(57)【要約】【課題】自然災害から生じる大きな衝撃や応力に対して十分な耐性を有すると共に、自然災害の回避あるいは定期点検等の保守作業のために曳航作業を必要としない海上移動式原子力発電プラントの提供を目的とする。  【解決手段】各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された複数の水中フロート、複数本のコラム及びプラットホームを備えたセミサブ型の浮体構造物、又は同様の複数基の推進器が底部に搭載された台船を備えた台船型の浮体構造物と、この箱型プラットホーム又は台船に載置され、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備と、自動船位保持システムとを備える海上移動式原子力発電プラントである。この原子力発電設備が少なくとも原子炉、蒸気タービン、復水器及び給水ポンプを含み、発電に必要なその他の設備が陸上施設として配置されていてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された複数の水中フロート、この水中フロートに付設され、海中に半没水した複数本のコラム、及びこのコラムにより支持された箱型プラットホームで構成されたセミサブ型の浮体構造物と、
この箱型プラットホームに載置され、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムと
を備える海上移動式原子力発電プラント。
【請求項２】
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された台船を備えた台船型の浮体構造物と、
この台船に載置され、ケーブルにより陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムと
を備える海上移動式原子力発電プラント。
【請求項３】
箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、少なくとも原子炉、蒸気タービン、復水器及び給水ポンプを含み、この原子力発電設備と、発電に必要なその他の設備が配置された陸上施設との間がケーブルで接続される請求項１又は請求項２に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【請求項４】
箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、陸上施設によって運転される請求項１、請求項２又は請求項３に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【請求項５】
自動船位保持システムが、ＧＰＳ衛星からの情報に基づいた制御機能を有するものである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【請求項６】
箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、送電ケーブル及び／又は信号ケーブルによって陸上施設と接続される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【請求項７】
推進器の補助翼としてサイドスラスターを更に備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【請求項８】
セミサブ型又は台船型の浮体構造物が、原子力発電設備の点検、修理、燃料交換を行うことが可能な海上基地を備えた他の移動式の浮体構造物と接続される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や津波などの自然災害に対する耐性を有する海上移動式原子力発電プラントに関し、より詳細には、全方向に回転可能な推進器を備えた海上移動式原子力発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の陸上に設置される原子力発電所の設備は、地震、津波、台風等の自然災害時に大きな衝撃や応力を受けた場合でも安全性を確保するために、これらの自然災害に耐えることができる十分な強度や耐震性を持たせる必要がある。また、万一の事故の場合に放射性物質の漏洩による被害を少なくするため、原子力発電所の周囲に広大な面積を占有する必要がある。さらには、原子力発電所の建設のためには、地権者及び周辺の広い範囲の住民の同意が必要であることから、新たな立地が困難になっている。
【０００３】
そこで、陸上よりも立地上の制約が少ない海上に構築した建造物に原子力発電設備を載置する建造方法が提案されている。定置式の海上構造物である原子力発電設備の設計例としては、浅海に構築された人工の島、他所で建造された浮上建造物を浅海に着底させる人工地盤、浅海に係留した浮き桟橋又は船舶状の構造物が挙げられる。しかし、人工島や人工地盤は地震時に受ける衝撃や応力が地上施設とあまり変わらないにも関わらず、地震時の津波や台風の影響は通常の陸上施設より大きいと考えられる。一方、桟橋又は船舶状の浮上構造物は、地震時の衝撃や応力は陸上施設よりはるかに小さいが、海面の上下・傾斜につれて構造物も動揺を生じて台風や津波の影響を最も受け易いという問題点がある。
【０００４】
また、原子力発電設備は運転の安全性を確保するため、定期的な点検及び保守作業を行なうと共に、継続的な操業のために使用済み燃料を交換する必要がある。これらの作業は少なくとも数カ月を要することから、この期間内に台風や季節風による荒天に遭遇することが避けられない。従って、上記のような定置式の海上施設に搭載した原子力発電設備では、荒天下での安全性を確保しながら点検・保守と燃料交換を海上で行なうことの技術的な困難性が大きく、安全性を確保し難い。
【０００５】
そこで、例えば特開平５−８７９６２号公報には、大部分が水中にあり、水面を貫通する部分の断面積が排水量に比して小さな半潜水式浮上構造物内に原子力発電装置を搭載した原子力発電設備が提案されている。このような半潜水式浮上構造物は、外洋上で暴風雨や津波に遭遇しても大きな応力や衝撃を受ける恐れがなく、構造物自体の安全性は高くなるという利点を有するが、原子力発電装置の大部分が水中にあるため、万一事故が発生した場合は、事故の影響が直接海水に及び、環境汚染の危惧が大きくなる。また、この原子力発電設備は建造・支援施設に曳航して保守作業を行うことができるが、このような曳航作業を行うためには余分な時間とコストが必要となる。
【０００６】
また、特開平１１−３８１７２号公報には、原子炉系を収納する原子炉建屋およびタービン系を収納するタービン建屋を搭載した海洋浮体装置と、この海洋浮体装置が組み込まれたプラットホームなどを備える海上原子力発電プラントが提案されている。この原子炉系を収納する原子炉建屋およびタービン系を収納するタービン建屋を搭載した海洋浮体装置は、プラットホームから切り離し、検査設備を完備しているドック設備のある場所へ曳航して定期検査を行うことができる。しかし、定期検査のたびに、原子炉建屋およびタービン建屋を搭載した海洋浮体装置をプラットホームから切り離すのは煩雑な作業であると共に膨大なコストを要し、また安全性の確保も困難である。従って、地震、津波、台風等の自然災害に対して十分な耐性を有すると共に、安全、迅速、低コストで保守作業を行うことを可能とする海上移動式原子力発電プラントの開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−８７９６２号公報
【特許文献２】特開平１１−３８１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、地震、津波、台風等の自然災害から生じる大きな衝撃や応力に対して十分な耐性を有すると共に、自然災害の回避あるいは定期点検等の保守作業のために曳航作業を必要としない海上移動式原子力発電プラントの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた発明の第一の態様は、
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された複数の水中フロート、この水中フロートに付設され、海中に半没水した複数本のコラム、及びこのコラムにより支持された箱型プラットホームで構成されたセミサブ型の浮体構造物と、
この箱型プラットホームに載置され、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムと
を備える海上移動式原子力発電プラントである。
【００１０】
このような海上移動式原子力発電プラントによれば、各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された複数の水中フロートを備えていることから、３６０度の範囲内で任意のいずれの方向にもこの原子力発電プラントを移動させることができる。従って、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合に、所望の場所まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、この水中フロートと、この水中フロートに付設され、海中に半没水した複数本のコラムと、このコラムによって支持された箱型プラットホームとで構成されたセミサブ型の浮体構造物を用いることによって、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することが可能であり、これらに対して十分な耐性を有する。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、箱型プラットホームの上面あるいは内部に、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備が載置されることによって、例えば、自然災害に対する耐性が特に要求される原子炉等の系統のみを設置し、かつその他の施設をメンテナンス等が容易な陸上に設置して、両者の間をケーブルで接続することが可能となり、それによって、原子力発電プラントの設計、運転、保守についての柔軟性を確保することができる。さらに、当該海上移動式原子力発電プラントは、自動船位保持システム（ＤＰＳ）を備えることによって、現在位置を正確に保持することが可能である。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、推進器を有することにより、自然災害発生時や、保守作業時において、所望の位置までこの原子力発電プラントを移動させることが可能となる。加えて、当該海上移動式原子力発電プラントを、遠方の地域、例えば南米、アフリカ等の発展途上国の沿岸まで航行移動させることによって、陸上施設の整備のみで原子力発電を行うことができ、国際社会への寄与が可能となる。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた発明の第二の態様は、
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された台船を備えた台船型の浮体構造物と、
この台船に載置され、ケーブルにより陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムと
を備える海上移動式原子力発電プラントである。
【００１２】
このような海上移動式原子力発電プラントによれば、各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された台船を備えていることから、３６０度の範囲内で任意のいずれの方向にもこの原子力発電プラントを移動させることができる。従って、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合に、所望の場所まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、複数基の推進器が底部に搭載された台船型の浮体構造物を用いることによって、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することが可能であり、これらに対して十分な耐性を有する。また当該海上移動式原子力発電プラントは、台船の上面あるいは内部に、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備が載置され、さらに自動船位保持システム（ＤＰＳ）を備えることによって、上記本発明の第一の態様の海上移動式原子力発電プラントと同様の作用効果を有する。
【００１３】
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおいては、箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、少なくとも原子炉、蒸気タービン、復水器及び給水ポンプを含み、この原子力発電設備と、発電に必要なその他の設備が配置された陸上施設との間がケーブルで接続可能に構成されていてよい。地震、津波、台風等の自然災害に対する耐性が特に要求される原子炉、蒸気タービン、復水器及び給水ポンプ等の原子力発電の基本サイクルを形成する設備のみを海上移動式プラントとして設置し、かつその他の施設を陸上に設置し、両者の間をケーブルで接続することによって、事故に対する安全性を確実に確保すると同時に、原子力発電プラントの設計、運転、保守についての柔軟性を高めることができる。
【００１４】
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおいては、箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、陸上施設によって運転される構成としてもよい。この海上の原子力発電設備と各種ケーブルで接続された陸上施設が有する運転系統を用いて原子力発電設備を運転することによって、交代運転の引継ぎ作業がスムーズとなり、より安全かつ効率的な運営が可能となる。また、交代人員の宿舎等の施設を設置することによって、運転員の体調管理や緊急時のマンパワーの確保等が容易になる。
【００１５】
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおける自動船位保持システムは、ＧＰＳ衛星からの情報に基づいた制御機能を有するものであることが好ましい。海上移動式原子力発電プラントの平常運転時には、安全運転または陸上施設との確実な接続の必要性から、同じ位置を長期間に渡って維持することが望ましい。このような場合、原子力発電プラントが、ＧＰＳ衛星からの情報に基づいた制御機能を有する自動船位保持システムを装備することによって、現在位置の情報を推進器の運転に関連づけて、正確に同じ位置を留まることが可能となる。
【００１６】
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおいては、箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、送電ケーブル及び／又は信号ケーブルによって陸上施設と接続可能に構成されていてよい。箱型プラットホーム又は台船、及び陸上設備に、それぞれ原子力発電プラントの系統を分割して設置する場合（例えば、原子炉、蒸気タービン等の原子力発電の基本サイクルを形成する設備のみを海上に設置し、その他の系統を陸上に設置する場合）において、海陸間の設備を必要に応じて送電ケーブル及び／又は信号ケーブルによって接続することによって、確実かつ安定的な需要地への電力供給と、効率的かつ安全な運転及び保全作業が可能となる。
【００１７】
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントは、セミサブ型又は台船型の浮体構造物に備えられた推進器（例えばアジマススラスター）の補助翼として、サイドスラスターを更に備えていてよい。この原子力プラントが、推進器に加えてサイドスラスターを備えることによって、複数基の推進器の１つ以上に不具合が発生した場合には確実な運航が可能となり、また、短時間で目的地点まで移動する必要がある場合には運航時間を短縮することができる。
【００１８】
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントのセミサブ型又は台船型の浮体構造物は、原子力発電設備の点検、修理、燃料交換を行うことが可能な海上基地を備えた他の移動式の浮体構造物と接続可能に構成されていてもよい。原子力発電設備の点検、修理、燃料交換を行うことが可能な海上基地を、定置式ではなく移動可能な浮体構造物として構成した場合に、このような浮体構造物として構成された海上基地と、原子力発電装置が載置されたセミサブ型又は台船型の浮体構造物とを接続可能に構成することにより、この原子力発電プラントの移動距離及び時間の短縮、並びに点検、修理等の保守作業の容易化が促進される。
【００１９】
本明細書において、「推進器」とは、３６０度いずれの方向にも回転させることができる、海上の浮体構造物に備えられた推進動力装置を意味し、アジマススラスターと称されるものが含まれる。複数基の推進器は各々独立して操作することが可能である。また、「サイドスラスター」とは、推進器の代替または補助のために、海上の浮体構造物に備えられた方向固定型の推進動力装置を意味する。また、「自動船位保持システム」（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：略語ＤＰＳ）は、ＧＰＳ衛星、水底に設置した音波発生装置、陸上に設置された光波発生装置などから得られる情報に基づいて、「船の現在位置」を特定すると同時に、風や波の方向や速さを瞬時に予測して定点に留まるための制御システムである。
【００２０】
本明細書において、「水中フロート」とは、底部に複数基の推進器を搭載し、海中に半没水した複数本のコラムを介して箱型プラットホームとこれに載置された原子力発電設備を支持することができる程度の浮力を備えた、水中型のフロートを意味する。また、「台船」とは、底部に複数基の推進器を搭載し、原子力発電設備を支持することができる程度の浮力を備えた、半没水型のフロートを意味し、他にメガフロートとも称されるものである。
【００２１】
本明細書において「海上」とは、川の河口流域や、半島又は入江状の地形によって外洋から仕切られた海域を含むものとする。また、「箱型プラットホーム」とは、水中フロートに付設されたコラムによって支持され、原子力発電のための設備群を載置するための基礎構造物を意味し、一般的には、鋼鉄のフレーム及びコンクリート等によって形成されている。また、箱型プラットホーム又は台船に載置された「原子力発電設備」とは、原子力発電に必要な一連の施設の少なくとも一部（例えば、原子炉、蒸気タービン等）を意味する。さらに、「陸上施設」とは、台船に載置された「原子力発電設備」と協働して発電作業を行うための施設を意味し、台船に載置された設備以外の発電設備、運転管理室、運転人員の宿泊室等を含む概念である。なお、「陸上施設」及び陸上施設と海上移動式原子力発電プラントとのインターフェースである「ケーブル」は、本発明の範囲に包含されるものではない。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明の海上移動式原子力発電プラントは、３６０度の範囲内で任意のいずれの方向にも移動させることができ、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合などには、所望の場所まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することが可能であり、これらに対して十分な耐性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る海上移動式原子力発電プラントを示す模式的図である。
【図２】図１の原子力発電プラントとは異なる実施形態に係る海上移動式原子力発電プラントを示す模式的図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１は、本発明の一実施形態に係る海上移動式原子力発電プラントを示す模式的図である。図２は、図１の原子力発電プラントとは異なる実施形態に係る海上移動式原子力発電プラントを示す模式的図である。
【００２５】
図１の海上移動式原子力発電プラント１は、セミサブ型の浮体構造物２、原子力発電設備３及びＧＰＳ受信機４を主に備えている。
【００２６】
セミサブ型の浮体構造物２は、複数基の推進器５と、複数の水中フロート６と、複数本のコラム７と、箱型プラットホーム８とを有する。
【００２７】
複数基の推進器５は、水中フロート６の底部に設置され（図１中では、紙面表側と裏側の２つの水中フロートに対して各々４基の合計８基を例示）、各々独立して全方向に回転可能となっている。複数基の推進器５の方向と推進力を調整することによって、セミサブ型の浮体構造物２を所望の位置まで正確かつ迅速に移動することができる。推進器５のプロペラの直径は、特に限定されないが、原子力発電設備の規模により約２ｍ以上１０ｍ以下の直径のものを用いることができる。３ｍ以上４ｍ以下の直径のプロペラを有する推進器が最も一般的である。また、推進器５の設置基数は特に限定されないが、典型的には４基以上１６基以下とすることができる。推進器５は、図示するように、水中フロート６の底部にほぼ均等に設置してもよいし、片方の端部付近に集中して設置してもよい。推進器５の動力源としては、プロペラと直結した電動機をポッド内に設置し、後述する発電機１７から得られた電力を供給する電気推進方式を用いることができる。海上移動式原子力発電プラント１は、複数基の推進器５を備えることによって、任意の方向に向かって、所望の速度で移動することが可能である。海上移動式原子力発電プラント１の推進速度は任意に調整することが可能であるが、例えば、約５ｋｍ／時から３０ｋｍ／時に至るまでの推進速度とすることができる。
【００２８】
複数の水中フロート６の各々には、底部に複数基の推進器５（図１中では４基を例示）、上部に半没水した複数本のコラム７（図１中では４本を例示）が設置されている。図１においては、合計２個（２列）の水中フロート６が例示されている（紙面裏側にも同一の水中フロートを設置）。水中フロート６は、それ自身と後述するコラム７とで合わせて、複数基の推進器を懸垂し、かつ複数本のコラム、箱型プラットホーム及び原子力発電設備を支持することができる程度の浮力を備えている必要がある。水中フロート６としては、内部に中空部を有するロワーハルと称される浮力体を使用する（例えば、特開２００１−７１９９１号公報参照）。水中フロート６はバラストタンクを有し、タンク中の水量で浮力を調整できるように構成されている。水中フロート６は、万一の損傷の場合でも浮力変動を最小限に抑制可能なように、中空部が、隔壁によって複数の室に区切られていてもよい。水中フロート６の材質としては例えば、耐海水性を有する鋼鉄、合金、ステンレスなどを挙げることができるが、適宜、これらの金属と合成樹脂やガラス補強繊維とを組み合わせて用いることもできる。水中フロート６の外壁は、塗装によって耐海水性を補強することが好ましい。また、各々の水中フロート６の大きさとしては、例えば２×１０４ｍ３以上２×１０５ｍ３以下とすることができる。
【００２９】
複数本のコラム７は、水中フロート６の各々の上部に設置され、箱型プラットホーム８及びこれに載置された原子力発電設備３を支持している。図２においては、水中フロート６の各々に対して４本設置されたコラム７が例示されている（紙面裏側の水中フロートに設置されたコラムの記載は省略）。コラム７は、それ自身と上述した水中フロート６とで合わせて、複数基の推進器を懸垂し、かつ複数本のコラム、箱型プラットホーム及び原子力発電設備を支持することができる程度の強度を備えている必要がある。コラム７の各々は、内部に少なくとも一つの中空部を有し、これを通じて推進器の着脱や箱型プラットフォームと水中フロート間のアクセスの為のエレベーター、階段、配管スペース、水中フロート内部の換気のための通風装置などを設けていてよい。またコラム７の材質としては、水中フロート６と同じものを使用することができる。浮体コラム７の断面形状は、特に限定されないが、波浪に対する抵抗性向上の観点から、円形又は楕円形が好ましい。また、各々のコラムの断面の大きさとしては、断面形状が円形の場合において、例えば、直径約３ｍ以上２０ｍ以下、長さ１５ｍ以上８０ｍ以下とすることができる。
【００３０】
箱型プラットホーム８は、複数の水中フロート６及び複数本のコラム７に支持されて、後述する原子力発電設備３の基板を構成する。箱型プラットホーム８は、主に鋼鉄及びコンクリートから形成されている。箱型プラットホーム８の面積及び平均厚さは、原子力発電設備３を安定的に載置することが可能である限りにおいて特に限定されない。例えば、箱型プラットホーム８の面積は約４×１０４ｍ２以上１×１０６ｍ２以下、その平均厚さは約１０ｍ以上５０ｍ以下とすることができる。また、プラットホームの底面（最下部）と海面（静水時の海面）との最短距離Ｈは、例えば８ｍ以上２０ｍ以下、好ましくは１０ｍ以上１５ｍ以下とすることができる。津波の波高は最大で３０ｍ前後であるが、海域によっても異なるので、Ｈは、設置する海域の波高を考慮して設定することが望ましい。箱型プラットホーム８には、後述する原子力発電設備３（各設備を接続する配管群を含む）以外に、運転員や保守作業員の宿泊施設、海水の脱塩処理装置、ヘリコプター発着場、桟橋、各種クレーンなどを備えていてもよい。
【００３１】
原子力発電設備３は、原子炉９、原子炉回りの補機１０、蒸気タービン１１、発電機１２、復水器（コンデンサー）１３、給水ポンプ１４、取水管１５、排水管１６及び運転管理室１７を有する。また、原子力発電設備３と陸上施設（図示せず）とは、インターフェースである送電ケーブル１８及び信号ケーブル１９によって接続される。
【００３２】
原子炉９は、原子炉圧力容器の中に、燃料棒を収容した燃料集合体と、核分裂の連鎖反応を制御する制御棒と、核分裂により発生した熱により温められた気水混合流を水分と蒸気とに分離する気水分離器などを有する。核燃料としては、一般的にウラン２３５やプルトニウム２３９が用いられる。原子炉回りの補機１０は、原子炉９の作動に連関する補助装置群である。蒸気タービン１１は、原子炉圧力容器内で発生した蒸気の熱エネルギーを、タービンを回転させることによって運動エネルギーに変換した上で、そのエネルギーを発電機１２に供給する。蒸気タービン１１は、原子炉圧力を制御する圧力制御系と、タービン速度を制御する速度制御系によって制御される。発電機１２は、蒸気タービン１１から供給された運動エネルギーから電気エネルギー（電力）を発生させる。原子力発電の熱効率は一般的に約３０％である。原子力発電における発電量の調整は、主に原子炉出力を調整する再循環流量制御と、タービンに供給する蒸気量を制御することによって発電機の出力を制御するタービン制御とにより行っている。発電機１２から発生した電力は、送電ケーブル１８によって、変電設備等を経て需要地へ送られる。
【００３３】
復水器（コンデンサー）１３は、蒸気タービンから発生した蒸気を凝縮し、給水ポンプ１４は、復水器１３によって凝縮された水を原子炉９に再度供給する。復水器１３は、冷却媒体として取水管１５から海水を取得し、蒸気の冷却に用いることによって温められた海水を排水管１６から排出する。運転管理室１７は、平常運転時において、原子力発電設備３の運転系統を有する陸上施設と信号ケーブル１９によって接続されており、当該設備内の各装置と有機的に連結されている。また、運転管理室１７は、そこから直接運転員によって運転及び管理を行えるように構成されている。運転管理室１７は、原子力発電設備３の運転及び管理に加えて、複数基の推進器５の各々の運転制御を行う機能を有する。
【００３４】
陸上施設と接続された送電ケーブル１８及び信号ケーブル１９としては公知のものを用いることができ、必要に応じて一部を海底に埋設又は敷設してよい。送電ケーブル１８及び信号ケーブル１９は、それぞれ適当な箇所にケーブル間の接続部（図示せず）を有し、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合などの移動時には、その接続部からケーブルを分断することができるように構成するとよい。送電ケーブル１８及び信号ケーブル１９がそのような接続部を有することによって、海上移動式原子力発電プラント１の早急な移動が必要なときには、迅速に移動可能な態勢を整えることが可能となる。
【００３５】
原子力発電設備３の各部間、及び原子力発電設備３と陸上施設に含まれる発電に必要なその他の設備との間を接続するプロセス流体の配管は、耐海水性を有する公知の炭素鋼又は合金鋼を用いることができる。また、原子力発電設備３と陸上施設に含まれる発電に必要なその他の設備との間を接続するプロセス流体の配管としては、高温流体に対する耐熱性を確保できる範囲で、波浪の衝撃を吸収可能な柔軟性を有するプロピレン系樹脂の配管（例えば、特開２００７−３９４７４号公報に記載されているような、プロピレン樹脂、無機粒子及びゴム成分を含む樹脂組成物）を用いることが好ましい。また、原子力発電設備３と陸上施設に含まれる発電に必要なその他の設備との間を接続するプロセス流体の配管の継手としては、波浪による振動に耐えうる柔軟性を持たせる必要があることから、十分な耐熱性を有する非金属製伸縮継手を用いることが好ましい。このような継手として、筒状の二重導管と、これら２つの導管と連結するための連結具と、流体を外部に洩らさないための気密層、その外側に気密層の強度を補うための補強層が積層された筒状の非金属製積層伸縮材とからなる継手を用いることができる（例えば、特開２００１−２６３５６２号公報参照）。このような気密層の材質としては、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム等のエラストマー材料を用いることができる。また、この補強層の材質としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスチアゾール繊維、アラミド繊維などを用いることができる。
【００３６】
ＧＰＳ受信機４は、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；全地球測位システム）を用い、ＧＰＳ衛星からの信号を受信することで、現在位置を正確に把握することができるシステムである。ＤＰＳ（図示せず）は、ＧＰＳ衛星から得られたデータに基づいて、「船の現在位置」を特定すると同時に、風や波の方向や速さを瞬時に予測して定点に留まるための制御機構を有する。地震等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合に、海上移動式原子力発電プラント１を移動する時には、このプラントの正確な現在位置を知ることができ、安全且つ迅速な移動が可能となる。ＤＰＳは、ＧＰＳ衛星から得られるデータの他に、水底に設置した音波発生装置や陸上に設置された光波発生装置などから得られる情報に基づいて、「船の現在位置」を特定可能なように構成してもよい。
【００３７】
本実施形態の海上移動式原子力発電プラントは、３６０度いずれの方向にも安全且つ迅速に移動することができ、その上、各々の推進器を独立して作動させることによって、方向及び速度の微調整が可能である。従って、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合に、安全な地域や点検ドッグが設置された箇所等まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、海上に浮かぶセミサブ型の浮体構造物上に原子力発電設備を備えるため、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することが可能であり、これらに対して十分な耐性を有する。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、海上施設と陸上施設とに機能を分割し、それらをケーブルで接続する構成を備えるため、プラントの設計、運転、保守を柔軟に行うことが可能である。さらには、当該海上移動式原子力発電プラントは、ＧＰＳ衛星からの情報に基づいた制御機能を有するＤＰＳを備えることによって、所望の位置まで又は現在位置にこの原子力発電プラントを正確に移動・保持することが可能となる。
【００３８】
図２の海上移動式原子力発電プラント２０は、台船型の浮体構造物２１、原子力発電設備２２及びＧＰＳ受信機２３を主に備えている。
【００３９】
台船型の浮体構造物２１は、複数基の推進器２４と台船２５とを有する。
【００４０】
複数基の推進器２４は、台船２５の底部に搭載されている以外は上記実施形態における複数基の推進器５と同じである。なお、図２において、２列で合計８基の推進器２４が例示されている（紙面裏側の列の４基の推進器は記載を省略）。
【００４１】
台船２５は、底部に複数基の推進器２４（図２中では８基を例示）が設置されている。台船２５は、複数基の推進器を懸垂し、かつ原子力発電設備を支持することができる程度の浮力を備えている必要がある。台船２５としては、水量で浮力を調整できるバラストランクを有し、隔壁によって多数の中空部に仕切られた単一構造体が用いられる。また、そのような単一構造体の替わりに、同一サイズの中空ブロック体を半潜水式にて一定間隔を設けて所定配列で配置・接続したものとすることができる（例えば特開２００８−９５４１７号公報参照）。台船２５の材質としては、上記実施形態における水中フロート６と同様に、例えば、耐海水性を有する鋼鉄、合金、ステンレスなどを挙げることができるが、適宜、これらの金属と合成樹脂やガラス補強繊維とを組み合わせて用いることもできる。台船２５の外壁は、塗装によって耐海水性を補強することが好ましい。また、台船２５の大きさとしては、例えば、１×１０５ｍ３以上１×１０６ｍ３以下とすることができる。台船２５は、推進器２４の補助駆動源としての燃料と搭載するためのタンクを有していることが好ましい。
【００４２】
原子力発電設備２２は、原子炉２６、原子炉回りの補機２７、蒸気タービン２８、発電機２９、復水器（コンデンサー）３０、給水ポンプ３１、取水管３２、排水管３３及び運転管理室３４を有する。また、原子力発電設備２２と陸上施設（図示せず）とは、インターフェースである送電ケーブル３５及び信号ケーブル３６によって接続される。これらの原子力発電設備２２が有する各設備、送電ケーブル３５、信号ケーブル３６、及びＧＰＳ受信機２３、並びに各設備間の配管は、上記実施形態における原子炉９、原子炉回りの補機１０、蒸気タービン１１、発電機１２、復水器（コンデンサー）１３、給水ポンプ１４、取水管１５、排水管１６、運転管理室１７、送電ケーブル１８、信号ケーブル１９、及びＧＰＳ受信機４、並びに各設備間の配管と同じものを用いることができるので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の海上移動式原子力発電プラントは、上記実施形態のものと同様の利点を有する。すなわち、この海上移動式原子力発電プラントは、３６０度いずれの方向にも安全且つ迅速に移動することができ、各々の推進器を独立して作動させることによって、方向及び速度の微調整が可能である。従って、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合などには、安全な地域や点検ドッグが設置された箇所等まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、海上に浮かぶ台船型の浮体構造物上に原子力発電設備を備えるため、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することができる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、海上施設と陸上施設とに機能を分割し、それらをケーブルで接続する構成を備えるため、プラントの設計、運転、保守を柔軟に行うことが可能である。さらには、当該海上移動式原子力発電プラントは、ＧＰＳ衛星からの情報に基づいて作動するＤＰＳを備えることによって、所望の位置まで又は現在位置にこの原子力発電プラントを正確に移動・保持することができる。
【００４４】
本発明による海上移動式原子力発電プラントは、上記の実施形態に限定されるものではない。この海上移動式原子力発電プラントは、セミサブ型又は台船型の浮体構造物が、原子力発電設備の点検、修理、燃料交換等のための海上基地を備えた他の浮体構造物と接続可能に構成されていてよい。セミサブ型又は台船型の浮体構造物自体が他の移動式の浮体構造物との接続手段を有することによって、陸上あるいは海上定置式の基地まで移動する必要なく、任意の位置で点検、修理、燃料交換等の作業を行うことが可能となる。また、このような海上基地を備えた他の浮体構造物にも複数基の推進器が備えられている場合には、本発明による海上移動式原子力発電プラントと他の移動式の浮体構造物との迅速な接続が可能となる。この接続手段は、セミサブ型又は台船型の浮体構造物と他の浮体構造物が確実に接続可能である限りは特に限定されないが、例えば、双方または一方の浮体構造物の箱型プラットホーム又は台船に備えられた主に鋼鉄製の連絡橋を架橋する手段が考えられる。
【００４５】
本発明による海上移動式原子力発電プラントの箱型プラットホーム又は台船に載置される原子力発電設備は、原子炉、蒸気タービン、復水器、及び給水ポンプの系統に限定されず、例えば、原子炉及び蒸気タービンの系統のみを海上施設とし、その他の設備を陸上施設として備えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の海上移動式原子力発電プラントは、地震、津波、台風等の自然災害に対する十分な耐性を有するため、運転の安全性が高められると共に、国民への安定かつ平和的な電力供給が可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、遠方の地域まで航行移動させることが可能であるから、国際社会に大きな貢献を提供できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  海上移動式原子力発電プラント
２  セミサブ型浮体構造物
３  原子力発電設備
４  ＧＰＳ受信機
５  推進器
６  水中フロート
７  コラム
８  箱型プラットホーム
９  原子炉
１０  原子炉補機
１１  蒸気タービン
１２  発電機
１３  復水器
１４  給水ポンプ
１５  取水管
１６  排水管
１７  運転管理室
１８  送電ケーブル
１９  信号ケーブル
Ｈ  箱型プラットホームの底面と海面との最短距離
２０  海上移動式原子力発電プラント
２１  台船型浮体構造物
２２  原子力発電設備
２３  ＧＰＳ受信機
２４  推進器
２５  台船
２６  原子炉
２７  原子炉補機
２８  蒸気タービン
２９  発電機
３０  復水器
３１  給水ポンプ
３２  取水管
３３  排水管
３４  運転管理室
３５  送電ケーブル
３６  信号ケーブル
【図１】
2010175262.tif 000003
【図２】
2010175262.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月21日(2009.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された複数の水中フロート、この水中フロートに付設され、海中に半没水した複数本のコラム、及びこのコラムにより支持された箱型プラットホームで構成されたセミサブ型の浮体構造物と、
この箱型プラットホームに載置され、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムとを備え、
箱型プラットホームに載置された上記原子力発電設備が、陸上施設によって運転される海上移動式原子力発電プラント。
【請求項２】
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された台船を備えた台船型の浮体構造物と、
この台船に載置され、ケーブルにより陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムとを備え、
台船に載置された上記原子力発電設備が、陸上施設によって運転される海上移動式原子力発電プラント。
【請求項３】
箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、少なくとも原子炉、蒸気タービン、復水器及び給水ポンプを含み、この原子力発電設備と、発電に必要なその他の設備が配置された陸上施設との間がケーブルで接続される請求項１又は請求項２に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【請求項４】
自動船位保持システムが、ＧＰＳ衛星からの情報に基づいた制御機能を有するものである請求項１、請求項２又は請求項３に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【請求項５】
箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、送電ケーブル及び／又は信号ケーブルによって陸上施設と接続される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【請求項６】
セミサブ型又は台船型の浮体構造物が、原子力発電設備の点検、修理、燃料交換を行うことが可能な海上基地を備えた他の移動式の浮体構造物と接続される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の海上移動式原子力発電プラント。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた発明の第一の態様は、
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された複数の水中フロート、この水中フロートに付設され、海中に半没水した複数本のコラム、及びこのコラムにより支持された箱型プラットホームで構成されたセミサブ型の浮体構造物と、
この箱型プラットホームに載置され、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムとを備え、
箱型プラットホームに載置された上記原子力発電設備が、陸上施設によって運転される海上移動式原子力発電プラントである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた発明の第二の態様は、
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された台船を備えた台船型の浮体構造物と、
この台船に載置され、ケーブルにより陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムとを備え、
台船に載置された上記原子力発電設備が、陸上施設によって運転される海上移動式原子力発電プラントである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおいては、箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、陸上施設によって運転される。この海上の原子力発電設備と各種ケーブルで接続された陸上施設が有する運転系統を用いて原子力発電設備を運転することによって、交代運転の引継ぎ作業がスムーズとなり、より安全かつ効率的な運営が可能となる。また、交代人員の宿舎等の施設を設置することによって、運転員の体調管理や緊急時のマンパワーの確保等が容易になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本明細書において、「推進器」とは、３６０度いずれの方向にも回転させることができる、海上の浮体構造物に備えられた推進動力装置を意味し、アジマススラスターと称されるものが含まれる。複数基の推進器は各々独立して操作することが可能である。また、「自動船位保持システム」（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：略語ＤＰＳ）は、ＧＰＳ衛星、水底に設置した音波発生装置、陸上に設置された光波発生装置などから得られる情報に基づいて、「船の現在位置」を特定すると同時に、風や波の方向や速さを瞬時に予測して定点に留まるための制御システムである。