(57)【要約】【課題】地下水による冷熱の伝達効率阻害を軽減することで、構造物が設置されている地盤に効率よく凍土壁を形成できるようにする。【解決手段】本発明に係る地下水予冷却設備は、凍土壁を形成する地盤における地下水を予冷するための地下水予冷却設備であって、地下水路から汲み上げた地下水を冷却して冷却媒体を製造する製造部と、該冷却媒体を地中にて貯留する貯留部で、前記地下水路に連通するよう構成される貯留部とを備え、貯留された前記冷却媒体からの冷熱によって地下水路内の地下水の温度が低下されるように構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凍土壁を形成する地盤における地下水を予冷するための地下水予冷却設備であって、地下水路から汲み上げた地下水を冷却して冷却媒体を製造する製造部と、該冷却媒体を地中にて貯留する貯留部であって、前記地下水路に連通するよう構成される貯留部とを備え、貯留された前記冷却媒体からの冷熱によって地下水路内の地下水の温度が低下されるように構成される、ことを特徴とする地下水予冷却設備。
【請求項２】
前記冷却媒体の貯留部と前記地下水路との間に、地層が介在されることを特徴とする請求項１に記載の地下水予冷却設備。
【請求項３】
前記冷却媒体の貯留部と前記地下水路とが連通することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の地下水予冷却設備。
【請求項４】
前記凍土壁の周囲には、該凍土壁を中心にして複数の遮水壁が同心状に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の地下水予冷却設備。
【請求項５】
前記遮水壁を挟んだ内側と外側にある環状の領域には、複数の冷凍機が配置されることを特徴とする請求項４に記載の地下水予冷却設備。
【請求項６】
最外周の前記遮水壁よりも外側には、井戸が配置されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の地下水予冷却設備。
【請求項７】
凍土壁を形成する地盤における地下水を予冷するための地下水予冷却方法であって、地下水路から汲み上げた地下水を冷却して冷却媒体にし、その冷却媒体を地下水路の近傍又は連通領域に貯めることで地下水路内の地下水の温度を低下させることを特徴とする地下水予冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却媒体を循環させて凍土壁を形成する地下水予冷却設備及び地下水予冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に冷却媒体を循環させて凍土壁を形成する設備は知られている。例えば、図４に示すように、原子炉施設１００の周囲の地盤Ｇに、上端部を露出したヒートパイプ１０１を埋設し、液化ガスの冷熱を伝送して冷却することで、原子炉施設１００の周囲に凍土壁１０２を形成している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６６１９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記地盤には、地下水Ｗが流れている。このため、流れる地下水Ｗに冷熱が奪われて地盤に液化ガスの冷熱を伝送することが難しく、凍土壁を形成しづらい状況にある。
【０００５】
そこで、本発明は、地下水による冷熱の伝達効率阻害を軽減することで、構造物が設置されている地盤に効率よく凍土壁を形成できるようにした地下水予冷却設備及び地下水予冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る地下水予冷却設備は、凍土壁を形成する地盤における地下水を予冷するための地下水予冷却設備であって、地下水路から汲み上げた地下水を冷却して冷却媒体を製造する製造部と、該冷却媒体を地中にて貯留する貯留部であって、前記地下水路に連通するよう構成される貯留部とを備え、貯留された冷却媒体からの冷熱によって地下水路内の地下水の温度が低下されるように構成されることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、冷却媒体の冷熱を地下水に浸透させるため、地下水の温度を効率よく低下させることができる。これにより、施設が設置されている地盤に凍土壁を容易に形成することができる。
【０００８】
また、前記冷却媒体は、無公害の液化天然ガスであるため、環境負荷を軽減できる。また、冷却媒体は安価に製造できるため費用を抑制できる。
【０００９】
また、本発明の一態様として、冷却媒体の貯留部と地下水路との間には、地層が介在される構成を採用することができる。
【００１０】
かかる構成によれば、冷却媒体の冷熱を地層を介して地下水に浸透させる。これにより、地下水の温度を間接的に低下させるとともに、地下水の流量を間接的に低減する。
【００１１】
また本発明の他態様として、冷却媒体の貯留部と地下水路とが連通する構成を採用することができる。
【００１２】
かかる構成によれば、冷却媒体が地下水路に直接流れ込んでいき、冷却媒体の冷熱を地下水に直接浸透させる。これにより、地下水の温度を直接的に低下させるとともに、地下水の流量を直接的に低減する。そうすることで、地下水の温度及び地下水の流量の低減が効率よく行われる。
【００１３】
また、本発明の他態様として、凍土壁の周囲には、該凍土壁を中心にして複数の遮水壁が同心状に配置される構成を採用することができる。
【００１４】
かかる構成によれば、複数の遮水壁によって、凍土壁に到達するまでに地下水の流量を低減することができる。
【００１５】
また、本発明の他態様として、遮水壁を挟んだ内側と外側にある環状の領域には、複数の冷凍機が配置される構成を採用することができる。
【００１６】
かかる構成によれば、遮水壁によって流量が低減された地下水を冷凍機で冷凍することで、効率よく地下水を冷却することができる。
【００１７】
また、本発明の他態様として、最外周の遮水壁よりも外側には、井戸が配置される構成を採用することができる。
【００１８】
かかる構成によれば、上流側の地下水を井戸で汲み上げて下流側に戻し、地下水の流量を低減するということができる。
【００１９】
本発明に係る地下水予冷却方法は、凍土壁を形成する地盤における地下水を予冷するための地下水予冷却方法であって、地下水路から汲み上げた地下水を冷却して冷却媒体にし、その冷却媒体を地下水路の近傍又は連通領域に貯めることで地下水路内の地下水の温度を低下させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明の地下水予冷却設備及び地下水予冷却方法によれば、地下水による冷熱の伝達効率阻害を軽減することで、構造物が設置されている地盤に効率よく凍土壁を形成できる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係る地下水予冷却設備の概略平面図である。
【図２】図２は、図１の概略断面図である。
【図３】図３は、冷却媒体と地下水の間に地層を介在させた状態を示した図である。
【図４】図４は、周囲に凍土壁を形成した従来の原子炉施設を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施形態に係る地下水予冷却設備について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、発電設備の周囲の地盤に所定の間隔をおいて設置された柱状の凍土壁２と、該凍土壁２を中心にして同心状に配置された複数の環状の遮水壁３とは、予め構築されているものとする。また、最外周の遮水壁３よりも外側には、地下水Ｗを汲み上げる井戸５が設けられている。また、凍土壁２の真下を流れている地下水Ｗを対象とする。
【００２３】
したがって、本実施形態では、上流側の地下水Ｗを井戸５で汲み上げて下流側に戻し、地下水Ｗの流量を低減するということができる構造になっている。また、複数の遮水壁３によって、凍土壁２に到達するまでに地下水Ｗの流量を低減できる構造になっている。
【００２４】
本実施形態に係る地下水予冷却設備１は、図１及び図２に示すように、地下水路から汲み上げた地下水Ｗを予冷却（以下、単に冷却という場合もある。）して冷却媒体４１を製造する製造部４と、該冷却媒体４１を地中にて貯留する貯留部４２とを備える。
【００２５】
製造部４は、本実施形態において、複数の遮水壁３間の環状の領域（遮水壁３を挟んだ内側と外側にある環状の領域）に周方向に所定の間隔をおいて配置された複数の冷凍機である（以下、製造部を冷凍機という）。したがって、遮水壁３によって流量が低減された地下水Ｗを冷凍機で冷凍することで、効率よく地下水Ｗを冷却することができる。
【００２６】
冷凍機４は、種々のタイプのものを採用できるが、本実施形態では、ＬＮＧ冷熱源４０の液化天然ガスで地下水Ｗを冷やしてシャーベット状の冷却媒体４１を製造する冷凍機を採用する。
【００２７】
冷凍機４の真下には、シャーベット状の冷却媒体４１を地下水路上に貯留する貯留部４２が設けられる。この貯留部４２は、網目状の壁で形成され、地下水路に連通するよう構成されている（請求項７の連通領域に相当する）。そして、貯留部４２に貯留されたシャーベット状の冷却媒体４１は地下水Ｗに徐々に浸透するようになっている。具体的には、貯留部４２の底部を地下水Ｗに浸漬して、地下水Ｗの温度を低下させる。
【００２８】
各冷凍機４と井戸５との間には、井戸５から汲み上げた地下水Ｗを各冷凍機４に供給するための配管６が配設される。具体的には、遮水壁３を越えて井戸５に接続される第一配管６０と、該第一配管６０から分岐されて各冷凍機４に配設された第二配管６１とを備える。
【００２９】
つぎに本実施形態に係る地下水予冷却方法について説明する。まず、井戸５から汲み上げた地下水Ｗを冷凍機４でシャーベット状の冷却媒体４１を製造する。
【００３０】
具体的には、気化させた液体窒素を、傾斜して配設された第二配管６１に噴射して冷却媒体４１を製造する。
【００３１】
つぎに、シャーベット状の冷却媒体４１を貯留部４２に貯留する。
【００３２】
これにより、冷却媒体４１は、貯留部４２を通して地下水Ｗに直接浸透することになり、地下水Ｗの温度及び流量を低減することになる。
【００３３】
このように、本実施形態に係る地下水予冷却設備は、汲み上げた地下水Ｗで冷却媒体４１を製造し、該冷却媒体４１の冷熱を地下水Ｗに浸透させるようにしたため、地下水Ｗの温度及び流量を低減することができる。
【００３４】
なお、本実施形態に係る地下水予冷却設備は、図示に限定されるものではなく、種々変更することができる。
【００３５】
例えば、前記実施形態の場合、冷却媒体４１を地下水Ｗに直接戻すようにしたが、図３に示すように、冷却媒体４１の貯留部４２を地下水路の近傍に位置させて（冷却媒体４１の貯留部４２と地下水路との間に地層を介在させて）、冷却媒体４１の温度を地下水Ｗに間接的に戻すようにしてもよい。
【００３６】
また、前記実施形態の場合、最外周の遮水壁３よりも外側（上流側）に配置された井戸５からの地下水Ｗを冷凍機４で冷却するようにしたが、最外周の遮水壁３よりも内側（下流側）に井戸５を配置して、この井戸５からの地下水Ｗを上流側の冷凍機４で冷却するようにしてもよい。
【００３７】
また、前記実施形態の場合、凍土壁２及び遮水壁３は、予め構築されているものとしたが、凍土壁２、遮水壁３、及び本発明の地下水予冷却設備１を一緒に構築するようにしてもよい。
【００３８】
また、前記実施形態の場合、液化天然ガスを、傾斜して配設された第二配管６１に噴射して冷却媒体４１を製造するようにしたが、液化天然ガスを、螺旋状に配設された第二配管６１に噴射して冷却媒体４１を製造するようにしてもよい。
【００３９】
また、前記実施形態の場合、第二配管６１に液化天然ガスを噴射して冷却媒体４１を製造するようにしたが、地下水Ｗを液化天然ガスで直接冷却して冷却媒体４１を製造するようにしてもよい。
【００４０】
また、前記実施形態の場合、気化させた液化天然ガスを使用したが、石炭ガスを使用してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…地下水予冷却設備、２…凍土壁、３…遮水壁、４…製造部（冷凍機）、５…井戸、６…配管、４０…冷熱源、４１…冷却媒体、４２…貯留部、６０…第一配管、６１…第二配管、１００…原子炉施設、１０１…ヒートパイプ、１０２…凍土壁、Ｇ…地盤、Ｗ…地下水
【図１】
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【図２】
2018084061.tif 000004
【図３】
2018084061.tif 000005
【図４】
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