JP2006145392A - 原子力プラント - Google Patents

Abstract

【課題】 免震構造による有効な原子力プラントを提供する。
【解決手段】 原子炉建屋１とタービン建屋２とを共通の免震基礎マット３上に設置して免震装置４により免震支持する。プラント外の取水源から取水した冷却水を冷却設備に供給しかつプラント外の放水源に放水するための冷却水循環設備２０を備える。冷却水循環設備は、免震基礎マットとは独立に設けた水槽２２と、水槽に接続された水路２１と、免震基礎マットに支持されて水槽と冷却設備との間に配管された管路２３とからなり、管路の先端部を水槽内に水平方向の相対変位を許容せしめる状態で挿入することにより、水路と管路とを水槽を介して免震変位を吸収可能に連絡してプラント内外にわたる一連の冷却水循環経路を構成する。変圧設備を免震基礎マット上に設置し、プラント外部への送電路として、免震基礎マットの免震変位を吸収可能な弛みを持たせたケーブルを採用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は免震構造の原子力プラントに係わり、特に原子炉建屋とタービン建屋とを共通の免震基礎マット上に設置して免震装置により免震支持する構造の原子力プラントに関する。

周知のように、原子力プラントは原子炉施設やタービン施設等の様々な施設の集合体として設けられるが、各施設にはそれぞれの機能と重要度に応じた耐震性能が設定されることから、従来においては各施設に要求される耐震性を有する建屋を独立に設け、その上で各施設どうしを機能的に連絡するために必要な諸設備を各建屋間に設けることが一般的であった。

一方、最近においては原子力プラントを免震化することも検討されており、特に耐震重要度の最も高い原子炉建屋を免震装置により免震支持するという免震構造の原子力プラントが提案されている。このような免震構造の原子力プラントでは原子炉建屋およびその内部に設置される原子炉系設備の耐震性を大きく向上させることができるが、この場合には地震時において原子炉建屋と他の施設との間で相対変位が生じることになるから、原子炉建屋に接続される設備系の各種動線、たとえば蒸気配管にはべローズ等のフレキシブルジョイントや変形吸収機構を設けて相対変位を吸収する必要がある。

また、たとえば特許文献１や特許文献２には、原子炉建屋とタービン建屋の双方を大規模な免震基礎マット上に一括して設置してその全体を免震装置により免震支持するという免震構造の原子力プラントが提案されている。これによれば原子力プラントにおける主要施設のほぼ全体を一括して免震化することでプラント全体の耐震性を大きく向上させることができることはもとより、各建屋を構造的に一体化することでプラント全体の簡略化や省スペースを図ることもでき、また各建屋間では相対変位が生じることがないから原子炉建屋のみを免震化する場合には必要となる建屋間の変形吸収機構を省略できる点でも有利である。
特開２００２−１０７４８０号公報 特開２００４−３７１７２号公報

上記のように、特許文献１〜２に示される免震構造では各建屋間での相対変位は生じないものの、地震時には原子炉建屋およびタービン建屋を設置している免震基礎マットの全体が周囲地盤に対して相対変位するから、プラント内外にわたるように設けられる配管類、特にプラント外からタービン建屋内の冷却設備に対して冷却水を循環供給するための冷却水配管にはやはり変形吸収機構を設ける必要がある。

しかし、原子力プラントにおける大規模な冷却水配管に対して、高度の安全性と信頼性を確保しつつ充分な変形吸収機能を有する変形吸収機構を設けることは必ずしも容易ではなく、またそのためには多大なコストも要するので、この種の免震構造の普及を図るためにはその点での有効適切な改善策の開発が急務とされている。

上記事情に鑑み、請求項１記載の発明は、原子炉建屋とタービン建屋とを共通の免震基礎マット上に設置して免震装置により免震支持してなる免震構造の原子力プラントであって、プラント外の取水源から取水した冷却水を前記タービン建屋内の冷却設備に供給しかつプラント外の放水源に放水するための冷却水循環設備を備え、該冷却水循環設備は、免震基礎マットの下方ないし周囲近傍の地盤に免震基礎マットとは独立に設けた取水用および放水用の水槽と、それら水槽にそれぞれ接続された取水用および放水用の水路と、前記免震基礎マットに支持されて前記各水槽と前記タービン建屋内の冷却設備との間にそれぞれ配管された取水用および放水用の管路とからなり、該管路の先端部をそれぞれ各水槽内に水平方向の相対変位を許容せしめる状態で挿入することにより、前記水路と前記管路とを前記水槽を介して免震基礎マットの免震変位を吸収可能に連絡してプラント内外にわたる一連の冷却水循環経路を構成してなることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の原子力プラントにおいて、タービン建屋内の発電設備に相分離母線により接続される変圧設備を免震基礎マット上に設置し、該変圧設備よりプラント外への送電路として、免震基礎マットの免震変位を吸収可能な弛みを持たせたケーブルを採用してなることを特徴とする。

請求項１記載の発明の原子力プラントによれば、原子炉建屋とタービン建屋の双方を共通の免震基礎マットにより免震支持するので、プラント全体が優れた耐震性を有するものであることはもとより、原子炉建屋のみを免震化する場合のように各施設間に相対変位が生じることがないので各施設間に変形吸収機構を設ける必要がない。また、取水用の水路、水槽、管路、放水用の管路、水槽、水路とによって一連の冷却水循環経路を構成し、特に各管路の先端部を各水槽内に免震変位を吸収可能に挿入したことにより、水路と管路とを水槽を介して免震変位を自ずと吸収可能に連結し、したがって冷却水循環設備には大がかりで複雑なフレキシブルジョイント等の変形吸収機構を必要とせず、その安全性と信頼性を確保できるし、大幅なコストダウンを図ることも可能である。

請求項２記載の発明の原子力プラントによれば、上記に加え、免震基礎マット上に変圧設備を設置してその変圧設備とプラント外との間の二次側の送電路としてケーブルを採用し、そのケーブルに免震基礎マットの免震変位を吸収可能な弛みを持たせたので、免震変位を支障なく吸収することができ、送電路に対する変形吸収機構も不要である。

図１は本発明の一実施形態である原子力プラントの基礎部の概要を示す断面図、図２はその平面図である。本実施形態の原子力プラントの構造としては、原子炉系設備を収容する原子炉建屋１と、タービン系設備を収容するタービン建屋２とを共通の免震基礎マット３上に設置して、それらの全体を多数の免震装置４により免震支持するという免震構造が採用されている。

すなわち、この原子力プラントの設置地盤には、図１に示すように下部マット５および擁壁６により囲まれた免震ピット７が形成され、下部マット５上には多数の積層ゴム等の免震装置４がペデスタル８を介して設置され、それら免震装置４により免震基礎マット３が免震クリアランス９の範囲で水平方向に変位可能に免震支持されている。免震基礎マット３は原子炉建屋１とタービン建屋２との共通の基礎として機能する大規模かつ頑強な板状構造体であって、その要所には段部１０が形成され、かつ上部には建屋の壁体１１も一体に形成されているものであり、その全体が免震装置４により免震支持されることで原子炉建屋１とタービン建屋２およびそれらの内部に設置された諸設備の地震応答を大きく低減して、プラント全体が優れた耐震性を有するものとされている。

本実施形態の原子力プラントにおいても、通常の原子力プラントと同様に、タービン建屋２内には復水器等の冷却設備（図示略）が設置されており、それに対してプラント外から冷却水が循環供給されるようになっていて、そのための冷却水循環設備２０が設置されている。本実施形態における冷却水循環設備２０は、取水用の水路２１、水槽２２、管路２３、および放水用の管路２４、水槽２５、水路２６とからなり、それらが全体として一連の冷却水循環経路を構成しているものである。

取水用の水路２１は図示しない取水源から取水した冷却水を水槽２２まで導くもので、水路２１と水槽２２との接続部には必要に応じて締め切り用の適宜の水門設備（角落としなど）２７が設けられている。

取水用の水槽２２は、図１に示すように、免震基礎マット３の端部の下方地盤に免震基礎マット３とは独立に設置されたものである。この水槽２２の直上に位置する免震基礎マット３の下面側には循環水ポンプ２８を設置するためのポンプピット２９が下方に突出して形成されていて、そのポンプピット２９が水槽２２内の上部に配置されており、したがって地震時には免震基礎マット３とともにポンプピット２９が水槽２２に対して水平方向に相対変位するようになっているが、その際の干渉を防止するべくポンプピット２９の側面と水槽２２の壁面との間にも免震クリアランス９が確保されている。

取水用の管路２３は免震基礎マット３の下面側に多数の固定具３０によって支持固定されており、その基端部はタービン建屋２内の冷却設備に接続され、先端部は上記のポンプピット２９から下方に向けられて水槽２２内に下向きに挿入されて水槽２２内の保有水中に水没するようになっている。この管路２３は免震基礎マット３に支持固定されていることから、地震時には免震基礎マット３およびそれに設置されているタービン建屋２やその内部の冷却設備と一体に挙動し、それらの間では相対変位が生じることはない。そして、水槽２２内の上部に配置されているポンプピット２９と、そこから下方に向けられて水槽２２内に挿入されている管路２３の先端部は水槽２２に対して相対変位することになるが、上述のようにポンプピット２９と水槽２２との間には免震クリアランス９が確保され、管路２３の先端部は水槽２２内に水没状態で挿入されているだけであるから、ここで相対変位が生じても管路２３の先端部が水中で側方に変位するだけであって何等問題が生じることはない。すなわち、水路２１と管路２３とは水槽２２を介して自ずと連絡され、そこにフレキシブルジョイント等の変形吸収機構を何等設けずとも免震基礎マット３の免震変位は自ずと吸収されてしまうことになる。

同様に、図２に示すように、放水用の管路２４も免震基礎マット３に支持固定されてその基端部がタービン施設２に接続され、その先端部は放水用の水槽２５内に水平方向の相対変位が可能に挿入されている。水槽２５は免震基礎マット３の外側の地盤に免震基礎マット３とは独立に形成されていて、この水槽２５には図示しない放水源に連なる水路２６が接続されている。

本実施形態の原子力プラントによれば、原子炉建屋１とタービン建屋２の双方を共通の免震基礎マット３もより免震支持するので、プラント全体が優れた耐震性を有するものであることはもとより、原子炉建屋１のみを免震化する場合のように各施設間に相対変位が生じることがなく、したがって各施設間にフレキシブルジョイント等の変形吸収機構を設ける必要がない。

そして、取水用の水路２１、水槽２２、管路２３、放水用の管路２４、水槽２５、水路２６とによって一連の冷却水循環設備２０を構成し、特に管路２３，２４の先端部をそれぞれ水槽２２，２５内に相対変位可能に挿入するという構成の採用により、免震基礎マット３とともに変位する管路２３，２４と、それとは独立に設けた水槽２２，２５とを自ずと連絡でき、かつそれら間の相対変位を何等格別の変形吸収機構を必要とすることなく自ずと吸収することができる。したがって、通常のように大がかりで複雑な変形吸収機構を設ける場合に比較すれば冷却水循環設備２０の安全性と信頼性を確保できるし、大幅なコストダウンを図ることも可能であり、この種の免震構造の普及を図るうえで有効である。

なお、本実施形態では免震基礎マット３上に変圧設備４０も設置しており、その変圧設備４０とタービン建屋２内の発電設備（図示略）との間の送電路として通常の相分離母線（ブスバー）４１を採用しているが、変圧設備４０からプラント外への二次側の送電路としてはケーブル４２を採用してそのケーブル４２に免震基礎マット３の免震変位を吸収可能な弛みを持たせており、したがって免震変位を支障なく吸収可能として送電路における格別の変位吸収機構も不要としている。

以上で本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はもとより好適な一例に過ぎず、原子力プラント全体の規模や形態、方式、各施設の配置、冷却水循環設備の具体的な構成その他については、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で様々な変形が可能であることは言うまでもない。たとえば、上記実施形態における冷却水循環設備２０は取水側の管路２３のみを２系統として他は１系統としたが、それに限らず、プラント全体の方式や規模等に応じて最適設計すれば良い。

本発明の実施形態である原子力プラントの概要を示す基礎部の断面図である。 同、基礎部の平面図である。

符号の説明

１ 原子炉建屋
２ タービン建屋
３ 免震基礎マット
４ 免震装置
９ 免震クリアランス
２０ 冷却水循環設備
２１ 水路
２２ 水槽
２３ 管路
２４ 管路
２５ 水槽
２６ 水路
２９ ポンプピット
４０ 変圧設備
４１ 相分離母線
４２ ケーブル

Claims (2)

1. 原子炉建屋とタービン建屋とを共通の免震基礎マット上に設置して免震装置により免震支持してなる免震構造の原子力プラントであって、
   プラント外の取水源から取水した冷却水を前記タービン建屋内の冷却設備に供給しかつプラント外の放水源に放水するための冷却水循環設備を備え、
   該冷却水循環設備は、免震基礎マットの下方ないし周囲近傍の地盤に免震基礎マットとは独立に設けた取水用および放水用の水槽と、それら水槽にそれぞれ接続された取水用および放水用の水路と、前記免震基礎マットに支持されて前記各水槽と前記タービン建屋内の冷却設備との間にそれぞれ配管された取水用および放水用の管路とからなり、該管路の先端部をそれぞれ各水槽内に水平方向の相対変位を許容せしめる状態で挿入することにより、前記水路と前記管路とを前記水槽を介して免震基礎マットの免震変位を吸収可能に連絡してプラント内外にわたる一連の冷却水循環経路を構成してなることを特徴とする原子力プラント。
2. 請求項１記載の原子力プラントであって、
   タービン建屋内の発電設備に相分離母線により接続される変圧設備を免震基礎マット上に設置し、該変圧設備よりプラント外への送電路として、免震基礎マットの免震変位を吸収可能な弛みを持たせたケーブルを採用してなることを特徴とする原子力プラント。

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