軸すなわちポ
ンプシャフトとγ線遮蔽体部分で形成する環状空隙部に
存在するナトリウムミストはガスに比べて質量の大きい
微粒子として混在する。この混合ガスは、ポンプシャフ
トの回転数とほぼ同速の回転流となり、その周速は毎秒
数十メートルにも達する。また、混合ガスの回転流には
遠心力が作用し、ガス中に存在するナトリウムミストの
微粒子には環状空隙の外側に偏析する作用が発生する。
[Operation] According to the above configuration requirements, sodium mist existing in the drive shaft of the prime mover, that is, the pump shaft and the annular gap formed by the γ-ray shield portion is mixed as fine particles having a larger mass than gas. This mixed gas turns into a rotating flow having almost the same speed as the rotation speed of the pump shaft, and its peripheral speed reaches several tens of meters per second. Further, centrifugal force acts on the rotating flow of the mixed gas, and the sodium mist fine particles present in the gas have a function of segregating to the outside of the annular void.

本発明の構成要素であるところの、環状空隙の外側静
止部に縦溝を設けてあるため、回転流は溝の部分で遠心
力を失い溝の部分に偏析しているナトリウムミストが積
極的に集合する。また、溝流路での回転流は、キャビテ
ーフロー状態となるため、溝部分で圧力が開放され、二
次流の過流が発生し減圧状態となる。それによってナト
リウムミストには集中的に溝の部分に集合する作用が働
く。したがって、遠心力とキャビテーフローの相乗効果
によりナトリウムミストの回収は完壁となる。
Since a vertical groove is provided in the outer stationary portion of the annular gap, which is a component of the present invention, the rotating flow loses centrifugal force in the groove portion and the sodium mist segregated in the groove portion positively. Gather. Further, since the rotating flow in the groove flow path is in a cavitating flow state, the pressure is released in the groove portion, an overflow of the secondary flow occurs, and the pressure is reduced. As a result, sodium mist has an action of concentrating in the groove portion. Therefore, the synergistic effect of centrifugal force and cavitating flow completes the recovery of sodium mist.

集合したナトリウムミストは凝縮して液状になり、縦
溝を伝わって重力で下降し、下方のナトリウムプールに
戻される作用が働く。さら、ラビランスシールからのパ
ージガスの排ガスは環状空隙部を下降するが、溝の部分
の圧力分布が低いので、この部分を積極的に流動するよ
うに作用する。したがって、少量のパージガス流でもナ
トリウムミストが最も多量に集合している溝の部分を効
果的に流動するので、ナトリウムミストの下降作用をさ
らに促進する効果が発生する。
The gathered sodium mist condenses into a liquid state, travels along the vertical groove, descends by gravity, and is returned to the sodium pool below. Further, the exhaust gas of the purge gas from the labyrinth seal descends in the annular gap portion, but since the pressure distribution in the groove portion is low, it acts so as to positively flow in this portion. Therefore, even a small amount of purge gas flow effectively flows through the groove portion where the sodium mist is most concentrated, so that the effect of further promoting the descending action of the sodium mist occurs.

以上のように作用するので、ポンプシャフト軸封部へ
のナトリウムミストの浸入を阻止することができる。
Since it operates as described above, it is possible to prevent sodium mist from entering the pump shaft shaft seal portion.

[実施例] 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明
する。本発明のFBR用機械的ポンプの主要構造は従来型
と同等なので第3図、第4図を用いて全体構成を説明
し、次いで、本発明の一実施例を第1図および第5図を
用いて説明する。さらに、本発明の変形例について第6
図〜第9図について述べる。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Since the main structure of the mechanical pump for FBR of the present invention is the same as that of the conventional type, the overall configuration will be described with reference to FIGS. 3 and 4, and then one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 5. It demonstrates using. Furthermore, the sixth modification of the present invention
Referring to FIG. 9 to FIG.

第3図に示すように、FBRに用いる機械式ポンプはほ
とんど縦型である。上部に電動モータ20があり、電動モ
ータ20から回転シャフト21が下部へ垂直に延長し、軸封
部26と、γ線遮蔽体25部を貫通して、ナトリウム1液中
にあるインペラー22に連結されている。インペラー22の
ケーシングにはポンプ流入フローガイドのレデュサー23
と流出フローガイドのレデュサー24が設けられている。
As shown in Fig. 3, the mechanical pump used in the FBR is almost vertical. There is an electric motor 20 on the upper part, and a rotary shaft 21 extends vertically from the electric motor 20 to the lower part, penetrates the shaft sealing part 26 and the γ ray shield 25 part, and is connected to the impeller 22 in the sodium 1 liquid. Has been done. The impeller 22 casing has a pump inlet flow guide reducer 23
And the reducer 24 of the outflow flow guide is provided.

このように構成された機械式ポンプ4は次のように動
作する。別の装置で回転制御された電動モータ20の駆動
力はシャフト21を回転し、ナトリウム1液中にあるイン
ペラー22を回転する。ナトリウム1はレデュサー23から
流入し、インペラー22によりケーシング内で昇圧されレ
デュサー24から流出するポンピング力を発生する。
The mechanical pump 4 configured in this way operates as follows. The driving force of the electric motor 20 rotationally controlled by another device rotates the shaft 21 and the impeller 22 in the sodium 1 liquid. The sodium 1 flows in from the reducer 23, is pressurized in the casing by the impeller 22, and generates a pumping force flowing out of the reducer 24.

縦型の機械式ポンプ4は炉容器2の上蓋であるルーフ
スラブ9の開口部からナトリウム1液中に吊り下げるよ
うに垂直に据え付けられるため、上部の電動モータ20部
は大気雰囲気で、ルーフスラブ9の貫通部以下はナトリ
ウム雰囲気で稼働する。高温の液体ナトリウムは大気に
露出すると急激に発火する程の化学的活性度の高い危険
物であるとともに、FBRの一次系ナトリウムではさらNa
24に放射能化されているので、炉容器2は完全な密閉容
器構造にする必要がある。そのため、回転体であるポン
プシャフト21の貫通部は第4図に示す軸受けベアリング
部と軸封構造からなっている。
Since the vertical mechanical pump 4 is vertically installed so as to be suspended in the sodium 1 liquid from the opening of the roof slab 9 which is the upper lid of the furnace vessel 2, the upper electric motor 20 part is in the atmosphere and the roof slab is The portion below the penetration portion of 9 operates in a sodium atmosphere. High-temperature liquid sodium is a dangerous substance with a high degree of chemical activity that is rapidly ignited when exposed to the atmosphere.
Since it is radioactive in 24 , the reactor vessel 2 needs to have a completely closed vessel structure. Therefore, the penetrating portion of the pump shaft 21, which is a rotating body, has a bearing bearing portion and a shaft sealing structure shown in FIG.

貫通部はナトリウム雰囲気からのシール構造26と、放
射線遮蔽構造25に分けられている。シール構造26は、メ
カニカルシール28部の下にラビリンスシール29部を設け
た二重構造になっている。メカニカルシール28部は、回
転軸に取り付けられた従動リングと、ケーシングに取り
付けられたシートリング面で油膜を介して摺動して、回
転軸を封じる構造である。ラビリンスシール29部は、回
転体と静止体との間に狭いギャップ部と拡大室部を繰り
返し軸方向に設け、ガスをパージして得られる圧力落差
効果でシールする構造である。パージガスはパージガス
注入口30から注入し、シャフト21の周囲を下降し、カバ
ーガス空間12に放出する。放射線遮蔽構造部25はシール
構造26の下方に設けられ、主に貫通部の開口部からのγ
線の漏洩を遮蔽する目的で設けられるもので、鋼球を充
填した構造になっている。γ線遮蔽体25部分の環状空隙
27部のギャップはシール構造26部のギャップに比べ、約
10倍程度広くなっている。
The penetrating portion is divided into a sealing structure 26 against a sodium atmosphere and a radiation shielding structure 25. The seal structure 26 has a double structure in which a labyrinth seal 29 part is provided below the mechanical seal 28 part. The mechanical seal 28 has a structure in which a driven ring attached to the rotary shaft and a seat ring surface attached to the casing slide through an oil film to seal the rotary shaft. The labyrinth seal 29 part has a structure in which a narrow gap part and an expansion chamber part are repeatedly provided in the axial direction between a rotating body and a stationary body, and sealing is performed by a pressure drop effect obtained by purging gas. The purge gas is injected from the purge gas injection port 30, descends around the shaft 21, and is discharged to the cover gas space 12. The radiation shield structure 25 is provided below the seal structure 26, and is mainly provided from the opening of the through portion.
It is provided for the purpose of blocking the leakage of wires, and has a structure filled with steel balls. Annular void in 25 part of γ-ray shield
The gap of 27 parts is approx.
It is about 10 times wider.

そこで、本発明の一実施例では、ギャップの広いγ線
遮蔽体25部分の環状空隙27の内壁面に第1図に示すよう
に軸方向に本発明に従った複数本の縦溝31を設ける。ま
た、その縦溝31の円周断面形状は第5図に示すように凹
凸状になった、ナトリウムミトストラップ32を形成す
る。さらに、縦溝31の下方の端部は、第4図に示すカバ
ーガス12の領域まで延長して開放する構造を有する。
Therefore, in one embodiment of the present invention, a plurality of vertical grooves 31 according to the present invention are provided in the axial direction in the inner wall surface of the annular gap 27 in the portion of the gamma ray shield 25 having a wide gap, as shown in FIG. . Further, the circumferential cross-sectional shape of the vertical groove 31 is uneven as shown in FIG. Further, the lower end of the vertical groove 31 has a structure that extends to the region of the cover gas 12 shown in FIG. 4 and is opened.

一次系のナトリウム1は500℃以上の高温で流動し、
その自由液面11を覆うカバーガス空間12には、ナトリウ
ムの酸化防止のため、アルゴンガス等の不活性ガスを用
いている。ナトリウムは一般に自由液面11からは多量の
ナトリウムミストを発生し、アルゴンガス中に混在す
る。また、ポンプシャフト21の軸封部は100℃以下に保
たれながら運転される。このように、上部が低温で、下
部が高温の温度条件では、ナトリウムミストを含んだ混
合ガスに自然対流が発生しやすい状態である。自然対流
は環状空隙27の奥深くまで波及し、ナトリウムミストの
浸入の可能性がある。
Sodium 1 in the primary system flows at a high temperature of 500 ° C or higher,
An inert gas such as argon gas is used in the cover gas space 12 that covers the free liquid surface 11 in order to prevent the oxidation of sodium. Sodium generally produces a large amount of sodium mist from the free liquid surface 11 and is mixed in the argon gas. Further, the shaft seal portion of the pump shaft 21 is operated while being kept at 100 ° C. or lower. As described above, under the temperature conditions in which the upper portion is low temperature and the lower portion is high temperature, natural convection easily occurs in the mixed gas containing sodium mist. Natural convection spreads deep into the annular gap 27, and there is a possibility of sodium mist infiltration.

1000MWe級のFBRに用いる機械式ポンプのシャフト21直
径は約500mmΦであり、環状空隙27の寸法はポンプシャ
フト21直径の約100分の1程度に設計され、定格約1000r
pmの回転数で運転される。第5図において、環状空隙27
の混合ガスはポンプシャフト21の回転と連動し回転流と
なり、毎秒数十メートルの速度に達する。
The shaft 21 diameter of the mechanical pump used for 1000 MWe class FBR is about 500 mmΦ, and the size of the annular gap 27 is designed to be about 1/100 of the diameter of the pump shaft 21 and the rating is about 1000 r.
It is driven at a rpm of pm. In FIG. 5, the annular gap 27
The mixed gas of becomes a rotating flow in conjunction with the rotation of the pump shaft 21, and reaches a speed of several tens of meters per second.

混合ガスの回転流には下記に示す遠心力(f)が働
く。
The centrifugal force (f) shown below acts on the rotating flow of the mixed gas.

f=mrω ……(1) ここに、 m:回転物体の質量 r:回転半径 ω:角速度 したがって、混合ガス中に存在する質量の大きいナト
リウムミストは環状空隙27の外側に偏析する。しかし、
ナトリウムミストトラップ32部では、環状空隙27の外側
内壁に凹凸状の縦溝31があるため、溝の部分で遠心力を
失い、ナトリウムミストは積極的に集合する。また、円
周に形成される凹凸状流路内の流動形態は流体力学的に
“連動したキャビティーフロー”であるため、ガス流の
圧力は凹の部分で開放され減圧状態となることから、ガ
ス流中のナトリウムミストには、さらに凹部に集合する
作用が助長される。集合したナトリウムミストは凹の部
で渦流となりながら凝縮し、自重により縦溝に伝わって
下降しナトリウムプールに戻される。
f = mrω 2 (1) where m: mass of rotating object r: radius of rotation ω: angular velocity Therefore, sodium mist with a large mass existing in the mixed gas segregates outside the annular void 27. But,
In the sodium mist trap 32 portion, since there is the uneven vertical groove 31 on the outer inner wall of the annular void 27, the centrifugal force is lost at the groove portion, and the sodium mist is positively collected. In addition, since the flow pattern in the concavo-convex flow path formed on the circumference is a hydrodynamically "interlocking cavity flow", the pressure of the gas flow is released at the concave portion and becomes a reduced pressure state, The sodium mist in the gas flow is further encouraged to collect in the recess. The collected sodium mist condenses while forming a vortex in the concave portion, is transmitted to the vertical groove by its own weight, descends, and is returned to the sodium pool.

以上説明したように、本発明の実施例によればポンプ
シャフトの貫通部に設けた縦溝部分が効果的にナトリウ
ムミストをトラップする作用を発揮するため、ポンプシ
ャフトの軸封部に浸入して回転を阻害するナトリウムミ
ストの堆積を阻止することができ、信頼性の高いFBR用
機械式ポンプが達成できる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, since the vertical groove portion provided in the penetrating portion of the pump shaft exerts the effect of effectively trapping sodium mist, it penetrates into the shaft sealing portion of the pump shaft. It is possible to prevent the accumulation of sodium mist that inhibits rotation, and it is possible to achieve a highly reliable mechanical pump for FBR.

以上、本発明の実施例では、環状空隙27部の温度がポ
ンプシャフト21からの熱伝導によりナトリウムの融点温
度以上になっているので特別な加熱装置を必要としない
が、もし温度が低い場合には、環状空隙27部をγ線遮蔽
体25側から加熱する装置を設けることができる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the temperature of the annular gap 27 is not lower than the melting point temperature of sodium due to heat conduction from the pump shaft 21, so no special heating device is required, but if the temperature is low, Can be provided with a device for heating the annular space 27 from the γ-ray shield 25 side.

本発明の他の実施例として、第6図に示すように、ポ
ンプシャフトの貫通部に設けた縦溝31の部分をポンプシ
ャフトの回転方向に対して下方に進むように、螺旋状に
することもできる。螺旋溝は凹の部分で旋回流となるた
め、集合したナトリウムミストの下降作用を促進する働
きが生まれるが、螺旋角度をあまり大きくすると、凹凸
状流路の流動抵抗が増加するため下降作用は低下する傾
向にある。
As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the vertical groove 31 provided in the penetrating portion of the pump shaft is formed in a spiral shape so as to advance downward with respect to the rotation direction of the pump shaft. You can also Since the spiral groove becomes a swirling flow in the concave part, it has a function of promoting the descending action of the collected sodium mist, but if the spiral angle is made too large, the descending action decreases because the flow resistance of the concavo-convex channel increases. Tend to do.

また、他の実施例として、第7図に示すように、凹の
部分にステンレス製のメッシュ等のウイック33を充填し
て、凝縮して液状になったナトリウムをウイック33の毛
細管現象で下方に輸送することもできる。
Further, as another embodiment, as shown in FIG. 7, the concave portion is filled with a wick 33 such as a stainless steel mesh and condensed sodium is liquefied downward by a capillary phenomenon of the wick 33. It can also be shipped.

また、他の変形例として、凹部の形状を第8図に示す
ような台形、あるいは、第9図に示すような楕円などの
円形にすることもできる。これらの変形例は、凹部の入
り口部分が狭くなっているため、キャビティーフローに
よる凹部内の圧力降下割合が大きくなり、ミストトラッ
プの効果は更に大きくなるが、構造が複雑になることか
ら、加工および組立工数が増加する傾向がある。
As another modification, the shape of the recess may be a trapezoid as shown in FIG. 8 or a circle such as an ellipse as shown in FIG. In these modifications, since the inlet of the recess is narrow, the rate of pressure drop in the recess due to the cavity flow is large, and the effect of the mist trap is further increased, but the structure becomes complicated, so And the assembly man-hour tends to increase.

本発明の他への応用としては、ナトリウム等の危険物
の他に有機溶剤、毒物、劇物等を取り扱う化学プラント
用のポンプ、攪拌機等の回転機器の軸封部にも適用でき
る。また、これまでのメッシュフィルター等を用いたナ
トリウムベーパートラップに変わって本発明の遠心分離
機能を利用した高効率のナトリウムペーパートラップと
して適用することができる。さらに、ウラン濃縮機に用
いられている様な各種の遠心分離機に適用すると、高効
率の遠心分離器が得られる。
As another application of the present invention, the invention can be applied to a shaft sealing part of a rotary device such as a pump or a stirrer for a chemical plant that handles organic solvents, poisons, deleterious substances, etc. in addition to dangerous substances such as sodium. Further, it can be applied as a highly efficient sodium paper trap utilizing the centrifugal separation function of the present invention, instead of the sodium vapor trap using a mesh filter or the like so far. Furthermore, when applied to various centrifugal separators such as those used in uranium concentrators, highly efficient centrifugal separators can be obtained.

[発明の効果] 以上のごとく、本発明によれば、ポンプシャフトの貫
通部に設けた縦溝部分が効果的にナトリウムミストをト
ラップする作用を発揮するため、ポンプシャフトの軸封
部に浸入して回転を阻害するナトリウムミストの堆積を
阻止することができる。したがって、信頼性の高い機械
式ポンプを備えたナトリウムを冷却材とする原子炉が得
られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the vertical groove portion provided in the penetrating portion of the pump shaft exerts an effect of effectively trapping sodium mist, it penetrates into the shaft sealing portion of the pump shaft. Therefore, it is possible to prevent the accumulation of sodium mist that inhibits rotation. Therefore, a sodium-cooled reactor equipped with a highly reliable mechanical pump can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例によるポンプシャフト貫通部
の構造断面図、第2図は一般的なタンク型FBRの構成線
図、第3図は一般的なFBR用機械式ポンプ構造を示す一
部断面図、第4図は従来の機械式ポンプの軸封部構造を
示す一部断面図、第5図は本発明の一実施例によるポン
プシャフト貫通部の横断面図、第6図は本発明の縦溝構
造の他の変形例の構造を示す断面図、第7図は、本発明
の溝部形状の他の変形例の構造を示す要部の断面図、第
8図及び第9図はそれぞれ本発明の溝部形状の他の変形
例の構造を示す要部の断面図である。 1……ナトリウム、2……炉容器、3……炉心、4……
機械式ポンプ、5……中間熱交換器、6……炉心上部機
構、7……高温プレナム、8……低温プレナム、9……
ルーフスラブ、10……隔壁構造物、11……ナトリウム自
由液面、12……カバーガス空間、20……電動モータ、21
……ポンプシャフト、22……インペラ、23……流入レデ
ューサ、24……流出レデューサー、25……γ線遮蔽体、
26……軸封部、27……環状空隙、28……メカニカルシー
ル、29……ラビリンスシール、30……パージガス導入
口、31……溝、32……ナトリウムミストトラップ、33…
…ウィック。
FIG. 1 is a structural sectional view of a pump shaft penetrating portion according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a general tank type FBR, and FIG. 3 is a general mechanical pump structure for FBR. Partial cross-sectional view, FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a conventional shaft seal structure of a mechanical pump, FIG. 5 is a cross-sectional view of a pump shaft penetrating part according to an embodiment of the present invention, and FIG. Sectional drawing which shows the structure of the other modified example of the vertical groove structure of this invention, FIG. 7 is sectional drawing of the principal part which shows the structure of the other modified example of the groove part shape of this invention, FIG. 8, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing a structure of another modification of the groove shape of the present invention. 1 ... Sodium, 2 ... Reactor vessel, 3 ... Reactor core, 4 ...
Mechanical pump, 5 ... Intermediate heat exchanger, 6 ... Core upper mechanism, 7 ... High temperature plenum, 8 ... Low temperature plenum, 9 ...
Roof slab, 10 ... Partition structure, 11 ... Sodium free liquid level, 12 ... Cover gas space, 20 ... Electric motor, 21
...... Pump shaft, 22 …… Impeller, 23 …… Inflow reducer, 24 …… Outflow reducer, 25 …… γ ray shield,
26 …… Shaft seal part, 27 …… annular gap, 28 …… mechanical seal, 29 …… labyrinth seal, 30 …… purge gas inlet, 31 …… groove, 32 …… sodium mist trap, 33…
… Wick.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】冷却材を充填し炉心を格納する炉容器、同
炉容器の上部外部に配置され上記冷却材循環用ポンプを
駆動する原動機、同原動機の駆動軸の軸封装置及び炉容
器の上部遮蔽体の貫通部を有するものにおいて、上記上
部遮蔽体の貫通部の上記駆動軸を包囲する静止部にその
下端が前記貫通部の下端部に達する縦方向の溝を設けた
ことを特徴とする冷却材循環用ポンプを有する原子炉。
Claims: 1. A reactor vessel for filling a coolant and containing a core, a prime mover arranged outside the upper portion of the furnace vessel for driving the coolant circulating pump, a shaft sealing device for a drive shaft of the prime mover, and a furnace vessel. In the one having a through portion of the upper shield, a vertical groove is provided in a stationary portion surrounding the drive shaft of the through portion of the upper shield, the lower end of which reaches the lower end of the through portion. Reactor with pump for circulating coolant.
【請求項2】請求項1.において、前記縦方向の溝を複数
本設けたことを特徴とする冷却材循環用ポンプを有する
原子炉。
2. A nuclear reactor having a pump for circulating a coolant according to claim 1, wherein a plurality of the vertical grooves are provided.
【請求項3】請求項1.ないし2.において、縦方向溝を前
記駆動軸の回転方向に傾斜させる螺旋状としたことを特
徴とする冷却材循環用ポンプを有する原子炉。
3. The nuclear reactor having a coolant circulating pump according to claim 1, wherein the longitudinal groove is formed in a spiral shape that is inclined in the rotation direction of the drive shaft.
【請求項4】請求項1.ないし3.において、前記貫通部の
駆動軸と静止部との空間にその上部から下部に流れるパ
ージガスを供給するようにしたことを特徴とする冷却材
循環用ポンプを有する原子炉。
4. The coolant circulation pump according to any one of claims 1 to 3, wherein a purge gas flowing from an upper portion to a lower portion of the drive shaft of the penetrating portion and a stationary portion is supplied. Reactor with.
【請求項5】請求項1.ないし4.において、前記縦方向溝
の一部ないし全部に毛細管作用を有するウイックを充填
したことを特徴とする冷却材循環用ポンプを有する原子
炉。
5. A nuclear reactor having a coolant circulation pump according to any one of claims 1 to 4, wherein some or all of the longitudinal grooves are filled with a wick having a capillary action.
【請求項6】請求項1.ないし5.において、前記貫通部に
おける駆動軸と静止部の間を液体金属の融点以上に保持
する手段をそなえたことを特徴とする冷却材循環用ポン
プを有する原子炉。
6. The coolant circulating pump according to claim 1, further comprising means for holding a portion of the penetrating portion between the drive shaft and the stationary portion at a melting point of liquid metal or higher. Reactor.
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