JP4960178B2

JP4960178B2 - 原子力プラントの安全系

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Publication number: JP4960178B2
Application number: JP2007220159A
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Inventors: 弘詞山崎; 由佳鈴木
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Filing date: 2007-08-27
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Description

本発明は、原子炉停止に必要な系統として非常用炉心冷却系及び非常用復水器などを備え、この原子炉停止に必要な系統へ電源を供給する非常用電源系を改良した原子力プラントの安全系に関する。

従来の改良沸騰水型原子炉を備える原子力発電プラントの所内電源系統は、主発電機で発生した電力を外部電源系統へ送電すると共に、発電所の起動時、通常運転時及び冷却材喪失事故時等に必要な補機を運転するための電源を確保できるように構成される。

図１３に所内電源系統の単線結線図を示す。従来の改良沸騰水型原子炉を備える原子力発電プラントの場合、所内電源系統は、常用母線１と非常用母線２を合わせた所内母線から構成される。

プラント起動中やプラント停止中には、外部電源系統３から起動変圧器４を介して常用母線１へ給電する。また、通常運転時においては、主発電機５から所内変圧器６を介して常用母線１へ給電し、非常用母線２へは主に、外部電源系統３から起動変圧器４を介して給電する。また、外部電源系統３の喪失時には非常用ディーゼル発電機７が自動起動し、原子炉を安全に停止するために必要な機器に電源を供給し、これによって、例えば非常用炉心冷却系などの工学的安全設備を作動させる。

常用母線１には、通常運転時に主に稼動する原子炉系設備のポンプや、タービン設備の電動機駆動給水ポンプなどの補機が接続される。また、非常用母線２には、冷却材喪失事故の発生や外部電源系統３が喪失した際にも、原子炉を安全に停止するために必要な非常用炉心冷却系のポンプ(高圧炉心注水系ポンプ９、残留熱除去系ポンプ８)などの補機が接続されている。

非常用ディーゼル発電機７を備えた非常用電源系１０は、外部電源系統３の喪失時に非常用ディーゼル発電機７が単一故障した場合にも、電源が完全喪失しないように多重性及び独立性を備えている。独立した各非常用ディーゼル発電機７は、単一故障の場合にも、残りの非常用ディーゼル発電機７で、原子炉を安全に停止するために必要な補機や、冷却材喪失事故時に必要な補機に電力を供給するのに十分な容量を有している。

従来の改良沸騰水型原子炉における非常用炉心冷却系１１の構成を図１４に示す。改良沸騰水型原子炉の非常用炉心冷却系１１は、３系統の残留熱除去系（低圧注水系）１２に加え、電動駆動ポンプによる２系統の高圧炉心注水系１３と、タービン駆動ポンプ１８による１系統の原子炉隔離時冷却系１４を有してなる。これらの非常用炉心冷却系１１の作動によって、原子炉１６の原子炉圧力容器２７から冷却水が喪失した場合にも、原子炉圧力容器２７内に収容された炉心２８の崩壊熱を除去することが可能となる。尚、図１４中の符号２９は主蒸気管、符号２９Ａは給水管であり、主蒸気管２９に主蒸気逃がし安全弁１５が配設されている。

図１５は、従来の改良沸騰水型原子炉における非常用炉心冷却系１１と、非常用電源系１０の電源区分との関連を示したものである。従来の改良沸騰水型原子炉の非常用電源系１０は、３つの各電源区分Ａ、Ｂ、Ｃに設置された合計３台の非常用ディーゼル発電機７と、４つの電源区分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに設置された合計４台の無停電電源１７から構成される。電源区分Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、外部電源系統３が喪失した場合に、非常用ディーゼル発電機７から、残留熱除去系１２の残留熱除去系ポンプ８へ給電がなされ、高圧炉心注水系１３の高圧炉心注水系ポンプ９へ給電がなされ、無停電電源１７から原子炉隔離時冷却系１４及び主蒸気逃し安全弁１５へ給電がなされる。

従来の原子力発電プラントでは、原子炉１６からの蒸気によりタービン駆動ポンプ１８のタービンが回転し、当該ポンプ１８を起動させる原子炉隔離時冷却系１４と、原子炉１６の圧力をコントロール可能な主蒸気逃がし安全弁１５とにより、原子炉１６の圧力及び水位が制御される。これらの駆動弁、計装品及び制御品は、前述の如く、無停電電源１７(図１５参照)のバッテリに接続された直流電源系等から給電される。万一、全ての非常用ディーゼル発電機７の起動失敗による非常用交流電源喪失が起きた場合には、高圧炉心注水系１３などの炉心の冷却系や、除熱系である残留熱除去系１２を起動することができない。この場合、原子炉隔離時冷却系１４による原子炉１６への注水機能と、主蒸気逃がし安全弁１５による原子炉１６の減圧機能とによって、原子炉１６の圧力及び水位が制御される。

尚、図１５に示す非常用電源系１０において、４つの電源区分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各無停電電源１７は、３つの電源区分Ａ、Ｂ、Ｃについては、同一区分内の非常用ディーゼル発電機７からバッテリにバックアップの充電が行われるが、残りの１つの電源区分Ｄについては、同一区分内に非常用ディーゼル発電機７が存在しないため、異区分の非常用ディーゼル発電機７または常用電源からバッテリにバックアップの充電が行われる。

図１３に示す外部電源系統３が喪失し給電できない状態で、何らかの要因により図１５に示す全ての非常用ディーゼル発電機７の起動が失敗した場合、３つの電源区分Ａ、Ｂ、Ｃでは、全ての非常用交流電源が喪失する。この場合、無停電電源１７のバッテリの容量分の時間については、原子炉隔離時冷却系１４と主蒸気逃がし安全弁１５によって原子炉１６を減圧することができるが、このバッテリの容量時間内に非常用ディーゼル発電機７または外部電源系統３を復旧させる必要がある。

従って、原子炉隔離時冷却系１４と主蒸気逃がし安全弁１５は、その機能確保が原子力発電プラントのプラント信頼性の観点から非常に重要である。更に、原子力発電プラントの設計事象を超えて多重故障が発生した場合においても信頼性を確保するために、原子炉隔離時冷却系１４と主蒸気逃がし安全弁１５以外の除熱系を具備する必要がある。その除熱系の一例が、特許文献１及び２に記載されている。

特許文献１には、原子炉の原子炉圧力容器内の蒸気を、原子炉格納容器の上方に貯溜された冷却水（プール水）により凝縮して復水とし、この復水を原子炉圧力容器へ還流する非常用復水器（高圧非常用凝縮装置）が開示されており、この非常用復水器により原子炉の炉心が冷却される。

また、特許文献１及び２には、原子炉格納容器内に放出された蒸気を、当該原子炉格納容器の上方に貯溜された冷却水（プール水）により凝縮して復水とし、この復水を原子炉格納容器のサプレッションプール（圧力抑制プール）へ導く静的格納容器冷却系（低圧非常用凝縮装置）が開示されている。この静的格納容器冷却系により、原子炉格納容器が減圧され冷却される。
特開平４−９８１９８号公報特開平２−６４４９９号公報

ところが、上記の特許文献１及び２では、非常用復水器及び静的格納容器冷却系へ給電するための電源系については何ら記載されていない。

また、非常用炉心冷却系１１の残留熱除去系ポンプ８及び高圧炉心注水系ポンプ９では、外部電源系統３の喪失時に非常用ディーゼル発電機７から電源が供給されるが、この非常用ディーゼル発電機７の全故障を想定した場合を考慮すると、前述の原子炉隔離時冷却系１４と主蒸気逃がし安全弁１５以外にも、非常用ディーゼル発電機７によらない電源で原子炉を安全に停止するために必要な系統へ電源を供給する必要がある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、非常用ディーゼル発電機による非常用交流電源喪失時にも原子炉停止に必要な系統へ電源を供給して、原子炉を含めた原子力プラントの安全性を向上させることができる原子力プラントの安全系を提供することにある。

本発明は、原子力プラントにおける原子炉停止に必要な系統へ電源を供給する非常用電源系が複数の電源区分を有してなり、このうち、複数の第１電源区分のそれぞれには、高圧炉心注水系及び残留熱除去系のそれぞれのポンプと１台の非常用ディーゼル発電機とが接続して設置され、前記高圧炉心注水系と前記残留熱除去系のそれぞれの前記ポンプが前記非常用ディーゼル発電機から給電されるよう構成され、これらの第１電源区分とは独立した第２電源区分に、無停電電源と非常用復水器の駆動弁及び静的格納容器冷却系の弁とが接続して設置され、前記非常用復水器が、原子炉内の蒸気を凝縮して復水とし、この復水を前記原子炉へ還流し、前記静的格納容器冷却系が、原子炉格納容器内に放出された蒸気を凝縮して復水とし、この復水を前記原子炉格納容器へ戻すよう構成され、前記第２電源区分には、この第２電源区分の非常用ディーゼル発電機が前記無停電電源に接続して設置され、また、前記第２電源区分では、前記非常用復水器の前記駆動弁及び前記静的格納容器冷却系の前記弁が前記無停電電源を経て、前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機から、高圧注水ポンプが前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機からそれぞれ給電され、複数の前記第１電源区分と前記第２電源区分では、全ての電源区分についてそれぞれ１台のガスタービン発電機が、前記第１電源区分及び前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機に接続して設置されたことを特徴とするものである。
また、本発明は、原子力プラントにおける原子炉停止に必要な系統へ電源を供給する非常用電源系が複数の電源区分を有してなり、このうち、複数の第１電源区分のそれぞれには、高圧炉心注水系及び残留熱除去系のそれぞれのポンプと１台の非常用ディーゼル発電機とが接続して設置され、前記高圧炉心注水系と前記残留熱除去系のそれぞれの前記ポンプが前記非常用ディーゼル発電機から給電されるよう構成され、これらの第１電源区分とは独立した第２電源区分に、無停電電源と非常用復水器の駆動弁及び静的格納容器冷却系の弁とが接続して設置され、前記非常用復水器が、原子炉内の蒸気を凝縮して復水とし、この復水を前記原子炉へ還流し、前記静的格納容器冷却系が、原子炉格納容器内に放出された蒸気を凝縮して復水とし、この復水を前記原子炉格納容器へ戻すよう構成され、前記第２電源区分には、この第２電源区分の非常用ディーゼル発電機が前記無停電電源に接続して設置され、また、前記第２電源区分では、前記非常用復水器の前記駆動弁及び前記静的格納容器冷却系の前記弁が前記無停電電源を経て、前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機から、高圧注水ポンプが前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機からそれぞれ給電され、複数の前記第１電源区分のうち、２つの電源区分のそれぞれに１台のガスタービン発電機が、前記２つの電源区分の前記非常用ディーゼル発電機に接続して設置されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、原子炉停止に必要な系統である非常用復水器及び静的格納容器冷却系におけるそれぞれの弁へ無停電電源から給電されることで、非常用ディーゼル発電機による非常用交流電源喪失時にも、非常用復水器及び静的格納容器冷却系におけるそれぞれの弁へ電源が供給されるので、原子炉を含めた原子力プラントの安全性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図３）
図１は、本発明に係る原子力プラントの安全系の第１の実施の形態における非常用復水器を備えた系統を示す系統図である。図２は、本発明に係る原子力プラントの安全系の第１の実施の形態における静的格納容器冷却系を示す系統図である。図３は、本発明に係る原子力発電プラントの安全系の第１の実施の形態における非常用電源系の電源区分を説明する説明図である。本実施の形態において、前記背景技術と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態における改良沸騰水型原子炉を備えた原子力発電プラントでは、原子炉停止に必要な系統として残留熱除去系１２、高圧炉心注水系１３及び原子炉隔離時冷却系１４を有する非常用炉心冷却系１１、並びに主蒸気逃し安全弁１５のほかに、非常用復水器２０（図１）、高圧注水ポンプ２１（図１）、及び静的格納容器冷却系２２（図２）を備える。

非常用復水器２０は、原子炉１６の過渡時等にタービン系の主復水器が利用できない場合、原子炉１６内の一時的な圧力上昇を防ぎ崩壊熱を除去して、原子炉１６の減圧及び冷却を行うために設置される。この非常用復水器２０は、原子炉建屋１９において原子炉格納容器２３の上部に冷却水タンク２４が設けられ、この冷却水タンク２４内に設置された熱交換器２５の伝熱管２６によって、原子炉１６内から発生する蒸気を凝縮して復水とし、この復水を原子炉１６の原子炉圧力容器２７内に戻すことで、原子炉水(冷却水)の流出を防ぎながら、原子炉圧力容器２７内の圧力上昇を抑制する。

この非常用復水器２０には、原子炉１６の上部に接続された主蒸気配管２９から非常用復水器２０につながる蒸気供給管３０、非常用復水器２０の伝熱管２６で冷却され凝縮された復水を原子炉１６に戻すドレン管３１、水の放射線分解で発生した水素や酸素ガスを原子炉格納容器２３内のサプレッションプール３２に戻すガスベント管３３が接続されている。蒸気供給管３０に電動隔離弁３４Ａ及び３４Ｂが、ドレン管３１に電動隔離弁３４Ｃ及び３４Ｄがそれぞれ配設される。このうち、原子炉通常運転時には、原子炉格納容器２３の外側に配設された電動隔離弁３４Ｄのみが閉弁されている。非常用復水器２０は、後述の如く、バッテリを備えた無停電電源１７または外部電源系統３から、非常用復水器２０の駆動弁である電動隔離弁３４Ｄ及び計装へ電源が給電され、原子炉１６の冷却及び監視が可能となる。

非常用復水器２０は、通常時閉の電動隔離弁３４Ｄが開弁することで作動する。この電動隔離弁３４Ｄが開弁すると、原子炉１６内の蒸気は蒸気供給管３０を経て非常用復水器２０の伝熱管２６に至り、冷却され凝縮されて復水となり、ドレン管３１を経て原子炉１６へ戻り、再び加熱されて蒸気となり、非常用復水器２０へと循環する。非常用復水器２０の伝熱管２６が水没する冷却水タンク２４中の冷却水は原子炉１６内の熱で沸騰し、発生した蒸気はベント管３５を経て大気３６中へ放出される。

非常用復水器２０の駆動力は、蒸気供給管３０内の蒸気とドレン管３１内の復水の密度差であり、重力により自然循環するので、外部動力に依存せずに蒸気及び復水が循環して、原子炉１６の炉心２８が冷却される。この機能から、非常用復水器２０は、原子炉１６の圧力を制御する主蒸気逃し安全弁１５の代替機能として、すなわち原子炉１６内の圧力上昇を防ぎ、崩壊熱を除去するために使用される。

また、図１に示す様に、本実施形態の改良沸騰水型原子炉においては、過渡時において原子炉１６が運転状態であっても、スプレイ３７から原子炉圧力容器２７内へ注水可能な揚程を有する高圧注水ポンプ２１が設置されている。改良沸騰水型原子炉を備えた原子力発電プラントにおける適用例として、制御棒駆動水系ポンプを高圧注水ポンプ２１として使用することも可能である。過渡時における非常用炉心冷却系１１及び非常用復水器２０による原子炉圧力容器２７内への冷却水注水が困難な場合にも、この高圧注水ポンプ２１によって、原子炉圧力容器２７内の水位を維持し、原子炉１６の炉心２８の冠水を確保することが可能となる。

また、設計基準事故を超える事象としてシビアアクシデントがある。このシビアアクシデントは、単一故障だけではなく多重の故障が生じた場合や、運転員の誤操作・判断ミスが重なった場合に炉心２８が損傷し、その負荷によって原子炉圧力容器２７や原子炉格納容器２３が破損して、大量の放射性物質が環境へ放出される可能性のある過酷事故のことである。本実施形態の原子力発電プラントには、このシビアアクシデント時の安全系設備として静的格納容器冷却系２２(図２)が設置されている。

この静的格納容器冷却系２２は、原子炉建屋１９において原子炉格納容器２３の上方に冷却水タンク３８を設け、この冷却水タンク３８内に熱交換器３９を設置し、シビアアクシデント発生時に原子炉格納容器２３のドライウェル４６内に放出された蒸気を、原子炉格納容器２３のドライウェル４６の上部にある蒸気供給管４０を経て、冷却水タンク３８内の熱交換器３９の伝熱管４１に導いて凝縮して復水とし、この復水を、ドレン管４２を経て原子炉格納容器２３内のサプレッションプール３２に戻す。また、水の放射線分解で発生した水素や酸素ガスは、ガスベント管４３から原子炉格納容器２３内のサプレッションプール３２に戻す。

静的格納容器冷却系２２では、蒸気供給管４０に弁４４が、ガスベント管４３に弁４５がそれぞれ配設されている。弁４４は常時開弁されているので、静的格納容器冷却系２２は、ガスベント管４３に配設された弁４５が開弁操作されることで動作する。従って、弁４５は静的格納容器冷却系２２の駆動弁として機能する。

この静的格納容器冷却系２２の作動によって、シビアアクシデントが生じても、原子炉格納容器２３内の除熱及び減圧が可能となる。このように静的格納容器冷却系２２を加えることにより、原子力発電プラントの除熱手段に更なる多様性をもたせることができ、原子炉格納容器２３の破損に対する信頼性をさらに向上させることが可能となる。

ところで、原子力発電プラントにおいて原子炉停止に必要な系統、例えば残留熱除去系１２、高圧炉心注水系１３及び原子炉隔離時冷却系１４を有する非常用炉心冷却系１１、主蒸気逃し安全弁１５、非常用復水器２０、高圧注水ポンプ２１並びに静的格納容器冷却系２２へ電源を供給する非常用電源系５０(図３)は、複数（本実施の形態では３つ）の第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと、一つの第２電源区分５２とを有してなる。この第２電源区分５２は、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃとは独立した電源区分である。

第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃには、高圧炉心注水系１３の高圧炉心注水系ポンプ９、残留熱除去系１２の残留熱除去系ポンプ８及び無停電電源１７と非常用ディーゼル発電機７とが接続して設置される。これにより、これらの高圧炉心注水系ポンプ９、残留熱除去系ポンプ８及び無停電電源１７が非常用ディーゼル発電機７から給電される。

また、第２電源区分５２には、非常用復水器２０の電動隔離弁３４Ｄ及び静的格納容器冷却系２２の弁４５と無停電電源１７とが接続して設置されると共に、この無停電電源１７に非常用ディーゼル発電機５３が接続して設置される。従って、この非常用ディーゼル発電機５３により無停電電源１７へ給電されて、この無停電電源１７に内蔵のバッテリ（不図示）が充電されると共に、無停電電源１７から非常用復水器２０の電動隔離弁３４Ｄと静的格納容器冷却系２２の弁４５へ給電がなされる。このため、非常用ディーゼル発電機５３の電源喪失時には、無停電電源１７の上記バッテリから非常用復水器２０の電動隔離弁３４Ｄ及び静的格納容器冷却系２２の弁４５へ電源が供給される。

更に、第２電源区分５２には、高圧注水ポンプ２１が非常用ディーゼル発電機５３に接続して設置されて、この非常用ディーゼル発電機５３から高圧注水ポンプ２１へ給電がなされる。

従って、本実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。

（１）非常用復水器２０の電動隔離弁３４Ｄ及び静的格納容器冷却系２２の弁４５が、非常用ディーゼル発電機５３から給電される無停電電源１７に接続されているので、非常用ディーゼル発電機５３の電源喪失時に無停電電源１７のバッテリーから非常用復水器２０の電動隔離弁３４Ｄ及び静的格納容器冷却系２２の弁４５へ電源が供給される。この結果、これらの非常用復水器２０及び静的格納容器冷却系２２を長期的に継続して運転させることができるので、原子炉１６の崩壊熱の除去、並びに原子炉格納容器２３の除熱及び減圧を確実に実施でき、原子炉１６を含めた原子力発電プラントの安全性を向上させることができる。

（２）第２電源区分５２における非常用ディーゼル発電機５３は、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃにおける非常用ディーゼル発電機７とは容量や形式が異なる。従って、非常用ディーゼル発電機５３と非常用ディーゼル発電機７とが共通の要因で故障する確率を非常に低くできる。このため、非常用復水器２０、高圧注水ポンプ２１及び静的格納容器冷却系２２の運転と、高圧炉心注水系１３及び残留熱除去系１２の運転の少なくとも一方を確保できるので、この観点からも原子炉１６を含む原子力発電プラントの安全性を向上させることができる。

［Ｂ］第２の実施の形態（図４）
図４は、本発明に係る原子力プラントの安全系の第２の実施の形態における非常用電源系の電源区分を説明する説明図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、本実施の形態の非常用電源系６０における第２電源区分６２に、非常用ディーゼル発電機５３に代えてガスタービン発電機６１が、無停電電源１７に接続して設置された点である。

従って、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。

（３）第２電源区分６２におけるガスタービン発電機６１は、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃにおける非常用ディーゼル発電機７とは異なるタイプの発電機であることから、ガスタービン発電機６１と非常用ディーゼル発電機７とが共通の要因で故障する確率を、第１の実施の形態の場合よりも更に低くすることができる。このため、非常用復水器２０、高圧注水ポンプ２１及び静的格納容器冷却系２２の運転と、高圧炉心注水系１３及び残留熱除去系１２の運転の少なくとも一方を確実に確保でき、従って、原子炉１６を含めた原子力発電プラントの安全性を向上させることができる。

［Ｃ］第３の実施の形態（図５〜図９）
図５は、本発明に係る原子力プラントの安全系の第３の実施の形態における非常用電源系の電源区分を説明する説明図である。この第３の実施の形態において、前記第１及び第２の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態が前記第１及び第２の実施の形態と異なる点は、非常用電源系の各電源区分における発電機を多重化及び多様化した点である。

つまり、図５に示す非常用電源系７０では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと第２電源区分５２において、２つの電源区分毎にそれぞれ１台のガスタービン発電機７１が、非常用ディーゼル発電機７、５３に接続して設置されている。例えば、第１電源区分５１Ａと５１Ｂのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７にガスタービン発電機７１が、バックアップとして多重化及び多様化して設置され、第１電源区分５１Ｃの非常用ディーゼル発電機７と第２電源区分５２の非常用ディーゼル発電機５３に他のガスタービン発電機７１が、バックアップとして多重化及び多様化して接続されている。

また、図６に示す本実施の形態の第１変形形態の非常用電源系７２では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと第２電源区分６２において、２つの電源区分毎にそれぞれ１台のガスタービン発電機７１が、非常用ディーゼル発電機７とガスタービン発電機６１に接続して設置されている。例えば、第１電源区分５１Ａと５１Ｂのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７にガスタービン発電機７１が、バックアップとして多重化及び多様化して接続され、第１電源区分５１Ｃの非常用ディーゼル発電機７と第２電源区分６２のガスタービン発電機６１に他のガスタービン発電機７１が、バックアップとして多重化及び多様化して接続されている。但し、ガスタービン発電機６１とガスタービン発電機７１の接続は多重化のみである。以下同様。

更に、図７に示す本実施の形態の第２変形形態の非常用電源系７３では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと第２電源区分５２において、全ての電源区分について合計１台のガスタービン発電機７１が、非常用ディーゼル発電機７、５３に、バックアップとして多重化及び多様化して接続して設置されている。また、この非常用電源系７３では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと第２電源区分６２において、全ての電源区分に合計１台のガスタービン発電機７１が、非常用ディーゼル発電機７とガスタービン発電機６１に、バックアップとして多重化及び多様化して接続して設置されている。

図８に示す本実施の形態の第３変形形態の非常用電源系７４では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと第２電源区分６２において、３つの電源区分に合計１台のガスタービン発電機７１が非常用ディーゼル発電機７、または非常用ディーゼル発電機７とガスタービン発電機６１に接続して設置されている。例えば、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７に合計１台のガスタービン発電機７１が、または第１電源区分５１Ａ及び５１Ｂのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７と第２電源区分６２のガスタービン発電機６１に合計１台のガスタービン発電機７１が、バックアップとして多重化及び多様化して設置されている。

また、この非常用電源系７４では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと第２電源区分５２において、３つの電源区分に合計１台のガスタービン発電機７１が非常用ディーゼル発電機７、５３に接続して設置されている。例えば、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７に合計１台のガスタービン発電機７１が、または第１電源区分５１Ａ及び５１Ｂのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７と第２電源区分５２の非常用ディーゼル発電機５３に合計１台のディーゼル発電機７１が、バックアップとして多重化して接続されている。

図９に示す本実施の形態の第４変形形態の非常用電源系７５では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと第２電源区分５２において、全ての電源区分についてそれぞれ１台のガスタービン発電機７１が、非常用ディーゼル発電機７、５３に、バックアップとして多重化及び多様化して接続されている。また、この非常用電源系７５では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃと第２電源区分６２とにおいて、全ての電源区分についてそれぞれ１台のガスタービン発電機７１が、非常用ディーゼル発電機７とガスタービン発電機６１に、バックアップとして多重化及び多様化して接続されている。

従って、本実施の形態によれば、前記第１及び第２の実施の形態の効果（１）、（２）及び（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃの非常用ディーゼル発電機７と第２電源区分５２の非常用ディーゼル発電機５３または第２電源区分６２のガスタービン発電機６１に、ガスタービン発電機７１がバックアップとして多重化及び多様化して設置されたことから、非常用電源系７０、７２〜７５において非常用交流電源喪失事象の発生を極めて低く抑制できる。この結果、特に無停電電源１７から電源が供給されることがない高圧炉心注水系１３の高圧炉心注水系ポンプ９や残留熱除去系１２の残留熱除去系ポンプ８、高圧注水ポンプ２１等の運転を確保できるので、原子炉１６を含めた原子力発電プラントの安全性を向上させることができる。

［Ｄ］第４の実施の形態（図１０〜図１２）
図１０は、本発明に係る原子力プラントの安全系の第４の実施の形態における非常用電源系の電源区分を説明する説明図である。この第４の実施の形態において、前記第１及び第２の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態が前記第１及び第２の実施の形態と異なる点は、非常用電源系の第１電源区分における発電機を多重化及び多様化した点である。

つまり、図１０に示す非常用電源系８０では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃのうち、２つの電源区分のそれぞれに１台のガスタービン発電機７１が、非常用ディーゼル発電機７に接続して設置されている。例えば、第１電源区分５１Ａ及び５１Ｂのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７、または第１電源区分５１Ａ及び５１Ｃのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７に、ガスタービン発電機７１が１台ずつバックアップとして多重化及び多様化して設置されている。

また、図１１に示す非常用電源系８1では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃのうち、２つの電源区分に合計１台のガスタービン発電機７１が、非常用ディーゼル発電機７に接続して設置されている。例えば、第１電源区分５１Ａ及び５１Ｂのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７、または第１電源区分５１Ａ及び５１Ｃのそれぞれの非常用ディーゼル発電機７に合計１台のガスタービン発電機７１が、バックアップとしての多重化及び多様化して設置されている。

更に、図１２に示す非常用電源系８２では、第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃのうち、２つの電源区分（例えば第１電源区分５１Ａと５１Ｂ、第１電源区分５１Ａと５１Ｃ）毎にそれぞれ１台のガスタービン発電機７１が非常用ディーゼル発電機７に、バックアップとして多重化及び多様化して接続して設置され、このうち、一つの電源区分（例えば第１電源区分５１Ａ）の非常用ディーゼル発電機７１には、２台のガスタービン発電機７１が接続されている。

従って、本実施の形態によれば、前記第１及び第２の実施の形態の効果（１）、（２）及び（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。

（５）第１電源区分５１Ａ、５１Ｂ及び５１Ｃの非常用ディーゼル発電機７１にガスタービン発電機７１が、バックアップとして多重化及び多様化して設置されたことから、非常用電源系８０〜８２において非常用交流電源喪失事象の発生を極めて低く抑制できる。この結果、特に無停電電源１７から電源が供給されることがない高圧炉心注水系１３の高圧炉心注水系ポンプ９や残留熱除去系１２の残留熱除去系ポンプ８等の運転を確保できるので、原子炉１６を含めた原子力発電プラントの安全性を向上させることができる。

本発明に係る原子力プラントの安全系の第１の実施の形態における非常用復水器を備えた系統を示す系統図。本発明に係る原子力プラントの安全系の第１の実施の形態における静的格納容器冷却系を示す系統図。本発明に係る原子力発電プラントの安全系の第１の実施の形態における非常用電源系の電源区分を説明する説明図。本発明に係る原子力プラントの安全系の第２の実施の形態における非常用電源系の電源区分を説明する説明図。本発明に係る原子力プラントの安全系の第３の実施の形態における非常用電源系の電源区分を説明する説明図。図５における非常用電源系の電源区分の第１変形形態を説明する説明図。図５における非常用電源系の電源区分の第２変形形態を説明する説明図。図５における非常用電源系の電源区分の第３変形形態を説明する説明図。図５における非常用電源系の電源区分の第４変形形態を説明する説明図。本発明に係る原子力プラントの安全系の第４の実施の形態における非常用電源系の電源区分を説明する説明図。図１０における非常用電源系の電源区分の第１変形形態を説明する説明図。図１０における非常用電源系の電源区分の第２変形形態を説明する説明図。従来の原子力発電プラントにおける所内電源系統を示す単線結線図。従来の原子力発電プラントにおける沸騰水型原子炉の非常用炉心冷却系等を示す系統図。図１４の非常用炉心冷却系と非常用電源系の電源区分との関連を説明する説明図。

符号の説明

７非常用ディーゼル発電機
１１非常用炉心冷却系
１２残留熱除去系
１３高圧炉心注水系
１７無停電電源
２０非常用復水器
２１高圧注水ポンプ
２２静的格納容器冷却系
２３原子炉格納容器
２４冷却水タンク
５０非常用電源系
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ第１電源区分
５２第２電源区分
５３非常用ディーゼル発電機
６０非常用電源系
６１ガスタービン発電機
６２第２電源区分
７０非常用電源系
７１ガスタービン発電機
７２、７３、７４、７５非常用電源系
８０、８１、８２非常用電源系

Claims

原子力プラントにおける原子炉停止に必要な系統へ電源を供給する非常用電源系が複数の電源区分を有してなり、
このうち、複数の第１電源区分のそれぞれには、高圧炉心注水系及び残留熱除去系のそれぞれのポンプと１台の非常用ディーゼル発電機とが接続して設置され、前記高圧炉心注水系と前記残留熱除去系のそれぞれの前記ポンプが前記非常用ディーゼル発電機から給電されるよう構成され、
これらの第１電源区分とは独立した第２電源区分に、無停電電源と非常用復水器の駆動弁及び静的格納容器冷却系の弁とが接続して設置され、前記非常用復水器が、原子炉内の蒸気を凝縮して復水とし、この復水を前記原子炉へ還流し、前記静的格納容器冷却系が、原子炉格納容器内に放出された蒸気を凝縮して復水とし、この復水を前記原子炉格納容器へ戻すよう構成され、
前記第２電源区分には、この第２電源区分の非常用ディーゼル発電機が前記無停電電源に接続して設置され、
また、前記第２電源区分では、前記非常用復水器の前記駆動弁及び前記静的格納容器冷却系の前記弁が前記無停電電源を経て、前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機から、高圧注水ポンプが前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機からそれぞれ給電され、
複数の前記第１電源区分と前記第２電源区分では、全ての電源区分についてそれぞれ１台のガスタービン発電機が、前記第１電源区分及び前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機に接続して設置されたことを特徴とする原子力プラントの安全系。
原子力プラントにおける原子炉停止に必要な系統へ電源を供給する非常用電源系が複数の電源区分を有してなり、
このうち、複数の第１電源区分のそれぞれには、高圧炉心注水系及び残留熱除去系のそれぞれのポンプと１台の非常用ディーゼル発電機とが接続して設置され、前記高圧炉心注水系と前記残留熱除去系のそれぞれの前記ポンプが前記非常用ディーゼル発電機から給電されるよう構成され、
これらの第１電源区分とは独立した第２電源区分に、無停電電源と非常用復水器の駆動弁及び静的格納容器冷却系の弁とが接続して設置され、前記非常用復水器が、原子炉内の蒸気を凝縮して復水とし、この復水を前記原子炉へ還流し、前記静的格納容器冷却系が、原子炉格納容器内に放出された蒸気を凝縮して復水とし、この復水を前記原子炉格納容器へ戻すよう構成され、
前記第２電源区分には、この第２電源区分の非常用ディーゼル発電機が前記無停電電源に接続して設置され、
また、前記第２電源区分では、前記非常用復水器の前記駆動弁及び前記静的格納容器冷却系の前記弁が前記無停電電源を経て、前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機から、高圧注水ポンプが前記第２電源区分の前記非常用ディーゼル発電機からそれぞれ給電され、
複数の前記第１電源区分のうち、２つの電源区分のそれぞれに１台のガスタービン発電機が、前記２つの電源区分の前記非常用ディーゼル発電機に接続して設置されたことを特徴とする原子力プラントの安全系。