JP2003284449A

JP2003284449A - 養殖システム

Info

Publication number: JP2003284449A
Application number: JP2002094110A
Authority: JP
Inventors: Arata Ito; 新伊藤; Seiichi Yokobori; 誠一横堀; Yutaka Watanabe; 裕渡邊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】発電プラントの排熱を効率よく利用して周年休
止することなく海水を加温して海洋水産物を養殖育成す
ることのできる養殖システムを提供する。【解決手段】海洋深層水14を取水する海洋深層水取水設
備４と、表層海水15を取水する表層海水取水装置５と、
高温高圧の水蒸気を発生して発電を行い発電後の水蒸気
を前記海洋深層水取水設備４から供給される海洋深層水
14によって冷却して復水する復水器を備えた発電システ
ム１と、前記海洋深層水取水設備４から供給される海洋
深層水14と前記表層海水取水装置５から供給される表層
海水15とを熱交換させる熱交換器設備３と、前記発電シ
ステム１において加熱された海洋深層水と前記熱交換器
設備３において加熱された海洋深層水とを供給されて水
産物の養殖を行う陸上養殖施設２と、前記陸上養殖施設
２における使用後の海洋深層水を沿岸海域に放流して海
域肥沃化を行う放流設備10とを備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電プラントの排
熱を用いて海洋深層水を加熱して陸上養殖施設で水産物
の養殖に使用し、その後、沿岸に放流して海域を肥沃化
したり、沖合あるいは外洋の浮沈式生簀に流して漁業振
興と熱の有効利用を図る養殖システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭ガス化発電プラントおよび原子力発
電プラントは、発電コストが安いためにベースロード運
用が行われている。電力需要には日負荷変動（43〜100
％需要）があるために、ピーク電力需要に対しては水力
発電と石油火力発電プラントが用いられている。また、
季節変動（71.5〜100％需要）もあり、夏期と冬期にピ
ークがあるが、近年は、冷房需要の増大のため、夏期の
ピーク電力需要が最も大きい。

【０００３】原子力発電プラントの発電効率は、最新の
ＡＢＷＲの場合で33.4％程度である。そのため熱出力の
66.6％が排熱として海水中に放出されている。夏期にお
いては海面水温が上昇し、そのためタービン排出蒸気の
凝縮温度が高くなり、タービン出口圧力が上昇してター
ビン出力の低下が生じ、発電効率が低下する。この季節
変動需要と発電効率低下に対しても水力発電と石油火力
発電プラントが用いられている。しかしながら水力発電
の場合には遠隔立地で、環境破壊、建設期間が長い等の
問題があり、石油火力発電の場合には炭酸ガス排出によ
る地球温暖化の問題がある。

【０００４】上記のように、原子力発電プラントでは復
水器の冷却に海水を用いている。復水器でタービン排出
蒸気と熱交換を行って、取水海水温度より７℃程度昇温
した海水を沿岸海域に放流している。夏期には海面温度
が23℃程度あり、放流される海水温度は30℃になる。冬
期には海面温度が8℃程度であり、放流される海水温度
は15℃程度である。よく養殖されるブリ、マダイ、ヒラ
メ、クルマエビ、ウナギの最適水温範囲は、それぞれ16
℃〜21℃、20℃〜28℃、14℃〜17℃、25℃〜28℃、20℃
〜28℃である。

【０００５】水深300ｍ程度より取水する海洋深層水の
水温は7℃程度であり、周年一定温度である。また海洋
深層水は富栄養塩を含み、細菌類がほとんどいない清浄
な海水であるため養殖に用いると成長が速いのと同時に
病虫害対策の薬剤の投与が少なくて済む特徴がある。し
かしながら養殖に適した温度は14℃以上であるため昇温
をする必要がある。

【０００６】原子力発電プラントは、年に30日ほどかけ
て定期検査を行う。そのため原子力発電プラントの排熱
を魚の養殖に利用する場合、定期検査中においても排熱
に代わるものを準備する必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、海洋深
層水は富栄養塩を含み細菌類がほとんどいない清浄性の
ために養殖に用いると効果が大であるが、約7℃と低温
であり、魚の最適な成長温度に対しては低いために加温
して成長に適した水温にする必要がある。

【０００８】また、魚を養殖する場合、１日も休むこと
ができない。しかし、原子力発電プラントでは定期検査
のために１年の間に30日程度のプラント休止期間があ
り、排熱を供給できない期間が発生する。この定期検査
期間中にも養殖のための熱を供給する必要がある。

【０００９】そこで本発明は、発電プラントの排熱を効
率よく利用して周年休止することなく海水を加温して海
洋水産物を養殖育成することのできる養殖システムを提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、海洋
深層水を取水する海洋深層水取水設備と、表層海水を取
水する表層海水取水装置と、高温高圧の水蒸気を発生し
て発電を行い発電後の水蒸気を前記海洋深層水取水設備
から供給される海洋深層水によって冷却して復水する復
水器を備えた発電システムと、前記海洋深層水取水設備
から供給される海洋深層水と前記表層海水取水装置から
供給される表層海水とを熱交換させる熱交換器設備と、
前記発電システムにおいて加熱された海洋深層水と前記
熱交換器設備において加熱された海洋深層水とを供給さ
れて水産物の養殖を行う陸上養殖施設と、前記陸上養殖
施設における使用後の海洋深層水を沿岸海域に放流して
海域肥沃化を行う放流設備とを備えた構成とする。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、発電システムから高温高圧の水蒸気を供給されて熱
貯蔵を行い、海洋深層水取水設備から海洋深層水を供給
されて、陸上養殖施設に供給される海洋深層水の加熱を
行う潜熱蓄熱器を備えた構成とする。

【００１２】請求項３の発明は、海洋深層水を取水する
海洋深層水取水設備と、表層海水を取水する表層海水取
水装置と、高温高圧の水蒸気を発生して発電を行い発電
後の水蒸気を冷却して復水する復水器を備えた発電シス
テムと、前記復水器において加熱された水とアンモニア
の混合媒体によって発電を行い発電後の混合媒体を前記
海洋深層水取水設備から供給される海洋深層水によって
復液する復液器を備えた混合媒体発電システムと、前記
海洋深層水取水設備から供給される海洋深層水と前記表
層海水取水装置から供給される表層海水とを熱交換させ
る熱交換器設備と、前記混合媒体発電システムにおいて
加熱された海洋深層水と前記熱交換器設備において加熱
された海洋深層水とを供給されて水産物の養殖を行う陸
上養殖施設と、前記陸上養殖施設における使用後の海洋
深層水を沿岸海域に放流して海域肥沃化を行う放流設備
とを備えた構成とする。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、混合媒体発電システムから高濃度混合媒体蒸気を供
給されて熱貯蔵を行い、海洋深層水取水設備から海洋深
層水を供給されて、陸上養殖施設に供給される海洋深層
水の加熱を行う潜熱蓄熱器を備えた構成とする。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、発電システムで生成された水蒸気が潜熱蓄熱器に供
給されるようにした構成とする。請求項６の発明は、請
求項１または３の発明において、発電システムは、モジ
ュラー型高速増殖型原子力発電システムまたはモジュラ
ー型高温ガス冷却原子力発電システムまたはモジュラー
型軽水減速原子力発電システムまたは石炭ガス化発電シ
ステムである構成とする。

【００１５】請求項７の発明は、請求項１または３の発
明において、陸上養殖施設は、水の流れにしたがって複
数の流水槽が複数段立体配置された流水式養殖工場を備
えている構成とする。

【００１６】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、下流側の流水槽に稚魚を入れ、成長するに従い上流
側の流水槽に導くのに伴い、移動魚列の後尾側から所定
の割合の魚を間引くようにした構成とする。

【００１７】請求項９の発明は、請求項１または３の発
明において、上段の流水槽の出口部に濾過装置を設置
し、下段の流水槽の入口部に濾過水を流し、濾過水で前
記濾過装置に捕集された濾過物を流して回収するように
した構成とする。請求項10の発明は、沖合あるいは外洋
に設置された浮沈式の生簀を備え、陸上養殖施設で使用
後の海洋深層水を前記生簀に供給するようにした構成と
する。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図８を参照して説明する。本実施の形態の養殖システ
ムは、図１に示すように、複数の原子力コジェネシステ
ム１と、流水式養殖工場２と、熱交換器設備３と、取水
ポンプ設備４と、表層海水取水装置５と、取水配管６，
11と、配管７，８，９と、放水配管10，12とを備え、海
洋深層水14を取水し、複数基の原子力コジェネシステム
１の復水器で熱交換を行い、また取水した低温海洋深層
水14の分岐したものを熱交換器設備３において高温表層
海水15と熱交換を行い、流水式養殖工場２に導き、水産
物の養殖に用いた後、沿岸海域18に放流して海域の肥沃
化を行って漁業振興を行う養殖システムである。

【００１９】取水ポンプ設備４に設置された取水ポンプ
で取水配管６を経由して取水された低温海洋深層水14
は、配管７で原子力コジェネシステム１あるいは熱交換
器設備３に導かれる。

【００２０】原子力コジェネシステム１には、図３に示
す原子力発電システム28が設置されている。配管７で原
子力コジェネシステム１に導かれた低温海洋深層水14
は、原子力発電システム28の復水器32で加熱されて高温
海洋深層水17となり、配管８で流水式養殖工場２に導か
れる構成である。

【００２１】また、高温表層海水15を表層海水取水装置
５で取水して取水配管11を経由して熱交換器設備３に導
き、低温海洋深層水14と熱交換を行わせて低温表層海水
16とし、放水配管12を経由して沿岸海域18に放流する。
また、熱交換器設備３で加熱された高温海洋深層水17は
配管９を経由して流水式養殖工場２に導かれる構成であ
る。流水式養殖工場２で養殖に利用された高温海洋深層
水17は、放水配管10を経由してノズル孔13より沿岸海域
18に放流される。

【００２２】低温海洋深層水14は、図２に示すように、
海底20に設置された海底取水配管22を使って取水され
る。表層海水取水装置５は潜水式構成であり、取水され
た高温表層海水15は、図示されていない海底送水配管を
経由して図示されていない熱交換器設備３に導かれる。

【００２３】流水式養殖工場２から排出される高温海洋
深層水17は、放水配管10を経由してノズル孔13より沿岸
海域18に放流され、ノズル孔13より噴出される高温海洋
深層水17は、図示されていない人工漁礁等に吹き付けら
れる構成である。

【００２４】原子力発電システム28は、図３に示すよう
に、原子炉29、水蒸気タービン30、発電機31、復水器3
2、循環ポンプ33、切換弁34等で構成されている。原子
炉29で発生した蒸気は、水蒸気タービン30に導かれ、こ
れを駆動して同軸に結合された発電機31で発電を行い、
水蒸気タービン30の排気は、復水器32に導かれて復水
し、循環ポンプ33で原子炉29に還流する構成である。原
子炉29で発生した蒸気は、水蒸気タービン30のヒートシ
ンク喪失時には切換弁34を経由して復水器32に導かれ全
量ドレーンされる。

【００２５】低温海洋深層水14が、配管７を経由して復
水器32の熱交換部に導かれ、熱交換を行って高温海洋深
層水17となり、配管８を経由して流水式養殖工場２に導
かれる構成である。

【００２６】流水式養殖工場２は、その縦断面図を図４
に示すように、海洋深層水供給配管55、海洋深層水分配
流路56、流水槽47、48、49、海洋深層水回収流路53、海
洋深層水回収配管54等で構成されている。

【００２７】海洋深層水供給配管55は、流水式養殖工場
２内の高さ方向の異なる位置の海洋深層水分配流路56に
高温海洋深層水17を分配し、海洋深層水分配流路56は、
同一平面内に設置された流水槽47、48、49に海洋深層水
17を分配する構成である。

【００２８】海洋深層水分配流路56から、流水槽47、4
8、49へはシャワー状で高温海洋深層水17が分配され
る。分配された高温海洋深層水17は格子板50を通って流
水槽47に流入し、可動格子板51を通って流水槽48に流入
し、可動格子板51を通って流水槽49に流入し、格子板52
を通って海洋深層水回収流路53に流出する構成である。
流水槽47、48、49での高温海洋深層水17の流れは一方向
である。

【００２９】海洋深層水回収流路53に集められた高温海
洋深層水17は海洋深層水回収配管54に流入して流水式養
殖工場２の外に導かれる。また、図示していないが、フ
ィルター装置と循環ポンプを経由して海洋深層水供給配
管55に還流する構成も付設されている。

【００３０】流水式養殖工場２の平面図は図５のように
なっている。すなわち、海洋深層水分配流路56に分配さ
れた高温海洋深層水17が、並列に配置された流水槽に再
度分配され、格子板50、流水槽47、可動格子板51、流水
槽48、可動格子板51、流水槽49、格子板52を通って海洋
深層水回収流路53に流れ込んで集められる構成である。
流水槽47、流水槽48、流水槽49の順に流れ方向の寸法が
短くなっていて、またそれらの内面壁には緩衝材57が取
付けられている。

【００３１】流水式養殖工場２は、図６に示すように、
海洋深層水が上下複数段に設置された流水槽を上から下
へ順次流れ降りる方式でもよい。すなわち、海洋深層水
供給配管55より高温海洋深層水17が、海洋深層水分配流
路56に導かれ、海洋深層水分配流路56から建屋の最上段
部の平面内に配置された流水槽47、48、49に分配され
る。

【００３２】海洋深層水分配流路56からシャワー状で分
配された高温海洋深層水17は、格子板50、流水槽47、可
動格子板51、流水槽48、可動格子板51、流水槽49、格子
板52を流れてフィルタ帯59の上に流出する。フィルタ帯
59で濾過された海洋深層水は海洋深層水供給枡62に流入
し、フィルタ帯59でトラップされた濾過物は、帯駆動軸
61の回転で移動するフィルタ帯59に付着した状態で移動
し、下面にきた時に受樋60で集められた海洋深層水がフ
ィルタ帯59に流され、濾過物がフィルタ帯59より取り除
かれ、濾過物回収配管63に流入する。

【００３３】海洋深層水供給枡62に集められた海洋深層
水は再びシャワー状で中段の流水槽47、48、49に導かれ
る、以下上記と同様な構成が下段方向に繰り返される。
最下段の流水槽49、格子板52を流出した海洋深層水は海
洋深層水回収流路53に集められ、海洋深層水回収配管54
で流水式養殖工場２の外へ導かれる。

【００３４】図７は、東京電力管内における電力需要の
昼夜の変動を示したものである。最大需要100％に対し
て最少需要は43％である。図８は、我が国の月別最大電
力の変動を示したものである。夏と冬にピークがあり、
最大需要100％に対して最少需要は71.5％である。

【００３５】以上のような構成とした本発明の第１の実
施の形態の養殖システムにおいて、水深300ｍ程度の深
さより低温の海洋深層水14を汲み上げ、原子力コジェネ
システム１に設置された原子力発電システム28の復水器
32の熱交換部に導いて、水蒸気タービン30よりの排気蒸
気と熱交換をさせて昇温した高温海洋深層水、および、
分岐した低温海洋深層水14を熱交換器設備３に導いて高
温表層海水15と熱交換をさせて昇温した高温海洋深層水
とを流水式養殖工場２に導き、ヒラメ等の養殖に用いた
後で、放水配管10のノズル孔13より沿岸海域18に放流す
る。

【００３６】夏期の表層海水温度は30℃程度にまで上昇
するため、海洋深層水14を加熱するのに用いることがで
きる。そこで高温表層海水15を熱交換器設備３に導い
て、低温海洋深層水14と熱交換を行わせて海洋深層水14
を昇温させて、流水式養殖工場２に導いて養殖に用い
る。流水式養殖工場２への高温海洋深層水17が、表層海
水15を用いて確保されているため、原子力コジェネシス
テム１の復水器32で熱交換をして低温海洋深層水14を昇
温させる温度は、熱交換器の物理的条件で決まる最低温
度にすることができる。このことにより水蒸気タービン
30の背圧が下げられて出力を増大させることができ、夏
期のピーク電力に対して対応することができる。

【００３７】原子力発電システム28が定期点検を行うた
めに休止する場合は、流水式養殖工場２に流す高温海洋
深層水17の減少分に見合う循環流を流水式養殖工場２内
に形成し、各流水式養殖システムに流れる流量が変化し
ないようにする。流水式養殖工場２内に形成する高温海
洋深層水17の循環流に設けたフィルタ装置によって残餌
および魚排出物の回収を行ったり、溶存酸素量の調整を
行う。原子力発電システム28がスクラムを行った時にも
同様な対応をして養殖に対する影響の緩和を行うように
する。

【００３８】陸上養殖は、海面養殖に比較して単位体積
当りの生産性が10倍以上高い。陸上養殖で用いられる流
水式養殖システムの単位体積当りの生産性が高い特長を
活用するため、立体配置を行って狭い敷地面積でも養殖
面積を増大できる養殖工場とする。高温海洋深層水17を
養殖工場２の最上階まで導き、順次流水槽47、48、49を
流して最下層に導いて養殖を行う。

【００３９】成長段階別の魚を個別の流水槽に入れ、成
魚の入った流水槽が最上流になるように連続して配置接
続し、成長段階別の流水槽間に可動格子板51を入れ、一
定期間の育成期間中は成長段階別の区別を行う。一定期
間後、成魚を販売するために取出し、可動格子板51を上
げて、下流側の流水槽の魚を成魚育成用の流水槽に流れ
に逆らって泳がせて導き、魚列の一定割合の魚が成魚育
成用の流水槽に入った段階で可動格子板51を下げて残り
の魚は間引きのために取り除く。順次このようにして育
成段階の高い流水槽に魚を移動させるのと間引きを同時
に行う。流れの最終段階の流水槽には別途育成した稚魚
を入れる。

【００４０】育成段階別の魚が入った流水槽をフロアに
並列で設置し、流水式養殖工場建屋内には同様のフロア
を複数階設ける。販売のために成魚の取出しを毎日行う
場合、育成段階別の流水槽の組み合わされた流水式養殖
システムが、365本用意される。成魚の出荷に土日の休
みを設ける場合は、流水式養殖システムを260本用意す
ればよい。間引きで取出した魚は、加工用に販売する。

【００４１】電力需要の多い夏期においては原子力コジ
ェネシステム１で低温海洋深層水14を昇温させる温度を
小さくし、流水式養殖工場２で必要とする高温海洋深層
水17を高温表層海水15と低温海洋深層水14の熱交換で得
られる高温海洋深層水17で確保することにより水蒸気タ
ービン30の出力を増大させて電力需要ピークに対応する
ことができる。

【００４２】原子力発電システム28が定期点検で運転を
停止する場合や、原子炉スクラム等の計画外の停止が発
生した場合には、流水式養殖工場２内での循環量を増や
して流水式槽47、48、49を流れる流量に変化が生じない
ように対応することで魚の周年出荷が可能になる。

【００４３】流水式養殖工場２には可動格子板51で魚の
生育段階別に仕切った流水槽47、48、49が設置されてい
るので、一定期間毎に成魚を販売に出し、可動格子板51
を上げて魚を遊泳させて順次上流側の流水槽に導き、魚
列の後から一定割合を間引く操作をして育成を行うこと
ができる。泳ぐ力の弱い魚は餌を採る力も弱いため成長
も遅くなり死ぬ確率も高いため、死ぬ前に間引くことで
残った魚の環境を良くするとともに間引いた魚を有効に
活用することができる。

【００４４】つぎに本発明の第２の実施の形態を説明す
る。この実施の形態の養殖システムは図９に示すよう
に、図１に示した原子力コジェネシステム１内に、原子
力発電システム28のほかに潜熱蓄熱器46が設けられた構
成である。

【００４５】原子力発電システム28の原子炉29で生成さ
れた水蒸気が潜熱蓄熱器46の熱交換部にも導かれ、熱交
換を行った後に原子力発電システム28の復水器32の入口
側に導かれる。低温海洋深層水14は配管７を経由して原
子力発電システム28の復水器32の熱交換部に導かれ、熱
交換後に高温になったものが配管８に、また分岐された
ものが潜熱蓄熱器46に導かれ、熱交換後に高温になった
ものも配管８に導かれる。潜熱蓄熱器46には、一例とし
て三菱化学エンジニアリング製のエリスリトール系蓄熱
剤（ＰＣＭ−１２０Ａ）が設備される。

【００４６】１基の原子力コジェネシステム１の原子力
発電システム28が定期点検で運転停止をしている間、残
りの運転をしている原子力コジェネシステム１の原子力
発電システム28の夜間の水蒸気を分岐して潜熱蓄熱器46
に導いて潜熱貯蔵を行う。昼間は低温海洋深層水14を分
岐して潜熱蓄熱器46に導いて熱交換をして高温海洋深層
水17に変換して原子力発電システム28の復水器32からの
ものと合わせて流水式養殖工場２に導く。

【００４７】この第２の実施の形態の養殖システムにお
いては、原子力発電システム28の夜間の熱エネルギーを
潜熱蓄熱し、昼間に高温海洋深層水17を造るのに用いる
ことで原子力発電システム28が定期点検で休止している
期間に、流水式養殖工場２に供給する高温海洋深層水17
の量を増すことが可能となり、周年養殖の効率が向上す
る。

【００４８】次に本発明の第３の実施の形態を説明す
る。この実施の形態の養殖システムは図10に示すよう
に、原子力コジェネシステム１内に設置された原子力発
電システム28の原子炉29で生成した水蒸気を直接、復水
器32に導くルートを設けず、水蒸気は、切換弁34によっ
て水蒸気タービン30および潜熱蓄熱器46に導かれる構成
である。水蒸気タービン30のヒートシンク喪失が発生し
た場合には、水蒸気の全量を潜熱蓄熱器46に導いて熱交
換を行ってから復水器32に導く。

【００４９】この第３の実施の形態の養殖システムにお
いては、水蒸気タービン30のヒートシンク喪失のとき、
水蒸気を潜熱蓄熱器46に導いて低温海洋深層水14で熱交
換を行うので、復水器の熱交換部に予備の熱交換部が要
求されず、復水器32の容量を小さくすることができる。

【００５０】次に本発明の第４の実施の形態を説明す
る。この実施の形態の養殖システムは、図11に示すよう
に、原子力コジェネシステム１内に混合媒体発電システ
ム35を原子力発電システム28のボトミングサイクルとし
て付設した構成である。

【００５１】混合媒体発電システム35は、高圧分離器3
6、混合媒体タービン37、発電機38、混合器39、復液器4
0、加圧ポンプ41、熱交換器42、減圧弁43、絞弁44、切
換弁45等で構成されている。混合媒体は水とアンモニア
からなる。

【００５２】原子力発電システム28の復水器32で加熱さ
れた混合媒体が混合媒体発電システム35の高圧分離器36
に導かれ、高濃度混合媒体蒸気と低濃度混合媒体液に分
離される。高濃度混合媒体蒸気は混合媒体タービン37に
導かれこれを駆動して同軸に結合された発電機38で発電
を行う。

【００５３】混合媒体タービン37の排気は混合器39に導
かれ、高圧分離器36で分離された後、熱交換器42で冷却
され、絞り弁44で減圧された低濃度混合媒体液と混合吸
収され、復液器40に導かれて凝縮・復液される。復液は
加圧ポンプ41で加圧されて熱交換器42を経由して原子力
発電システム28の復水器32の熱交換部に還流する。

【００５４】混合媒体タービン37のヒートシンク喪失対
応として、高圧分離器36で分離された高濃度混合媒体蒸
気は、切換弁45で分岐されて減圧弁43を経由して混合器
39に導かれる。低温海洋深層水14は配管７を経由して混
合媒体発電システム35の復液器40の熱交換部に導かれ、
熱交換後に高温になったものが配管８に導かれる。

【００５５】原子力発電システム28の水蒸気タービン30
のヒートシンクが無くなると、切換弁34が切り換わって
原子炉29で発生した蒸気の全量が復水器32に導かれる。
この蒸気の熱を除去するために混合媒体発電システム35
の加圧ポンプ41は吐出量を増やして対応する。また、切
換弁45が開放され高濃度混合媒体蒸気の全量が減圧弁43
を経由して混合器39に流入し、絞り弁44からの低濃度混
合媒体液と混合吸収されて復液器40に流入する。これに
よって復液器40での熱交換量が増加するため低温海洋深
層水14の取水量を増加させて対応する。

【００５６】混合媒体タービン37のヒートシンクが無く
なると、切換弁45を切り換えて高濃度混合媒体蒸気の全
量を減圧弁43に導き、引き続き混合器39に流入させ、低
濃度混合媒体液と混合吸収して復液器40に流入する。こ
れによって復液器40での熱交換量が増加するため、低温
海洋深層水14の取水量を増加させて対応する。

【００５７】この第４の実施の形態の養殖システムは、
混合媒体発電システム35を原子力発電システム28のボト
ミングサイクルとして付設することにより、原子力発電
システム28の排熱を流水式養殖工場２で利用する時にワ
ンクッションが置かれることになり、原子炉事故時の放
射能汚染が環境に拡大することが防止される。また、水
・アンモニア混合媒体サイクルを付設することにより低
温度までの熱回収ができるようになり総合発電効率が向
上する。

【００５８】つぎに本発明の第５の実施の形態を説明す
る。この実施の形態の養殖システムは、図12に示すよう
に、原子力コジェネシステム１内にさらに潜熱蓄熱器46
を設けた構成である。

【００５９】混合媒体発電システム35の高圧分離器36で
分離された高濃度混合媒体蒸気の一部が潜熱蓄熱器46の
熱交換部に導かれ、熱交換を行った後に混合媒体発電シ
ステム35の混合器39に導かれ、絞り弁44からの低濃度混
合媒体液に混合吸収される。

【００６０】低温海洋深層水14は配管７を経由して混合
媒体発電システム35の復液器40の熱交換部に導かれ、熱
交換後に高温になったものが配管８に、また分岐された
低温海洋深層水14が潜熱蓄熱器46に導かれ、熱交換後に
高温になったものも配管８に導かれる。

【００６１】潜熱蓄熱器46には、一例として三菱化学エ
ンジニアリング製のエリスリトール系蓄熱剤（ＰＣＭ−
１２０Ａ）が設備されている。１基の原子力コジェネシ
ステム１内の原子力発電システム28が定期点検で運転停
止をしている間、残りの運転をしている原子力コジェネ
システム１内の混合媒体発電システム35の夜間の高濃度
混合媒体蒸気を分岐して潜熱蓄熱器46に導いて潜熱貯蔵
を行う。昼間は低温海洋深層水14を分岐して潜熱蓄熱器
46に導いて熱交換をして高温海洋深層水17に変換して混
合媒体発電システム35の復液器40からのものと合わせて
流水式養殖工場２に導く。

【００６２】この第５の実施の形態の養殖システムは、
夜間の熱エネルギーを潜熱蓄熱し昼間に高温海洋深層水
を造るのに用いることで、原子力発電システム28が定期
点検で休止している期間にも流水式養殖工場２に高温海
洋深層水を供給する量を増やすことが可能となり、周年
養殖の効率を向上することができる。

【００６３】つぎに本発明の第６の実施の形態を説明す
る。この実施の形態の養殖システムは、図13に示すよう
に、混合媒体発電システム35の高圧分離器36で分離され
た高濃度混合媒体蒸気を混合媒体タービンに導かずバイ
パスして全量を直接、混合器39に導くルートを設けず、
高濃度混合媒体蒸気は、切換弁45を介して混合媒体ター
ビン37および潜熱蓄熱器46へ導かれる構成である。

【００６４】言いかえれば、原子力コジェネシステム１
内に設置された混合媒体発電システム35の高圧分離器36
で分離した高濃度混合媒体蒸気を混合媒体タービン37に
導かずバイパスして全量を混合器39に導くルートを削除
した構成である。

【００６５】混合媒体タービン37のヒートシンク喪失が
発生した場合には、高濃度混合媒体蒸気の全量を潜熱蓄
熱器46に導いて熱交換を行ってから混合器39に導く。そ
して、低温海洋深層水14の取水量を増やし、潜熱蓄熱器
46への分岐量も増やして対応する。

【００６６】この第６の実施の形態の養殖システムにお
いては、混合媒体タービン37のヒートシンク喪失の時、
高濃度混合媒体蒸気を潜熱蓄熱器46に導いて低温海洋深
層水14で熱交換を行うので、復液器40の熱交換部に予備
の熱交換部が要求されず、復液器40の容量は小さくてす
む。

【００６７】つぎに本発明の第７の実施の形態を説明す
る。この実施の形態の養殖システムは、図14に示すよう
に、原子力発電システム28の原子炉29で生成された水蒸
気を水蒸気タービン30に導かず、バイパスして潜熱蓄熱
器58に導く管路を設けた構成である。

【００６８】潜熱蓄熱器58においては、混合媒体発電シ
ステム35からの高濃度混合媒体蒸気および原子力発電シ
ステム28からの高温の水蒸気が低温海洋深層水と熱交換
する。潜熱蓄熱器58を通過した水蒸気は原子力発電シス
テム28の復水器32に戻る。水蒸気タービン30のヒートシ
ンク喪失が発生した場合には、水蒸気の全量を潜熱蓄熱
器58に導いて熱交換を行ってから復水器32に導く。

【００６９】この発明の第７の実施の形態の養殖システ
ムにおいては、水蒸気タービン30のヒートシンク喪失の
時、水蒸気を潜熱蓄熱器58に導いて低温海洋深層水14で
熱交換を行うので、復水器32の熱交換部に予備の熱交換
部が要求されず、復水器32の容量は小さくてすむ。ま
た、混合媒体タービン37のヒートシンク喪失の時、高濃
度混合媒体蒸気を潜熱蓄熱器46に導いて低温海洋深層水
14で熱交換を行うので、復液器40の熱交換部に予備の熱
交換部が要求されず、復液器40の容量は小さくてすむ。

【００７０】つぎに説明する第８の実施の形態は、流水
式養殖工場で使用した後の海洋深層水を沿岸海域に放流
するのではなく、沖合あるいは外洋に設置した浮沈式生
簀に供給するようにした養殖システムである。

【００７１】すなわち、図15に示すように、海底取水配
管22と並行して敷設した放水配管（図示せず）が、垂直
配管26に接続され、垂直配管26から中性浮力人工海底23
に敷設した放水配管に高温海洋深層水14が導かれる構成
になっている。そして、中性浮力人工海底23の上に浮沈
式生簀24が構成されている。

【００７２】流水式養殖工場２で用いられた高温海洋深
層水17は、海底放水配管（図示せず）、垂直配管26、中
性浮力人工海底23に敷設した放水管（図示せず）より浮
沈式生簀24に向かって放出される。

【００７３】この第８の実施の形態の養殖システムによ
れば、沿岸海域18に高温海洋深層水17を放水して海の肥
沃化を行う代わりに、浮沈式生簀24の中の魚に直接海洋
深層水を供給することにより、魚の沖合・外洋生簀利用
の養殖を効率良くが行うことができる。

【００７４】つぎに説明する第９の実施の形態は、前記
第８の実施の形態における海底取水配管22と海底放水配
管を海底トンネル、水中トンネル、昇降トンネル等の内
部に設置した構成の養殖システムである。

【００７５】すなわち、図16に示すように、図15に示し
た海底取水配管22と海底放水配管（図示せず）を海底ト
ンネル65、水中トンネル66、昇降トンネル68内部に設け
る。浮沈式浮構造体25、昇降トンネル68、海底構造物67
は、海底トンネル65を掘削するときの残土の搬出、機材
の搬入、作業者の出入り等のルートとして用いられる。
また、海底トンネル65、水中トンネル66とを含め、取水
配管、放水配管のメンテナンスのためのアプローチルー
トとして用いる。

【００７６】浮沈式浮構造体25、昇降トンネル68、海底
構造物67は、海底トンネル65を掘削する前に設置され、
これらを通って残土の搬出、機材の搬入、作業者の出入
りが行われる。養殖が開始されると生産物の出荷、機材
の交換、作業者の養殖施設へのアクセスルートとして用
いられる。

【００７７】この第８の実施の形態の養殖システムは、
沖合の海底に配管が設置されないため底引き網漁業に対
して取水配管、放水配管敷設の影響が発生しない。ま
た、海底トンネル、水中トンネル、昇降トンネル内に取
水配管、放水配管が設置されているために、これら配管
のメンテナスを容易におこなうことができる。

【００７８】原子力発電プラントの発電効率は33.4％程
度であり、排熱として環境に放出している熱量が非常に
大きい。上記各実施の形態の養殖システムにおいては、
この排熱を有効利用するために低温度の海洋深層水を加
熱するのに用い、魚の成長適温にし、養殖効率を向上さ
せている。

【００７９】魚を養殖する場合、１日も休むことができ
ない。原子力発電プラントでは定期検査のために１年の
間に30日程度のプラント休止期間があり、排熱を供給で
きない期間が発生する。この定期検査期間中にも養殖の
ために熱を供給するために補助ボイラーを準備すること
も考えられるが、原子力発電プラントの排熱は熱出力の
66.6％もあり、膨大な量であるため現実的な対応ではな
い。そこで複数基の原子力発電プラント群で養殖用の排
熱を供給する。プラント群の排熱の全量を養殖に用いる
場合、３基の組合せで１基が定期検査を行っている場
合、他の２基は養殖のために熱を供給するために発電を
中止して熱供給専用原子炉としての運転を行うことにな
る。１基の排熱を養殖に用いるのを止める場合には２基
でプラント群を構成することになる。群を構成するプラ
ント基数が多くなれば、利用されない排熱量は減る。

【００８０】原子力発電プラントは、発電コストが安い
ため、ベースロード運転をした方が有利である。しかし
ながら、電力需要には日負荷変動があるため、夜間の熱
エネルギーに余剰が生じる。そこでこの夜間の余剰の熱
エネルギーを貯蔵し、昼間には貯蔵熱エネルギーと排熱
とで養殖用の海洋深層水を加熱する。

【００８１】電力需要は、夏期にピーク需要があり、一
方表層海水温度は高くなり、表層海水を用いて発電所の
復水器の冷却を行うと発電量が低下し、ピーク需要に対
しては悪い作用が生じる。海洋深層水は年間を通じて温
度が変わらないため復水器の冷却に用いると発電量は年
間を通じて変わらなくなる。

【００８２】熱交換を行った海洋深層水を養殖に用いる
と、タービン出口蒸気圧が高くなり、海洋深層水が持っ
ている低温性を最大に利用した発電が出来なくなる。そ
こで夏期においては養殖に利用する海洋深層水の加熱を
高温になった表層海水との熱交換により得た高温海洋深
層水と、復水器の冷却による温度上昇を最低にした海洋
深層水を混合したものを用いることで、発電量を増大さ
せてピーク電力需要に対応している。

【００８３】陸上養殖は、海面養殖に比べ単位体積当た
りの生産性が高いが、それでも施設を設置する広大な陸
地面積の確保が困難である。そこで流水式養殖設備を立
体的に配置した養殖工場で陸地面積不足の解決を図って
いる。

【００８４】なお、上記各実施の形態の養殖システムに
おける原子力発電システム28は、沸騰水型あるいは加圧
水型の原子力発電システムのほかに、モジュラー型高速
増殖型原子力発電システムあるいはモジュラー型高温ガ
ス冷却原子力発電システムあるいはモジュラー型軽水減
速原子力発電システムであってよい。またさらに、原子
力発電システム28の代りに石炭ガス化発電システムと
し、原子力コジェネシステム１の代りに石炭ガス化コジ
ェネシステムとしてもよい。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、発電プラントの排熱を
効率よく利用して周年休止することなく海水を加温して
海洋水産物を養殖育成することのできる養殖システムを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の養殖システムの全
体構成を示す平面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態の養殖システムにお
ける海洋深層水の取水と放流のための構成を示す図。

【図３】本発明の第１の実施の形態の養殖システムにお
ける原子力コジェネシステムの構成を示す図。

【図４】本発明の第１の実施の形態の養殖システムにお
ける流水式養殖工場の立面図。

【図５】本発明の第１の実施の形態の養殖システムにお
ける流水式養殖工場の平面図。

【図６】本発明の第１の実施の形態の養殖システムにお
ける流水式養殖工場の他の例を示す立面図。

【図７】電力需要の昼夜の変動例を示し、本発明の第１
の実施の形態の養殖システムの効果を説明するグラフ。

【図８】月別の最大電力の変動例を示し、本発明の第１
の実施の形態の養殖システムの効果を説明するグラフ。

【図９】本発明の第２の実施の形態の養殖システムにお
ける原子力コジェネシステムの構成を示す図。

【図１０】本発明の第３の実施の形態の養殖システムに
おける原子力コジェネシステムの構成を示す図。

【図１１】本発明の第４の実施の形態の養殖システムに
おける原子力コジェネシステムの構成を示す図。

【図１２】本発明の第５の実施の形態の養殖システムに
おける原子力コジェネシステムの構成を示す図。

【図１３】本発明の第６の実施の形態の養殖システムに
おける原子力コジェネシステムの構成を示す図。

【図１４】本発明の第７の実施の形態の養殖システムに
おける原子力コジェネシステムの構成を示す図。

【図１５】本発明の第８の実施の形態の養殖システムの
構成を示す断面図。

【図１６】本発明の第９の実施の形態の養殖システムの
構成を示す図。

【符号の説明】

１…原子力コジェネシステム、２…流水式養殖工場、３
…熱交換器設備、４…取水ポンプ設備、５…表層海水取
水装置、６，11…取水配管、７，８，９…配管、10，12
…放水配管、13…ノズル孔、14…低温海洋深層水、15…
高温表層海水、16…低温表層海水、17…高温海洋深層
水、18…沿岸海域、19…海岸線、20…海底、21…岩盤、
22…海底取水配管、23…中性浮力人工海底、24…浮沈式
生簀、25…浮沈式浮構造体、26…垂直配管、27…ケーブ
ル、28…原子力発電システム、29…原子炉、30…水蒸気
タービン、31…発電機、32…復水器、33…循環ポンプ、
34…切換弁、35…混合媒体発電システム、36…高圧分離
器、37…混合媒体タービン、38…発電機、39…混合器、
40…復液器、41…加圧ポンプ、42…熱交換器、43…減圧
弁、44…絞り弁、45…切換弁、46…潜熱蓄熱器、47，4
8，49…流水槽、50，52…格子板、51…可動格子板、53
…海洋深層水回収流路、54…海洋深層水回収配管、55…
海洋深層水供給配管、56…海洋深層水分配流路、57…緩
衝材、58…潜熱蓄熱器、59…フィルタ帯、60…受樋、61
…帯駆動軸、62…海洋深層水供給枡、63…濾過物回収配
管、64…海面、65…海底トンネル、66…海中トンネル、
67…海底構造物、68…昇降トンネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡邊裕東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内Ｆターム(参考） 2B104 AA01 CA01 CC06 EA01 EC01 EC11 FA04 FA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】海洋深層水を取水する海洋深層水取水設
備と、表層海水を取水する表層海水取水装置と、高温高
圧の水蒸気を発生して発電を行い発電後の水蒸気を前記
海洋深層水取水設備から供給される海洋深層水によって
冷却して復水する復水器を備えた発電システムと、前記
海洋深層水取水設備から供給される海洋深層水と前記表
層海水取水装置から供給される表層海水とを熱交換させ
る熱交換器設備と、前記発電システムにおいて加熱され
た海洋深層水と前記熱交換器設備において加熱された海
洋深層水とを供給されて水産物の養殖を行う陸上養殖施
設と、前記陸上養殖施設における使用後の海洋深層水を
沿岸海域に放流して海域肥沃化を行う放流設備とを備え
たことを特徴とする養殖システム。
【請求項２】前記発電システムから高温高圧の水蒸気
を供給されて熱貯蔵を行い、前記海洋深層水取水設備か
ら海洋深層水を供給されて、前記陸上養殖施設に供給さ
れる海洋深層水の加熱を行う潜熱蓄熱器を備えたことを
特徴とする請求項１に記載の養殖システム。
【請求項３】海洋深層水を取水する海洋深層水取水設
備と、表層海水を取水する表層海水取水装置と、高温高
圧の水蒸気を発生して発電を行い発電後の水蒸気を冷却
して復水する復水器を備えた発電システムと、前記復水
器において加熱された水とアンモニアの混合媒体によっ
て発電を行い発電後の混合媒体を前記海洋深層水取水設
備から供給される海洋深層水によって復液する復液器を
備えた混合媒体発電システムと、前記海洋深層水取水設
備から供給される海洋深層水と前記表層海水取水装置か
ら供給される表層海水とを熱交換させる熱交換器設備
と、前記混合媒体発電システムにおいて加熱された海洋
深層水と前記熱交換器設備において加熱された海洋深層
水とを供給されて水産物の養殖を行う陸上養殖施設と、
前記陸上養殖施設における使用後の海洋深層水を沿岸海
域に放流して海域肥沃化を行う放流設備とを備えたこと
を特徴とする養殖システム。
【請求項４】前記混合媒体発電システムから高濃度混
合媒体蒸気を供給されて熱貯蔵を行い、前記海洋深層水
取水設備から海洋深層水を供給されて、前記陸上養殖施
設に供給される海洋深層水の加熱を行う潜熱蓄熱器を備
えたことを特徴とする請求項３に記載の養殖システム。
【請求項５】前記発電システムで生成された水蒸気が
前記潜熱蓄熱器に供給されるようにしたことを特徴とす
る請求項４に記載の養殖システム。
【請求項６】前記発電システムは、モジュラー型高速
増殖型原子力発電システムまたはモジュラー型高温ガス
冷却原子力発電システムまたはモジュラー型軽水減速原
子力発電システムまたは石炭ガス化発電システムである
ことを特徴とする請求項１または３に記載の養殖システ
ム。
【請求項７】前記陸上養殖施設は、水の流れにしたが
って複数の流水槽が複数段立体配置された流水式養殖工
場を備えていることを特徴とする請求項１または３に記
載の養殖システム。
【請求項８】下流側の流水槽に稚魚を入れ、成長する
に従い上流側の流水槽に導くのに伴い、移動魚列の後尾
側から所定の割合の魚を間引くようにしたことを特徴と
する請求項７に記載の養殖システム。
【請求項９】上段の流水槽の出口部に濾過装置を設置
し、下段の流水槽の入口部に濾過水を流し、濾過水で前
記濾過装置に捕集された濾過物を流して回収するように
したことを特徴とする請求項７に記載の養殖システム。
【請求項１０】沖合あるいは外洋に設置された浮沈式
の生簀を備え、前記陸上養殖施設で使用後の海洋深層水
を前記生簀に供給するようにしたことを特徴とする請求
項１または３に記載の養殖システム。