JPS60111089A

JPS60111089A - 配水方法及びその装置

Info

Publication number: JPS60111089A
Application number: JP58217739A
Authority: JP
Inventors: Nobukatsu Iwata; 岩田　延功; Takeshi Shinno; 新野　毅
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-11-21
Filing date: 1983-11-21
Publication date: 1985-06-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、原子力発電所のように、取水ポンプ室に設置
されたポンプにより水源から取水し、安全上重要な非常
用機器の機能を維持するために、前記取水を移送して前
記機器を直接または、熱交換器を介して間接的に冷却す
る設備を有する施設におい−Ｃ１津波等てより、水源の
水面、例えば海水面が上下に大きく変動する事象におい
ても、前記非常用様器の冷却に必要な水量の取水を可能
とする取水ポンプ室構造に係わる。

〔発明の背則〕

第１図及び第２図を用いて、従来技術及び従来技術を直
接応用した津波対策を示す。

第１図は、過去に津波被害が少なく、将来の津波にＪ：
る海水位変動１１〕予想値の小さな地域における原子力
発電所用の非常用海水ポンプ室の１例を示したものであ
る。従来の代表例として、海底からＳＯ水を導き、；車
中に設けたトンネルを経由して海水を取水する深層取水
について説明する。

取水点３から取り込捷れた海水は、地中をくり貫いてつ
くられた取水路４を経由して海水ポンプｉｆ！Ａ２下部
の取水槽に導かれる。海水ポンプ室２には、海水取水ポ
ンプ１（通常は予備も含めて複数台設置前されている。

）が設置されてお！つ、海水取水ポンプ１で海水ポンプ
室２から取水した海水は、プラントの安全上重要な非常
用機器に直接移送して機器の必要箇所を冷却する直接冷
却、′−！りは冷却対象検器と前記海水ポンプ室２の間
に熱交換器を設けて間接冷却のために用いられる。

第１図に示したように、過去に浄液被害が少なく、将来
のｒ１ヨ波による海水位変動［１の小さな地域、すなわ
ち、平均水位５に対して津波、高潮等によって予想され
る最高水位６及びＥ低水位７の偏差の小さい地域では、
最低水位時にもｉｉｅ水ポンプ室２から海へ取水が逆流
せず第１図に示［７だ海水取水ポンプ室構造で十分≧ｊ
Ｐ波に対処することが可能である。

以上が小波の少ない地域や津波時の水面変位が小さい地
域での非常用海水取水溝端であるが、次に、津波の多発
地点、すなわち犬律波地域での考え方を説明する１、日本国を対象（（考える表、津波は犬き（分類し７て、
日本近海に発生する適地小波（一般に６００−以内の海
洋に発生）と日本から遠く離れた外洋に発生する遠地津
波（一般に６００Ｋｍ以上の海洋に発生）がある。適地
津波は、大きなもので過去に２０〜３０ｍ程度の波高が
観測されており、津波の周期（津波による水位の山から
山または谷から谷１でに要する時間）は、遠地津波と比
べて短い。よって、逆流してもすぐにポンプ室２への海
水流入がきたいできる。

また遠地津波は、代表例として、最大の遠地津波である
チリ地震津波（１９６０年）を例にとると津波高さは、
１０ｍ以下と最大の適地津波より小さいが、周期が長く
６０分程度となっている。

すなわち、適地津波と遠地津波の両者の来襲が予想され
る大津波地域では、適地津波による最大の波高（津波の
山から谷までの全振巾）と遠地波高による長周期の水位
変動の両者を考慮することが必要となる。長周期の場合
には逆流した後にすぐに海水がポンプ室２へ流入するこ
とがきたいできない。

次に従来技術を用いて、一般に考えられる津波対策手法
について、第２図を用いて説明する。

第２図は、第１図で説明した海水ポンプ室２下部の木取
槽内の取水路４取付口に弁８を設け、かつ、プラント内
にｆ（を波による水位変動を計測する水位計９（検潮器
または波高計を利用する。）を設けている。

津波による水位上昇に対しては、堤防等によって対処す
ることができるが、水位下降時の海水確保が困難である
。

第２（財）は、水位計９と弁８を用いて、津波による水
位下降時の海水確保の手法を示したものである。水位計
９による水位低下検知により、弁作動開始水位１０で弁
閉鎖を開始し、取水槽内の水位が１１寸で下降した時点
で弁閉鎖を完了して海水ポンプ室２から海への取水の逆
流を防ぎ、津波により水位が下降している時間内に使用
する必要な水量（第２図に示した有効水量１３）を海水
ポンプ室２の取水槽内に確保する。

津波による水位下降が終了し、再度、弁作動開始水位１
０（または、平均水位５）に戻った時点で弁８を開き、
取水槽内に海水を導く。′一般に津波時には水位」二昇
、下降の繰り返しにより、−波だけではなく、数波ない
し土数波の繰り返しの現象が発生する。このような周期
的な水位現象に対して、前記の手法を繰り返し行なうこ
とによって長周期の津波に対しても長周期の間使用に供
する取水を確保して対処することが可能となる。

しかしながら、前記の従来手法を直接応用した方法では
、以下のことを考慮しなければならず、安全上重要な機
器の冷却に必要な海水取水機能を津波によるいかなる事
象に対しても維持するためには、弁の水位側等多くの設
備が必要となる。−（１）海生生物等により、弁捷たは
水位計の機能が阻害されないととを確認するために定期
的に検査を実施することが必要である。

（２）弁及び水位計が、安全上重要な機器と判断されろ
ため、イ詔波時の作動を確実とすることが必要となり、
予備を含めた複数の取水設備が必要となる。

（３）弁閉鎖以降、再び開くまでの時間に必要な海水を
海水出入口が低い取水構内に確保するためには、弁の動
作かかんまんであるから取水槽の水平投影面積を弁の動
作が完了するまでの逆流量を考えて大きくすることが必
要である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、取水ポンプ室に設置されたポンプによ
り水を目的個所へ配水する設備において、津波等により
、水源の水面が上下に犬きく変動する事象に対しても、
弁、水位計等の複雑で多くの機器を設けることなく、ポ
ンプにより目的個所へ配水する機能を維持することを可
能としたボング室構造を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、ポンプの吸込口が浸された取水槽と水源とを
取水路で連通した設備において、前記取水槽と前記取水
路との間に堰を設けたことを特徴としたものであって、
水源の水面が上下変位して変位周期の間にポンプで吸込
んで使用する水預が堰によって取水槽内に確保できる方
法を採用しているものである。

〔発明の実施例〕

本発明の原理は次の通りである。

第３図を用いて本発明の詳細な説明する。

１）通常運転時取水点３から取り込まれた海水は、地中をくり貫いてつ
くられた取水路４を経由して海水ポンプ室２の下部の取
水槽３０に導かれ、取水ボング室２内に設置された海水
取水ポンプ１で取水される。

（すなわち、従来技術と同様である。）ｉｔ　）津波に
よる水位低下時津波により海水位が平均水位５と比べて犬きく下降した
場合は、取水路４の水流は、通常運転時の水流」５と逆
の方向１６に逆流して変わり、取水機３０内に蓄えられ
ていた海水は減少する。しかしながら取水路４の取水ポ
ンプ室２に取り付は部に設けた堰１４により、取水槽３
０の水位が堰１４上面の水位１１になった時点で海水の
逆流方向１６の流れは停止する。

そのため津波により水位が低下している間、海水取水ポ
ンプ１は取水槽内に堰１４で止められた水を取水して配
水することが可能となる。

津波による水位低下が終わり、再度水位が上昇し、堰１
４の高さに相当する水位１１を越した時点で、海水が取
水槽３０内に導かれ、取水槽３０は海水で満たされる。

次の津波による水位変動で再度水位が低下したときにも
同様の手順で取水槽３０内に必要量の海水を確保するこ
とが可能となる。１３はポンプ１が取水槽３０内の水を
取水する機能が保障できる最低水位であって、取水構内
の水の波動なども配慮されている。

発明の具体的実施例の説明を以下に述べる。

第４図〜第′１１図を用いて本発明の具体的実施例につ
いて説明する。

第４図は、横軸に時間Ｔ、縦軸に水位りを取り、津波に
よる水位変動を時間を追って表わしたものである。第４
図中、Ｌ　＝　０７＞ｉ平均水位であるが、一般に津波
１ｒｉ第４図に示したように、水位上昇と水位降下が繰
り返し表われ、水位が平均水位以下となる時間は、津波
周期Ｔ。〔分〕の半分と考えることができる。また、海
水取水ポンプから取水されるγＩσ水の必要量をＱ〔ｍ
３／分〕とすると水位低下時間中に確保しなければなら
ない海水の有効水量Ｗはとなる。

また、取水槽の有効底面積（壁を含まない空間部の水平
投影面積）をＡ［ｍ３〕とすると、水位低下時に確保し
なければならない有効水量の高さＨは、以下の式で表わ
せる。

第３Ｍで説明した津波による水位低下時の有効水量の高
さ１３は、上記の式によるＨ　［ｍ　）となる。後述の
各実施例の堰１４はいずれも最低水位１２の高さに有効
水量の高さ１３を和しプこ高さ以上の高さとされている
。

第５図〜第１１図は、原子力発電所を例として、津波の
あらゆる事象に対処しうる本発明による各実施例構造を
示したものである。

第５図は、津波による水位低下には、本発明によって対
処し、さらに、津波による水位上昇にも対処することを
可能とした第１の実施例である。

取水点３から取水した海水は、津波による水位低下時に
は、本発明による堰１４を取水路４の取水ポンプ室２取
り一付は部に設けることにより逆流を防ぎ、前記有効水
量Ｗ［ｍ３　〕を取水槽３０内に確保することにより、
水位が低下してる間の取水ポンプ１による取水量を必要
十分確保することが可能となる。

また、津波による水位上昇時には、原子力発電所の本能
建屋１７は、津波による最高水位より高い位置に設置す
ることで対処可能であるが、取水ポンプ室２は、ポンプ
性能及び取水槽３０へは自然流入であることを考慮する
と通常運転時の取水機能を維持するため、従来位置より
高くすることはできない。そのため、津波による水位上
昇時には、最高水位６が、海水取水ポンプ１の駆動モー
タ及び、制御用の電気品位置より高くなることが考えら
れる。

そのため、第５１Ｅ＋では、海水ポンプ室の海側に堤防
を海水ポンプ室２よりも高くして設けて、津波による水
位上昇に対して、ｆｊＵ水が海水ポンプ室２上部に流れ
込まないようにしている。

しかしながら、第５図に示した取水ポンプ室構造にＱよ
、以下の問題点がある（第６図参照）。

（ａ）　津波による水位上昇時に、海水ポンプ室２の取
水槽上部の床１８と、津波時最高水位６との差１１ｐＫ
よって生じる水圧が、床１８に下から上方に加わり、こ
の圧力に対して、水平の床１８のみで抵抗することは困
難である。

（ｂ）　第５図に示すように、海水ポンプ室２の海側の
周囲に、ｒｌ’波時にも抵抗できるような強固な堤防が
必要であり、また、津波時に堤防を乗り越えたγ／Ｑ水
に対しては、ポンプ等で海水を汲み出すことが必要であ
る。

（Ｃ）　ポンプの汲み上げ鉛直レベルにはポンプ性能か
ら限界（１０ｍ程度）があるため、前記有効水量の高さ
は、十分に大きくとることが困難である。

以上の問題の（ａ）、　（ｂ）に対する解決方法を第２
実施例として第６図に示し、その内容を以下に説明する
。

（１）津波の水位上昇時に、海水ポンプ室２の取水槽上
部床１８が受ける水圧Ｐに対しては海水ポンプ室２に鉛
直の壁１９を設けて抵抗する。

（２）津波の水位上昇時に、海水ポンプ１のモーター、
電気品等が冠水しないよう、整地表面レベル（ＧＬ）よ
り高い位置寸でポンプ室２の外周壁を延長設置し、その
延長壁に水平壁３１゜３２を取り付けてポンプ室２の上
方をお卦い、前記鉛直壁を有した部屋２０ａ、２０ｂ、
３３ａ。

３３ｂを設ける。

（３）一般に原子力発電所では、非常用６η水ポンプ室
２は、地震時接地率の確保が必要となり、海水ポンプ室
２上部の部屋２０ａ、２０ｂ、３３ａ。

３３ｂを設けたこ七による重心位置が高くなったことに
対して、海水ポンプ室２０の横方向に新たに部屋２１ａ
、２１ｂを設け、基碇横巾を広げることによって、ポン
プ＄２の高さが高くなった分だけ、横巾ＷｌをＷ２に［
ｔ］広くして接地率を高くしている。

また、問題の（Ｃ）に対しては、その解析を第７図〜第
９図に示し、その内容を以下に説明する。

第７図に示した海水ポンプ室２と本能建屋エフとの間の
配管用埋設ダクト２２は、非常用冷却水配管を中に設置
するため、耐震クラスが高く１、埋設ダクトは設置レベ
ルを低くして直接岩盤２３土に設置するか、寸たは第８
図に示すように、人工岩盤２４を介して岩盤に支持させ
ることが必要である。

そのため、海水ポンプ室２と本能建屋１７吉の間の配管
用埋設ダクト部は、いずれにしても、岩盤レベルまで掘
削し構築することが必要さなる乙は従来通りである。

第３実施例では、第９図に示すように、第８図で示した
人工岩盤２４の部分に中空の水槽２５を設け、ポンプ室
２下部の取水機３０と連通させ、かつ、この中空の水槽
２５にも津波による海水位低下時に必要な有効水高さ１
２を確保する。

そのため、前記のｊ＋Ｖ水槽３−０の有効底面ｆｆ１Ａ
〔ｍ３〕を犬きくすることができ、有効水高さ１３のｒ
（［ｍ　］が小さい値に制限されても、海水位低下時の
必要海水ｉＱｃｍ３〕（Ｑ、＝ＡＸＨ）を堰１４と水槽
２５と取水槽３０を利用して十分に確保することが可能
２なる。この際に、有効底面積Ａを拡大することだけを
目的に掘削作業する必要はなぐ、ダクト設置の為に掘削
作業したあ吉を利用して経済的に大計の取水を確保でき
る。

第４実施例を第１０．第１１図に示す。

第１Ｏ図は、発電所本能１７近くに本発明による取水ポ
ンプ室２を設置し、整地レベル表面（ａ　ｒ、　）を津
波による最高水位６より高くしだ配Ｉｎ例を示したもの
である。

才た第１Ｊ図は、第１０図配置例の海水ポンプ室２の各
部屋の詳綿を示した実施例である。海水ポンプ１から取
水した海水け、直接非常用機器に送り込まれるか、−１
だは、間接的に冷却するために熱交換器に送り込まれる
。原子力発電所では従来かつ一般に各熱交換器ＩＦＩ、
１９を必要としており、第１１図では、各熱交換２３１
８を海水ポンプ室上部の部屋２．０ａ、２０ｂ＋　３３
ａに、及び地震時接地率対策のために設けたｆｉυ水ポ
水ポンプ室部側部屋２１ａ、２ＩｂＫｉＺ形−熱交ｔ％
ｃ１９をそれ宅れ設置している。′土だ、海水ポンプ１
の上部の水’＋Ｌ壁３１　、３２には、ポンプ保守のブ
ヒめの分解点検用として、ハツチ口２０を設け、海水ポ
ンプをクレーン等で分）イできる配置とした。第１１図
の如く、各部屋２０ａ、２０ｂ、３３ａ。

２１ａ、２１ｂに、ボンプエからの吸水を受ける熱交換
器１８．１９を膜性することにより、ポンプ１から熱交
換ｉ！ｉ１８．１９″！１．での送通路がポンプ１を中
心にして最短距離となる利点が得られる。

この実施例の１ａ合にも（ｐ、波による最低水位７時で
も理工４と取水槽３０と水槽２５とで取水を確保できる
。

第１２１シｊに示す如く、節状の堰２３４を取水槽３０
底に取水路４の出口を囲うようＩ／Ｃして固守しても同
様である。この′ＩＡ合には取水路４と取水槽３０との
連通接続位置Ｉ−ｉ、最低位置となる。

又、Ｉｖ水路４自体を下方から水位］１まで取水（＋＋
、７内へ突き上げだ構成であっても良く、この場合Ｋ　
Ｉ’、ｔ１４’ｌ　７）、略４自体が堰の役割をはたす
。

以上の如く、海水取水ポンプ室に設置された海水ポンプ
によりｎη水を取水し、安全上重要な非常１＋４機器の
機能を相持するために前８助゛・ｆｋ水を増水して冷肩
１する設備を不する施設置です？いて、津波等により、
海水面が上部に大きく変動する事象に対しても、−７ｔ
、水ｆ）γ刷等の設備を設けることなく、前ｉｔ凸島水
の取水イ・７）能を、１１Ｌ持することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば水源の水位が変動して＋２
、抵−４ｉ’ｆｊで多ぐの機器を設けることなく取水機
ｆｊヒが維ｊ−，，１，でへる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例であって一般的力原子炉発電所の非常
用γ１σ水ポンプ室の断面図、第２図１ｒｔ、従来技術
を応用しに津談対策をノーしたポンプ室の断面図、第３
図は、本発明の原理を表わす説明図、第４図は、津波の
水位変動を時刻歴で表わしたグラフ図、第５図は、本発
明の第１の実施例によるポンプ室の断面図、第６図は、
津波による水位上昇をも考慮した本発明の第２実施例に
よるポンプ室の壁レイアウト図、第７図は、海水ポンプ
室に従来技術による配管用埋設トレンチを設けた説明図
、第８図は、海水ポンプ室に、従来技術による配管用埋
設トレンチを設けた説明図、第９図は、配管用埋設トレ
ンチ下部に水槽を設けた本発明の第３実施例の模式図、
第１０図は、本発明の第４実施例によるポンプ室の断面
図、第１１［ｄ、　、第１０図の海水ポンプ室を、機器
配置を含めて表示した断面詳細図、第１２図は本発明の
第５実施例による取水槽の要部断面図。ｌ・・・海水ポンプ、２・・・海水ポンプ室、３・・・
取水点、４・・・取水路、５・・・平均水位、６・・・
最高水位、７・・・最低水位、１３・・・有効水高さ、
１４・・・堰、１８・・・取水槽上部床、１９・・・壁
、２２・・・配管用埋設ダクト、２３・・・岩盤レベノ
ペ　２４・・・人工地盤、２５・・・水槽。

Claims

【特許請求の範囲】１、水源と取水槽とを取水路で連通し、水源から取水路
を経由して導入した取水槽内の水をポンプで目的機器へ
配水する方法において、水源の水位が取水路と取水槽と
の接続位置以下に変動している期間において取水路と取
水槽との間を連通した状態で取水槽内に堰止めた水をポ
ンプで配水してポンプによる配水作用を維持しつづける
ことを特徴とした配水方法。２、配水目的機器へ水を送圧するポンプを取水槽上部に
備え、前記取水槽と水源とを取水路で常時連通して成る
設備において、前記水源の平均水位よりも低く、且つ前
記ポンプが取水可能な前記取水槽内水位を超える高さの
堰を前記取水路と前記取水槽の間に設けたことを特徴と
した配水装置。３、特許請求の範囲の第２項眞おいて、取水槽は槽内を
おおう上部床を有する構造であって、前記上部床に垂直
な壁を接続して上部床の上方向強度を増強したことを特
徴とした配水装置。４、％許請求の範囲第２項において、前記水源の平均水
位よりも低く、且つ前記ポンプが取水可能な取水槽内水
位を超える高さに前記取水槽と前記取水路との連通接続
位置を設定し、前記連通接続位置へ前記取水槽底部から
立ち上げた堰を備えたことを特徴とした配水装置。５、取水槽を備えるポンプ室と、前記取水槽と水源とを
常時連通する取水路と、前記取水槽内の水を目的機器へ
配水するポンプと、前記ポンプ室と他の建屋との間に設
けた配管用埋設ダク］・とから成る設備において、前記
ポンプが取水可能な前記取水槽内水位を超える高さの堰
を前記取水路と前記取水槽の間に設け、前記ダクトの近
傍に前記堰の上端高さよりも低い位置で水槽を設け、前
記水槽と前記取水槽とを連通接続したことを特徴とした
配水装置。