KR20180011201A

KR20180011201A - 원자력 발전 플랜트의 취수 설비

Info

Publication number: KR20180011201A
Application number: KR1020177036718A
Authority: KR
Inventors: 가츠지 다케우치; 요시노리 이마지
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2018-01-31
Also published as: CN107710332A; JPWO2016208011A1; CN107710332B; JP6462872B2; WO2016208011A1

Abstract

원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치 및 원자력 발전 플랜트의 취수 설비에 있어서, 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보함으로써 펌프에 의해 소정의 냉각 위치에 냉각수를 공급 가능하게 한다. 일단부가 취수원으로서의 바다에 연통하는 취수로(51)와, 취수로(51)의 타단부에 연통되어서 상방이 개방되는 취수조(52)와, 취수조(52)에 설치되는 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)와, 취수조(52)로부터 취수로(51)를 지나 바다측으로의 유수를 저지하는 유수 저지 장치를 설치하고, 제어 장치(73)는 취수조(52)의 저수량이 미리 설정된 소정 저수량보다 감소하면 유수 저지 장치를 작동한다.

Description

원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치 및 원자력 발전 플랜트의 취수 설비

본 발명은, 원자력 발전 플랜트에서 사용하는 냉각수를 도입하기 위한 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치, 및 원자력 발전 플랜트의 취수 설비에 관한 것이다.

예를 들어, 가압수형 원자로(PWR : Pressurized Water Reactor)를 갖는 원자력 발전 플랜트는, 경수를 원자로 냉각재 및 중성자 감속재로서 사용하고, 원자로의 노심 전체에 걸쳐 비등하지 않는 고온 고압수로 하고, 이 고온 고압수(1차 냉각재)를 증기 발생기로 보내어 열 교환에 의해 증기를 발생시키고, 이 증기(2차 냉각재)를 터빈 발전기로 보내어 발전하는 것이다. 이 증기 발생기는, 원자로로부터의 고온 고압의 1차 냉각재의 열을 2차 냉각재로 전달하고, 여기에서 수증기를 발생시키는 것이다.

이러한 원자력 발전 플랜트에서는, 해안이나 하천의 근방에 취수 설비를 설치하고, 해수나 하천수를 냉각수로서 사용하고 있다. 예를 들어, 순환수 펌프에 의해 해수를 도입해서 터빈 건물 내의 복수기로 공급하고, 터빈으로부터 배출된 증기(2차 냉각재)를 냉각한다. 또한, 해수 펌프에 의해 해수를 도입해서 원자로 건물 내의 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기에 공급하고, 원자로 격납 용기로부터 배출된 냉각수(1차 냉각재)를 냉각한다.

원자력 발전 플랜트의 취수 설비는, 항상 충분한 냉각수량을 확보하는 것이 중요하며, 취수로에 있어서의 소정의 수위를 유지해야 한다. 그런데 쓰나미(해일) 발생 시에, 백워시에 의해 취수로의 수위가 저하되어 버릴 우려가 있다. 즉, 쓰나미는 앞바다에서 해안에 가까워져서 해저가 얕아짐에 따라서 파고가 높아져, 해안선에서 앞바다의 몇 배에 달한다. 그리고 상륙한 쓰나미는, 큰 수압을 수반해서 밀어닥친 후, 이번에는 해수를 앞바다로 계속해서 끌어당겨 백워시가 작용한다. 이때, 취수로는 백워시에 의해 냉각수(해수)의 수위가 저하되고, 각종 펌프가 냉각수를 취수할 수 없어, 공기 소용돌이가 발생해서 손상될 우려가 있다.

이러한 문제를 해결하는 것으로서, 예를 들어 하기 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 원자력 플랜트의 취수 설비는, 취수용 공용 개거에 있어서의 해수 취수구에, 쓰나미 시에 있어서의 취수용 공용 개거의 해수 유출을 방지하기 위한 둑을 설치하고, 둑의 상단을 펌프 건물 내에 설치된 순환수 펌프에 있어서의 흡입구보다도 하위에 설정하고, 해수 펌프에 있어서의 흡입구에 의해 흡인하는 해수의 유효수원 에어리어를 확보하는 것이다.

일본 특허 공개 평06-324190호 공보

종래의 원자력 플랜트의 취수 설비와 같이, 취수로(취수용 공용 개거)에 둑을 설치하면, 백워시의 발생 시에, 취수로로부터의 냉각수의 유출을 방지할 수 있지만, 통상 시에는 둑을 넘쳐 흐르는 흐름이 강하게 속도 분포가 크게 바뀌어, 펌프 흡입구에서 물기둥 소용돌이가 발생하거나, 또한 취수로의 압력 손실이 커진다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하는 것이며, 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보함으로써 펌프에 의해 소정의 냉각 위치에 냉각수를 공급 가능하게 하는 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치는, 일단부가 취수원에 연통하는 취수로와, 상기 취수로의 타단부에 연통되어서 상방이 개방되는 취수조와, 상기 취수조에 설치되는 취수 펌프와, 상기 취수조로부터 상기 취수로를 지나 상기 취수원측으로의 유수를 저지하는 유수 저지 장치를 갖는 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비에 있어서, 상기 취수조의 저수량이 미리 설정된 소정 저수량보다 감소하는 것을 검출 또는 추정했을 때에 상기 유수 저지 장치를 작동하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 취수원으로부터의 물이 취수로를 통해서 취수조로 유입되므로, 취수조에 충분한 저수량이 확보되고, 취수 펌프는, 이 취수조의 물을 취수해서 소정의 냉각 위치에 공급할 수 있다. 그리고 백워시의 발생 시, 취수조의 물이 취수로를 통해서 취수원측으로 유출되려고 하지만, 취수조의 저수량이 소정 저수량보다 감소하면 유수 저지 장치가 작동하고, 취수조로부터 취수로를 지나 취수원측으로의 물 유출이 저지된다. 그 결과, 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보함으로써, 취수 펌프에 의해 소정의 냉각 위치로의 냉각수의 공급을 계속할 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 상기 취수조의 수위를 계측하는 수위계가 설치되고, 상기 수위계가 계측한 수위가 미리 설정된 소정 수위보다 저하되었을 때에 상기 유수 저지 장치를 작동하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 백워시의 발생 시에, 취수조로부터의 물이 유출됨으로써 수위가 저하되고, 수위계가 계측한 수위가 소정 수위보다 저하되면, 유수 저지 장치를 작동함으로써, 취수조에 있어서의 저수량의 감소를 용이하면서도, 또한 고정밀도로 검출할 수 있고, 적정한 타이밍에서 유수 저지 장치를 작동할 수 있어, 설비의 신뢰성을 향상할 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 상기 취수로에 사이펀부가 설치되고, 상기 사이펀부에 상기 유수 저지 장치로서 공기를 공급 가능한 급기 장치가 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 통상 시, 급기 장치가 정지되어 있고, 사이펀부가 물로 채워져 있으므로, 취수원으로부터의 물이 취수로 및 사이펀부를 통해서 취수조로 유입 가능하게 되어, 취수조에 적정량의 냉각수가 확보된다. 백워시의 발생 시, 취수조의 물이 취수로를 통해서 취수원측으로 유출되려고 하지만, 이때, 급기 장치가 작동하므로, 사이펀부에 공기가 공급되는 것으로 이 사이펀부가 둑이 되어, 취수조로부터의 물 유출이 저지되게 되어, 간단한 구성으로 용이하게 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 상기 급기 장치는 일단부가 개구되어 타단부가 상기 사이펀부에 연통하는 급기 통로와, 상기 급기 통로에 설치되는 개폐 밸브를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 통상 시, 급기 장치가 정지해서 개폐 밸브가 폐지되어 있고, 급기 통로로부터 사이펀부로 급기되는 일은 없고, 사이펀부가 물로 채워져 있으므로, 취수원으로부터의 물이 취수로 및 사이펀부를 통해서 취수조로 유입 가능하게 되어, 취수조에 적정량의 냉각수가 확보된다. 백워시의 발생 시, 취수조의 물이 취수로를 통해서 취수원측으로 유출되려고 하지만, 이때, 급기 장치가 작동해서 개폐 밸브를 개방하므로, 급기 통로로부터 사이펀부로 급기되어, 취수로가 사이펀부에 의해 취수원측과 취수조측으로 분단되게 되어, 취수조로부터의 물 유출이 저지되어, 용이하게 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 상기 급기 장치는 공기 공급원과, 일단부가 상기 공기 공급원에 연결되어서 타단부가 상기 사이펀부에 연통하는 급기 통로를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 통상 시, 급기 장치의 공기 공급원이 정지되어 있고, 공기가 급기 통로로부터 사이펀부에 공급되는 일은 없으며, 사이펀부가 물로 채워져 있으므로, 취수원으로부터의 물이 취수로 및 사이펀부를 통해서 취수조로 유입 가능하게 되어, 취수조에 적정량의 냉각수가 확보된다. 백워시의 발생 시, 취수조의 물이 취수로를 통해서 취수원측으로 유출되려고 하지만, 이때, 급기 장치의 공기 공급원이 작동하므로, 공기가 급기 통로로부터 사이펀부로 공급되고, 취수로가 사이펀부에 의해 취수원측과 취수조측으로 분단되게 되어, 취수조로부터의 물의 유출이 저지되어, 용이하게 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 상기 사이펀부에서 공기를 배출 가능한 배기 장치가 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 사이펀부에 공기가 있으면, 취수로가 이 공기에 의해 취수로가 취수원측과 취수조측으로 분단되므로, 배기 장치에 의해 사이펀부의 공기를 배출함으로써, 이 사이펀부를 물로 채울 수 있어, 취수원으로부터의 물이 취수로 및 사이펀부를 통해서 취수조로 유입 가능하게 되어, 취수조에 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 상기 취수로에 상기 유수 저지 장치로서, 상기 취수로의 폭 방향을 따름과 함께 상기 취수로의 폭 방향을 따르는 지지축에 의해 회동 가능하게 지지되는 저지판과, 상기 저지판을 상기 취수로로부터 상방으로 후퇴시킨 후퇴 위치와 상기 취수로 내로 침수한 저지 위치로 이동하는 이동 장치가 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 통상 시, 이동 장치에 의해 저지판이 취수로로부터 상방으로 후퇴한 후퇴 위치로 이동하고 있으며, 취수원으로부터의 물이 취수로를 통해서 취수조로 유입 가능하게 되어, 취수조에 적정량의 냉각수가 확보된다. 백워시의 발생 시, 취수조의 물이 취수로를 통해서 취수원측으로 유출되려고 하지만, 이때, 이동 장치에 의해 저지판이 취수로 내로 침수한 저지 위치로 이동하므로, 이 저지판에 의해 취수조로부터의 물 유출이 저지되게 되어, 간단한 구성으로 용이하게 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 상기 저지판은, 상기 취수로 내로 침수한 저지 위치에 있을 때, 하단부가 상기 취수조측으로 회동 가능한 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 백워시의 발생 시 후에 이끄는 파도가 발생하면, 물이 취수원으로부터 취수로를 통해서 저지 위치에 있는 저지판에 이르지만, 이 저지판은, 이 수류에 의해 하단부가 취수조측으로 회동하므로, 물이 저지판을 밀어올려서 취수조로 유입하게 되어, 간단한 구성으로 용이하게 취수조의 냉각수를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 상기 취수 펌프는, 상기 취수조의 물을 냉각수로서 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기에 공급하는 해수 펌프와, 상기 취수조의 물을 냉각수로서 복수기에 공급하는 순환수 펌프를 갖고, 상기 취수조의 저수량이 상기 소정 저수량보다 감소하면, 상기 유수 저지 장치를 작동하고, 원자로의 가동을 정지함과 함께, 상기 순환수 펌프의 구동을 정지하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 취수조의 저수량이 소정 저수량보다 감소하면, 유수 저지 장치를 작동함으로써 취수조에 적정량의 냉각수가 확보되어, 해수 물 펌프에 의해 냉각수를 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기에 공급할 수 있다. 또한, 원자로의 가동이 정지되어 있으므로, 순환수 펌프에 의한 복수기로의 냉각수의 공급이 불필요하게 된다. 그 결과, 원자력 발전 플랜트의 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비는, 일단부가 취수원에 연통하는 취수로와, 상기 취수로의 타단부에 연통되어서 상방이 개방되는 취수조와, 상기 취수조에 설치되는 취수 펌프와, 상기 취수조로부터 취수로를 지나 상기 취수원측으로의 유수를 저지하는 유수 저지 장치와, 상기 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 백워시의 발생 시에, 취수조의 저수량이 소정 저수량보다 감소하면 유수 저지 장치가 작동하고, 취수조로부터 취수로를 지나 취수원측으로의 물 유출이 저지되므로, 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보함으로써, 취수 펌프에 의해 소정의 냉각 위치로의 냉각수의 공급을 계속할 수 있다.

본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치 및 원자력 발전 플랜트의 취수 설비에 의하면, 취수조의 저수량이 미리 설정된 소정 저수량보다 감소하는 것을 검출 또는 추정했을 때에 유수 저지 장치를 작동하므로, 취수조에 상시 적정량의 냉각수를 확보함으로써, 취수 펌프에 의해 소정의 냉각 위치에 냉각수를 공급할 수 있다.

도 1은, 제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 원자력 발전 플랜트의 취수 설비에 있어서의 쓰나미 발생 시의 작동 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치의 처리 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 원자력 발전 플랜트를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5는, 원자력 발전 플랜트에 있어서의 냉각수를 사용한 냉각 계통을 나타내는 개략도이다.
도 6은, 제2 실시 형태의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 나타내는 개략도이다.
도 7은, 제3 실시 형태의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 나타내는 개략도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치 및 원자력 발전 플랜트의 취수 설비의 적합한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 또한 실시 형태가 복수인 경우에는, 각 실시 형태를 조합해서 구성하는 것도 포함하는 것이다.

[제1 실시 형태]

도 4는, 원자력 발전 플랜트를 나타내는 개략 구성도, 도 5는, 원자력 발전 플랜트에 있어서의 냉각수를 사용한 냉각 계통을 나타내는 개략도이다.

제1 실시 형태의 원자로는, 경수를 원자로 냉각재 및 중성자 감속재로서 사용하고, 노심 전체에 걸쳐 비등하지 않는 고온 고압수로 하고, 이 고온 고압수을 증기 발생기로 보내어 열 교환에 의해 증기를 발생시키고, 이 증기를 터빈 발전기로 보내어 발전하는 가압수형 원자로(PWR : Pressurized Water Reactor)이다.

제1 실시 형태의 가압수형 원자로를 갖는 원자력 발전 플랜트에 있어서, 도 4에 도시한 바와 같이, 원자로 격납 용기(11)는, 내부에 가압수형 원자로(12) 및 증기 발생기(13)가 격납되어 있고, 이 가압수형 원자로(12)와 증기 발생기(13)는 배관(14, 15)을 통해 연결되어 있고, 배관(14)에 가압기(16)가 설치되고, 배관(15)에 1차 냉각수 펌프(17)가 설치되어 있다. 이 경우, 감속재 및 1차 냉각수(냉각재)로서 경수를 사용하고, 노심부에 있어서의 1차 냉각수의 비등을 억제하기 위해서, 1차 냉각 계통은 가압기(16)에 의해 150 내지 160 기압 정도의 고압 상태를 유지하도록 제어하고 있다. 따라서, 가압수형 원자로(12)에서, 연료(원자 연료)로서 저농축 우라늄 또는 MOX에 의해 1차 냉각수로서 경수가 가열되고, 고온의 1차 냉각수가 가압기(16)에 의해 소정의 고압으로 유지한 상태에서 배관(14)을 통해서 증기 발생기(13)로 보내진다. 이 증기 발생기(13)에서는, 고온 고압의 1차 냉각수와 2차 냉각수 사이에서 열 교환이 행하여지고, 냉각된 1차 냉각수는 배관(15)을 통해서 가압수형 원자로(12)로 되돌려진다.

증기 발생기(13)는, 배관(18)을 통해 증기 터빈(19)과 연결되어 있고, 이 배관(18)에 주 증기 격리 밸브(20)가 설치되어 있다. 증기 터빈(19)은, 고압 터빈(21)과 저압 터빈(22)을 가짐과 함께, 발전기(발전 장치)(23)가 접속되어 있다. 또한, 고압 터빈(21)과 저압 터빈(22) 사이에는, 수분 분리 가열기(24)가 설치되어 있고, 배관(18)으로부터 분기한 냉각수 분기 배관(25)이 수분 분리 가열기(24)에 연결되는 한편, 고압 터빈(21)과 수분 분리 가열기(24)는 저온 재열 관(26)에 의해 연결되고, 수분 분리 가열기(24)와 저압 터빈(22)은 고온 재열 관(27)에 의해 연결되어 있다.

증기 터빈(19)의 각 저압 터빈(22)은, 복수기(28)를 갖고 있으며, 각 저압 터빈(22)으로부터 증기가 배출된다. 또한, 이 복수기(28)는 배관(18)으로부터 바이패스 밸브(29)를 갖는 터빈 바이패스 배관(30)이 접속되어 있다.

그리고 이 복수기(28)는, 배관(31)이 접속되어 있고, 복수 펌프(32), 접지 콘덴서(33), 복수 탈염 장치(34), 복수 부스터 펌프(35), 저압 급수 가열기(36)가 접속되어 있다. 또한, 배관(31)은 탈기기(37)가 연결됨과 함께, 주 급수 펌프(38), 고압 급수 가열기(39), 주 급수 제어 밸브(40)가 설치되어 있다.

또한, 배관(18)은, 주 증기 릴리프 밸브(41)를 갖는 주 증기 릴리프 배관(42)의 일단부와, 주 증기 안전 밸브(43)를 갖는 주 증기 안전 배관(44)의 일단부가 접속되어 있고, 각 배관(42, 44)의 타단부는 대기에 개방하고 있다. 한편, 배관(31)은 주 급수 제어 밸브(40)와 증기 발생기(13) 사이에 보조 급수 배관(45)의 일단부가 접속되어 있고, 이 보조 급수 배관(45)은 제1 보조 급수 펌프(46)가 설치됨과 함께, 타단부에 복수 탱크(47)가 접속되어 있다. 이 제1 보조 급수 펌프(46)는, 증기에 의해 터빈이 회전함으로써 구동하는 것이며, 배관(18)에 있어서의 주 증기 안전 배관(44)과 주 증기 격리 밸브(20) 사이에서 분기한 냉각수 분기 배관(48)이 제1 보조 급수 펌프(46)까지 연장 설치되어 있고, 이 냉각수 분기 배관(48)에 개폐 밸브(49)가 설치되어 있다.

따라서, 증기 발생기(13)에서, 고온 고압의 1차 냉각수와 열 교환을 행해서 생성된 증기는, 배관(18)을 통해서 증기 터빈(19)[고압 터빈(21)으로부터 저압 터빈(22)]으로 보내지고, 이 증기에 의해 증기 터빈(19)을 구동해서 발전기(23)에 의해 발전을 행한다. 이때, 증기 발생기(13)로부터의 증기는, 고압 터빈(21)을 구동한 후, 수분 분리 가열기(24)로 증기에 함유되는 수분이 제거됨과 함께 가열되고 나서 저압 터빈(22)을 구동한다. 그리고 증기 터빈(19)을 구동한 증기는, 복수기(28)로 해수를 사용하여 냉각되어서 복수가 되고, 접지 콘덴서(33), 복수 탈염 장치(34), 저압 급수 가열기(36), 탈기기(37), 고압 급수 가열기(39) 등을 통해서 증기 발생기(13)로 되돌려진다.

그리고 증기 발생기(13)는, 배관(18, 31)을 통해 증기 터빈(19)에 연결되어 있고, 복수 펌프(32), 복수 부스터 펌프(35), 주 급수 펌프(38) 등에 의해 냉각수(증기)가 순환하고 있다. 이 각종 펌프(32, 35, 38) 등은, 전원 장치(플랜트 내 교류 전원, 외부 전원, 비상용 디젤 발전기, 비상용 배터리, 모두 도시 생략)로부터의 급전에 의해 구동하는 것이므로, 쓰나미나 지진 등에 의해 이 전원 장치의 기능이 상실(원자로 및 증기 발생기 등을 위한 전체 교류 전원의 상실)되었을 때에는, 이들을 구동해서 냉각수를 순환할 수 없어, 가압수형 원자로(12)나 증기 발생기(13)를 냉각하는 것이 곤란해진다.

그로 인해, 전원 장치가 상실되었을 때, 주 증기 릴리프 밸브(41)의 개방 등으로, 증기 발생기(13)의 증기(2차 냉각수)를 배관(18)으로부터 주 증기 릴리프 배관(42)이나 주 증기 안전 배관(44)을 통해서 대기에 개방하고, 증기 발생기(13) 내의 압력을 저하시켜서 냉각하고 있다. 또한, 배관(18) 내의 증기를 냉각수 분기 배관(48)으로부터 제1 보조 급수 펌프(46)에 공급함으로써, 이 제1 보조 급수 펌프(46)를 구동하고, 복수 탱크(47)의 복수를 보조 급수 배관(45)으로부터 배관(31)을 통해서 증기 발생기(13)에 공급하고, 이 증기 발생기(13)를 냉각하고 있다. 그리고 이 사이에 전원 장치의 복구를 행하고 있다.

그런데 상술한 원자력 발전 플랜트는, 해안이나 하천 근방에 설치되어 있고, 이 해안이나 하천에 취수 설비를 설치하고, 해수나 하천수를 냉각수로서 사용하고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 취수 설비(50)는 취수로(51)와 취수조(52)를 갖고, 취수원으로서 바다에서 해수를 냉각수로서 취수조(52)에 저류 가능하게 되어 있다. 취수조(52)는, 취수 펌프로서, 해수 펌프(53)와 순환수 펌프(54)가 설치되어 있고, 이 해수 펌프(53)와 순환수 펌프(54)는, 저수조(52)의 냉각수(해수)를 취수할 수 있다.

해수 펌프(53)는, 취수관(55)을 통해 원자로 건물(도시 생략) 내의 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기(56)에 연결되고, 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기(56)는, 배수관(57)을 통해 방수로(58)에 연결되어 있다. 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기(56)는, 예를 들어 원자로 격납 용기(11)(도 4 참조) 내에 설치된 다 사용한 연료 풀(59)의 냉각수를 냉각하는 것이며, 이 다 사용한 연료 풀(59)의 냉각수를 순환하는 냉각수 순환 배관(60)이 배치되고, 냉각수 순환 배관(60)에 펌프(61)가 설치되어 있다. 그로 인해, 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기(56)는, 해수 펌프(53)가 취수한 해수와 냉각수 순환 배관(60)을 순환하는 다 사용한 연료 풀(59)의 냉각수(1차 냉각수)와의 사이에서 열 교환을 행하고, 냉각수에 의해 1차 냉각수를 냉각할 수 있다. 또한, 해수 펌프(53)가 취수한 해수는, 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기(56)에 의해 다 사용한 연료 풀(59)의 냉각수를 냉각할 뿐만 아니라, 공조용 냉동기나 비상용 디젤 발전기용 냉각기 등을 냉각하는 냉각수로서 이용된다. 즉, 해수 펌프(53)가 취수한 해수는, 원자로 격납 용기(11) 내의 1차 냉각수를 냉각하기 위해서 사용된다.

순환수 펌프(54)는 취수관(62)을 통해 터빈 건물(도시 생략) 내의 복수기(28)에 연결되고, 복수기(28)는 배수관(63)을 통해 방수로(58)에 연결되어 있다. 복수기(28)는, 전술한 바와 같이, 저압 터빈(22)으로부터 배출된 증기를 냉각하는 것이다. 그로 인해, 복수기(28)는 순환수 펌프(54)가 취수한 냉각수와 내부를 흐르는 증기(2차 냉각수)와의 사이에서 열 교환을 행하고, 냉각수에 의해 2차 냉각수를 냉각할 수 있다.

그런데 원자력 발전 플랜트의 취수 설비(50)는, 쓰나미의 발생 시에, 백워시에 의해 취수조(52)의 물이 취수로(51)를 통해서 바다로 역류하므로, 취수조(52)의 수위가 저하되어, 해수 펌프(53)나 순환수 펌프(54)가 적정량의 냉각수를 취수할 수 없게 될 우려가 있다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는 취수로(51)에 취수조(52)로부터 취수로(51)를 지나 바다측으로의 유수를 저지하는 유수 저지 장치를 설치하고, 취수조(52)의 저수량이 감소하면, 이 유수 저지 장치를 작동하도록 하고 있다. 그로 인해, 백워시의 발생 시라도, 취수조(52)에 상시 적정량의 냉각수를 확보하고, 적어도 해수 펌프(53)에 의해 냉각수를 취수 가능하게 하고 있다.

여기서, 원자력 발전 플랜트의 취수 설비(50)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 나타내는 개략도, 도 2는, 원자력 발전 플랜트의 취수 설비에 있어서의 쓰나미 발생 시의 작동 상태를 나타내는 개략도, 도 3은, 제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치의 처리 흐름을 나타내는 흐름도이다.

원자력 발전 플랜트의 취수 설비(50)는, 일단부가 취수원으로서의 바다에 연통하는 취수로(51)와, 이 취수로(51)의 타단부에 연결되어서 상방이 개방되는 취수조(52)와, 취수조(52)에 설치되는 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)와, 취수로(51)에 설치되는 사이펀부(유수 저지 장치)(71)와, 이 사이펀부(71)에 공기를 공급 가능한 급기 장치(유수 저지 장치)(72)와, 급기 장치(72)를 작동하는 제어 장치(73)를 갖고 있다.

취수조(52)는, 소정량의 냉각수를 저류 가능하고, 상방이 개방되어 있다. 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)는, 이 취수조(52)에 저류되어 있는 냉각수를 취수 가능하고, 취수구(53a, 54a)가 취수조(52)의 저부 근방까지 연장되어 있다. 취수로(51)는 배관이며, 일단부가 바다에 연통하고, 타단부가 취수조(52)의 측부에 연결되어 있다.

사이펀부(71)는, 취수로(51)의 배관과 동일한 직경의 배관이며, 이 취수로(51)의 거의 중간부에 설치되어 있다. 이 사이펀부(71)는, 취수조(52)를 향해서 상방으로 경사지는 제1 경사부(81)와, 상수평부(82)와, 취수조(52)를 향해 하방으로 경사지는 제2 경사부(83)로 구성되어 있고, 취수로(51)와 거의 같은 통로 면적으로 설정되어 있다. 여기서, 취수조(52)는 사이펀부(71)에 있어서의 상수평부(82)의 저면 높이 L1보다 상방의 통상 수위 L2까지 냉각수를 저류 가능하며, 상수평부(82)의 저면 높이 L1이 취수조(52)에 있어서의 미리 설정된 소정 수위 L3과 거의 동일한 높이로 설정되어 있다.

소정 수위 L3이란, 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)의 흡입 최저 수위보다 높고, 또한 썰물 등에 의해 낮아지는 통상 최저 수위보다 낮은 수위이다. 또한, 원자력 발전 플랜트의 비상 시에는, 원자로를 정지하고, 해수 펌프(53)만을 구동해서 순환수 펌프(54)를 정지하지만, 취수조(52)에는 해수 펌프(53)가 소정 기간(소정시간)만큼 가동할 수 있는 만큼의 소정 저수량을 확보할 필요가 있어, 소정 수위 L3은, 이 소정 저수량에 대응한 수위로 되어 있다.

급기 장치(72)는, 취수로(51)에 있어서의 사이펀부(71)에 설치되고, 이 사이펀부(71)에 대하여 공기를 공급 가능하다. 이 급기 장치(72)는, 급기 통로(74)와 전자식 개폐 밸브(75)로 구성되어 있다. 급기 통로(74)는, 일단부(상단부)가 대기에 개방되고, 타단부(하단부)가 사이펀부(71)에 있어서의 상수평부(82)의 천장에 연통하고 있다. 이 급기 통로(74)는, 전자식 개폐 밸브(75)가 설치되어 있다.

취수조(52)는, 저류하고 있는 냉각수의 수위를 계측하는 수위계(76)가 설치되어 있다. 제어 장치(73)는, 전자식 개폐 밸브(75) 및 수위계(76)가 접속되어 있고, 전자식 개폐 밸브(75)를 개폐 조작할 수 있어, 수위계(76)가 계측한 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위가 입력된다. 그리고 제어 장치(73)는, 수위계(76)가 계측한 냉각수의 수위에 기초하여 전자식 개폐 밸브(73)를 개폐 가능하게 되어 있다. 구체적으로, 제어 장치(73)는 취수조(52)의 저수량이 소정 저수량보다 감소되었을 때, 즉 수위계(76)가 계측한 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위가 소정 수위 L3보다 저하되었을 때, 유수 저지 장치로서 기능하는 급기 장치(72)에 있어서의 전자식 개폐 밸브(75)를 개방한다.

또한, 급기 통로(74)는 사이펀부(71)로부터 공기를 배출 가능한 배기 장치(77)가 설치된다. 배기 장치(77)는, 배기 통로(78)와 진공 펌프(79)로 구성되어 있다. 배기 통로(78)는 일단부가 대기에 개방되고, 타단부가 사이펀부(71)에 있어서의 상수평부(82)의 천장에 연통하고 있다. 본 실시 형태에서는, 급기 통로(74)와 배기 통로(78)의 각 일단부가 합류해서 사이펀부(71)에 연결되어 있다. 단, 급기 통로(74)와 배기 통로(78)의 각 일단부를 독립하여 개별로 사이펀부(71)에 연결해도 된다. 이 배기 통로(78)는, 진공 펌프(79)가 설치되어 있다. 제어 장치(73)는 진공 펌프(79)가 접속되어 있고, 이 진공 펌프(79)를 구동 정지할 수 있다.

제어 장치(73)는, 알람(경보 장치)(80)이 접속되어 있고, 필요에 따라 작동시킬 수 있다. 제어 장치(73)는, 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위가 소정 수위 L3보다 저하되었을 때, 알람(80)을 작동시킨다.

여기서, 원자력 발전 플랜트의 취수 설비(50)의 작동에 대해서 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 취수로(51)는 사이펀부(71)의 공기가 존재하는 경우, 취수조(52)의 저류량(수위)은, 취수원으로서의 바다의 수위에 따른 것이 된다. 즉, 바다의 수위가 사이펀부(71)에 있어서의 상수평부(82)의 저면 높이 L1보다 높을 때, 해수가 취수로(51)의 사이펀부(71)를 통해서 취수조(52)로 유입하고, 취수조(52)의 수위는 소정 수위 L3보다도 높아진다. 한편, 바다의 수위가 사이펀부(71)에 있어서의 상수평부(82)의 저면 높이 L1보다 낮을 때, 해수가 취수로(51)의 사이펀부(71)를 통해서 취수조(52)로 유입되지 않고, 취수조(52)의 수위는 소정 수위 L3보다도 낮아져 버린다. 그로 인해, 제어 장치(73)는 배기 장치(77)를 작동시킨다.

배기 장치(77)가 작동하면, 진공 펌프(79)가 작동하므로, 사이펀부(71)에 있어서의 상수평부(82)에 존재하는 공기가 배기 통로(78)를 통해서 외부로 배출되고, 사이펀부(71)의 상수평부(82)가 해수로 채워진다. 그러면 사이펀부(71)에 공기가 없어지므로, 상시, 해수가 취수로(51)의 사이펀부(71)를 통해서 취수조(52)로 유입되게 되어, 취수조(52)의 수위는 소정 수위 L3보다도 높은 통상 수위 L2로 유지된다.

취수조(52)의 수위가 통상 수위 L2로 유지된 상태에서, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 스텝 S11에서, 제어 장치(73)는 수위계(76)가 계측한 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위가 상시 입력되고 있다. 스텝 S12에서, 제어 장치(73)는 취수조(52)에 있어서의 현재의 수위 L이 소정 수위 L3보다 낮은지 여부를 판정하고 있다. 여기서, 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위 L이 소정 수위 L3보다 낮지 않다("아니오")고 판정되면, 스텝 S13에서, 알람(80)을 정지 상태(OFF)인채로 하고, 스텝 S14에서, 전자식 개폐 밸브(75)를 폐지 상태로 유지한다. 그리고 스텝 S15에서, 해수 펌프(53)를 구동(ON)으로 하고, 스텝 S16에서, 순환수 펌프(54)를 구동(ON)한다.

그로 인해, 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)를 작동하면, 이 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)는, 각 취수구(53a, 54a)로부터 취수조(52)의 냉각수(해 수)를 흡입할 수 있어, 소정의 냉각 위치에 공급할 수 있다. 즉, 해수 펌프(53)는 원자로 건물 내의 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기(56)에 냉각수를 공급하고, 다 사용한 연료 풀(59)을 냉각할 수 있다. 또한, 순환수 펌프(54)는 터빈 건물 내의 복수기(28)에 냉각수를 공급하여, 2차 냉각수를 냉각할 수 있다. 여기서, 취수조(52)의 냉각수가 감소해도, 해수가 취수로(51)를 통해서 취수조(52)에 보충되므로, 스텝 S17에서, 제어 장치(73)는 취수조(52)의 수량 확보를 확인한다.

여기서, 쓰나미가 발생하여, 취수 설비(50)에 백워시가 작용하면, 취수조(52)의 냉각수가 취수로(51)[사이펀부(71)]를 통해서 바다로 유출되므로, 취수조(52)에 저류되어 있는 냉각수의 수위가 저하되어 버린다. 이때, 스텝 S12에서, 제어 장치(73)는 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위 L이 소정 수위 L3보다 낮다("예")고 판정하고, 스텝 S18에서, 알람(80)을 작동(ON)시켜, 스텝 S19에서, 급기 장치(72)를 작동해서 전자식 개폐 밸브(75)를 개방한다. 그러면 도 2에 도시한 바와 같이, 외부 공기가 급기 통로(74)를 통해서 사이펀부(71)의 상수평부(82)에 공급되고, 이 사이펀부(71)는 상수평부(82)에 공기가 충전되므로 둑으로서 기능한다.

즉, 사이펀부(71)는 상수평부(82)의 저면 높이 L1이 취수조(52)에 있어서의 소정 수위 L3과 거의 동일한 높이로 설정되고, 또한 상수평부(82)에 공기층이 존재하고 있으므로, 백워시가 사이펀부(71)의 제2 경사부(83)측에 작용하는 일은 없으며, 취수조(52)는 소정 수위 L3을 초과해서 냉각수가 외부로 유출되는 일은 없다.

그리고 스텝 S20에서, 원자로를 정지시키기 위한 제어를 실행하고, 스텝 S21에서, 순환수 펌프(54)의 구동을 정지(OFF)한다. 즉, 원자로에서는 주 증기 릴리프 밸브(41)의 개방 등에 의해 증기 발생기(13)의 증기(2차 냉각수)를 배관(18)으로부터 주 증기 릴리프 배관(42) 등을 통해서 대기에 개방하고, 증기 발생기(13) 내의 압력을 저하시켜서 냉각한다. 또한, 배관(18) 내의 증기를 냉각수 분기 배관(48)으로부터 제1 보조 급수 펌프(46)에 공급함으로써, 이 제1 보조 급수 펌프(46)를 구동하고, 복수 탱크(47)의 복수를 보조 급수 배관(45)으로부터 배관(31)을 통해서 증기 발생기(13)에 공급하고, 이 증기 발생기(13)를 냉각한다.

원자로를 정지시키므로, 순환수 펌프(54)의 구동을 정지해도 되고, 해수 펌프(53)만큼은, 취수구(53a)로부터 취수조(52)의 냉각수(해수)를 흡입하고, 소정의 냉각 위치에 공급할 수 있다. 여기서, 순환수 펌프(54)를 정지하고 있으므로, 해수 펌프(53)에 의한 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 사용량은 적어, 해수가 취수로(51)를 통해서 취수조(52)에 보충되지 않아도, 스텝 S17에서, 제어 장치(73)는 소정 기간 동안만큼은 취수조(52)의 수량 확보를 확인한다.

그 후, 취수 설비(50)에 대하여 백워시의 영향이 없어지면, 제어 장치(73)는 전자식 개폐 밸브(75)를 폐지하고, 진공 펌프(79)를 구동해서 상수평부(82)에 잔류하는 공기를 배출함으로써, 사이펀부(71)의 상수평부(82)를 해수로 채운다. 그러면 다시 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)를 작동할 수 있다.

이렇게 제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에 있어서는, 일단부가 취수원으로서의 바다에 연통하는 취수로(51)와, 취수로(51)의 타단부에 연통되어서 상방이 개방되는 취수조(52)와, 취수조(52)에 설치되는 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)와, 취수조(52)로부터 취수로(51)를 지나 바다측으로의 유수를 저지하는 유수 저지 장치를 설치하고, 제어 장치(73)는 취수조(52)의 저수량이 미리 설정된 소정 저수량보다 감소하면 유수 저지 장치를 작동한다.

따라서, 바다로부터 해수가 취수로(51)를 통해서 취수조(52)로 유입되므로, 취수조(52)에 충분한 저수량이 확보되어, 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)는 이 취수조(52)의 냉각수를 취수해서 소정의 냉각 위치에 공급할 수 있다. 그리고 백워시의 발생 시, 취수조(52)의 냉각수가 취수로(51)를 통해서 바다측으로 유출되려고 하지만, 취수조(52)의 저수량이 소정 저수량보다 감소하면 유수 저지 장치가 작동하고, 취수조(52)로부터 취수로(51)를 지나 바다측으로의 물 유출이 저지된다. 그 결과, 취수조(52)에 상시 적정량의 냉각수를 확보함으로써, 해수 펌프(53)에 의해 소정의 냉각 위치로의 냉각수의 공급을 계속할 수 있다.

제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 취수조(52)의 수위를 계측하는 수위계(76)를 설치하고, 제어 장치(73)는 수위계(76)가 계측한 수위가 미리 설정된 소정 수위보다 저하되었을 때에 유수 저지 장치를 작동한다. 따라서, 백워시의 발생 시에, 취수조(52)로부터의 냉각수가 유출됨으로써 수위가 저하되고, 수위계(76)가 계측한 수위가 소정 수위보다 저하되면, 유수 저지 장치를 작동함으로써 취수조(52)에 있어서의 저수량의 감소를 용이하면서도 또한 고정밀도로 검출할 수 있고, 적정한 타이밍에서 유수 저지 장치를 작동할 수 있어, 설비의 신뢰성을 향상할 수 있다.

제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 취수로(51)에 사이펀부(71)를 설치하고, 사이펀부(71)에 유수 저지 장치로서 공기를 공급 가능한 급기 장치(72)를 설치하고 있다. 따라서, 통상 시, 급기 장치(72)가 정지하고 있으며, 사이펀부(71)가 물로 채워져 있으므로, 바다로부터 해수가 취수로(51) 및 사이펀부(71)를 통해서 취수조(52)로 유입 가능하게 되어, 취수조(52)에 적정량의 냉각수가 확보된다. 백워시의 발생 시, 취수조(52)의 냉각수가 취수로(51)를 통해서 바다측으로 유출되려고 하지만, 이때, 급기 장치(72)가 작동하므로, 사이펀부(71)가 공기가 공급됨으로써 이 사이펀부(71)가 둑이 되어, 취수조(52)로부터의 냉각수의 유출이 저지되게 되어, 간단한 구성으로 용이하게 취수조(52)에 상시 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 급기 장치(72)로서, 일단부가 개구해서 타단부가 사이펀부(71)에 연통하는 급기 통로(74)와, 급기 통로(74)에 설치되는 전자식 개폐 밸브(75)를 설치하고 있다. 따라서, 통상 시, 급기 장치(72)가 정지해서 전자식 개폐 밸브(75)가 폐지되어 있고, 급기 통로(74)로부터 사이펀부(71)에 급기되는 일은 없으며, 사이펀부(71)가 물로 채워져 있으므로, 바다로부터 해수가 취수로(51) 및 사이펀부(71)를 통해서 취수조(52)로 유입 가능하게 되어, 취수조(52)에 적정량의 냉각수가 확보된다. 백워시의 발생 시, 취수조(52)의 물이 취수로(51)를 통해서 바다측으로 유출되려고 하지만, 이때, 급기 장치(72)가 작동해서 전자식 개폐 밸브(75)를 개방하므로, 급기 통로(74)로부터 사이펀부(71)로 급기되고, 취수로(51)가 사이펀부(71)에 의해 바다측과 취수조(52)측으로 분단되게 되어, 취수조(52)로부터 물의 유출이 저지되어, 용이하게 취수조(52)에 상시 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 사이펀부(71)로부터 공기를 배출 가능한 배기 장치(77)로서 배기 통로(78) 및 진공 펌프(79)를 설치하고 있다. 따라서, 바다로부터 냉각수가 취수로(51)를 통해서 취수조(52)로 유입될 때, 사이펀부(71)에 내부 공기가 잔류하므로, 진공 펌프(77)를 구동함으로써, 사이펀부(71)에 잔류하는 공기가 배기 통로(78)를 통해서 배출되고, 사이펀부(71)를 냉각수로 채울 수 있어, 사이펀부(71)에서의 냉각수의 유동을 적정화하고, 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)가 취수조(52)로부터 적정하게 취수할 수 있다.

제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 취수조(52)의 냉각수를 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기(56)에 공급하는 해수 펌프(53)와, 취수조(52)의 냉각수를 복수기(28)에 공급하는 순환수 펌프(54)를 설치하고, 제어 장치(73)는 취수조(52)의 저수량이 소정 저수량보다 감소하면, 유수 저지 장치를 작동하고, 원자로의 가동을 정지함과 함께, 순환수 펌프(54)만을 정지한다. 따라서, 비상 시에, 취수조(52)에 적정량의 냉각수가 확보되어, 해수 물 펌프(53)에 의해 냉각수를 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기(56)에 공급해서 냉각할 수 있다. 또한, 원자로의 가동이 정지하고 있으므로, 순환수 펌프(54)에 의한 복수기(28)로의 냉각수의 공급이 불필요하게 된다. 그 결과, 원자력 발전 플랜트의 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비는, 일단부가 취수원으로서의 바다에 연통하는 취수로(51)와, 이 취수로(51)의 타단부에 연결되어서 상방이 개방되는 취수조(52)와, 취수조(52)에 설치되는 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)와, 취수로(51)에 설치되는 사이펀부(유수 저지 장치)(71)와, 이 사이펀부(71)에 공기를 공급 가능한 급기 장치(유수 저지 장치)(72)와, 급기 장치(72)를 작동하는 제어 장치(73)를 설치하고 있다.

따라서, 백워시의 발생 시, 취수조(52)의 저수량이 소정 저수량보다 감소하면, 급기 장치(72)가 작동하므로, 사이펀부(71)가 공기가 공급됨으로써 이 사이펀부(71)가 둑이 되어, 취수조(52)로부터의 냉각수의 유출이 저지되게 되어, 취수조(52)에 상시 적정량의 냉각수를 확보함으로써, 해수 펌프(53)에 의해 소정의 냉각 위치로의 냉각수의 공급을 계속할 수 있다.

[제2 실시 형태]

도 6은, 제2 실시 형태의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 나타내는 개략도이다. 또한, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 부여해서 상세한 설명은 생략한다.

제2 실시 형태에 있어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 원자력 발전 플랜트의 취수 설비(90)는, 일단부가 취수원으로서의 바다에 연통하는 취수로(51)와, 이 취수로(51)의 타단부에 연결되어서 상방이 개방되는 취수조(52)와, 취수조(52)에 설치되는 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)와, 취수로(51)에 설치되는 사이펀부(유수 저지 장치)(71)와, 이 사이펀부(71)에 공기를 공급 가능한 급기 장치(91)와, 급기 장치(91)를 작동하는 제어 장치(73)를 갖고 있다.

여기서, 취수로(51), 취수조(52), 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54), 사이펀부(71)에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명은 생략한다.

급기 장치(91)는, 취수로(51)에 있어서의 사이펀부(71)에 설치되고, 이 사이펀부(71)에 대하여 공기를 공급 가능하다. 이 급기 장치(91)는, 급기 통로(92)와 공기 공급 장치(공기 공급원)(93)로 구성되어 있다. 급기 통로(92)는, 타단부가 사이펀부(71)에 있어서의 상수평부(82)의 천장에 연통하고 있다. 이 급기 통로(92)는, 일단부에 공기 공급 장치(93)에 연결되어 있다. 이 경우, 공기 공급 장치(93)는, 팬, 블로어, 압축기, 어큐뮬레이터 등을 적용하면 된다.

제어 장치(73)는, 수위계(76)가 계측한 냉각수의 수위에 기초하여 공기 공급 장치(93)를 작동 정지 가능하게 되어 있다. 구체적으로, 제어 장치(73)는 취수조(52)의 저수량이 소정 저수량보다 감소되었을 때, 즉 수위계(76)가 계측한 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위가 소정 수위 L3보다 저하되었을 때, 유수 저지 장치로서 기능하는 공기 공급 장치(93)를 작동한다.

그로 인해, 해수는 도 6의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 취수로(51)의 사이펀부(71)를 통해서 취수조(52)로 유입하게 되어, 취수조(52)의 수위는 소정 수위 L3보다도 높은 통상 수위 L2로 유지되고 있다. 이 상태에서, 쓰나미가 발생하여, 취수 설비(90)에 백워시가 작용하면, 도 6의 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 취수조(52)의 냉각수가 취수로(51)[사이펀부(71)]를 통해서 바다로 유출되므로, 취수조(52)에 저류되어 있는 냉각수의 수위가 저하되어 버린다. 이때, 제어 장치(73)는 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위 L이 소정 수위 L3보다 낮다고 판정하고, 알람(80)을 작동(ON)시켜, 급기 장치(91)를 작동시킨다. 그러면 외부의 공기가 급기 통로(92)를 통해서 사이펀부(71)의 상수평부(82)에 강제적으로 공급되고, 이 사이펀부(71)는 상수평부(82)에 공기가 충전되므로 둑으로서 기능한다.

즉, 사이펀부(71)는 상수평부(82)의 저면 높이 L1이 취수조(52)에 있어서의 소정 수위 L3과 거의 동일한 높이로 설정되고, 또한 상수평부(82)에 공기층이 존재 하고 있으므로, 백워시가 사이펀부(71)의 제2 경사부(83)측에 작용하는 일은 없으며, 취수조(52)는 소정 수위 L3을 초과해서 냉각수가 외부로 유출되는 일은 없다. 그리고 원자로를 정지시키기 위한 제어를 실행하고, 순환수 펌프(54)의 구동을 정지하고, 해수 펌프(53)만이 작동하여, 냉각수를 소정의 냉각 위치에 공급할 수 있다.

이렇게 제2 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에 있어서는, 일단부가 취수원으로서의 바다에 연통하는 취수로(51)와, 취수로(51)의 타단부에 연통되어서 상방이 개방되는 취수조(52)와, 취수조(52)에 설치되는 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)와, 취수로(51)에 설치되는 사이펀부(유수 저지 장치)(71)와, 이 사이펀부(71)에 공기를 공급 가능한 급기 장치(91)와, 급기 장치(91)를 작동하는 제어 장치(73)를 설치하고 있다.

따라서, 백워시의 발생 시, 취수조(52)의 냉각수가 취수로(51)를 통해서 바다측으로 유출되려고 하지만, 취수조(52)의 저수량이 소정 저수량보다 감소하면, 제어 장치(73)는 급기 장치(91)가 작동하므로, 사이펀부(71)에 공기가 공급됨으로써 이 사이펀부(71)가 둑이 되어, 취수조(52)로부터의 냉각수의 유출이 저지되게 되어, 간단한 구성으로 용이하게 취수조(52)에 상시 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

제2 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 급기 장치(91)로서, 타단부가 사이펀부(71)에 연통하는 급기 통로(92)와, 급기 통로(92)의 일단부에 연결되는 공기 공급 장치(93)를 설치하고 있다. 따라서, 취수조(52)의 저수량이 소정 저수량보다 감소하면, 공기 공급 장치(93)가 작동해서 공기를 급기 통로(92)로부터 사이펀부(71)에 강제적으로 공기를 공급하므로, 사이펀부(71)를 조기에 둑으로서 기능시킬 수 있어, 안전성을 향상할 수 있다.

또한, 상술한 제1, 제2 실시 형태에서는, 사이펀부(71)를 제1 경사부(81)와 상수평부(82)와 제2 경사부(83)로 구성했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 사이펀부(71)를 제1 연직부와 상수평부와 제2 연직부로 구성해도 되고, 또한 상수평부나 전체를 만곡 형상으로 해도 된다. 또한, 사이펀부(71)에 있어서의 상수평부(82)에 있어서의 수평 방향의 폭을 연직 방향의 높이보다 크게 설정해도 되고, 이 경우, 사이펀부(71)의 대형화를 억제할 수 있다.

또한, 상술한 각 실시 형태에서, 사이펀부(71)의 위치는 가능한 한 취수원측(바다)에 설치하는 것이 바람직하다.

[제3 실시 형태]

도 7은, 제3 실시 형태의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 나타내는 개략도이다. 또한, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 부여해서 상세한 설명은 생략한다.

제3 실시 형태에 있어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 원자력 발전 플랜트의 취수 설비(100)는, 일단부가 취수원으로서의 바다에 연통하는 취수로(51)와, 이 취수로(51)의 타단부에 연결되어서 상방이 개방되는 취수조(52)와, 취수조(52)에 설치되는 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)와, 취수로(51)에 설치되는 취수로(51)의 폭 방향을 따름과 함께 회동 가능하게 지지되는 저지판(유수 저지 장치)(101)과, 이 저지판(101)을 취수로(51)부터 상방으로 후퇴시킨 후퇴 위치와 취수로(51) 내로 침수한 저지 위치로 이동하는 이동 장치(유수 저지 장치)(102)와, 이동 장치(102)를 작동 제어하는 제어 장치(103)를 갖고 있다.

여기서, 취수로(51), 취수조(52), 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명은 생략한다.

저지판(101)은, 직사각 형상을 이루는 판이며, 취수로(51)의 폭 방향을 따라서 배치되어 있고, 높이 방향의 일단부(상단부)가 취수로(51)의 폭 방향을 따르는 지지축(104)에 의해 회동 가능하게 지지되고 있다. 이동 장치(102)는, 이 저지판(101)을 지지축(104)을 지지점으로 해서 회동할 수 있고, 저지판(101)을 취수로(51)로부터 상방으로 후퇴시킨 후퇴 위치(도 7의 실선 위치)로부터 취수로(51) 내로 침수한 저지 위치(도 7의 이점 쇄선 위치)로 이동할 수 있다. 즉, 이동 장치(102)는, 이 저지판(101)에 있어서의 높이 방향의 타단부(하단부)를 구속함으로써 후퇴 위치(도 7의 실선 위치)에 보유 지지하고, 저지판(101)의 타단부(하단부)의 구속을 해제함으로써, 저지판(101)의 자중에 의해 저지 위치(도 7의 이점 쇄선 위치)로 이동할 수 있다.

취수로(51)는, 저지판(101)의 지지 위치의 하방 저면에 스토퍼(105)가 고정되어 있다. 저지판(101)은, 타단부가 이 스토퍼(105)에 접촉함으로써, 저지 위치(도 7의 이점 쇄선 위치)에 보유 지지되고, 이 저지 위치에 있을 때, 하단부가 바다측으로의 회동이 불가능하게 되어, 취수조(52)측으로의 회동이 가능하게 된다.

또한, 이동 장치(102)는, 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 모터나 유체압 실린더 등을 사용해서 저지판을 작동하는 것이어도 된다.

제어 장치(103)는, 수위계(76)가 계측한 냉각수의 수위에 기초하여 이동 장치(102)를 작동 가능하게 되어 있다. 구체적으로, 제어 장치(103)는 취수조(52)의 저수량이 소정 저수량보다 감소되었을 때, 즉 수위계(76)가 계측한 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위가 소정 수위보다 저하되었을 때, 이동 장치(102)에 의해 후퇴 위치에 보유 지지된 저지판(101)의 구속을 해제함으로써, 이 저지판(101)을 그 자중에 의해 저지 위치로 이동한다.

그로 인해, 통상 시, 저지판(101)이 취수로(51)부터 상방으로 후퇴한 후퇴 위치에 보유 지지되고 있으며, 해수는 도 7의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 취수로(51)를 통해서 취수조(52)로 유입하게 되어, 취수조(52)의 수위가 유지되고 있다. 이 상태에서, 쓰나미가 발생하여, 취수 설비(100)에 백워시가 작용하면, 도 7의 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 취수조(52)의 냉각수가 취수로(51)를 통해서 바다로 유출되므로, 취수조(52)에 저류되어 있는 냉각수의 수위가 저하되어 버린다. 이때, 제어 장치(103)는 취수조(52)에 있어서의 냉각수의 수위가 소정 수위보다 낮다고 판정하고, 이동 장치(102)를 작동시킨다. 그러면 저지판(101)은, 이동 장치(102)에 의한 구속이 해제됨으로써 자중에 의해 저지 위치로 이동하고, 저지판(101)이 둑으로서 기능해서 취수조(52)로부터 냉각수의 유출이 저지된다.

그 후, 취수 설비(50)에 대하여 이끄는 파도가 발생하면, 도 7의 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 해수가 취수로(51)를 통해서 저지판(101)에 작용하면, 저지판(101)이 취수조(52)측으로 회동하므로, 해수가 취수조(52)로 유입하게 되어, 취수조(52)의 수위를 상승시킬 수 있다.

이와 같이 제3 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에 있어서는, 일단부가 취수원으로서의 바다에 연통하는 취수로(51)와, 취수로(51)의 타단부에 연통되어서 상방이 개방되는 취수조(52)와, 취수조(52)에 설치되는 해수 펌프(53) 및 순환수 펌프(54)와, 취수로(51)의 폭 방향을 따름과 함께 취수로(51)의 폭 방향을 따르는 지지축(104)에 의해 회동 가능하게 지지되는 저지판(101)과, 저지판(101)을 취수로(51)부터 상방으로 후퇴시킨 후퇴 위치와 취수로 내로 침수한 저지 위치로 이동하는 이동 장치(102)와, 이동 장치(102)를 작동하는 제어 장치(103)를 설치하고 있다.

따라서, 통상 시, 이동 장치(102)에 의해 저지판(101)이 취수로(51)부터 상방으로 후퇴한 후퇴 위치로 이동하고 있고, 해수가 취수로(51)를 통해서 취수조(52)로 유입 가능하게 되어, 취수조(52)에 적정량의 냉각수가 확보된다. 백워시의 발생 시, 취수조(52)의 물이 취수로(51)를 통해서 바다측으로 유출되려고 하지만, 이때, 이동 장치(102)에 의해 저지판(101)이 취수로(51) 내로 침수한 저지 위치로 이동하므로, 이 저지판(101)에 의해 취수조(52)로부터의 물의 유출이 저지되게 되어, 간단한 구성으로 용이하게 취수조(52)에 상시 적정량의 냉각수를 확보할 수 있다.

제3 실시 형태의 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치에서는, 저지판(101)은 취수로(51) 내로 침수한 저지 위치에 있을 때, 하단부가 바다측으로 회동 불가능하게 하고, 취수조(52)측으로 회동 가능하게 하고 있다. 따라서, 백워시의 발생 시 후에 이끄는 파도가 발생하면, 해수가 취수로(51)를 통해서 저지 위치에 있는 저지판(101)에 이르지만, 이 저지판(101)은, 이 수류에 의해 하단부가 취수조(52)측으로 회동하므로, 해수가 저지판(101)을 밀어올려서 취수조(52)로 유입하게 되어, 간단한 구성으로 용이하게 취수조(52)의 냉각수를 증가시킬 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 취수조(52)의 수위를 계측하는 수위계(76)를 설치하고, 제어 장치(73, 103)는, 취수조(52)의 수위가 소정 수위보다 저하되었을 때에 유수 저지 장치를 작동하도록 구성했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어 장치는 지진 경보의 발령이나 해일 경보의 발령에 따라서 유수 저지 장치를 작동하도록 구성해도 된다. 또한, 제어 장치는 지진계나 쓰나미계의 계측 결과에 따라서 유수 저지 장치를 작동하도록 구성해도 된다. 또한, 취수로(51)에 있어서의 물의 흐름 방향을 검출하는 검출기를 설치하고, 제어 장치는 취수조(52)로부터 취수로(51)측으로의 물의 흐름이 발생하면 유수 저지 장치를 작동하도록 구성해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 본 발명의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 바다 근방에 설치하고, 해수를 냉각수로서 사용했지만, 본 발명의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 호수나 하천 근방에 설치하고, 물을 냉각수로서 사용해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 본 발명의 원자력 발전 플랜트의 취수 설비의 제어 장치 및 원자력 발전 플랜트의 취수 설비를 가압수형 원자로에 적용해서 설명했지만, 비등수형 원자로(BWR : Boiling Water Reactor)에 적용할 수도 있고, 어느 원자로에 적용해도 된다.

11 : 원자로 격납 용기
12 : 가압수형 원자로
13 : 증기 발생기
19 : 증기 터빈
23 : 발전기
50, 90, 100 : 취수 설비
51 : 취수로
52 : 취수조
53 : 해수 펌프
54 : 순환수 펌프
71 : 사이펀부(유수 저지 장치)
72, 91 : 급기 장치(유수 저지 장치)
73, 103 : 제어 장치
74, 92 : 급기 통로
75 : 전자식 개폐 밸브
76 : 수위계
77 : 배기 장치
78 : 배기 통로
79 : 진공 펌프
80 : 알람
93 : 공기 공급 장치
101 : 저지판(유수 저지 장치)
102 : 이동 장치(유수 저지 장치)
104 : 지지축
105 : 스토퍼

Claims

일단부가 취수원에 연통하는 취수로와,
상기 취수로의 타단부에 연통되어서 상방이 개방되는 취수조와,
상기 취수조에 설치되는 취수 펌프와,
상기 취수조로부터 상기 취수로를 지나 상기 취수원측으로의 유수를 저지하는 유수 저지 장치를
갖는 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비에 있어서,
상기 취수조의 저수량이 미리 설정된 소정 저수량보다 감소하는 것을 검출 또는 추정했을 때에 상기 유수 저지 장치를 작동하는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 취수조의 수위를 계측하는 수위계가 설치되고, 상기 수위계가 계측한 수위가 미리 설정된 소정 수위보다 저하되었을 때에 상기 유수 저지 장치를 작동하는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 취수로에 사이펀부가 설치되고, 상기 사이펀부에 상기 유수 저지 장치로서 공기를 공급 가능한 급기 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
제3항에 있어서, 상기 급기 장치는 일단부가 개구해서 타단부가 상기 사이펀부에 연통하는 급기 통로와, 상기 급기 통로에 설치되는 개폐 밸브를 갖는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
제3항에 있어서, 상기 급기 장치는 공기 공급원과, 일단부가 상기 공기 공급원에 연결되어서 타단부가 상기 사이펀부에 연통하는 급기 통로를 갖는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이펀부에서 공기를 배출 가능한 배기 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 취수로에 상기 유수 저지 장치로서, 상기 취수로의 폭 방향을 따름과 함께 상기 취수로의 폭 방향을 따르는 지지축에 의해 회동 가능하게 지지되는 저지판과, 상기 저지판을 상기 취수로로부터 상방으로 후퇴시킨 후퇴 위치와 상기 취수로 내로 침수한 저지 위치로 이동하는 이동 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 저지판은, 상기 취수로 내로 침수한 저지 위치에 있을 때, 하단부가 상기 취수조측으로 회동 가능한 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 취수 펌프는, 상기 취수조의 물을 냉각수로서 원자로 보조 기기 냉각수 냉각기에 공급하는 해수 펌프와, 상기 취수조의 물을 냉각수로서 복수기에 공급하는 순환수 펌프를 갖고, 상기 취수조의 저수량이 상기 소정 저수량보다 감소하면, 상기 유수 저지 장치를 작동하고, 원자로의 가동을 정지함과 함께, 상기 순환수 펌프의 구동을 정지하는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치.
일단부가 취수원에 연통하는 취수로와,
상기 취수로의 타단부에 연통되어서 상방이 개방되는 취수조와,
상기 취수조에 설치되는 취수 펌프와,
상기 취수조로부터 취수로를 지나 상기 취수원측으로의 유수를 저지하는 유수 저지 장치와,
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 원자력 발전 플랜트에서의 취수 설비의 제어 장치를
갖는 것을 특징으로 하는, 원자력 발전 플랜트의 취수 설비.