JP6184878B2 - 原子力発電プラントの取水設備及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、原子力発電プラントで使用する冷却水を取り込むための原子力発電プラントの取水設備及び方法に関するものである。

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を有する原子力発電プラントは、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、原子炉の炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水（１次冷却材）を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気（２次冷却材）をタービン発電機へ送って発電するものである。この蒸気発生器は、原子炉からの高温高圧の１次冷却材の熱を２次冷却材に伝え、ここで水蒸気を発生させるものである。

このような原子力発電プラントでは、海岸や河川の近傍に取水設備を設置し、海水や河川水を冷却水として使用している。例えば、循環水ポンプにより海水を取り込んでタービン建屋内の復水器へ供給し、タービンから排出された蒸気（２次冷却材）を冷却する。また、海水ポンプにより海水を取り込んで原子炉建屋内の原子炉補機冷却水冷却器へ供給し、原子炉格納容器から排出された冷却水（１次冷却材）を冷却する。

原子力発電プラントの取水設備は、常時、十分な冷却水量を確保することが重要であり、取水路における所定の水位を維持しなければならない。ところが、津波には海水を海岸に押し寄せる押し波と海水を沖へ引きずり続ける引き波があり、この津波の発生時に、引き波により取水路の水位が低下してしまうおそれがある。そのため、取水路内においては、引き波により冷却水（海水）の水位が低下し、各種のポンプが冷却水を取水することができなくなり、発生した空気渦によりポンプが損傷するおそれがある。

このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された原子力プラントの取水設備は、取水用共用開渠における海水取水口に、津波時における取水用共用開渠の海水の流出を防止するための堰を設け、堰の上端をポンプ建屋内に設けられた常用系海水ポンプにおける常用系海水ポンプ吸込口よりも下位に設定し、非常用系海水ポンプにおける非常用系海水ポンプ用吸込口により吸引する海水の有効水源エリアを確保するものである。

特開平０６−３２４１９０号公報

従来の原子力プラントの取水設備のように、取水路（取水用共用開渠）に堰を設けると、引き波の発生時に、取水路からの冷却水の流出を防止することができるが、通常時には、堰を越流する流れが強く速度分布が大きく変わり、ポンプの取水口で水中渦が発生したり、また、水面より空気を巻き込んだりするおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、取水槽に適正量の冷却水を確保してポンプにより１次冷却系ラインに適正に冷却水を供給可能とする原子力発電プラントの取水設備及び方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の原子力発電プラントの取水設備は、１次冷却系ラインと２次冷却系ラインを有する原子力発電プラントにおいて、一端部が取水源に連通する取水路と、前記取水路の他端部に連結される取水槽と、前記取水槽の冷却水を吸い込んで前記２次冷却系ラインに供給する循環水ポンプと、前記取水槽の冷却水を吸い込んで前記１次冷却系ラインに供給する海水ポンプと、前記取水槽における前記取水源と前記循環水ポンプ及びなとの間に配置されて前記取水槽上に上昇した退避位置と前記取水槽内の下降した閉止位置とに移動可能な可動式堰と、前記取水槽に配置されて冷却水の水位を計測する水位計と、前記水位計により計測された水位が予め設定された第１水位まで低下すると前記循環水ポンプを停止すると共に前記可動式堰を閉止位置に移動する制御装置と、を有することを特徴とするものである。

従って、取水源からの水が取水路を通して取水槽に流入するため、循環水ポンプは、取水槽の冷却水を吸い込んで２次冷却系ラインに供給することができ、海水ポンプは、取水槽の冷却水を吸い込んで１次冷却系ラインに供給することができる。そして、引き波の発生時、取水槽の水が取水路を通して取水源側に流出しようとする。このとき、水位計が計測する取水槽の水位が低下し、この水位が第１水位まで低下すると、制御装置は、循環水ポンプを停止すると共に可動式堰を閉止位置に移動する。そのため、可動式堰により取水槽からの水の流出が阻止されると共に、循環水ポンプの停止により取水堰からの水の減少が阻止される。その結果、取水槽に適正量の冷却水を確保することで、海水ポンプにより１次冷却系ラインに適正に冷却水を供給することができる。

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記第１水位は、前記循環水ポンプが冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位に余裕水位を加算した水位であることを特徴としている。

従って、第１水位を循環水ポンプが冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位に余裕水位を加算した水位とすることで、循環水ポンプによる空気の吸込を防止して損傷を抑制することができる。

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記第１水位は、前記取水槽における正常時の最低水位より低い水位であることを特徴としている。

従って、第１水位を取水槽における正常時の最低水位より低い水位とすることで、海や河川などにおける水面の上下動に対して、循環水ポンプや可動式堰の誤作動を防止することができる。

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記第１水位は、閉止位置にある前記可動式堰の高さより低い水位であることを特徴としている。

従って、第１水位を閉止位置にある可動式堰の高さより低い水位とすることで、海水ポンプの取水口での水中渦の発生を抑制し、海水ポンプの損傷を抑制することができる。

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記制御装置は、前記水位計により計測された水位が前記第１水位より低い第２水位まで低下すると前記海水ポンプを停止することを特徴としている。

従って、第１水位より低い第２水位まで低下すると、海水ポンプを停止するため、海水ポンプによる空気の吸込を防止して損傷を抑制することができる。

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記制御装置は、前記水位計により計測された水位が前記取水槽における正常時の最低水位まで上昇すると前記循環水ポンプを作動すると共に前記可動式堰を退避位置に移動することを特徴としている。

従って、取水槽の水位が正常時の最低水位まで上昇すると、循環水ポンプを作動すると共に可動式堰を退避位置に移動することで、引き波の収束時、設備を迅速に復帰させることができる。

また、本発明の原子力発電プラントの取水設備は、１次冷却系ラインと２次冷却系ラインを有する原子力発電プラントにおいて、循環水ポンプが取水槽の冷却水を吸い込んで２次冷却系ラインに供給すると共に、海水ポンプが前記取水槽の冷却水を吸い込んで１次冷却系ラインに供給し、前記取水槽の水位が前記循環水ポンプにより冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位に応じて設定された第１水位まで低下すると、前記循環水ポンプを停止すると共に前記取水槽に配置された前記可動式堰を退避位置から閉止位置に下降する、ことを特徴とするものである。

従って、引き波の発生時、取水槽の水位が第１水位まで低下すると、循環水ポンプを停止すると共に可動式堰を閉止位置に移動するため、可動式堰により取水槽からの水の流出が阻止されると共に、循環水ポンプの停止により取水堰からの水の減少が阻止される。その結果、取水槽に適正量の冷却水を確保することで、海水ポンプにより１次冷却系ラインに適正に冷却水を供給することができる。

本発明の原子力発電プラントの取水設備及び方法によれば、取水槽の水位が第１水位まで低下すると、循環水ポンプを停止すると共に取水槽に配置された可動式堰を閉止位置に下降するので、取水槽に適正量の冷却水を確保することで、海水ポンプにより１次冷却系ラインに適正に冷却水を供給することができる。

図１は、本実施形態の原子力発電プラントの取水設備を表す概略図である。 図２は、原子力発電プラントの取水設備を表す平面図である。 図３は、取水槽の水位を説明するための説明図である。 図４は、原子力発電プラントの取水設備の作動を説明するためのフローチャートである。 図５は、原子力発電プラントを表す概略構成図である。 図６は、原子力発電プラントにおける冷却水を用いた冷却系統を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の原子力発電プラントの取水設備及び方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図５は、原子力発電プラントを表す概略構成図、図６は、原子力発電プラントにおける冷却水を用いた冷却系統を表す概略図である。

本実施形態の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

本実施形態の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図５に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは配管１４，１５を介して連結されており、配管１４に加圧器１６が設けられ、配管１５に１次冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び１次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における１次冷却水の沸騰を抑制するために、１次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより１次冷却水として軽水が加熱され、高温の１次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の１次冷却水と２次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた１次冷却水は配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、配管１８を介して蒸気タービン１９と連結されており、この配管１８に主蒸気隔離弁２０が設けられている。蒸気タービン１９は、高圧タービン２１と低圧タービン２２を有すると共に、発電機（発電装置）２３が接続されている。また、高圧タービン２１と低圧タービン２２との間には、湿分分離加熱器２４が設けられており、配管１８から分岐した冷却水分岐配管２５が湿分分離加熱器２４に連結される一方、高圧タービン２１と湿分分離加熱器２４は低温再熱管２６により連結され、湿分分離加熱器２４と低圧タービン２２は高温再熱管２７により連結されている。

蒸気タービン１９の各低圧タービン２２は、復水器２８を有しており、各低圧タービン２２から蒸気が排出される。また、この復水器２８は、配管１８からバイパス弁２９を有するタービンバイパス配管３０が接続されている。

そして、この復水器２８は、配管３１が接続されており、復水ポンプ３２、グランドコンデンサ３３、復水脱塩装置３４、復水ブースタポンプ３５、低圧給水加熱器３６が接続されている。また、配管３１は、脱気器３７が連結されると共に、主給水ポンプ３８、高圧給水加熱器３９、主給水制御弁４０が設けられている。

従って、蒸気発生器１３にて、高温高圧の１次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、配管１８を通して蒸気タービン１９（高圧タービン２１から低圧タービン２２）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１９を駆動して発電機２３により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン２１を駆動した後、湿分分離加熱器２４で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン２２を駆動する。そして、蒸気タービン１９を駆動した蒸気は、復水器２８で海水を用いて冷却されて復水となり、グランドコンデンサ３３、復水脱塩装置３４、低圧給水加熱器３６、脱気器３７、高圧給水加熱器３９などを通して蒸気発生器１３に戻される。そして、蒸気発生器１３は、配管１８，３１を介して蒸気タービン１９と連結されており、復水ブースタポンプ３５、主給水ポンプ３８などにより冷却水（蒸気、復水）が循環している。

ところで、上述した原子力発電プラントは、海岸や河川の近傍に設けられており、この海岸や河川に取水設備を設置し、海水や河川水を冷却水として使用している。図６に示すように、取水設備５０は、取水路５１と取水槽５２を有し、取水源としての海から海水を冷却水として取水槽５２に貯留可能となっている。取水槽５２は、複数の海水ポンプ５３と複数の循環水ポンプ５４が設けられており、この各海水ポンプ５３と各循環水ポンプ５４は、貯水槽５２の冷却水（海水）を取水することができる。

海水ポンプ５３は、取水管５５を介して原子炉建屋（図示略）内の原子炉補機冷却水冷却器５６に連結され、原子炉補機冷却水冷却器５６は、排水管５７を介して放水路５８に連結されている。原子炉補機冷却水冷却器５６は、例えば、原子炉格納容器１１（図５参照）内に設置された使用済燃料プール（図示略）の冷却水を冷却するものである。そのため、原子炉補機冷却水冷却器５６は、海水ポンプ５３が取水した海水と使用済燃料プールの冷却水との間で熱交換を行い、冷却水を冷却することができる。

また、取水管５５は、分岐管５９が設けられ、この分岐管５９は、電磁弁６０を有しており、軸受冷却水冷却器６１に連結され、排水管６２を介して放水路５８に連結されている。軸受冷却水冷却器６１は、例えば、原子炉格納容器１１（図５参照）内に設置された各種軸受を冷却するものである。そのため、軸受冷却水冷却器６１は、海水ポンプ５３が取水した海水との間で熱交換を行い、軸受を冷却することができる。なお、海水ポンプ５３が取水した海水は、原子炉補機冷却水冷却器５６により使用済燃料プールの冷却水を冷却するだけでなく、空調用冷凍機や非常用ディーゼル発電機用冷却器などの冷却に適用される。即ち、海水ポンプ５３が取水した海水は、原子炉格納容器１１内の１次冷却系ラインを流れることで、１次系の冷却水や各部材を冷却するために使用される。

循環水ポンプ５４は、取水管６３を介してタービン建屋（図示略）内の復水器２８に連結され、復水器２８は、排水管６４を介して放水路５８に連結されている。復水器２８は、前述したように、低圧タービン２２から排出された蒸気を冷却するものである。そのため、復水器２８は、循環水ポンプ５４が取水した海水と内部を流れる蒸気（２次冷却水）との間で熱交換を行い、蒸気を冷却することができる。また、取水管６３は、分岐管６６が設けられ、この分岐管６６は、電磁弁６５を有しており、放水路５８に連結されている。即ち、循環水ポンプ５４が取水した海水は、原子炉格納容器１１外の２次冷却系ラインを流れることで、２次系の冷却水や各部材を冷却するために使用される。

ところで、原子力発電プラントの取水設備５０は、津波の発生時に、引き波により取水槽５２の水位が低下し、海水ポンプ５３と循環水ポンプ５４が適正量の冷却水（海水）を取水することができなくなるおそれがある。そのため、本実施形態では、取水槽５２に後述する可動式堰を設けることで、引き波の発生時であっても、取水槽５２に常時適正量の冷却水を確保することで、海水ポンプ５３により冷却水を取水可能としている。

ここで、原子力発電プラントの取水設備５０について詳細に説明する。図１は、本実施形態の原子力発電プラントの取水設備を表す概略図、図２は、原子力発電プラントの取水設備を表す平面図、図３は、取水槽の水位を説明するための説明図、図４は、原子力発電プラントの取水設備の作動を説明するためのフローチャートである。

原子力発電プラントの取水設備５０は、図１及び図２に示すように、一端部が取水源としての海に連通する取水路５１と、この取水路５１の他端部に連結される取水槽５２と、取水槽５２に設けられて冷却水を吸い込んで１次冷却系ラインに供給する海水ポンプ５３と、取水槽５２に設けられて冷却水を吸い込んで２次冷却系ラインに供給する循環水ポンプ５４と、取水槽５２における取水源と海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４の間に配置されて取水槽５２上に上昇した退避位置と取水槽５２内の下降した閉止位置とに移動可能な可動式堰７１と、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４と可動式堰７１との間に配置されて冷却水（海水）の水位を計測する水位計７２，７３と、水位計７２，７３により計測された水位が予め設定された第１水位まで低下すると循環水ポンプ５４を停止すると共に可動式堰７１を閉止位置に移動する制御装置７４を有している。

取水路５１は、トンネル通路であり、一端部が海に連通し、他端部が取水槽５２に連通している。取水槽５２は、複数の仕切部材８１により８個の取水槽５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈに区画されており、一端部が合流して取水路５１に連通し、他端部が閉塞している。取水槽５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈ）は、所定量の冷却水を貯留可能であり、上方が天井部８２により閉塞されている。海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４は、天井部８２に固定されており、取水口５３ａ，５４ａが取水槽５２の底部の近傍まで延出されている。ここで、海水ポンプ５３は、各取水槽５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈに配置され、循環水ポンプ５４は、取水槽５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈの間に配置されている。そして、海水ポンプ５３は、循環水ポンプ５４より取水路５１側に配置され、取水槽５２に貯留されている冷却水（海水）を取水可能となっている。

取水槽５２は、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４より取水路５１側に除塵装置８３が配置されている。また、取水槽５２は、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４、除塵装置８３よりも取水路５１側に可動式堰７１が配置されている。この可動式堰７１は、天井部８２に設けられた昇降装置８４により昇降可能である。即ち、昇降装置８４は、可動式堰７１を取水槽５２より上方に上昇した退避位置と、取水槽５２内で底部まで下降した閉止位置とに移動することができる。この場合、除塵装置８３と可動式堰７１は、複数の取水槽５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈに跨るように配置されている。

水位計７２は、海水ポンプ５３と除塵装置８３との間に配置され、水位計７３は、海水ポンプ５３と循環水ポンプ５４との間に配置されている。この水位計７２，７３は、各取水槽５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈに配置されている。なお、ここでは、２種類の水位計７２，７３を設けたが、水位計７２，７３は、取水槽５２に配置されていればよく、且つ、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４の近傍に配置されていれば好適であり、冷却水の水位を計測することができる。

制御装置７４は、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４を作動することかできると共に、停止することができる。また、制御装置７４は、昇降装置８４により可動式堰７１を昇降することができる。そして、制御装置７４は、水位計７２，７３と接続され、水位計７２，７３が計測した取水槽５２の水位が入力され、この取水槽５２の水位に応じて、海水ポンプ５３と循環水ポンプ５４を制御すると共に、昇降装置８４により可動式堰７１を制御することができる。

具体的に、制御装置７４は、水位計７２，７３により計測された水位が予め設定された第１水位まで低下すると、循環水ポンプ５４を停止すると共に、可動式堰７１を閉止位置に移動する。ここで、第１水位とは、循環水ポンプ５４が冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位に余裕水位を加算した水位である。また、第１水位とは、取水槽５２における正常時の最低水位より低い水位である。更に、第１水位とは、閉止位置にある可動式堰７１の高さより低い水位である。

取水槽５２における冷却水の水位について説明する。図３に示すように、取水槽５２は、取水路５１を通して海に連通していることから、ここに貯留された冷却水は、海水であり、潮位に応じて変動する。通常時に、満ち潮などにより最も高くなる水位（吸込最高水位）ＷＬ１が設定されると共に、引き潮などにより最も低くなる水位（吸込最低水位）ＷＬ２が設定されている。また、循環水ポンプ（ＣＷＰ）５４における取水口５４ａの高さから空気を吸い込まずに冷却水だけを吸い込み可能な吸込最低水位ＷＬ４が設定される。更に、海水ポンプ（ＳＷＰ）５３における取水口５３ａの高さから空気を吸い込まずに冷却水だけを吸い込み可能な第２水位（吸込最低水位）ＷＬ５が設定される。そして、循環水ポンプ（ＣＷＰ）５４の吸込最低水位ＷＬ４に余裕水位を加算した第１水位（トリップ水位）ＷＬ３が設定されている。

また、図１に示すように、制御装置７４は、水位計７２，７３により計測された水位が第１水位より低い第２水位まで低下すると海水ポンプ５３を停止する。そして、制御装置７４は、水位計７２，７３により計測された水位が取水槽５２における正常時の最低水位まで上昇すると、循環水ポンプ５４を作動すると共に、可動式堰７１を退避位置に移動する。

ここで、本実施形態の原子力発電プラントの取水設備５０を用いた作動、つまり、本実施形態の原子力発電プラントの取水方法について説明する。

本実施形態の原子力発電プラントの取水方法は、循環水ポンプ５４が取水槽５２の冷却水を吸い込んで２次冷却系ラインに供給すると共に、海水ポンプ５３が取水槽５２の冷却水を吸い込んで１次冷却系ラインに供給し、取水槽５２の水位が循環水ポンプ５４により冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位ＷＬ４に応じて設定された第１水位ＷＬ３まで低下すると、循環水ポンプ５４を停止すると共に、取水槽５２に配置された可動式堰７１を退避位置から閉止位置に下降する。

即ち、海からの海水は、取水路５１を通して取水槽５２に流入し、所定の水位に維持される。そのため、海水ポンプ５３は、取水口５３ａから冷却水（海水）を吸入して所定の冷却位置に供給することができる。

図１及び図４に示すように、ステップＳ１１にて、水位計７２，７３は、取水槽５２における冷却水（海水）の水位を検出している。そして、ステップＳ１２にて、制御装置７４は、水位計７２，７３が検出した水位ＷＬが、第１水位（トリップ水位）ＷＬ３よりも低下しているかどうかを判定する。即ち、津波により引き波が発生したとき、取水槽５２の冷却水が取水路５１を通して海に流出する。取水槽５２の冷却水が流出すると、取水槽５２に貯留されている冷却水の水位が低下する。このとき、制御装置７４は、水位計７２，７３が検出した水位ＷＬが、第１水位（トリップ水位）ＷＬ３よりも低下していると判定する。なお、制御装置７４は、２つの水位計７２，７３が検出した水位の平均、または、低値を水位として用いる。

ステップＳ１２にて、現在の取水槽５２の水位ＷＬが第１水位ＷＬ３よりも低下していると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１３にて、循環水ポンプ（ＣＷＰ）５４を停止し、ステップＳ１４にて、昇降装置８４により可動式堰７１を閉止位置まで下降する。すると、循環水ポンプ（ＣＷＰ）５４が停止することで、取水槽５２における冷却水の取水量が減少する。また、可動式堰７１が閉止位置に下降することで、取水槽５２からの冷却水の流出が阻止される。そのため、取水槽５２に所定量の冷却水が確保されることとなり、海水ポンプ５３は、所定の冷却器に冷却水を供給することができる。このとき、海水ポンプ５３のみを稼動し、循環水ポンプ５４を停止することから、加圧水型原子炉１２を停止する。

一方、ステップＳ１２にて、現在の取水槽５２の水位ＷＬが、第１水位ＷＬ３以上であると判定（Ｎｏ）されたら、ステップＳ１８にて、現在の取水槽５２の水位ＷＬが水位ＷＬ２であることを確認（Ｙｅｓ）し、ステップＳ１９で、循環水ポンプ（ＣＷＰ）５４を作動したままとし、ステップＳ２０で、可動式堰７１を退避位置に停止したままとする。

その後、海水ポンプ５３が作動して取水槽５２の冷却水を取水することから、取水槽５２の水位が更に低下する。ステップＳ１５にて、制御装置７４は、水位計７２，７３が検出した水位ＷＬが、第２水位（トリップ水位）ＷＬ５よりも低下しているかどうかを判定する。ここで、現在の取水槽５２の水位ＷＬが、第２水位（トリップ水位）ＷＬ５よりも低下していると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１６にて、海水ポンプ（ＳＷＰ）５３を停止する。そして、ステップＳ１７にて、制御装置７４は、水位計７２，７３が検出した水位ＷＬが、第２水位（トリップ水位）ＷＬ５より上昇しているかどうかを判定する。ここで、現在の取水槽５２の水位ＷＬが、第２水位（トリップ水位）ＷＬ５よりも上昇していないと判定（Ｙｅｓ）されたら、このまま待機する。一方、ステップＳ１５にて、現在の取水槽５２の水位ＷＬが、第２水位（トリップ水位）ＷＬ５より低下していないと判定（Ｎｏ）されたら、ステップＳ１２に戻り、処理を継続する。また、ステップＳ１７にて、現在の取水槽５２の水位ＷＬが、第２水位（トリップ水位）ＷＬ５よりも上昇していると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１６において停止させた海水ポンプ（ＳＷＰ）５３を作動させ、ステップＳ１２に戻り、処理を継続する。

その後、津波及び引き波の影響が少なくなったら、海面の水が上昇することから、取水路５１の海水が可動式堰７１を超えて取水槽５２に入り込んできて、この取水槽５２の水位が上昇する。そして、ステップＳ１２にて、現在の取水槽５の水位ＷＬが、第１水位ＷＬ３以上であると判定（Ｎｏ）され、ステップＳ１８にて、現在の取水槽５２の水位ＷＬが水位ＷＬ２以上であると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１９で、循環水ポンプ（ＣＷＰ）５４を作動し、ステップＳ２０で、可動式堰７１を退避位置に上昇する。そのため、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４は、各取水口５３ａ，５４ａから冷却水（海水）を吸入して所定の冷却器に供給することができる。一方、ステップＳ１７にて、現在の取水槽５２の水位ＷＬが水位ＷＬ２より低いと判定（Ｎｏ）されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。

このように本実施形態の原子力発電プラントの取水設備にあっては、一端部が海に連通する取水路５１と、取水路５１の他端部に連結される取水槽５２と、取水槽５２の冷却水を吸い込んで１次冷却系ラインに供給する海水ポンプ５３と、取水槽５２の冷却水を吸い込んで２次冷却系ラインに供給する循環水ポンプ５４と、取水槽５２における海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４の上流側に配置されて取水槽５２上に上昇した退避位置と取水槽５２内の下降した閉止位置とに移動可能な可動式堰７１と、取水槽５２に配置されて冷却水の水位を計測する水位計７２，７３と、水位計７２，７３により計測された水位が予め設定された第１水位ＷＬ３まで低下すると循環水ポンプ５４を停止すると共に可動式堰７１を閉止位置に移動する制御装置７４とを設けている。

従って、海からの冷却水（海水）が取水路５１を通して取水槽５２に流入するため、海水ポンプ５３は、取水槽５２の冷却水を吸い込んで１次冷却系ラインに供給することができ、循環水ポンプ５４は、取水槽５２の冷却水を吸い込んで２次冷却系ラインに供給することができる。そして、引き波の発生時、取水槽５２の水が取水路５１を通して海側に流出しようとする。このとき、水位計７２，７３が計測する取水槽５２の水位ＷＬが低下し、この水位ＷＬが第１水位ＷＬ３まで低下すると、制御装置７４は、循環水ポンプ５４を停止すると共に可動式堰７１を閉止位置に移動する。そのため、可動式堰７１により取水槽５２からの水の流出が阻止されると共に、循環水ポンプ５４の停止により取水槽５２からの水の減少が阻止される。その結果、取水槽５２に適正量の冷却水を確保することで、海水ポンプ５３により１次冷却系ラインに適正に冷却水を供給することができる。

また、可動式堰７１を取水槽５２における海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４の上流側に配置したので、既存の取水設備に対して取水槽５２の一部だけを変更すればよく、高コスト化を抑制することができる。

本実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、第１水位ＷＬ３は、循環水ポンプ５４が冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位に余裕水位を加算した水位である。従って、循環水ポンプ５４による空気の吸込を防止して損傷を抑制することができる。

本実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、第１水位ＷＬ３は、取水槽５２における正常時の最低水位より低い水位である。従って、海や河川などにおける水面の上下動に対して、循環水ポンプ５４や可動式堰７１の誤作動を防止することができる。

本実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、第１水位ＷＬ３は、閉止位置にある可動式堰７１の高さより低い水位である。海水ポンプ５３の取水口５３ａでの水中渦の発生を抑制し、海水ポンプ５３の損傷を抑制することができる。

本実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、制御装置７４は、水位計７２，７３により計測された水位が第１水位ＷＬ３より低い第２水位ＷＬ５まで低下すると海水ポンプ５３を停止している。海水ポンプ５３による空気の吸込みを防止して損傷を抑制することができる。

本実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、制御装置７４は、水位計７２，７３により計測された水位が取水槽５２における正常時の吸込最低水位ＷＬ２まで上昇すると、循環水ポンプ５４を作動すると共に、可動式堰７１を退避位置に移動している。引き波の収束時、設備を迅速に復帰させることができる。

また、本実施形態の原子力発電プラントの取水設備にあっては、取水槽５２の水位が循環水ポンプ５４により冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位ＷＬ４に応じて設定された第１水位ＷＬ３まで低下すると、循環水ポンプ５４を停止すると共に、取水槽５２に配置された可動式堰７１を退避位置から閉止位置に下降する。

従って、引き波の発生時、取水槽５２の水位が第１水位ＷＬ３まで低下すると、循環水ポンプ５４を停止すると共に可動式堰７１を閉止位置に移動するため、可動式堰７１により取水槽５２からの水の流出が阻止されると共に、循環水ポンプ５４の停止により取水堰５２からの水の減少が阻止される。その結果、取水槽５２に適正量の冷却水を確保することで、海水ポンプ５３により１次冷却系ラインに適正に冷却水を供給することができる。

なお、上述した実施形態では、取水槽５２に２つの水位計７２，７３を配置したが１つであってもよい。また、可動式堰７１を取水槽５２に設けたが、取水路５１であってもよい。

また、本発明の原子力発電プラントの取水設備は、上述した実施形態の取水路及び取水槽の形状に限定されるものではなく、原子力発電プラントの場所や形態に応じて適宜設定すればよいものである。

また、上述した実施形態では、本発明の原子力発電プラントの取水設備を加圧水型原子炉に適用して説明したが、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）に適用することもでき、いずれの原子炉に適用してもよい。

１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
１９ 蒸気タービン
２３ 発電機
５０ 取水設備
５１ 取水路
５２ 取水槽
５３ 海水ポンプ
５４ 循環水ポンプ
７１ 可動式堰
７２，７３ 水位計
７４ 制御装置

Claims (6)

1. １次冷却系ラインと２次冷却系ラインを有する原子力発電プラントにおいて、
   一端部が取水源に連通する取水路と、
   前記取水路の他端部に連結される取水槽と、
   前記取水槽の冷却水を吸い込んで前記２次冷却系ラインに供給する循環水ポンプと、
   前記取水槽の冷却水を吸い込んで前記１次冷却系ラインに供給する海水ポンプと、
   前記取水槽における前記取水源と前記循環水ポンプ及び前記海水ポンプとの間に配置されて前記取水槽上に上昇した退避位置と前記取水槽内の下降した閉止位置とに移動可能な可動式堰と、
   前記取水槽に配置されて冷却水の水位を計測する水位計と、
   前記水位計により計測された水位が予め設定された第１水位まで低下すると前記循環水ポンプを停止すると共に前記可動式堰を閉止位置に移動する制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、前記水位計により計測された水位が前記取水槽における正常時の最低水位まで上昇すると前記循環水ポンプを作動すると共に前記可動式堰を退避位置に移動する、
   ことを特徴とする原子力発電プラントの取水設備。
2. 前記第１水位は、前記循環水ポンプが冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位に余裕水位を加算した水位であることを特徴とする請求項１に記載の原子力発電プラントの取水設備。
3. 前記第１水位は、前記取水槽における正常時の最低水位より低い水位であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の原子力発電プラントの取水設備。
4. 前記第１水位は、閉止位置にある前記可動式堰の高さより低い水位であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの取水設備。
5. 前記制御装置は、前記水位計により計測された水位が前記第１水位より低い第２水位まで低下すると前記海水ポンプを停止することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの取水設備。
6. １次冷却系ラインと２次冷却系ラインを有する原子力発電プラントにおいて、
   循環水ポンプが取水槽の冷却水を吸い込んで前記２次冷却系ラインに供給すると共に、海水ポンプが前記取水槽の冷却水を吸い込んで前記１次冷却系ラインに供給し、
   前記取水槽の水位が前記循環水ポンプにより冷却水を吸い込み可能な吸込最低水位に応じて設定された第１水位まで低下すると、前記循環水ポンプを停止すると共に前記取水槽に配置された可動式堰を退避位置から閉止位置に下降し、
   前記取水槽の水位が前記取水槽における正常時の最低水位まで上昇すると前記循環水ポンプを作動すると共に前記可動式堰を退避位置に移動する、
   ことを特徴とする原子力発電プラントの取水方法。
   

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