JP2642552B2 - 冷却海水系の運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子力プラント
に設けられる冷却海水系の運転制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば原子力発電プラントには各種の設
備機器が設けられているが、この中には除熱冷却水を必
要とする補機に対して冷却水を供給するための補機冷却
設備がある。これらの補機は、常時使用される常用補機
と、プラント通常時に運転するが、プラント点検時には
停止される常用補機、及び常時は停止している非常用補
機とに分けられる。また、一般にはこれら常用補機及び
非常用補機は同種のものが複数系統設けられている。

【０００３】この種の補機冷却設備は、二次冷却水であ
る海水による熱交換器を介して冷却された一次冷却水を
冷却水ポンプにより被冷却補機に供給し、除熱により昇
温した戻り一次冷却水を、再び熱交換器に通して冷却す
るようにしている。

【０００４】従来の原子力発電所の補機冷却設備の一例
を図２の系統構成図に示すと、上述のように常時使用さ
れる常用補機（以下、常用補機と称する）と、プラント
定期点検時に停止する常用及び非常用補機（以下、非常
用補機と称する）とに分けられ、さらに、これらは冗長
性をもたせるために複数系統が設けられている。即ち、
図２では複数系統を３系列のａ，ｂ，ｃとし、常用補機
１ａ，１ｂ，１ｃ、及び非常用補機２ａ，２ｂ，２ｃは
構成を同一としている。

【０００５】系列ａにおいては、常用補機１ａ及び非常
用補機２ａには、一次冷却水の冷却ポンプ３ａ，４ａ、
及び熱交換器５ａ，６ａが順次、冷却水配管７ａ，８ａ
によって接続されていて一次冷却系が形成されている。

【０００６】前記常用補機１ａ、及び非常用補機２ａに
供給されて高温となった一次冷却水は、冷却水ポンプ３
ａあるいは冷却水ポンプ３ｂを経て熱交換器５ａ、ある
いは熱交換器６ａで冷却され、一次冷却系を循環する。

【０００７】また熱交換器５ａには二次冷却水の海水ポ
ンプ９ａが海水供給配管10ａと海水出口配管11ａによっ
て接続され、熱交換器６ａには海水ポンプ12ａが海水供
給配管13ａと海水出口配管14ａによって接続され、二次
冷却系が形成されている。前記海水ポンプ９ａによって
送られる二次冷却水（通常は海水）は、熱交換器５ａで
昇温されて海へ放出される。

【０００８】さらに、冷却水配管７ａに接続されている
常用補機１ａ、及び非常用補機２ａの出口側にはサージ
タンク15ａが接続され、このサージタンク15ａには水位
検出器16ａが設けられ、この水位検出器16ａによってサ
ージタンク15ａへの補給水の供給制御（図示せず）、及
び水位低下時の冷却ポンプ３ａ，４ａの停止を行ってい
る。

【０００９】一方、系列ｂ，ｃも系列ａと同様な構成
で、常用補機１ｂ，１ｃ、非常用補機２ｂ，２ｃ、冷却
水ポンプ３ｂ，３ｃ及び４ｂ，４ｃ、熱交換器５ｂ，５
ｃ，６ｂ，６ｃ、海水ポンプ９ｂ，９ｃ，12ｂ，12ｃ、
サージタンク15ｂ，15ｃ、水位検出器16ｂ，16ｃ等が設
けられている。

【００１０】この系列ａと系列ｂ，ｃとの間には、常用
補機１a 、非常用補機２ａの入口側と常用補機１ｂ，１
ｃ、非常用補機２ｂ，２ｃの入口側とを連結する連結配
管17が接続され、また、常用補機１ａ，非常用補機２ａ
の出口側と常用補機１ｂ，１ｃ、非常用補機２ｂ，２ｃ
の出口側とを連結する連結配管18が接続されている。

【００１１】このような従来の補機冷却設備において、
プラント通常運転時は、系列ａ及び系列ｂ，ｃの夫々が
独立して運転され、常用補機１ａ，１ｂ，１ｃ及び非常
用補機２ａ．２ｂ，２ｃが冷却される。

【００１２】また一次及び二次冷却水のポンプ及び熱交
換器は、信頼性や性能上の必要性から、プラント通常運
転中の負荷に対して少なくとも各々１台の予備機を通常
各系列に有する設計となっているため、プラント通常運
転中は、各系列毎に少なくとも熱交換器１基、ポンプ１
台が運転され、少なくとも熱交換器１基、ポンプ１台が
予備として待機状態にある待機ユニットが備えられてい
る。

【００１３】従来冷却海水系の待機ユニットには待機ユ
ニットの配管、あるいは熱交換器内等における海生物の
繁殖を防止するための淡水希釈を実施しているが、この
淡水注入は熱交換器入口部に接続されている場合が多
い。また運転ユニットの海水系には熱交換器の伝熱管の
被膜保護の観点より常時鉄イオン注入を実施している
が、これらの運転制御方法は明確でなかった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の補機冷却設備
は、海水を内包する各ポンプ、及び熱交換器への淡水希
釈や鉄イオン注入の運転制御、及び待機、保管時につい
ては明確な定めがなく、特に待機ユニット側への鉄イオ
ン注入は淡水の通水によりむだとなり、海生物付着防止
上は逆効果となる。

【００１５】また、その運用によっては多量の海生物が
配管や機器内部に付着して、系統の圧力損失増大による
海水流量低下、除熱能力低下、腐食、潰食の原因とな
り、ひいてはプラント停止に至る支障が生じる可能性が
ある。

【００１６】これらの防止のためには、定期的な分解、
清掃を実施しているが、そのために多大の労力と費用及
び時間が必要となると共に、除去した海生物の腐敗によ
る悪臭等で作業環境が悪くなる等、海生物付着に対する
抜本的な対策が要望されていた。加えて、近年環境保護
の立場から、海生物に繁殖防止に要する塩素系滅菌剤の
使用が規制される方向にあることから、このような薬剤
によらない海生物付着防止の方策が課題となっていた。

【００１７】本発明の目的とするところは、冷却海水系
に対する淡水希釈、及び鉄イオン注入の最適場所の設定
と、注入の運転制御を確定して海生物の付着低減をする
と共に、配管類のラインを圧力損失増大等のない良好な
状態に維持して保全の容易なプラントとすることのでき
る冷却海水系の運転制御方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】複数のポンプ及び熱交換
器を並列に設置した冷却海水系の運転制御において、冷
却水として海水を流して運転するポンプ及び熱交換器を
備えた運転ユニットと、待機状態において停止させた予
備のポンプ及び熱交換器を備える待機ユニットとを交互
に切替え可能に設けると共に、前記各ポンプの下流に設
けた弁の下流に淡水希釈ラインを、また前記熱交換器の
海水入口近傍に鉄イオン注入ラインを接続して、前記運
転ユニットに対しては淡水注入の停止と鉄イオン注入
を、また待機ユニットに対しては鉄イオン注入の停止と
淡水注入を行う。

【００１９】

【作用】運転ユニット側は、海水ポンプを運転し、海水
ポンプ吐出弁を開くことにより海水を海水ポンプ、海水
ポンプ吐出弁及び、海水供給配管を介して熱交換器に供
給し、熱交換をした後に海水出口配管より海へ放出す
る。さらに、淡水希釈ラインからの淡水注入を停止して
鉄イオン注入の効果を高め、鉄イオン注入ラインより鉄
イオンを熱交換器の入口に注入して熱交換器の伝熱管の
被膜保護を実施する。

【００２０】一方、待機ユニット側は、海水ポンプを停
止し、海水ポンプ吐出弁を閉じる。これにより、海水供
給配管と熱交換器の伝熱管、及び海水出口配管内には海
水が満水となる。鉄イオンの注入を停止して鉄イオンの
無駄をなくすと共に、前記海水供給配管と熱交換器の伝
熱管、及び海水出口配管内に淡水希釈ラインより淡水を
注入して、海水濃度を希釈して、海生物の生育を防止す
る。なお、この淡水希釈と鉄イオンの注入運転制御は、
運転ユニット側と待機ユニット側の切替えのより切替え
て行う。

【００２１】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分につい
ては同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００２２】図１の系統要部構成図は、例として原子炉
補機冷却海水系の二次冷却水系の３系統を示したもので
あるが、各系統とも同一の構成であるので系統ａを代表
として説明する。

【００２３】二次冷却水である海水は海水ポンプ９ａか
ら海水ポンプ吐出弁20ａを通過し、海水供給配管10ａを
介して熱交換器５ａにより熱交換をした後に、海水出口
配管11ａより海へ放出される太線で示すラインを仮に運
転ユニットとする。

【００２４】また、これと定期的に切替える前記運転ユ
ニットに対する待機ユニットは、海水ポンプ12ａから海
水ポンプ吐出弁21ａ、及び海水供給配管13ａと熱交換器
６ａ、さらに海水出口配管14ａで形成し、ラインを細線
で表す。

【００２５】これら運転ユニット、及び待機ユニットの
夫々に対して、前記海水ポンプ吐出弁20ａ，21ａの下流
に淡水希釈ライン22ａ，23ａを、また前記海水供給配管
10ａ，13ａで、熱交換器５ａ，６ａの入口近傍に鉄イオ
ン注入ライン24ａ，25ａを接続する。さらに、前記海水
ポンプ吐出弁20ａ，21ａの下流部に、相互間を常時閉路
の連絡弁を介挿したタイライン26ａで接続して構成す
る。

【００２６】なお、前記淡水希釈ライン22ａ，23ａは、
待機中における海水満水部になるべく淡水を通水できる
ように、前記海水ポンプ吐出弁20ａ，21ａの下流部で、
相互間を連絡弁を介挿して設けたタイライン26ａの接続
部より上流の箇所に設置する（レイアウト上タイライン
26ａ部に接続した方が淡水希釈範囲が拡大する場合には
タイライン26ａに設置する）。

【００２７】また鉄イオン注入ライン24ａ，25ａについ
ては、鉄イオン注入の目的が前記熱交換器５ａ，６ａの
伝熱管の被膜保護のためであることから、熱交換器５
ａ，６ａの入口近くへの接続が適切である。次に上記構
成による作用について説明する。

【００２８】運転ユニット側は、海水ポンプ９ａを運転
し、海水ポンプ吐出弁20ａを開くことにより二次冷却材
である海水は、海水ポンプ９ａ、海水ポンプ吐出弁20
ａ、海水供給配管10ａを介して熱交換器５ａに供給さ
れ、熱交換をした後に海水出口配管11ａより海へ放出さ
れる。待機ユニット側では、海水ポンプ12ａを停止し、
海水ポンプ吐出弁21ａを閉じる。従って、新たな海水は
供給されず、海水供給配管10ａと熱交換器６ａの伝熱
管、及び海水出口配管14ａ内は海水が満水となってい
る。

【００２９】ここで、運転ユニット側では、常時多量の
海水が通水されるために淡水希釈の効果が期待できない
ため、淡水希釈ライン22ａは図示しない止弁を閉じて淡
水の注入を停止する。また鉄イオン注入ライン24ａでは
図示しない止弁を開き、鉄イオンを熱交換器１ａの入口
に注入して熱交換器１ａの伝熱管の被膜保護を実施す
る。

【００３０】待機ユニット側においては、配管内が海水
で満水となり、滞留状態でこの海水中には海生物が混入
されている。従って、鉄イオン注入の必要はないため、
鉄イオン注入ライン25ａの図示しない止弁を閉じて、鉄
イオンの注入を停止する。

【００３１】一方、この海水供給配管13ａに接続してい
る淡水希釈ライン23ａの図示しない止弁を開き、海水供
給配管13ａ、熱交換器６ａ及び海水出口配管14ａ内に淡
水を注入して、海水濃度を約１／10程度に希釈する。こ
れにより、海生物は生育が阻止されて待機ユニットにお
ける圧力損失増大による海水流量低下、除熱能力低下、
腐食、潰食等の不具合が発生しない。

【００３２】即ち、溶存酸素の豊富な新鮮な海水を外部
より遮断し、かつ淡水で希釈することにより海生物の生
育は停止し死滅するため、海水の通路に付着、停滞せ
ず、圧力損失増大等に起因する支障が生じない。

【００３３】なお、図１の系統ａの太線表示の運転ユニ
ットと細線表示の待機ユニットは、定期的に切替え操作
により交互運転を実施するが、この切替えに際しては前
記淡水希釈、及びと鉄イオン注入の切替えも実施する。

【００３４】以上により淡水希釈ライン22ａ，23ａと鉄
イオン注入ライン24ａ，25ａの効果的な注入位置と、交
互に切替える運転ユニット及び待機ユニットに対する淡
水希釈と鉄イオン注入の組合わせ運転制御により、効果
的な海生物付着防止ができ、プラント定検時のメンテナ
ンスの際の作業時間が短縮できる。

【００３５】

【発明の効果】以上本発明によれば、原子力プラントの
補機冷却海水系等の海水を通ずる機器等に悪影響を及ぼ
す海生物の付着を大幅に減少させることがで、かつ分解
点検の保全頻度、あるいは作業時間の短縮、ひいては定
期検査期間の短縮が可能で、プラント稼働率向上、経済
性の向上の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷却海水系の系統要部
構成図。

【図２】従来の原子炉補機冷却海水系の系統構成図。

【符号の説明】

５ａ，５ｂ，５ｃ，６ａ，６ｂ，６ｃ…熱交換器、９
ａ，９ｂ，９ｃ，12ａ，12ｂ，12ｃ…海水ポンプ、10
ａ，10ｂ，10ｃ，13ａ，13ｂ，13ｃ…海水供給配管、11
ａ，11ｂ，11ｃ，14ａ，14ｂ，14ｃ…海水出口配管、20
ａ，20ｂ，20ｃ，21ａ，21ｂ，21ｃ…海水ポンプ吐出
弁、22ａ，22ｂ，22ｃ，23ａ，23ｂ，23ｃ…淡水希釈ラ
イン、24ａ，24ｂ，24ｃ，25ａ，25ｂ，25ｃ…鉄イオン
注入ライン、26ａ，26ｂ，26ｃ…タイライン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のポンプ及び熱交換器を並列に設置
   した冷却海水系の運転制御において、冷却水として海水
   を流して運転するポンプ及び熱交換器を備えた運転ユニ
   ットと、待機状態において停止させた予備のポンプ及び
   熱交換器を備える待機ユニットとを交互に切替え可能に
   設けると共に、前記各ポンプの下流に設けた弁の下流に
   淡水希釈ラインを、また前記熱交換器の海水入口近傍に
   鉄イオン注入ラインを接続して、前記運転ユニットに対
   しては淡水注入の停止と鉄イオン注入を、また待機ユニ
   ットに対しては鉄イオン注入の停止と淡水注入を行うこ
   とを特徴とする冷却海水系の運転制御方法。