JP2014106129A - 原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備 - Google Patents

Abstract

【課題】
空冷式熱交換器の冷却媒体として不凍液を使用したものであっても、ディーゼル発電機を冷却するＤ／Ｇ冷却水が凍結することがないこと。
【解決手段】
本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備は、上記課題を解決するために、原子力発電所内に設置されている機器を駆動するディーゼル発電機からの熱を冷却水で冷却するディーゼル発電機冷却器が設置されている冷却水循環系と、不凍液を大気で冷却する空冷式熱交換器が設置されている不凍液循環系と、該不凍液循環系と前記冷却水循環系がそれぞれ通る熱交換器とを備え、前記熱交換器では、前記不凍液循環系を流通する不凍液により前記冷却水循環系を流通する冷却水が冷却されることを特徴とする
【選択図】図１

Description

本発明は原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備に係り、特に、原子力発電所内に設置されている非常用ポンプ等の機器を駆動するディーゼル発電機の冷却を行うディーゼル発電機冷却器を空冷式で冷却するものに好適な原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備に関する。

一般に、原子力発電所内に設置されている機器等の冷却系においては、機器等の熱によって高温状態となった冷却水を再度冷却して循環するために、海水を利用した熱交換器が設けられており、高温状態となった冷却水を海水によって所定の温度まで冷却するようにしている。

このような技術として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１には、ディーゼル発電機の冷却系統として、熱交換器を介して海水で冷却した冷却水を、ディーゼル発電機冷却器に供給する系統が記載されている。この特許文献１ように、熱交換器を介することにより、海水を冷却媒体としてディーゼル発電機冷却器に供給でき、ディーゼル発電機を所定の温度まで冷却することができる。

ところが、冷却媒体としての海水に制限、例えば、施設の設置場所が海岸より離れているとか、或いは温排水の影響が大きい等の場合は、その代替に冷却媒体として空気を利用することが考えられる。

この空気を利用した空冷式の熱交換器が、特許文献２に記載されている。この特許文献２には、所内及び所外電源が喪失した場合には、非常用の空冷式ディーゼル発電機により各種設備に電気を供給すること、及び補機冷却系の冷却装置として、エアフィンクーラー等の空冷式熱交換器を用いることが記載されている。

特開２０１２−１１２８０４号公報 特開平１１−３０６８５号広報

通常、上述した空冷式ディーゼル発電機は、空冷式熱交換器とディーゼル発電機冷却器が直接配管で接続され、配管内を通る冷却水を空冷式熱交換器で冷却することで、ディーゼル発電機冷却器を介してディーゼル発電機の冷却が行われる。

しかしながら、通常、ディーゼル発電機冷却器は屋内に、空冷式熱交換器は屋外に設置されるため、寒冷地においては低温雰囲気時、屋外に露出した配管や機器内の冷却水が凍結する恐れがある。

これを解決する手段として、冷却水に不凍液を使用することが挙げられるが、ディーゼル発電機冷却器の冷却に不凍液を使用した場合、ディーゼル発電機冷却器によって冷却されるディーゼル発電機を直接冷却する冷却水（以下、Ｄ／Ｇ冷却水という）が過冷却により凍結してしまい、ディーゼル発電機が冷却されなくなる恐れがある。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、空冷式熱交換器の冷却媒体として不凍液を使用したものであっても、ディーゼル発電機を冷却するＤ／Ｇ冷却水が凍結することのない原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備を提供することにある。

本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備は、上記目的を達成するために、原子力発電所内に設置されている機器を駆動するディーゼル発電機からの熱を冷却水で冷却するディーゼル発電機冷却器が設置されている冷却水循環系と、不凍液を大気で冷却する空冷式熱交換器が設置されている不凍液循環系と、該不凍液循環系と前記冷却水循環系がそれぞれ通る熱交換器とを備え、前記熱交換器では、前記不凍液循環系を流通する不凍液により前記冷却水循環系を流通する冷却水が冷却されるか、
或いは、原子力発電所に設置されている機器に電気を供給するディーゼル発電機を冷却するディーゼル発電機冷却器と、該ディーゼル発電冷却器によって排出された水が供給される熱交換器と、該熱交換器によって冷却された水が再び前記ディーゼル発電機冷却器に供給される冷却水循環系と、前記熱交換器によって加熱された不凍液が供給される空冷式熱交換器と、前記空冷式熱交換器によって冷却された不凍液が再び前記熱交換器に供給される不凍液循環系とを備えているか、
或いは、原子力発電所内に設置されている機器を駆動するディーゼル発電機からの熱を冷却水で冷却するディーゼル発電機冷却器が設置されている冷却水循環系と、不凍液を大気で冷却する空冷式熱交換器が設置されている不凍液循環系と、該不凍液循環系と前記冷却水循環系がそれぞれ通る熱交換器と、前記冷却水循環系の前記熱交換器下流側と前記不凍液循環系の前記熱交換器上流側をバイパスする第１のバイパスラインと、前記冷却水循環系の前記熱交換器上流側と前記不凍液循環系の前記熱交換器下流側をバイパスする第２のバイパスラインと、前記第１及び第２のバイパスラインのそれぞれの途中に設置された切替弁とを備え、低温雰囲気時には、前記切替弁を閉じて前記熱交換器を通る前記不凍液循環系を不凍液が、前記冷却水循環系を冷却水がそれぞれ流通することで、前記不凍液循環系の不凍液により前記冷却水循環系の冷却水を冷却し、一方、高温雰囲気時には、前記切替弁を開放して前記第１及び第２のバイパスラインが連通し、前記冷却水循環系の冷却水が前記不凍液循環系に流通することを特徴とする。

また、本発明は、上記構成に加え、前記熱交換器と前記第１及び第２のバイパスラインとの間の前記不凍液循環系と前記冷却水循環系のそれぞれに、前記低温雰囲気時には閉じ、前記高温雰囲気時には開放する開閉弁が設置されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記構成に加え、前記熱交換器の下流側の前記冷却水循環系の途中に設置され、該冷却水循環系を流通している前記冷却水の温度を測定する温度測定器と、前記熱交換器の下流側の前記不凍液循環系の途中に設置され、該不凍液循環系を流通している前記不凍液の流量を調整する流量調整弁と、前記温度測定器で測定される前記冷却水の温度が所望の値となるように、前記流量調整弁の開度を調節する制御系とを備えていることを特徴とする。

また、本発明は、上記構成に加え、前記ディーゼル発電機冷却器と前記熱交換器は屋内に、前記空冷式熱交換器は屋外に設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、空冷式熱交換器の冷却媒体として不凍液を使用したものであっても、ディーゼル発電機を冷却するＤ／Ｇ冷却水が凍結することがないので、この種、原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備には有効である。

本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の実施例１を示す系統図である。 本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の実施例２を示す系統図である。 本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の実施例３を示す系統図である。 本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の実施例４を示す系統図である。 原子力発電所における非常用の注水系と及び停電時の非常用電源供給系統の概略を示す図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備について説明する。なお、符号は、各実施例において同一構成部品は同符号を使用する。

図５は、原子力発電所における非常用注水系と非常用電源系統５００の概略を示すものである。この図においては、弁や計装機器の記載は省略されている。

該図において、例えば、原子炉格納容器５１内に格納されている原子炉圧力容器５２内の冷却媒体が減少するような事故が発生した場合は、非常用ポンプ５３等が適切なタイミングで起動し、水源５４等から冷却媒体を原子炉圧力容器５２内に供給するようになっている。また、通常は、原子力発電所内の機器の冷却を補機冷却水系５５が実施し、停電等により原子力発電所内の機器に電気が供給できなくなった場合は、複数あるディーゼル発電機５６Ａが駆動して、非常用ポンプ５３等に電気を供給している。更に、ディーゼル発電機５６Ａが水没等の理由により使用不可能となった場合は、原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備５７に切替えて、原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備５７の空冷式熱交換器３で冷却されているディーゼル発電機５６Ｂで、原子力発電所内の非常用ポンプ５３等に電気を供給している。

以下に説明する各実施例は、上述した原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の例について詳細に説明する。

図１に、本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の実施例１を示す。なお、図１においては、一般的に用いられる主要ではない弁や計器、機器の記載は省略されている。

該図に示す如く、本実施例の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備１００は、原子力発電所内に設置されている非常用ポンプ等の機器を駆動するディーゼル発電機５６Ｂからの熱を冷却水で冷却するディーゼル発電機冷却器１が設置されている冷却水循環系（Ｉ)）と、不凍液を大気で冷却する空冷式熱交換器３が設置されている不凍液循環系（II）と、この不凍液循環系（II）と冷却水循環系（Ｉ）がそれぞれ通る熱交換器２とを備え、上記した熱交換器２では、不凍液循環系（II）を流通する不凍液により冷却水循環系（Ｉ）を流通する冷却水が冷却されるようになっている。

即ち、本実施例では、熱交換器２を中心として、２つのループする循環ライン（冷却水循環系（Ｉ）及び不凍液循環系（II））を熱交換器２に接続している。つまり、１つのラインは、熱交換器２からの冷却媒体の流れの順に、熱交換器２、不凍液リザーバータンク８へのラインの分岐、空冷式熱交換器３、不凍液サージタンク７へのラインの分岐、ポンプ５、熱交換器２のループを形成する不凍液循環系（II）であり（この不凍液循環系（II）の冷却媒体は不凍液である。不凍液交換等のために不凍液を排出する場合は、不凍液リザーバータンク止め弁９を開とし、不凍液サージタンク７へ導く）、もう１つのラインは、熱交換器２からの冷却媒体の流れの順に、熱交換器２、冷却水サージタンク６へのラインの分岐、ポンプ４、ディーゼル発電機冷却器１、熱交換器２のループを形成する冷却水循環系（Ｉ）である（この冷却水循環系（Ｉ）の冷却媒体は水である。省略されているが、水の入れ替え時の排水は、適切に接続されたドレンラインによって排水される）。

そして、ディーゼル発電機冷却器１及び熱交換器２は屋内に設置され、空冷式熱交換器３は外気と熱交換するため屋外に設置されている。ディーゼル発電機冷却器１側の冷却水循環系（Ｉ）は、冷却媒体に水を使用するためＤ／Ｇ冷却水の温度は、０℃より低い温度まで過冷却されず、また、屋内に設置されているため凍結の心配は少ない。更に、空冷式熱交換器３側の不凍液循環系（II）は、冷却媒体に不凍液を使用するため低温の屋外においても冷却媒体の凍結を防止できる。

このような本実施例の構成によれば、空冷式熱交換器の冷却媒体として不凍液を使用したものであっても、ディーゼル発電機を冷却するＤ／Ｇ冷却水が凍結することがないので、ディーゼル発電機を確実に冷却できる。

図２に、本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の実施例２を示す。なお、図１の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備１００のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

図２に示す本実施例は、実施例１で述べた効果だけでなく、冬期等の低温時、ディーゼル発電機冷却器１側の冷却水循環系（Ｉ）の冷却水温度を調節することにより、ディーゼル発電機冷却器１側の冷却水循環系（Ｉ）の過冷却防止の信頼度を向上させることができる例である。

該図に示す如く、本実施例の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備２００は、図１に示した実施例１の構成に加え、熱交換器２の下流側の冷却水循環系（Ｉ）の途中に、この冷却水循環系（Ｉ）を流通している冷却水の温度を測定する温度測定器１９を設置すると共に、熱交換器２の下流側の不凍液循環系（II）の途中に、この不凍液循環系（II）を流通している不凍液の流量を調整する流量調整弁１８を設置し、上記温度測定器１９で測定される冷却水の温度が所望の値となるように、流量調整弁１８の開度を制御系２０で調節するようにしたものである。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例１の効果に加え、ディーゼル発電機冷却器側の冷却水循環系（Ｉ）の冷却水温度を調節することにより、ディーゼル発電機冷却器側の冷却水循環系（Ｉ）の過冷却防止の信頼度を向上させることができる。

図３に、本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の実施例３を示す。

図３に示す本実施例は、上記した冷却水の凍結防止だけでなく、夏期等の高温雰囲気時における系統の冷却性能向上が図れる例である。

該図に示す如く、本実施例の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備３００は、原子力発電所内に設置されている機器を駆動するディーゼル発電機５６Ｂからの熱を冷却水で冷却するディーゼル発電機冷却器１が設置されている冷却水循環系（Ｉ）と、不凍液を大気で冷却する空冷式熱交換器３が設置されている不凍液循環系（II）と、この不凍液循環系（II）と前記冷却水循環系（Ｉ）がそれぞれ通る熱交換器２と、冷却水循環系（Ｉ）の熱交換器２の下流側と不凍液循環系（II）の熱交換器２の上流側をバイパスする第１のバイパスライン１６と、冷却水循環系（Ｉ）の熱交換器の上流側と不凍液循環系（II）の熱交換器２の下流側をバイパスする第２のバイパスライン１７と、第１バイパスライン１６及び第２のバイパスライン１７のそれぞれの途中に設置された切替弁１０及び１１と、熱交換器２と第１バイパスライン１６及び第２のバイパスライン１７との間の不凍液循環系（II）と冷却水循環系（Ｉ）のそれぞれに設置された開放弁１２、１３、１４、１５とを備えて構成されている。

そして、冬季等の低温雰囲気時には、切替弁１０及び１１を閉じ、開放弁１２、１３、１４、１５を開放することで、不凍液循環系（II）内の不凍液及び冷却水循環系（Ｉ）内の冷却水が熱交換器２をそれぞれ通るので、不凍液循環系（II）の不凍液により冷却水循環系（Ｉ）の冷却水が冷却され、一方、夏季等の高温雰囲気時には、切替弁１０及び１１を開放し、開放弁１２、１３、１４、１５を閉じることで、冷却水循環系（Ｉ）と不凍液循環系（II）が第１のバイパスライン１６及び第２のバイパスライン１７を介して連通し、冷却水循環系（Ｉ）の冷却水が不凍液循環系（II）に流通するものである。

即ち、熱交換器２をバイパスする第１及び第２のバイパスライン１６及び１７を備え、切替弁１０及び１１は、熱交換器２を介する運転をするときはそれぞれ閉、熱交換器２をバイパスするときはそれぞれ開とし、それぞれ切替弁１０を第１のバイパスライン１６、切替弁１１を第２のバイパスライン１７上に設置すると共に、開放弁１２、１３、１４、１５は、熱交換器２を介して運転をするときはそれぞれ開、熱交換器２をバイパスするときはそれぞれ閉とする。開放弁１２は、ディーゼル発電機冷却器１側の冷却水循環系（Ｉ）の第２のバイパスライン１７分岐後の熱交換器２の上流、開放弁１３は、ディーゼル発電機冷却器１側の冷却水循環系（Ｉ）の第１のバイパスライン１６合流前の熱交換器２の下流、開放弁１４は、第１のバイパスライン１６分岐後の不凍液サージタンク７の上流、開放弁１５は、空冷式熱交換器３側の不凍液循環系（II）の第２のバイパスライン１７との合流前の熱交換器２の下流にそれぞれ設置されている。

そして、冬期等の低温雰囲気時は、切替弁１０及び１１を閉とし、開放弁１２、１３、１４、１５を開として熱交換器２を介した運転（運転１という）を行う。夏期等の高温雰囲気時は、切替弁１０及び１１を開とし、開放弁１２、１３、１４、１５を閉として熱交換機２をバイパスする運転（運転２という）を行う。運転２における空冷式熱交換器２とディーゼル発電機冷却器１は１つのライン上にあり、このラインの冷却媒体は水である。運転１と運転２を切り替える際には、冷却水は実施例１で述べたドレンラインによって排水し、不凍液は、不凍液リザーバータンク止め弁９の切替えにより不凍液リザーバータンク８に排出される。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例１の効果に加え、夏期等の高温雰囲気においては、熱交換器を介さずに直接冷却水を空冷式熱交換器で冷却することが可能となり、これにより系統の冷却性能を向上させられ、また、冬期等の低温雰囲気においては、系統全体の冷却材凍結を防止できる効果がある。

図４に、本発明の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備の実施例４を示す。

図４に示す本実施例は、実施例２で述べた効果だけでなく、熱交換器をバイパスする運転において、冬期等の低温雰囲気時、ディーゼル発電機冷却器側の冷却水循環系（Ｉ）の冷却水の温度を調節することにより、ディーゼル発電機冷却器側の冷却水循環系（Ｉ）の過冷却防止の信頼度を向上させる例である。なお、図３の空冷ディーゼル発電機補機冷却系３００のうち、既に説明した図３に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

該図に示す如く、本実施例の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備４００は、実施例３に示した開放弁１４或いは開放弁１５のいずれかの代わりに、不凍液循環系（II）の不凍液の流量が調整可能な流量調整弁１８を不凍液循環系（II）上に設置している。また。ディーゼル発電機冷却器１側の冷却水循環系（Ｉ）上の熱交換器２の出口とディーゼル発電機冷却器１の入口の間に、冷却水循環系（Ｉ）の冷却水の温度を測定する温度計測器１９を設置し、この温度計測器１９が測定する冷却水の温度が所望の温度となるように、制御系２０により流量調整弁１８の開度を調節するようにしている。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例３の効果に加え、ディーゼル発電機冷却器側の冷却水循環系（Ｉ）の冷却水の温度を調節することができ、これにより、ディーゼル発電機冷却器側の冷却水循環系（Ｉ）の過冷却防止の信頼度を向上させることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…ディーゼル発電機冷却器、２…熱交換器、３…空冷式熱交換器、４、５…ポンプ、６…冷却水サージタンク、７…不凍液サージタンク、８…不凍液リザーバータンク、９…不凍液リザーバータンク止め弁、１０、１１…切替弁、１２、１３、１４、１５…開閉弁、１６…第１のバイパスライン、１７…第２のバイパスライン、１８…流量調節弁、１９…温度測定器、２０…制御系、５１…原子炉格納容器、５２…原子炉圧力容器、５３…非常用ポンプ、５４…水源、５５…補機冷却水系、５６Ａ、５６Ｂ…ディーゼル発電機、５７、１００、２００、３００、４００…原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備、５００…非常用電源系統。

Claims (6)

1. 原子力発電所内に設置されている機器を駆動するディーゼル発電機からの熱を冷却水で冷却するディーゼル発電機冷却器が設置されている冷却水循環系と、不凍液を大気で冷却する空冷式熱交換器が設置されている不凍液循環系と、該不凍液循環系と前記冷却水循環系がそれぞれ通る熱交換器とを備え、
   前記熱交換器では、前記不凍液循環系を流通する不凍液により前記冷却水循環系を流通する冷却水が冷却されることを特徴とする原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備。
2. 原子力発電所に設置されている機器に電気を供給するディーゼル発電機を冷却するディーゼル発電機冷却器と、該ディーゼル発電冷却器によって排出された水が供給される熱交換器と、該熱交換器によって冷却された水が再び前記ディーゼル発電機冷却器に供給される冷却水循環系と、前記熱交換器によって加熱された不凍液が供給される空冷式熱交換器と、前記空冷式熱交換器によって冷却された不凍液が再び前記熱交換器に供給される不凍液循環系とを備えていることを特徴とする原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備。
3. 原子力発電所内に設置されている機器を駆動するディーゼル発電機からの熱を冷却水で冷却するディーゼル発電機冷却器が設置されている冷却水循環系と、不凍液を大気で冷却する空冷式熱交換器が設置されている不凍液循環系と、該不凍液循環系と前記冷却水循環系がそれぞれ通る熱交換器と、前記冷却水循環系の前記熱交換器下流側と前記不凍液循環系の前記熱交換器上流側をバイパスする第１のバイパスラインと、前記冷却水循環系の前記熱交換器上流側と前記不凍液循環系の前記熱交換器下流側をバイパスする第２のバイパスラインと、前記第１及び第２のバイパスラインのそれぞれの途中に設置された切替弁とを備え、
   低温雰囲気時には、前記切替弁を閉じて前記熱交換器を通る前記不凍液循環系を不凍液が、前記冷却水循環系を冷却水がそれぞれ流通することで、前記不凍液循環系の不凍液により前記冷却水循環系の冷却水を冷却し、一方、高温雰囲気時には、前記切替弁を開放して前記第１及び第２のバイパスラインが連通し、前記冷却水循環系の冷却水が前記不凍液循環系に流通することを特徴とする原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備。
4. 請求項３に記載の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備において、
   前記熱交換器と前記第１及び第２のバイパスラインとの間の前記不凍液循環系と前記冷却水循環系のそれぞれに、前記低温雰囲気時には閉じ、前記高温雰囲気時には開放する開閉弁が設置されていることを特徴とする原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備において、
   前記熱交換器の下流側の前記冷却水循環系の途中に設置され、該冷却水循環系を流通している前記冷却水の温度を測定する温度測定器と、前記熱交換器の下流側の前記不凍液循環系の途中に設置され、該不凍液循環系を流通している前記不凍液の流量を調整する流量調整弁と、前記温度測定器で測定される前記冷却水の温度が所望の値となるように、前記流量調整弁の開度を調節する制御系とを備えていることを特徴とする原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備において、
   前記ディーゼル発電機冷却器と前記熱交換器は屋内に、前記空冷式熱交換器は屋外に設置されていることを特徴とする原子力発電所のディーゼル発電機冷却設備。

Images