JP2012230069A - Auxiliary power supply of nuclear installation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力施設の補助電源装置に係り、特に、外部電源喪失時にも長時間に亘って確保できる原子力施設の補助電源装置に関する。 The present invention relates to an auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility, and more particularly to an auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility that can be secured for a long time even when an external power source is lost.
原子力発電所施設の所内動力用電源は、外部電源として電力系統に接続されている送電線を複数回線有し、その他に、非常用所内電源として、ディーゼル発電機を複数台有している。これら全交流電源を喪失してしまった場合、原子炉を自動的に停止し、原子炉停止後の崩壊熱及び残留熱は、冷却材の自然循環,蒸気発生器への給水により除去されることになり、これらに必要な直流負荷に対して蓄電池から給電し、原子炉停止後の冷却運転監視を行っている。 The power source for in-house power of the nuclear power plant facility has a plurality of transmission lines connected to the power system as external power sources, and also has a plurality of diesel generators as emergency in-house power sources. If all of these AC power sources are lost, the reactor is automatically shut down, and the decay heat and residual heat after the reactor shutdown must be removed by natural circulation of coolant and water supply to the steam generator. Therefore, power is supplied from the storage battery to the DC load required for these, and the cooling operation is monitored after the reactor is shut down.
蓄電池は、原子炉停止後、交流電源が回復するまでの間、約2時間は原子炉の冷却を確保できるようになっている。蓄電池は、全交流電源喪失時に外部電源が復旧するまでの間、安全系の負荷の他に計測制御装置や、タービンや発電機の軸受を保護する非常用潤滑油ポンプ、非常用照明等非安全系負荷を機能させる。 The storage battery can secure the cooling of the reactor for about 2 hours after the reactor is shut down until the AC power is restored. The storage battery is not safe until the external power supply is restored when all AC power is lost, in addition to the safety system load, emergency control oil pump for protecting the bearings of turbines and generators, emergency lighting, etc. Make the system load function.
なお、外部電源や化石燃料に頼らない発電システムとして、発電所からの放流水を利用して水力発電を行う方法が提案されている。すなわち、復水器に使用した冷却水を海水中へ放水する際に、この排出される冷却放流水を発電用の水源として利用する方法が知られている(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。 As a power generation system that does not rely on an external power source or fossil fuel, a method of hydroelectric power generation using discharged water from a power plant has been proposed. That is, when the cooling water used in the condenser is discharged into seawater, a method of using the discharged cooling effluent as a water source for power generation is known (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). reference).
ここで、外部電源喪失時には、非常用ディーゼル発電機を起動することで、電源を確保できるが、この非常用ディーゼル発電機の起動に失敗する場合もあり得る。この場合、従来の蓄電池は、約2時間程度しか電力源として利用できないため、長時間に亘って安定な電源を確保することが困難になる。 Here, when the external power source is lost, the emergency diesel generator can be activated to secure a power source. However, the emergency diesel generator may fail to be activated. In this case, since the conventional storage battery can be used as a power source only for about 2 hours, it is difficult to secure a stable power source for a long time.
本発明の目的は、独立した電源を長時間安定して確保することができる原子力施設の補助電源装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility that can stably secure an independent power supply for a long time.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、機器の電源として用いる蓄電池を有する原子力施設の補助電源装置であって、原子力発電所から排出される冷却放流水が流れる冷却水放水路に対して設けられた別配管と、該別配管に設けられ、前記冷却放流水により回転駆動される水車と、該水車により駆動される発電機とを備え、該発電機の発電電力を、前記蓄電池に充電するようにしたものである。
かかる構成により、独立した電源を長時間安定して確保することができるものとなる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides an auxiliary power supply device for a nuclear facility having a storage battery used as a power source for equipment, in a cooling water discharge channel through which cooling discharge water discharged from the nuclear power plant flows. A separate pipe provided for the pipe, a water turbine that is rotationally driven by the cooling discharge water, and a generator that is driven by the water turbine, and the electric power generated by the generator is stored in the storage battery. It is intended to be charged.
With this configuration, an independent power source can be secured stably for a long time.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記冷却放水路内に設ける別配管は、前記冷却放水路と異なる断面積であり、前記冷却放水路よりも小さい断面積を有するものである。 (2) In the above (1), preferably, another pipe provided in the cooling water discharge channel has a cross-sectional area different from that of the cooling water discharge channel, and has a smaller cross-sectional area than the cooling water discharge channel.
(3)上記(1)において、好ましくは、前記発電所内で生成される熱エネルギーにより、前記蓄電池を保温するようにしたものである。 (3) In the above (1), preferably, the storage battery is kept warm by thermal energy generated in the power plant.
(4)上記(1)において、好ましくは、前記発電所内で使用される冷却水の一部により、前記蓄電池を冷却するようにしたものである。 (4) In the above (1), preferably, the storage battery is cooled by a part of the cooling water used in the power plant.
本発明によれば、独立した電源を長時間安定して確保することができるものとなる。 According to the present invention, an independent power source can be secured stably for a long time.
以下、図1〜図3を用いて、本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による原子力施設の補助電源装置が適用される原子力発電所の発電システムの構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置が適用される原子力発電所の発電システムの構成図である。
Hereinafter, the configuration and operation of an auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of a power generation system of a nuclear power plant to which the nuclear power plant auxiliary power supply device according to the present embodiment is applied will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a power generation system of a nuclear power plant to which an auxiliary power supply device for a nuclear power facility according to an embodiment of the present invention is applied.
原子力発電所の反応容器25では、核分裂反応により熱エネルギーが発生し、加熱された水はポンプ33により蒸気発生器26に供給され、蒸気を発生させる。この発生した蒸気は、配管27により、タービン28に供給される。タービン28は、供給された蒸気により回転され、発電機29を回転して発電を行う。タービン28を駆動した後の蒸気は復水器30によって冷却して凝縮され、水に戻り、蒸気発生器26へポンプ32によって循環している。
In the
復水器30には多くの冷却水を使用しており、この冷却水には海水が使用されることが多く、そのため発電所は比較的臨海部に設置されている。ポンプ31により海水を汲み上げ、復水器30に使用した冷却水は温度が数度上昇し(温排水)、再び海水中へ冷却放流水50として放水される。ここでは、原子力発電所の加圧水型炉の一例を示したが、この他に、沸騰水型炉、改良型沸騰水型炉等の軽水炉や重水炉等の発電用原子炉でもよい。
The
次に、図2及び図3を用いて、本実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成図である。図3は、本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置に用いる可動堰の構成図である。
Next, the configuration of the auxiliary power unit for the nuclear facility according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is a configuration diagram of an auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram of a movable weir used in the auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility according to an embodiment of the present invention.
図2に示すように、本実施形態では、蓄電池18の電源として水力発電システム100を用い、原子力施設の補助電源装置を構成している。水力発電システム100は、水車15及び発電機16からなる水力発電部15aと、充電器17と蓄電池18からなる直流電源部17aからなる。なお、図2には、補機類等は図示していない。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a hydroelectric
最初に、通常時の構成及び動作について説明する。原子力発電所(図1)から放出された冷却放流水50は、一旦貯水池11に溜められ、水圧管路12を通り放水路24から海へ排出される。水圧管路12の一部に水圧管路12と連通した分岐管13が設けられており、冷却放流水の一定量を分岐管13に導くことができる。分岐管13の断面積は、水圧管路12の断面積よりも小さい。分岐管13内の冷却放流水は、分岐管13内に設けられた絞り部14によって増速され、水車15を回転させ、水車の回転軸に連結された水力発電機16を駆動することにより発電を行い、放水路24から海へ排出される。水力発電機16によって発電された電力は、整流器(図示せず)や充電器17を介し、蓄電池18に充電される。蓄電池18への充電は適時行い、十分充電されている場合は発電を行わなくてもよい。蓄電池18を備える建屋21には、冬季等気温の低い場合、復水器30(図1)によって温められた冷却水の一部をポンプ20によって引き込み、蓄電池18の保温を行っている。これにより、気温の低い冬季においても蓄電池の性能を保持することができる。夏季等気温の高い時は、温められる前の冷却水を引き込むことにより、蓄電池周辺の温度上昇を防ぎ、高温による蓄電池の劣化が低減される。自然エネルギーを使用することで節電できる。
First, the configuration and operation during normal operation will be described. Cooled
次に、非常時である外部電源喪失時に非常用ディーゼル発電機が起動せず、外部交流電源が全て喪失した場合について説明する。このような場合、蓄電池18による直流電源のみとなり、安全系の機器19や非安全系の機器19aを機能させ原子炉の冷却を維持しなければならないため、直流電源を長時間保持できるようにする必要がある。冷却水ポンプ31(図1)の停止等何らかの問題で排水量が減少した場合、水圧管路12に設けた可動堰22を必要に応じて位置を変え、例えば破線で示す可動堰22aのように水圧管路12を全閉する。
Next, a case will be described where the emergency diesel generator does not start when the external power supply is lost, which is an emergency, and all the external AC power supply is lost. In such a case, only the DC power source by the
図3に示すように、可動堰22aにより、一定量の冷却放流水50を分岐管13内に導くようにした。
As shown in FIG. 3, a fixed amount of cooled and discharged
非常時においても安定して水力発電を行い発電力が確保できるため、蓄電池に接続された安全系の負荷19である非常用照明(図示せず)や水素制御弁(図示せず)等や、非安全系の負荷19aである計測制御装置(図示せず)や非常用循環油ポンプ(図示せず)、等を長時間稼働することができ、原子力発電所の安全を維持することができる。
Since it is possible to stably generate hydroelectric power and generate electric power even in an emergency, an emergency lighting (not shown), a hydrogen control valve (not shown), etc., which are
なお、水車15としては、ペルトン水車やフランシス水車、カプラン水車等が一例として挙げられる。 Examples of the turbine 15 include a Pelton turbine, a Francis turbine, a Kaplan turbine, and the like.
次に、図4を用いて、本発明の他の実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による原子力施設の補助電源装置が適用される原子力発電所の発電システムの構成は、図1に示したものと同様である。本実施形態による原子力施設の補助電源装置の基本構成は、図2に示したものと同様である。 Next, the configuration and operation of an auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the power generation system of the nuclear power plant to which the auxiliary power supply apparatus for the nuclear facility according to the present embodiment is applied is the same as that shown in FIG. The basic configuration of the auxiliary power supply for a nuclear facility according to this embodiment is the same as that shown in FIG.
図4は、本発明の他の実施形態による原子力施設の補助電源装置に用いる水圧管路の構成図である。なお、図2と同一符号は同一部分を示している。 FIG. 4 is a configuration diagram of a hydraulic pipe line used in an auxiliary power supply device of a nuclear facility according to another embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same parts.
本例では、水圧管路12内に別流路51を配している。この流路51の内部に、絞り部53が配され、絞り部53の上流に水車及び発電機を含むハウジング52が設置されている。冷却水放水流量が減少した場合、第1の実施形態と同様に可動堰(図示せず)により、水圧管路内12に流入する流量を制限し、流路51に一定量の冷却放流水を導くようにする。このように二重管構成にすると、別配管等の設置面積を増やすことなく水車発電が可能である。
In this example, another
なお、これら水力発電部や直流電源部は、巨大な地震や津波が押し寄せても耐えられる建屋や水没を防いだ地下建屋内に設置され、全交流電源喪失といった非常時においても機能するものである。また、水車を水圧管路内に設置したが、これに限らず放水路中の設置可能な場所に設置してもよいものである。 These hydroelectric power generation units and DC power supply units are installed in buildings that can withstand even large earthquakes and tsunamis, and underground buildings that prevent submersion, and function even in the event of a loss of all AC power. . Moreover, although the water wheel was installed in the water pressure pipe, it is not limited to this and may be installed in a place where it can be installed in the water discharge channel.
以上のように、本発明の各実施形態によれば、外部交流電源やディーゼル発電機とは独立した系で充電可能な蓄電池を有することができ、非常時においても、水圧管路に配した可動堰により水車へ導く水量を一定にできるため、長時間安定して発電でき、かつ、蓄電池の保温や冷却を行うことで蓄電池の性能を維持することができ、安全系の負荷や非安全系の負荷への給電を行うことができる。 As described above, according to each embodiment of the present invention, it is possible to have a rechargeable battery that can be charged by a system independent of an external AC power source or a diesel generator, and even in an emergency, a movable battery arranged in a hydraulic line. Since the amount of water led to the water wheel by the weir can be made constant, power can be generated stably for a long time, and the performance of the storage battery can be maintained by keeping the storage battery warm and cooled. Power can be supplied to the load.
すなわち、これまで単に原子力発電所から排出されていた冷却放流水を、非常時の発電用の水源として再利用することにより、外部電源喪失や非常用電源の起動失敗といった全交流動力電源喪失時に動作する蓄電池の枯渇時においても、冷却放流水から水力発電することにより蓄電池へ充電することができる。 In other words, by simply reusing cooling effluent discharged from a nuclear power plant as a water source for power generation in the event of an emergency, operation can be performed in the event of loss of all AC power sources such as loss of external power or failure to start up emergency power. Even when the storage battery is exhausted, the storage battery can be charged by hydroelectric power generation from the cooled discharge water.
また、冷却放水路の流路を一部分岐させることで、放流水が減少した場合においても一定の放流水の流量を保つことができるので、非常時にも安定して水力発電を行うことができ、原子力発電所の安全性を高めることができる。 In addition, by branching a part of the cooling discharge channel, it is possible to maintain a constant discharge water flow even when the discharge water is reduced, so that hydropower can be stably generated even in an emergency, The safety of nuclear power plants can be increased.
また、発電所から生成される熱エネルギーの一部を、蓄電池を保管する場所に導くことで、保管場所の保温を行い、冬季においても蓄電池の温度を0℃以上に保持できるため、蓄電池の性能を維持できる。 In addition, by guiding a part of the thermal energy generated from the power plant to the storage location of the storage battery, the storage location can be kept warm, and the temperature of the storage battery can be maintained at 0 ° C. or higher even in winter. Can be maintained.
11…貯水池
12…水圧管路
13…分岐管
14…絞り部
15…水車
15a…水力発電部
16…発電機
17…充電器
17a…直流電源部
18…蓄電池
19…安全系負荷
19a…非安全系負荷
20…ポンプ
21…建屋
22,22a…可動堰
24…放水路
25…原子炉圧力容器
26…蒸気発生器
27…蒸気
28…タービン
29…発電機
30…復水器
31…冷却水供給ポンプ
32…二次冷却水循環ポンプ
33…一次冷却水循環ポンプ
50…冷却放流水
51…流路
52…ハウジング
53…絞り部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
原子力発電所から排出される冷却放流水が流れる冷却水放水路に対して設けられた別配管と、
該別配管に設けられ、前記冷却放流水により回転駆動される水車と、
該水車により駆動される発電機とを備え、
該発電機の発電電力を、前記蓄電池に充電することを特徴とする原子力施設の補助電源装置。 An auxiliary power unit for a nuclear facility having a storage battery used as a power source for equipment,
A separate pipe provided for the cooling water discharge channel through which the cooling discharge water discharged from the nuclear power plant flows;
A water wheel provided in the separate pipe and driven to rotate by the cooling discharge water;
A generator driven by the water wheel,
An auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility, wherein the storage battery is charged with electric power generated by the generator.
前記冷却放水路内に設ける別配管は、前記冷却放水路と異なる断面積であり、前記冷却放水路よりも小さい断面積を有することを特徴とする原子力施設の補助電源装置。 The auxiliary power supply for a nuclear facility according to claim 1,
The auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility, wherein the separate pipe provided in the cooling water discharge channel has a cross-sectional area different from that of the cooling water discharge channel, and has a smaller cross-sectional area than the cooling water discharge channel.
前記発電所内で生成される熱エネルギーにより、前記蓄電池を保温することを特徴とする原子力施設の補助電源装置。 The auxiliary power supply for a nuclear facility according to claim 1,
An auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility, wherein the storage battery is kept warm by thermal energy generated in the power plant.
前記発電所内で使用される冷却水の一部により、前記蓄電池を冷却することを特徴とする原子力施設の補助電源装置。 The auxiliary power supply for a nuclear facility according to claim 1,
An auxiliary power supply apparatus for a nuclear facility, wherein the storage battery is cooled by a part of cooling water used in the power plant.
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JP2016521534A (en) * | 2013-03-22 | 2016-07-21 | エルイーエヌアール カーズ ソシエテ アノニムLenr Cars Sa | Low energy nuclear thermoelectric system |
KR102482722B1 (en) * | 2022-11-01 | 2022-12-30 | (주)원프랜트 | Emergency power supply apparatus for pressurized light water reactor type nuclear power plants |
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