JPH0346592A - Nuclear reactor having coolant circulating pump - Google Patents
Nuclear reactor having coolant circulating pumpInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a nuclear reactor having a coolant circulation pump, and particularly to a sodium-cooled fast breeder reactor using liquid metal as a coolant.
[従来の技術]
〈発明に最も近い公知例〉
Prototype Fast Reactor
Potier 5tation”P h enix”
(カタログ)
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”Phenix”炉等に代表される一般的なタンク
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、そして炉心上部機構6などが納められている
。[Prior art] <Known example closest to the invention> Prototype Fast Reactor
Potier 5tation”P h enix”
(Catalog) Fast breeder reactors (hereinafter referred to as FBR) generally use liquid sodium as a coolant and are divided into loop type and tank type. Since the present invention is applicable to both types, a tank type FBR will be described as an example of the prior art. Second
The figure shows the structure of the primary system of a general tank-type FBR typified by the "Phenix" reactor. As shown in the figure, a reactor 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.
炉容器2内にナトリウムl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、」
二部の高温プレナム7と下部の低温プレナム8に仕切ら
れている。The furnace vessel 2 is filled with sodium l, and the roof slab 9
It is covered with. Sodium 1 has a free liquid level 11 and above it a cover gas space 12 of inert gas. Moreover, the sodium 1 is transported by the partition wall structure 10.
It is divided into two high temperature plenums 7 and a lower low temperature plenum 8.
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 ’C程度で運転される。Sodium 1 on the cold plenum 8 side driven by pump 4
enters core 3. Sodium 1 is heated by the heat of nuclear reaction in the reactor core 3 and flows out from the upper part of the reactor core 3 into the high-temperature plenum 7 . The sodium 1 in the high temperature plenum 7 flows into the intermediate heat exchanger 5, is cooled by heat exchange to a secondary cooling system (not shown) piped in the intermediate heat exchanger 5, and returns to the low temperature plenum 8 again. 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−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 kind of pump 4
is a vertical mechanical pump, which is equipped with an electric motor 20 in the upper part of the furnace vessel 2, with a shaft 21 extending through the roof slab 9 to the region of the cold plenum 8 and connected to an impeller 22. From the casing of the impeller 22, a pump inflow flow guide reducer 23 opens into the sodium 1 liquid in the low temperature plenum 8 region, and an outflow flow guide reducer 24 is piped to the bottom of the reactor 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、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−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を設けである。Because liquid sodium has such high chemical activity that it burns violently when exposed to the atmosphere, and secondary sodium is a highly radioactive substance, the penetrating part of the pump rotating shaft has a structure that completely seals it from the atmosphere. It is necessary to do so. FIG. 4 shows details of the shaft penetrating portion and the shaft sealing portion. In addition to the shaft seal mechanism, a gamma ray shield 25 is provided at the through-hole 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 seal portion 26 has a double structure of a mechanical seal 28 and a labyrinth seal 29.
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。Mechanical seal 28 is a common method for shaft sealing of rotating equipment.The driven ring attached to the rotating shaft and the seat ring surface attached to the casing are sealed via lubricating oil, and heat generation on the sliding surface is achieved. The structure is such that oil is circulated to cool the system. However, in the unlikely event that oil leaks and comes into contact with sodium, there is a risk of a violent reaction.
At the bottom of the mechanical seal 28 is a labyrinth seal 29.
Also provided.
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 is provided in multiple stages in the axial direction by repeating narrow gaps and enlarged chambers between the rotating body and the stationary body.
It has a sealing structure that uses 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2
1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である。100100O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fl /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。The γ-ray shield 25 portion forms an annular gap 27 between the pump shaft 21 and the γ-ray shield 25, and the gap is caused by thermal deformation or eccentricity during rotation of the shaft 2.
A gap wider than the seal portion is provided to prevent mechanical contact between the two rotation parts. The primary system pump used in the 100,100 O class FBR is designed to provide a flow rate of several tens of mm/sec with a small flow rate of the purge gas flowing through the labyrinth seal 29 at a flow rate of approximately several fl/min.
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分の工程度の数lIl′n/s
ecの流速に低下する。さらに、環状空隙部27ではシ
ャツ1−21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。However, since the annular cavity 27 of the γ-ray shield 25 has a large cross-sectional area, the number of processing steps lIl'n/s for about 10 minutes
The flow rate decreases to ec. Furthermore, since the diameter of the shirt 1-21 becomes thicker in the annular cavity 27, the circumferential speed reaches several tens of m/sec due to rotation. Therefore, in the annular cavity 27, there is almost no gas purge effect and it is not possible to suppress the infiltration of the sodium mist generated from the sodium free liquid level 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 conventional technology does not take into account the prevention of sodium mist from entering the annular gap formed by the pump shaft and the γ-ray shielding portion, and a fundamental countermeasure 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 entering the shaft seal of a mechanical pump and eliminating factors that inhibit 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
を電動する原動機、同原動機の旺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」二記廓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 problem is caused by
A prime mover located outside the upper part of the reactor vessel that electrically drives the coolant circulation pump, a shaft sealing device for the driving shaft of the prime mover, and a penetrating portion of the upper shield of the reactor vessel, wherein This problem is solved by providing a vertical groove whose lower end reaches the lower end of the penetrating part in the stationary part surrounding the two rotational axes of the penetrating part.
[作用]
上記の構成要件によれば、原動機の原動軸すなわちポン
プシャフトとγ線遮蔽体部分で懲戒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人で質量の大きい微
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-mentioned configuration requirements, the sodium mist existing in the annular gap between the driving shaft of the prime mover, that is, the pump shaft, and the gamma ray shielding portion is mixed with the gas as fine particles with a relatively large mass. This mixed gas becomes a rotating flow at approximately the same speed as the rotation speed of the pump shaft, and its circumferential speed reaches several tens of meters per second. Furthermore, centrifugal force acts on the rotating flow of the mixed gas, causing the fine particles of sodium mist present in the gas to segregate to the outside of the annular gap.
本発明の構成要素であるところの、環状空隙の外側静止
部に縦溝を設けであるため、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、キャビチー
フロー状態となるため、溝部分で圧力が開放され、二次
流の渦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
。Since vertical grooves are provided in the outer stationary part of the annular gap, which is a component of the present invention, the rotating flow loses centrifugal force in the groove area, and the sodium mist segregated in the groove area actively Gather. Further, since the rotational flow in the groove flow path becomes a cavity flow state, the pressure is released in the groove portion, a vortex of the secondary flow is generated, and the pressure is reduced. This causes the sodium mist to concentrate in the grooves.
したがって、遠心力とキャビチ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。Therefore, due to the synergistic effect of centrifugal force and cavity flow, the sodium mist can be completely recovered.
集合したナトリウムミス1−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、8
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 collected sodium miss 1- condenses into a liquid state, descends by gravity along the vertical groove, and is returned to the sodium pool below. Furthermore, the exhaust gas from the labyrinth seal descends through the annular gap, but since the pressure distribution in the groove is low, it acts to actively flow through this part. Therefore, even a small amount of purge gas flow effectively flows through the portion of the groove where the largest amount of sodium mist has gathered, resulting in the effect of further promoting the downward movement of the sodium mist.
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 sealing 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。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described based on 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 explained using FIGS. 3 and 4, and then one embodiment of the present invention will be explained using FIGS. 1 and 5. I will explain using Furthermore, modifications of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 9.
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2工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−23と流出フローガイドのレデュサ−24
が設けられている。As shown in FIG. 3, most mechanical pumps used in FBR are vertical. There is an electric motor 20 at the top, and two rotating shafts extend vertically from the electric motor 20 to the bottom, pass through the shaft seal 26 and the γ-ray shield 25, and reach the impeller 22 in the sodium solution. connected. The casing of the impeller 22 includes a reducer 23 of the pump inflow flow guide and a 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l液中にあるイ
ンペラー22を回転する。The mechanical pump 4 configured in this manner operates as follows. The driving force of the electric motor 20 whose rotation is controlled by another device rotates the shaft 21, which in turn rotates the impeller 22 in the sodium 1 solution.
ナトリウム1はレデュサ−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−24から
流出するポンピング力を発生する。Sodium 1 flows in from the reducer 23, is pressurized within the casing by the impeller 22, and generates a pumping force that flows out from 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の開口部からす1〜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
らにNa24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
は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 installed vertically so as to be suspended in the glass 1 to lium 1 liquid at the opening of the roof slab 9, which is the upper lid of the furnace vessel 2, the electric motor 20 in the upper part
The section operates in an atmospheric atmosphere, and the section below the penetration of the roof slab 9 operates in a sodium atmosphere. High-temperature liquid sodium is a highly chemically active dangerous substance that can rapidly ignite when exposed to the atmosphere, and the primary sodium in the FBR is further radioactive to Na24, so the reactor vessel 2 is completely destroyed. It is necessary to have a closed container structure. Therefore, the penetrating portion of the pump shaft 21, which is a rotating body, is composed of a bearing portion and a shaft sealing structure, as 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2
8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■1
0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 penetration part is divided into a sealing structure 26 from the sodium atmosphere and a radiation shielding structure 25. The seal structure 26 includes a labyrinth seal 29 below the mechanical seal 28.
It has a double structure with a section. Mechanical seal 2
Part 8 has a structure in which a driven ring attached to the rotating shaft ' and a seat ring surface attached to the casing slide through an oil film to seal the rotating shaft. The labyrinth seal 29 has a structure in which a narrow gap portion and an enlarged chamber portion are repeatedly provided in the axial direction between a rotating body and a stationary body, and sealing is achieved by a pressure drop effect obtained by purging gas. The purge gas is injected from the purge gas inlet 30, descends around the shaft 21, and is discharged into the cover gas space 12. The radiation shielding structure 25 is provided below the sealing structure 26, and is mainly provided for the purpose of blocking the leakage of γ-rays from the opening 10 of the penetration part, and has a structure filled with steel balls. There is. γ-ray shield 25
The gap in the annular gap 27 portion is about 10 times wider than the gap in the seal structure 26 portion.
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、ナトリウムミドストラップ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 on the inner wall surface of the annular gap 27 in the portion of the γ-ray shield 25 having a wide gap, as shown in FIG. . Further, the circumferential cross-sectional shape of the vertical groove 31 forms a sodium amide strap 32 having an uneven shape as shown in FIG. Furthermore, the lower end of the vertical groove 31 has a structure in which it extends to the region of the cover gas 12 shown in FIG. 4 and opens.
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↓2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■1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、1?
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。The primary system, sodium 1, flows at high temperatures of 500°C or higher,
In the cover gas space ↓2 covering the free liquid surface 11, an inert gas such as argon gas is used to prevent oxidation of sodium. Sodium generally generates a large amount of sodium mist from the free liquid level (1), which is mixed in the argon gas. Also, 1? The shaft seal portion of the pump shaft 21 is operated while being maintained at a temperature of 100° C. or lower. As described above, under the temperature conditions where the upper part is low temperature and the lower part is high temperature, natural convection is likely to occur in the mixed gas containing sodium mist. Natural convection spreads deep into the annular gap 27, and there is a possibility that sodium mist may infiltrate.
10QOMWa級のFBRに用いる機械式ポンプのシャ
フト21直径は約500m+Φであり、環状空隙27の
寸法はボンプシャフ1〜21直径の約100分の1程度
に設計され、定格約1100Orpの回転数で運転され
る。The diameter of the shaft 21 of the mechanical pump used in the 10QOMWa class FBR is approximately 500 m + Φ, the dimensions of the annular gap 27 are designed to be approximately 1/100 of the diameter of the pump shafts 1 to 21, and the pump is operated at a rated rotation speed of approximately 1100 Orp. Ru.
第5図において、環状空隙27の混合ガスはボンプシャ
フ1〜21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。In FIG. 5, the mixed gas in the annular gap 27 becomes a rotating flow in conjunction with the rotation of the pump shafts 1 to 21, reaching 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=mrω2・・・・・・・・・・・・・(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
学的にパ連続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=mrω2・・・・・・・・・・・・(1) Here, m: Mass of rotating object r: Radius of rotation ω: Angular velocity Therefore, the sodium mist with large mass present in the mixed gas has an annular shape. It segregates outside the void 27. but,
In the sodium mist trap 32 section, since there is an uneven longitudinal groove 31 on the outer inner wall of the annular cavity 27, the centrifugal force is lost in the groove part, and the sodium mist actively collects. In addition, since the flow form in the concave-convex channel formed on the circumference is a fluid-dynamically continuous 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 recesses.The collected sodium mist condenses in the recesses while forming a vortex, and due to its own weight it is transmitted down the vertical groove and 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す1−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すトリウムミ
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 explained above, according to the embodiment of the present invention, the vertical groove portion provided in the penetrating portion of the pump shaft effectively traps the monolithic mist, so that the mist enters the shaft sealing portion of the pump shaft. A highly reliable FBR that can prevent the accumulation of thorium mist that inhibits rotation.
mechanical pump can be achieved.
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 higher than the melting point of sodium due to heat conduction from the pump shaft 21, so a special heating device is not required. However, if the temperature is low, A device may be provided to heat the annular gap 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i苛31の部分をポンプ
シャツ1〜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、集合したす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. It can also be done. Since the spiral groove creates a swirling flow at the concave part, it works to promote the descending action of the collected thorium mist, but if the spiral angle is too large,
Since the flow resistance of the uneven channel increases, the downward action tends to decrease.
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ツシュ等のウィック33を充填し
て、凝縮して液状になったナトリウムをウィック33の
毛細管現象で下方に輸送する5
こともできる。As another example, as shown in FIG. 7, a wick 33 such as a mesh made of stainless steel is filled in the recessed part, and the condensed and liquid sodium is drawn downward by the capillary action of the wick 33. You can also transport 5.
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
目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。Further, as another modification, the shape of the recess may be a trapezoid as shown in FIG. 8, or a circular shape such as an ellipse as shown in FIG. 9. In these modified examples, since the entrance part of the recess is narrow, the pressure drop rate within the recess due to cavity flow increases, and the mist trap effect becomes even greater, but the structure becomes more complicated. Processing and assembly man-hours tend to increase.
本発明の他への応用としては、ナ1〜リウム等の危険物
の他に有機容剤、毒物、劇物等を取り扱う化学プラント
用のポンプ、撹拌機等の回転機器の軸封部にも適用でき
る。また、これまでのメツシュフィルター等を用いたナ
トリウムペ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1〜ラツプ
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
効率の遠心分離機器が得られる。Other applications of the present invention include shaft seals of rotating equipment such as pumps and agitators for chemical plants that handle hazardous substances such as sodium to lithium, as well as organic containers, poisonous substances, and deleterious substances. Applicable. Further, in place of conventional sodium paper traps using mesh filters, etc., the present invention can be applied as highly efficient sodium paper traps using the centrifugal separation function. Furthermore, when applied to various centrifugal separators such as those used in uranium concentrators, highly efficient centrifugal separation equipment can be obtained.
[発明の効果]
]6
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。[Effects of the Invention] 6. As described above, according to the present invention, since the vertical groove portion provided in the penetrating portion of the pump shaft effectively traps sodium mist, It is possible to prevent the accumulation of sodium mist that penetrates and inhibits rotation.
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。Thus, a sodium-cooled reactor with a reliable mechanical pump is obtained.
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・・・す1〜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」二部機構、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
・・す1−リウム自由液面、12・・・カバーガス空間
、20・・・電動モータ、21・・・ポンプシャツ1〜
.22・・・インペラ、23・・・流入レデューサ−1
24・流出レデューサ−125・・・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1
〜トラツプ、33・・・ウィック・Fig. 1 is a structural sectional view of a pump shaft penetration part 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. 4 is a partial sectional view showing the shaft seal structure of a conventional mechanical pump; FIG. 5 is a cross-sectional view of a pump shaft penetrating portion according to an embodiment of the present invention; FIG. 7 is a sectional view showing the structure of another modification of the longitudinal groove structure of the present invention, and FIGS. 8 and 9 are sectional views of essential parts showing the structure of another modification of the groove shape of the invention. 2A and 2B are cross-sectional views of main parts showing structures of other modified examples of the groove shape of the present invention. 1... Su1~Rium, 2... Reactor vessel, 3... Reactor core, 4 Mechanical pump, 5... Intermediate heat exchanger, 6... Core two-part mechanism, 7... High temperature Plenum, 8... Low temperature plenum, 9... Roof slab 10... Partition structure, 11
...S1-lium free liquid level, 12...Cover gas space, 20...Electric motor, 21...Pump shirt 1~
.. 22... Impeller, 23... Inflow reducer-1
24・Outflow reducer-125...γ-ray shield, 26
- Shaft seal part, 27... Annular gap, 28... Mechanical seal, 29... Labyrinth seal, 30... Purge gas inlet, 31... Groove, 32... Sodium miss 1
~Trap, 33...Wick
Claims (1)
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。 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
。 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。 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。 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。 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。[Scope of Claims] 1. A reactor vessel filled with coolant and containing a reactor core, a prime mover disposed outside the upper part of the reactor vessel and driving the coolant circulation pump, a shaft sealing device for a drive shaft of the prime mover, and In the reactor vessel having a penetration part of the upper shield, a stationary part surrounding the drive shaft of the penetration part of the upper shield is provided with a vertical groove whose lower end reaches the lower end of the penetration part. A nuclear reactor having a coolant circulation pump characterized by: 2. A nuclear reactor having a coolant circulation pump according to claim 1, characterized in that a plurality of said vertical grooves are provided. 3. A nuclear reactor having a coolant circulation pump according to claim 1 or 2, wherein the vertical groove is spirally inclined in the rotational direction of the drive shaft. 4. An atom according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the space between the drive shaft of the penetrating part and the stationary part is supplied with purge gas flowing from the upper part to the lower part thereof. Furnace. 5. A nuclear reactor having a coolant circulation pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that part or all of the longitudinal grooves are filled with a wick having capillary action. 6. A nuclear reactor having a coolant circulation pump according to any one of claims 1 to 5, further comprising means for maintaining the temperature between the drive shaft and the stationary part in the penetrating part at a temperature higher than the melting point of the liquid metal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1180213A JPH0833462B2 (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Reactor with pump for coolant circulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1180213A JPH0833462B2 (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Reactor with pump for coolant circulation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0346592A true JPH0346592A (en) | 1991-02-27 |
JPH0833462B2 JPH0833462B2 (en) | 1996-03-29 |
Family
ID=16079379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1180213A Expired - Lifetime JPH0833462B2 (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Reactor with pump for coolant circulation |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0833462B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100430110C (en) * | 2006-10-17 | 2008-11-05 | 中国原子能科学研究院 | sodium vapor trap |
CN110033872A (en) * | 2019-04-26 | 2019-07-19 | 华北电力大学 | A kind of universal sodium cold rapid stack component monomer hydraulic experiment rack and its experimental method |
-
1989
- 1989-07-14 JP JP1180213A patent/JPH0833462B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100430110C (en) * | 2006-10-17 | 2008-11-05 | 中国原子能科学研究院 | sodium vapor trap |
CN110033872A (en) * | 2019-04-26 | 2019-07-19 | 华北电力大学 | A kind of universal sodium cold rapid stack component monomer hydraulic experiment rack and its experimental method |
Also Published As
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---|---|
JPH0833462B2 (en) | 1996-03-29 |
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