JP6602216B2 - 冷却システムおよび原子力プラント - Google Patents

Description

本発明は、冷却システムおよび原子力プラントに関する。

近年、原子力プラントでは、非常用第三電源としてガスタービンの設置が計画されている。この非常用のガスタービンを設置する場合、ガスタービンおよび発電機が格納されるエンクロージャと、エンクロージャの内外に通じるガスタービンの吸排気ダクトと、排気ダクトにおいて騒音を低減する消音器と、が必要とされる。そして、排気ダクトは、エンクロージャの外部に引き出されており、消音器は、エンクロージャの外部で排気ダクトに設けられて原子力発電プラントにおいて、例えば原子炉建屋の施設外の設置場所を構成する基礎コンクリート上に設置される。ここで、消音器は、その内部がガスタービンの定格時で約６００℃の排ガスに晒されるため、非常用電源として要求されるガスタービンの運転時間（例えば、７日間）において熱伝導により徐々に底面の基礎コンクリートの温度上昇が想定される。しかし、コンクリート製原子炉格納容器規格（ＪＳＭＥ Ｓ ＮＥ１−２０１３）には、設備を設置する基礎コンクリート温度を６５℃以下に抑える規定があり、非常用電源としても準用が望まれることから、基礎コンクリートの温度上昇を抑制するシステムが切望される。

従来、例えば、特許文献１には、設置周囲に与える熱負荷を低減させる排気消音器が示されている。この排気消音器は、底板により消音室と放熱室とに仕切られている。消音室の下部には、断熱材としてのライニングが設けられている。また、放熱室には、その空間内の空気が排気消音器の外部と行き来するための空気ベントが設けられている。従って、排気消音器の底部に断熱手段と放熱手段を設け、高温の排気ガスの熱が、排気消音器の設置基礎に伝わるのを防止することで、基礎に対する熱負荷を低減する。

特開２０００−５４８２３号公報

しかし、特許文献１に示される排気消音器においては、放熱室の内部の空気が排気消音器の外部と行き来するための空気ベントが設けられているものの、放熱室の空間内に空気が対流することから、当該放熱室の空間内の温度が低下し難いため、コンクリート製原子炉格納容器規格に準ずる温度以下に基礎コンクリートの温度上昇を抑制することは困難である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、上述した消音器などの高温機器により当該高温機器が設置される基礎コンクリートの温度上昇を抑制することのできる冷却システム、および当該冷却システムが適用される原子力プラントを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の冷却システムは、ガスタービンおよび前記ガスタービンにより稼働される発電機が格納される格納部と、前記格納部内の換気を行う換気機構と、前記格納部の外部の基礎コンクリート上に設置されて前記ガスタービンの排熱により加熱される高温機器と前記基礎コンクリートとの間に配置されて前記格納部の内部と外部とを連通する通路部が貫通して設けられる冷却部と、を備え、前記換気機構の負圧により前記冷却部の前記通路部に前記格納部の外部の空気が導入されることを特徴とする。

この冷却システムによれば、換気機構の負圧により冷却部の通路部に格納部の外部の空気が導入されるため、高温機器が設置される基礎コンクリートへの熱の伝導が抑止される。この結果、高温機器が設置される基礎コンクリートの温度上昇を抑制することができる。しかも、格納部内の換気を行う換気機構の負圧を利用しているため、別途空気を送る動力を必要とせず高温機器が設置される基礎コンクリートの温度上昇を抑制することができる。

また、本発明の冷却システムでは、前記冷却部は、前記通路部が、前記高温機器の底に設けられた基台と前記基礎コンクリートとの間に設けられた冷却通路部と、前記基台から外れて設けられた空気通路部と、を含むことを特徴とする。

この冷却システムによれば、冷却通路部が高温機器の底に設けられた基台と基礎コンクリートとの間に設けられていることで高温機器が設置される基礎コンクリートへの熱の伝導を抑止する。この場合、冷却通路部を通過する空気は、高温機器の熱により加熱され格納部の内部に送られることから、格納部の内部の温度上昇が懸念される。従って、この冷却システムによれば、基台から外れて設けられた空気通路部により、基台の部分を通過せずに高温機器の熱により加熱されにくい空気を通過させて格納部の内部に送ることで、格納部の内部の温度上昇を抑制することができる。また、基台から外れて設けられた空気通路部により、基台の部分を通過せずに高温機器の熱により加熱されにくい空気を冷却通路部の後流に合流させれば、高温機器の熱により加熱された冷却通路部の空気を冷却させ、冷却効率を向上させることもできる。

また、本発明の冷却システムでは、前記基台と前記冷却通路部との間に設けられた断熱板を備えることを特徴とする。

この冷却システムによれば、断熱板を設けることで、高温機器の基台から基礎コンクリートおよび冷却通路部への熱の伝導が抑制されるため、基礎コンクリートの温度上昇を抑制する効果を顕著に得ることができ、かつ冷却部による冷却効率を向上することができる。

また、本発明の冷却システムでは、前記基台から外れて前記高温機器と前記基礎コンクリートとの間の空間に充填される断熱材を備えることを特徴とする。

この冷却システムによれば、断熱材を設けることで、高温機器の底の空間において基礎コンクリートへの熱の伝導が抑制されるため、基礎コンクリートの温度上昇を抑制する効果を顕著に得ることができる。

また、本発明の冷却システムでは、前記格納部と前記通路部との間の空気の流量を調整する調整手段を備えることを特徴とする。

この冷却システムは、格納部内の換気を行う換気機構の負圧により冷却部の通路部に格納部の外部の空気が導入されるため、格納部と通路部との間の空気の流量が多すぎると格納部内の換気機能が低下する。従って、この冷却システムによれば、調整手段により格納部と通路部との間の空気の流量を調整することで、換気機構による圧力分配を調整し、換気機構による換気機能と冷却システムにおける冷却機能とを両立させることができる。

また、本発明の冷却システムでは、前記高温機器は、前記ガスタービンの排ガスを排出する排ガス管に接続される消音器であることを特徴とする。

消音器は、ガスタービンの排ガスが通過するもので特に高温に晒されるため、消音器から基礎コンクリートへの熱の伝導を抑止することで、基礎コンクリートの温度上昇を抑制できる。

上述の目的を達成するために、本発明の原子力プラントは、ガスタービンおよび発電機が非常用電源設備として適用され上述したいずれか１つの冷却システムを備えることを特徴とする。

この原子力プラントによれば、ガスタービンおよび発電機を非常用電源設備として適用される場合に、冷却システムにより基礎コンクリートの温度上昇が抑制されるため、コンクリート製原子炉格納容器規格の規定に準じた運用を行うことができる。

本発明によれば、高温機器が設置される基礎コンクリートの温度上昇を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る原子力プラントの概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る冷却システムの概略側面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る冷却システムの概略平面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る冷却システムの正面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る冷却システムの冷却部の平面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る冷却システムの部分断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る冷却システムの縦断面図である。 図８は、本発明の実施形態に係る冷却システムの冷却部の他の例の正面図である。 図９は、本発明の実施形態に係る冷却システムの冷却部の他の例の正面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る冷却システムの冷却部の他の例の正面図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る冷却システムの冷却部の他の例の正面図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る冷却システムの冷却部の他の例の正面図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る冷却システムの冷却部の他の例の正面図である。 図１４は、本発明の実施形態に係る冷却システムの冷却部の他の例の正面図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る原子力プラントの概略構成図である。図１に示す原子力プラントは、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。この原子力プラントは、原子炉格納容器１００内において、原子炉圧力容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３および一次冷却水ポンプ１０４が、一次冷却水管１０５により順次接続されて、流体である一次冷却水の循環経路が構成されている。

原子炉圧力容器１０１は、内部に炉心である複数の燃料集合体１０１ａを密閉状態で格納するもので、燃料集合体１０１ａが挿抜できるように、容器本体１０１ｂとその上部に装着される容器蓋１０１ｃとにより構成されている。容器蓋１０１ｃは、容器本体１０１ｂに対して開閉可能に設けられている。容器本体１０１ｂは、上方が開口し、下方が半球形状とされて閉塞された円筒形状をなし、上部に、一次冷却水としての軽水を給排する入口側管台１０１ｄおよび出口側管台１０１ｅが設けられている。出口側管台１０１ｅは、蒸気発生器１０３の入口側水室１０３ａに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口側管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の出口側水室１０３ｂに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。

蒸気発生器１０３は、半球形状に形成された下部において、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとが仕切板１０３ｃによって区画されて設けられている。入口側水室１０３ａおよび出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側と区画されている。蒸気発生器１０３の上部側には、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように各端部が管板１０３ｄに支持されている。そして、入口側水室１０３ａは、入口側の一次冷却水管１０５が接続され、出口側水室１０３ｂは、出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。また、蒸気発生器１０３は、管板１０３ｄによって区画された上部側の上端に、出口側の二次冷却水管１０６ａが接続され、上部側の側部に、入口側の二次冷却水管１０６ｂが接続されている。

また、原子力プラントは、蒸気発生器１０３が、原子炉格納容器１００外で二次冷却水管１０６ａ，１０６ｂを介して蒸気タービン１０７に接続されて、流体である二次冷却水の循環経路が構成されている。

蒸気タービン１０７は、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９を有すると共に、発電機１１０が接続されている。また、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９は、湿分分離加熱器１１１が、二次冷却水管１０６ａから分岐して接続されている。二次冷却水管１０６ａは、蒸気発生器１０３から高圧タービン１０８および低圧タービン１０９に至る途中に蒸気隔離弁（開閉弁）１１９が設けられている。蒸気隔離弁１１９は、非常時などに閉塞されて蒸気発生器１０３から高圧タービン１０８および低圧タービン１０９に至る蒸気が隔離される。また、低圧タービン１０９は、復水器１１２に接続されている。この復水器１１２は、二次冷却水管１０６ｂに接続されている。二次冷却水管１０６ｂは、上述したように蒸気発生器１０３に接続され、復水器１１２から蒸気発生器１０３に至り、復水ポンプ１１３、低圧給水加熱器１１４、脱気器１１５、主給水ポンプ１１６、高圧給水加熱器１１７および主給水弁（開閉弁）１１８が設けられている。

従って、原子力プラントでは、一次冷却水が原子炉圧力容器１０１にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１０２にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、一次冷却水と二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換後の冷却した一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介して一次冷却水ポンプ１０４側に回収され、原子炉圧力容器１０１に戻される。一方、熱交換により蒸気となった二次冷却水は、蒸気タービン１０７に供給される。蒸気タービン１０７に係り、湿分分離加熱器１１１は、高圧タービン１０８からの排気から湿分を除去し、さらに加熱して過熱状態とした後に低圧タービン１０９に送る。蒸気タービン１０７は、二次冷却水の蒸気により駆動され、その動力が発電機１１０に伝達されて発電される。タービンの駆動に供された蒸気は、復水器１１２に排出される。復水器１１２は、取水管１１２ａを介してポンプ１１２ｂにより取水した冷却水（例えば、海水）と、低圧タービン１０９から排出された蒸気とを熱交換し、当該蒸気を凝縮させて低圧の飽和液に戻す。熱交換に用いられた冷却水は、排水管１１２ｃから排出される。また、凝縮された飽和液は、二次冷却水となり、復水ポンプ１１３によって二次冷却水管１０６ｂを介して復水器１１２の外部に送り出される。さらに、二次冷却水管１０６ｂを経る二次冷却水は、低圧給水加熱器１１４で、例えば、低圧タービン１０９から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器１１５で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、主給水ポンプ１１６により送水され、高圧給水加熱器１１７で、例えば、高圧タービン１０８から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１０３に戻される。ここで、二次冷却水を蒸気発生器１０３に給水する系統を主給水系という。主給水系は、蒸気発生器１０３の二次冷却水の水位を維持するため、主給水ポンプ１１６や主給水弁１１８などが制御される。

なお、上述した原子力プラントは、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）が用いられたものを説明したが、この限りではない。例えば、図には明示しないが、沸騰型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）が用いられた原子力プラントであってもよい。

図２は、本実施形態に係る冷却システムの概略側面図である。図３は、本実施形態に係る冷却システムの概略平面図である。

上述した原子力プラントにあっては、近年、非常用第三電源としてガスタービンの設置が計画されている。図２に示すように、非常用ガスタービン発電設備５１は、基礎コンクリート５２上に設置される。基礎コンクリート５２上に、ガスタービン５３およびガスタービン５３により稼働される発電機５４が格納される格納部５５が設けられる。ガスタービン５３は、圧縮機５３Ａと、燃焼器５３Ｂと、タービン５３Ｃとを有し、圧縮機５３Ａで圧縮された圧縮空気により燃焼器５３Ｂにて燃焼ガスを生成しこの燃焼ガスによりタービン５３Ｃを駆動する。圧縮機５３Ａとタービン５３Ｃのロータが直結され、タービン５３Ｃの駆動により圧縮機５３Ａが駆動する。発電機５４はガスタービン５３のロータに接続されており、ロータの回転により発電する。ガスタービン５３の圧縮機５３Ａは、格納部５５内に取り込まれる空気を給気して圧縮する。ガスタービン５３の燃焼器５３Ｂは、格納部５５に設けられたダクト５５ａを通じて燃焼用空気Ａ１が供給される。格納部５５は、このようなガスタービン５３および発電機５４を格納するものである。ガスタービン５３の駆動により加熱などされる内部の空気を換気するため、換気機構５６が設けられる。換気機構５６は、格納部５５に設けられた換気出口５６Ａ側に換気ファン５６Ｂが設けられ、換気ファン５６Ｂにより格納部５５内が負圧とされて換気入口５６Ｃより格納部５５内に換気用空気Ａ２が導入される。また、ガスタービン５３は、図２および図３に示すように、タービン５３Ｃの排ガスＧを排出する排ガス管５３Ｄが格納部５５の外部に延出されている。排ガス管５３Ｄは、格納部５５の外部であって基礎コンクリート５２上に設置された消音器５７に接続され、消音器５７の内部にて消音される。そして、消音器５７を経た排ガスＧは排出される。なお、図３では、２台のガスタービン５３を併設した形態を示している。

ここで、消音器５７は、その内部がガスタービン５３の定格時で約６００℃の排ガスＧに晒されるため、非常用電源として要求されるガスタービン５３の運転時間（例えば、７日間）において熱伝導により徐々に底面の基礎コンクリート５２の温度が上昇して２００℃以上になることが想定される。本実施形態では、コンクリート製原子炉格納容器規格（ＪＳＭＥ Ｓ ＮＥ１−２０１３）の規定である６５℃以下に基礎コンクリート５２の温度を抑えるため、本実施形態の冷却システムが設置される。

冷却システムは、上述した格納部５５と、換気機構５６と、に加え、冷却部５８と、断熱板５９と、断熱材６０と、調整手段６１と、を含む。

冷却部５８は、図２に示すように、ガスタービン５３の排熱により加熱される高温機器としての消音器５７と当該消音器５７が設置される基礎コンクリート５２との間に配置されるものである。冷却部５８は、格納部５５の内部と外部とを連通する通路部６２が貫通して設けられている。

本実施形態の冷却システムにおいては、図２および図３に示すように、格納部５５と消音器５７との間であって、格納部５５から引き出されて消音器５７に接続されるガスタービン５３の排ガス管５３Ｄを跨ぐように、門型の遮蔽壁６３が形成されている。そして、遮蔽壁６３により囲まれた格納部５５と消音器５７との間に空間Ｓが形成される。冷却部５８の通路部６２は、一端側が空間Ｓの外側に開口し、他端側が空間Ｓ内に開口している。また、空間Ｓは、排ガス管５３Ｄの周囲において格納部５５の内部に通じている。従って、冷却部５８の通路部６２は、一端側が格納部５５の外部に通じ、他端側が格納部５５の内部に通じており、格納部５５の内部と外部とを連通する。従って、換気機構５６の負圧の作用により冷却部５８の通路部６２に格納部５５の外部の空気が導入される。

ここで、図４は、本実施形態に係る冷却システムの正面図である。図５は、本実施形態に係る冷却システムの冷却部の平面図である。図６は、本実施形態に係る冷却システムの部分断面図（図５におけるＩ−Ｉ断面）である。図７は、本実施形態に係る冷却システムの縦断面図（図５におけるII-II断面）である。

図２および図４に示すように、消音器５７は、その底に基台５７Ａが設けられている。基台５７Ａは、Ｈ形鋼からなり、消音器５７を支持する脚であり、矩形状の消音器５７の外形に沿って矩形ロ字形状に配置されている。そして、冷却部５８は、主に、消音器５７の基台５７Ａの直下であって、基礎コンクリート５２との間に配置されている。すなわち、冷却部５８は、図５に示すように、その主構成が消音器５７の基台５７Ａの形状に沿って矩形ロ字形状に形成されている。なお、図５において、冷却部５８は、矩形上の隣接する角部から一部突出する部分があり、これは、本実施形態の消音器５７の基台５７Ａの形状が同箇所で突出する部分を有してその直下に対応して設けられている。また、この突出した部分は、上述した遮蔽壁６３が設けられる部分であり、図５に示すように、遮蔽壁６３の内側に空間Ｓが形成されている。

冷却部５８の通路部６２は、冷却通路部６２Ａと空気通路部６２Ｂとを含む。冷却通路部６２Ａは、基台５７Ａと基礎コンクリート５２との間に挟まれるように設けられる。従って、冷却通路部６２Ａは、冷却部５８の主構成であり、消音器５７の基台５７Ａの直下で基台５７Ａの形状に沿って矩形ロ字形状に形成されている。一方、空気通路部６２Ｂは、基台５７Ａから外れて消音器５７と基礎コンクリート５２との間に設けられる。

冷却通路部６２Ａは、長板状の４つの部材が矩形ロ字形状に組み合わされたものである。冷却通路部６２Ａは、長板状の部材の上面に長手方向に沿って延在する溝状の通路６２Ａａが、短尺方向に複数並設して形成されている。また、冷却通路部６２Ａは、複数の溝状の通路６２Ａａが繋がる凹状のチャンバ６２Ａｂが形成されている。これら、通路６２Ａａおよびチャンバ６２Ａｂは、板状の蓋材６２Ｃにより長板状の部材の上面が閉塞されて通路として形成されている。なお、通路６２Ａａおよびチャンバ６２Ａｂは、板蓋材６２Ｃを要せず長板状の部材の内部を貫通する通路として形成されていてもよい。

空気通路部６２Ｂは、管状に形成された内部の迂回通路６２Ｂａが、基台５７Ａの直下から外れて冷却通路部６２Ａにおけるチャンバ６２Ａｂに接続されている。

この通路部６２は、冷却通路部６２Ａの通路６２Ａａおよびチャンバ６２Ａｂや、空気通路部６２Ｂの迂回通路６２Ｂａを適宜組み合わせ、上述したように一端側が格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口し、他端側が格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口して、格納部５５の内部と外部とを連通する。

具体的に、図５に示す冷却部５８では、通路部６２は、図５中に矢印で示す連通ラインＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが形成される。連通ラインＡは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、迂回通路６２Ｂａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。

連通ラインＢは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、迂回通路６２Ｂａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口する下部チャンバ６２Ａｃを通じて形成されている。ここで、下部チャンバ６２Ａｃは、図６に示すように、冷却通路部６２Ａにおいて、長板状の部材の下面に通路６２Ａａとは通じず設けられたものである。

連通ラインＣは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。

連通ラインＤは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口する通路６２Ａａを通じて形成されている。

断熱板５９は、図２、図４、図６および図７に示すように、基台５７Ａと冷却通路部６２Ａとの間に設けられている。なお、冷却通路部６２Ａに蓋材６２Ｃがある場合、断熱板５９は、基台５７Ａと蓋材６２Ｃとの間に設けられる。断熱板５９は、消音器５７の荷重を受けても潰れることのない硬質の断熱部材で形成されている。従って、断熱板５９を設けることで、消音器５７の基台５７Ａから基礎コンクリート５２、および冷却通路部６２Ａへの熱の伝導が抑制される。

断熱材６０は、図７に示すように、基台５７Ａの直下から外れて消音器５７と基礎コンクリート５２との間の空間に充填される断熱部材である。空気通路部６２Ｂは、この断熱材６０に覆われる。従って、断熱材６０を設けることで、消音器５７の底面の空間において基礎コンクリート５２および空気通路部６２Ｂへの熱の伝導が抑制される。なお、消音器５７の底面の中央部分には、消音器５７の底部を補強する補強梁５７Ｂが設けられている。補強梁５７Ｂは、Ｈ形鋼からなり、その両端が基台５７Ａに接続されていてもよい。

調整手段６１は、図２および図３に示すように、空間Ｓにおいて格納部５５の内部と通路部６２の他端側との間に隔壁６１Ａが設けられ、この隔壁６１Ａに開口した穴であり、格納部５５と通路部６２との間でオリフィスとして機能する。また、調整手段６１は、換気機構５６において、換気出口５６Ａ部分で換気ファン５６Ｂの上流側に隔壁６１Ａが設けられ、この隔壁６１Ａに開口した穴でオリフィスとして機能する。従って、調整手段６１は、格納部５５と通路部６２との間の空気の流量、および換気機構５６の空気の流量を調整する。

このように、上述した構成の本実施形態の冷却システムは、ガスタービン５３およびガスタービン５３により稼働される発電機５４が格納される格納部５５と、格納部５５内の換気を行う換気機構５６と、格納部５５の外部の基礎コンクリート５２上に設置されてガスタービン５３の排熱により加熱される消音器（高温機器）５７と基礎コンクリート５２との間に配置されて格納部５５の内部と外部とを連通する通路部６２が貫通して設けられる冷却部５８と、を備え、換気機構５６の負圧により冷却部５８の通路部６２に格納部５５の外部の空気が導入される。

この冷却システムによれば、格納部５５内の換気を行う換気機構５６の負圧により冷却部５８の通路部６２に格納部５５の外部の空気が導入されるため、消音器５７が設置される基礎コンクリート５２への熱の伝導が抑止される。この結果、消音器５７が設置される基礎コンクリート５２の温度上昇を抑制することができる。しかも、格納部５５内の換気を行う換気機構５６の負圧を利用しているため、別途空気を送る動力を必要とせず消音器５７が設置される基礎コンクリート５２の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態の冷却システムでは、冷却部５８は、通路部６２が、消音器５７の底に設けられた基台５７Ａと基礎コンクリート５２との間に設けられた冷却通路部６２Ａと、基台５７Ａから外れて設けられた空気通路部６２Ｂと、を含むことが好ましい。

この冷却システムによれば、冷却通路部６２Ａが消音器５７の底に設けられた基台５７Ａと基礎コンクリート５２との間に設けられていることで消音器５７が設置される基礎コンクリート５２への熱の伝導を抑止する。この場合、冷却通路部６２Ａを通過する空気は、消音器５７の熱により加熱され格納部５５の内部に送られることから、格納部５５の内部の温度上昇が懸念される。従って、基台５７Ａから外れて設けられた空気通路部６２Ｂにより、基台５７Ａの部分を通過せずに消音器５７の熱により加熱されにくい空気を通過させて格納部５５の内部に送ることで、格納部５５の内部の温度上昇を抑制することができる。また、基台５７Ａから外れて設けられた空気通路部６２Ｂにより、基台５７Ａの部分を通過せずに消音器５７の熱により加熱されにくい空気を冷却通路部６２Ａの後流に合流させれば、消音器５７の熱により加熱された冷却通路部６２Ａの空気を冷却させ、冷却効率を向上させることもできる。

また、本実施形態の冷却システムでは、基台５７Ａと冷却通路部６２Ａとの間に設けられた断熱板５９を備えることが好ましい。

この冷却システムによれば、断熱板５９を設けることで、消音器５７の基台５７Ａから基礎コンクリート５２および冷却通路部６２Ａへの熱の伝導が抑制されるため、基礎コンクリート５２の温度上昇を抑制する効果を顕著に得ることができ、かつ冷却部５８による冷却効率を向上することができる。

また、本実施形態の冷却システムでは、基台５７Ａから外れて消音器５７と基礎コンクリート５２との間の空間に充填される断熱材６０を備えることが好ましい。

この冷却システムによれば、断熱材６０を設けることで、消音器５７の底の空間において基礎コンクリート５２への熱の伝導が抑制されるため、基礎コンクリート５２の温度上昇を抑制する効果を顕著に得ることができる。

また、本実施形態の冷却システムでは、格納部５５と通路部６２との間の空気の流量を調整する調整手段６１を備えることが好ましい。

この冷却システムは、格納部５５内の換気を行う換気機構５６の負圧により冷却部５８の通路部６２に格納部５５の外部の空気が導入されるため、格納部５５と通路部６２との間の空気の流量が多すぎると格納部５５内の換気機能が低下する。従って、調整手段６１により格納部５５と通路部６２との間の空気の流量を調整することで、換気機構５６による圧力分配を調整し、換気機構５６による換気機能と冷却システムにおける冷却機能とを両立させることができる。

また、本実施形態の冷却システムでは、高温機器がガスタービン５３の排ガスＧを排出する排ガス管５３Ｄに接続される消音器５７である。消音器５７は、ガスタービン５３の排ガスＧが通過するもので特に高温に晒されるため、消音器５７から基礎コンクリート５２への熱の伝導を抑止することで、基礎コンクリート５２の温度上昇を抑制できる。なお、高温機器は、消音器５７に限らず、例えば、排ガス管５３Ｄが基礎コンクリート５２に支持されている場合は排ガス管５３Ｄが該当し、ガスタービン５３が基礎コンクリート５２に支持されている場合はガスタービン５３が該当する。

また、本実施形態の原子力プラントは、ガスタービン５３および発電機５４が非常用電源設備として適用され冷却システムを備えることが好ましい。

この原子力プラントによれば、ガスタービン５３および発電機５４を非常用電源設備として適用される場合に、冷却システムにより基礎コンクリート５２の温度上昇が抑制されるため、コンクリート製原子炉格納容器規格の規定に準じた運用を行うことができる。

ところで、図８〜図１４は、本実施形態に係る冷却システムの冷却部の他の例の正面図である。なお、図８〜図１４の説明において、上述した構成と同等部分には同一の符号を付す。

図８に示す冷却部５８では、通路部６２は、図８中に矢印で示す連通ラインＥ，Ｆが形成される。連通ラインＥは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、迂回通路６２Ｂａ、チャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。連通ラインＦは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。

図９に示す冷却部５８では、通路部６２は、図９中に矢印で示す連通ラインＧ，Ｈ，Ｉが形成される。連通ラインＧは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口する迂回通路６２Ｂａを通じて形成されている。連通ラインＨは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）であって冷却通路部６２Ａで囲まれる矩形内に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。連通ラインＩは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。

図１０に示す冷却部５８では、通路部６２は、図１０中に矢印で示す連通ラインＪ，Ｋ，Ｌが形成される。連通ラインＪは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口する迂回通路６２Ｂａを通じて形成されている。連通ラインＫは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）であって冷却通路部６２Ａで囲まれる矩形内に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。連通ラインＬは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。

図１１に示す冷却部５８では、通路部６２は、図１１中に矢印で示す連通ラインＭ１，Ｍ２，Ｎが形成される。連通ラインＭ１は、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、迂回通路６２Ｂａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。連通ラインＭ２は、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）であって冷却通路部６２Ａで囲まれる矩形内に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、および連通ラインＭ１において格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。連通ラインＮは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。

図１２に示す冷却部５８では、通路部６２は、図１２中に矢印で示す連通ラインＯ，Ｐ，Ｑが形成される。連通ラインＯは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口する迂回通路６２Ｂａを通じて形成されている。連通ラインＰは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）であって冷却通路部６２Ａで囲まれる矩形内に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。連通ラインＱは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。

図１３に示す冷却部５８では、通路部６２は、図１３中に矢印で示す連通ラインＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｔが形成される。連通ラインＲ１は、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口するチャンバ６２Ａｂ、迂回通路６２Ｂａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。連通ラインＲ１における空気通路部６２Ｂの迂回通路６２Ｂａは、冷却通路部６２Ａと同様に溝状に形成されている。連通ラインＲ２は、連通ラインＲ１において格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口するチャンバ６２Ａｂ、通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、迂回通路６２Ｂａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口する下部チャンバ６２Ａｃ（図６参照）を通じて形成されている。連通ラインＲ３は、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、連通ラインＲ２における迂回通路６２Ｂａ、および連通ラインＲ２における下部チャンバ６２Ａｃを通じて形成されている。連通ラインＲ４は、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２Ａａ、チャンバ６２Ａｂ、および連通ラインＲ１における格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２Ａｂを通じて形成されている。連通ラインＴは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口する通路６２Ａａを通じて形成されている。

図１４に示す冷却部５８は、基台５７Ａの直下に係わらず消音器５７の底全体と基礎コンクリート５２との間に配置され、通路部６２が、板状部材の上面に設けられた溝状の通路６２ａと、複数の溝状の通路６２ａが繋がる凹状のチャンバ６２ｂと、が形成されている。図１４に示す冷却部５８の場合、図には明示しないが、通路６２ａやチャンバ６２ｂは、板状部材の上面全体を覆う蓋材６２Ｃ（図４、図６、図７参照）により閉塞されて通路として形成される。また、蓋材６２Ｃの上面には、断熱板５９が設けられる。そして、図１４に示す冷却部５８では、通路部６２は、図１４に矢印で示す連通ラインＵ，Ｖが形成される。連通ラインＵは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口する通路６２ａを通じて形成されている。連通ラインＶは、格納部５５の外部（空間Ｓの外側）に開口する通路６２ａ、および格納部５５の内部（空間Ｓの内側）に開口するチャンバ６２ｂを通じて形成されている。

そして、上述した図５、図８〜図１４に示す冷却部５８は、換気機構５６の換気機能と冷却システムにおける冷却機能とが両立された負圧に基づく空気の流量から選択することができる。

５１ 非常用ガスタービン発電設備
５２ 基礎コンクリート
５３ ガスタービン
５３Ａ 圧縮機
５３Ｂ 燃焼器
５３Ｃ タービン
５３Ｄ 排ガス管
５４ 発電機
５５ 格納部
５５ａ ダクト
５６ 換気機構
５６Ａ 換気出口
５６Ｂ 換気ファン
５６Ｃ 換気入口
５７ 消音器（高温機器）
５７Ａ 基台
５７Ｂ 補強梁
５８ 冷却部
５９ 断熱板
６０ 断熱材
６１ 調整手段
６１Ａ 隔壁
６２ 通路部
６２Ａ 冷却通路部
６２Ａａ 通路
６２Ａｂ チャンバ
６２Ａｃ 下部チャンバ
６２Ｂ 空気通路部
６２Ｂａ 迂回通路
６２ａ 通路
６２ｂ チャンバ
６２Ｃ 蓋材
６３ 遮蔽壁
１００ 原子炉格納容器
１０１ 原子炉圧力容器
１０１ａ 燃料集合体
１０１ｂ 容器本体
１０１ｃ 容器蓋
１０１ｄ 入口側管台
１０１ｅ 出口側管台
１０２ 加圧器
１０３ 蒸気発生器
１０３ａ 入口側水室
１０３ｂ 出口側水室
１０３ｃ 仕切板
１０３ｄ 管板
１０３ｅ 伝熱管
１０４ 一次冷却水ポンプ
１０５ 一次冷却水管
１０６ａ，１０６ｂ 二次冷却水管
１０７ 蒸気タービン
１０８ 高圧タービン
１０９ 低圧タービン
１１０ 発電機
１１１ 湿分分離加熱器
１１２ 復水器
１１２ａ 取水管
１１２ｂ ポンプ
１１２ｃ 排水管
１１３ 復水ポンプ
１１４ 低圧給水加熱器
１１５ 脱気器
１１６ 主給水ポンプ
１１７ 高圧給水加熱器
１１８ 主給水弁
１１９ 蒸気隔離弁
Ｓ 空間
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ１，Ｍ２，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｔ，Ｕ，Ｖ 連通ライン

Claims (6)

1. ガスタービンおよび前記ガスタービンにより稼働される発電機が格納される格納部と、
   前記格納部内の換気を行う換気機構と、
   前記格納部の外部の基礎コンクリート上に設置されて前記ガスタービンの排熱により加熱される高温機器と前記基礎コンクリートとの間に配置されて前記格納部の内部と外部とを連通する通路部が貫通して設けられ、前記通路部が、前記高温機器の底に設けられた基台と前記基礎コンクリートとの間に設けられた冷却通路部と、前記基台から外れて設けられた空気通路部と、を含む冷却部と、
   を備え、前記換気機構の負圧により前記冷却部の前記通路部に前記格納部の外部の空気が導入されることを特徴とする冷却システム。
2. 前記基台と前記冷却通路部との間に設けられた断熱板を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記基台から外れて前記高温機器と前記基礎コンクリートとの間の空間に充填される断熱材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却システム。
4. 前記格納部と前記通路部との間の空気の流量を調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の冷却システム。
5. 前記高温機器は、前記ガスタービンの排ガスを排出する排ガス管に接続される消音器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の冷却システム。
6. ガスタービンおよび発電機が非常用電源設備として適用され請求項１〜５のいずれか１つに記載の前記冷却システムを備えることを特徴とする原子力プラント。

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