JP2014185460A - 貯水設備 - Google Patents

Abstract

【課題】海水を冷却水として使用する発電所において、津波時の引き波によって海面の水位が低下しても冷却水を確保することを可能にする。
【解決手段】海中に設置された取水口３０と、陸側に設けられ、取水口３０から取水した海水を貯える取水槽４０と、取水槽４０から海水を汲み上げて炉を冷却する補機に海水を供給するＲＳＷポンプ４４と、冷却に使用されて昇温した海水を海に放出する放出口５０とを備えた発電プラントが面する海岸に設置される水中堤１０を有し、護岸２０と水中堤１０とによって海水を貯水する貯水エリア１２を海底に形成する貯水設備１であって、取水口３０及び放出口５０は、貯水エリア１２内に配置され、水中堤１０の天端は、ＲＳＷポンプ４４の取水可能水位よりも高い位置にある。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電所における取水口を囲むように設置され、補機の冷却水の冷却に使用する海水を貯水する貯水設備に関する。

従来より、原子力発電所においては海水を取水口より取水し、この海水を、例えば補機を冷却する冷却水の冷却に用いる。取水口は、常時、海水を取水できるように海面よりも十分に低い位置に設けられている。

しかし、地震等により津波が発生すると、津波による引き波時に海面が低下し、取水口が海面に露出するおそれがある。取水口が海面に露出すると海水を導入することができないため補機の冷却が困難になり、原子炉を停止させることが困難になるおそれがある。このため、通常は、取水口を取り囲むように取水プールが設けられ、津波による引き波時においても、補機を冷却するための海水を確保している。

例えば、特許文献１に記載された取水プールは、原子力発電所に設けられた取水口を囲むようにかつ海面よりも低い位置に設けられた潜堤により形成されている。これにより、津波による引き波時においても、必要な量の海水が取水プールによって確保される。

特開２０１０−２４８７４５号公報

しかしながら、原子力発電所の補機の冷却水の冷却のために取水プールから海水を取水し続けると、海水を取水するにつれて取水プール内の海水が減少する。ここで、取水プール内に確保された海水によって補機が冷却され、原子炉を停止することができるのであれば問題はないが、原子炉が停止する前に、取水プール内の水位がポンプの取水可能水位よりも低くなった場合にはポンプが故障するおそれがある。ポンプが故障すると補機の冷却水を冷却するための海水を送ることができないため、別の系統か海水を確保する必要が生じる。

本発明は、このような問題点を解決し、補機の冷却水を冷却するために海水を使用する発電所において、津波時の引き波によって海面の水位が低下しても海水を確保することを実現した貯水設備を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。

（１） 海中に設置された取水口と、陸側に設けられ、前記取水口から取水した海水を貯える取水槽と、補機を冷却する冷却水を冷却するために使用する海水を前記取水槽から汲み上げるポンプと、前記冷却水の冷却に使用されて昇温した海水を海に放出する放出口とを備えた発電プラントが面する海岸に設置される水中堤を有し、海岸の岸壁と前記水中堤とによって海水を貯水する貯水エリアを海底に形成する貯水設備であって、前記取水口及び前記放出口は、前記貯水エリア内に配置され、前記水中堤の天端は、前記ポンプの取水可能水位よりも高い位置にあることを特徴とする貯水設備。

（１）によれば、津波による引き波時においても、補機を冷却する冷却水を冷却するために必要な量の海水が貯水エリアに確保される。また、貯水エリアから取水口を介して導入された海水が、冷却水の冷却に使用された後に放出口を介して貯水エリアに戻されるため、貯水エリア内の海水の減少を抑えることが可能になる。このため、海水を冷却に使用する発電所において、津波時の引き波によって海面の水位が低下しても海水を確保することが可能になる。また、水中堤の天端が、取水口から海水を導入するポンプにおける取水可能水位よりも高い位置にあるため、海水ポンプを通る海水がなくなることに起因してポンプが故障することを防止することができる。

（２） （１）において、前記水中堤は、前記岸壁の所定の２箇所から沖に向かって直線状に延び、前記岸壁から離間した所定位置で連結されることを特徴とする貯水設備。

（２）によれば、津波が護岸に到達する前に、波が水中堤の連結部分に当たることによって津波の衝撃が分散され、護岸側の各種の施設が受ける津波の衝撃を緩和することが可能になる。

本発明によれば、補機の冷却水を冷却するために海水を使用する発電所において、津波時の引き波によって海面の水位が低下しても冷却水を確保することが可能になる。

本発明の一実施形態の貯水設備１の概要を示す説明図である。 本発明の一実施形態の貯水設備１の配置を示す断面図である。 ＲＳＷポンプ４４と水中堤１０との位置関係を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の貯水設備１の概要を示す説明図である。貯水設備１は、水中堤１０と、海岸の岸壁に相当する護岸２０とによって構成され、水中堤１０と、護岸２０とによって囲まれた貯水エリア１２を形成するものである。

水中堤１０は、海中に設置され、干潮時の最低水位より天端が低い潜堤である。この水中堤１０は、直線状で略同じ長さの２本の堤防部１０ａ、１０ｂによって構成されており、２本の堤防部１０ａ、１０ｂは、護岸２０の所定の２箇所から延びており、２本の堤防部１０ａ、１０ｂの先端は連結されて一体になっている。このため、水中堤１０は、平面視くの字型に形成されている。また、２本の堤防部１０ａの基端から堤防部１０ｂの基端までの護岸２０は、直線状に形成されている。このため、貯水エリア１２は、沖側に山型に突出する略二等辺三角形型に形成されている。

この貯水エリア１２に取水口３０が設置されている。取水口３０は、陸地に建造された原子力発電プラントにおいて冷却水として使用する海水を取り入れるものである。

原子力発電プラントは、原子炉を収容する原子炉建屋や蒸気タービン及び発電機を収容するタービン建屋等の各種の建屋の他に、取水口３０から取水した海水を貯水する取水槽４０と、原子炉補機１００と、原子炉補機熱交換器１０２とを備えている。
取水口３０と取水槽４０とは取水管３２によって連結されており、取水口３０から取水した海水は、取水管３２を通って取水槽４０に送られる。

取水槽４０には、除塵装置４２と、原子炉補機冷却海水ポンプ（以下、ＲＳＷポンプと称する）４４と、循環水ポンプ４６とが備えられている。

除塵装置４２は、取水槽４０に導入された海水から、魚介類やゴミ等の異物を取り除くものである。

ＲＳＷポンプ４４は、原子炉や使用済み燃料プール等の冷却水を冷却するために使用する海水を、取水槽４０から汲み上げるものである。

循環水ポンプ４６は、送蒸気タービンを回転させるために使用した蒸気を冷却して復水する復水器に送る海水を、取水槽４０から汲み上げるものである。

放出口５０は、護岸２０に設けられている。原子炉や使用済み燃料プール等の冷却水を冷却するために使用されて昇温した海水は、放出口５０から貯水エリア１２に放出される。

また、原子炉補機１００は、原子炉の運転を補助する設備であり、例えば、原子炉の運転を停止させる際に、原子炉補機１００が駆動する。

原子炉補機熱交換器１０２は、原子炉補機１００の冷却に用いる淡水の冷却水を冷却するものである。原子炉補機熱交換器１０２には、ＲＳＷポンプ４４によって取水槽４０から汲み上げられた海水が供給され、この海水によって原子炉補機１００の冷却に使用された冷却水が冷却される。冷却に使用された海水は、放出口５０から貯水エリア１２に放出される。

図２は図１の断面図である。取水槽４０の底面は、干潮時の海面の最低水位よりも低い位置に配置されている。また、取水槽４０には、取水管３２からの海水を取水槽４０内に放出する導入口４０ａが形成されており、取水槽４０の上部には、導入口４０ａに近い方から、除塵装置４２、ＲＳＷポンプ４４、循環水ポンプ４６の順に配置されている。取水槽４０内の海水は、除塵装置４２によって除塵され、ＲＳＷポンプ４４及び循環水ポンプ４６によって汲み上げられる。

ＲＳＷポンプ４４にはベルマウス４４ａが取り付けられており、このベルマウス４４ａは鉛直下方を向いている。同様に循環水ポンプ４６にもベルマウス４６ａが取り付けられており、このベルマウス４６ａも鉛直下方を向いている。ベルマウス４４ａ及びベルマウス４６ａの先端部は、取水槽４０内の海水に浸されている。ここで、ベルマウス４４ａ及びベルマウス４６ａは、潮の満ち引きによって海面の位置が変化しても、先端部が海水内に浸されているような長さに設定されており、ベルマウス４４ａの先端は、ベルマウス４６ａよりも高い位置に配置されている。すなわち、ベルマウス４４ａの先端位置が、ＲＳＷポンプ４４が運転可能な想定可能最低水位となる。

そして、循環水ポンプ４６を稼働させた場合には、取水槽４０の底部の海水を汲み上げ、ＲＳＷポンプ４４を稼働させた場合には、ベルマウス４６ａの先端よりも上部の海水を汲み上げる。

また、水中堤１０の天端は、図３に示すように、ＲＳＷポンプ４４が運転可能な想定最低水位に高さＨを加えた位置に設定されている。本実施形態によれば、ベルマウス４４ａの先端から水中堤１０の天端までの高さＨは約２ｍに設定されている。

なお、ＲＳＷポンプ４４の長尺化によりベルマウス４４ａの位置を下げた場合、ベルマウス４４ａの先端から水中堤１０の天端までの高さＨは、長尺化された長さが加算されて水中堤１０内の直接冷却に寄与する範囲の冷却海水量が増加する。

ところで、本実施形態によれば、通常状態においては、取水口３０から取水された海水が、冷却水の冷却に使用されることによる熱交換によって昇温した後、放出口５０から海に放出される。放出口５０された海水は海水表層に上昇し、潮の流れによって貯水エリア１２の外部に移動する。このため、比較的冷たい海底の海水が取水口３０から取水される。

しかし、仮に、大きな津波のおそれがある場合には、原子炉等を速やかに停止させる必要があるため、原子炉補機１００、原子炉補機熱交換器１０２及びＲＳＷポンプ４４を運転して原子炉等の冷却を行う必要がある。この際、津波が押し寄せる前の引き潮が発生することにより、海面の水位が大きく低下するが、貯水エリア１２内の海水は水中堤１０を越えることなくそのまま貯水エリア１２内に残る。貯水エリア１２内に残った海水が、原子炉等の冷却に使用される。

更に、取水口３０から取水され、原子炉等の冷却水の冷却に使用された海水は、放出口５０を介して貯水エリア１２に戻されるため、貯水エリア１２の海水が循環するようになる。このため、貯水エリア１２の海水量の低減を抑えることが可能になり、貯水エリア１２内に残った海水の水位が、水中堤１０の天端から高さＨの位置より下方になることを抑えることが可能になる。これにより、取水槽４０内の水位が、ＲＳＷポンプ４４が運転可能な想定最低水位よりも低くなることが防止され、ＲＳＷポンプ４４を安定して運転させることが可能になる。

また、貯水エリア１２内に戻された昇温した海水は、貯水エリア１２内の海水表層に上昇して大気へ蒸発すること及び海底、大気への放熱によって冷却されて、再び、取水口３０から取水される。なお、海水の循環を繰り返すことによって貯水エリア１２内の海水温度は上昇することになるが、原子炉等の冷却に寄与することは十分に可能である。なお、海底への放熱を効率よく行うために、取水口３０及び放出口５０の設置場所は可能な限り海底に近いことが望ましい。

以上、説明したように構成された本実施形態によれば、津波による引き波時においても、補機の冷却に必要な量の海水が貯水エリア１２に確保される。また、貯水エリア１２から取水口３０を介して導入された海水が、補機を冷却する冷却水を冷却するために使用された後に、放出口５０を介して貯水エリア１２に戻されるため、貯水エリア１２内の海水の減少を抑えることが可能になる。このため、海水を冷却水として使用する発電所において、津波時の引き波によって海面の水位が低下しても冷却水を確保することが可能になる。また、水中堤１０の天端が、ＲＳＷポンプ４４における取水可能水位、すなわちベルマウス４４ａの先端よりも高い位置にあるため、ＲＳＷポンプ４４を通る海水がなくなることに起因してＲＳＷポンプ４４が故障することを防止することができる。

また、津波が護岸２０に到達する前に水中堤１０によって津波からの衝撃が分散されるため、護岸２０側の各種の施設が受ける津波の衝撃を緩和することが可能になる。

１ 貯水設備
１０ 水中堤
１０ａ 堤防部
１０ｂ 堤防部
１２ 貯水エリア
２０ 護岸
３０ 取水口
３２ 取水管
４０ 取水槽
４０ａ 導入口
４２ 除塵装置
４４ 原子炉補機冷却海水ポンプ（ＲＳＷポンプ）
４４ａ ベルマウス
４６ 循環水ポンプ
４６ａ ベルマウス
５０ 放出口
１００ 原子炉補機
１０２ 原子炉補機熱交換器

Claims (2)

1. 海中に設置された取水口と、陸側に設けられ、前記取水口から取水した海水を貯える取水槽と、補機を冷却する冷却水を冷却するために使用する海水を前記取水槽から汲み上げるポンプと、前記冷却水の冷却に使用されて昇温した海水を海に放出する放出口とを備えた発電プラントが面する海岸に設置される水中堤を有し、海岸の岸壁と前記水中堤とによって海水を貯水する貯水エリアを海底に形成する貯水設備であって、
   前記取水口及び前記放出口は、前記貯水エリア内に配置され、
   前記水中堤の天端は、前記ポンプの取水可能水位よりも高い位置にあることを特徴とする貯水設備。
2. 前記水中堤は、前記岸壁の所定の２箇所から沖に向かって直線状に延び、前記岸壁から離間した所定位置で連結されることを特徴とする請求項１記載の貯水設備。

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