(57)【要約】【課題】海水が取水できない状態になっても、補機冷却水系の運転を中断することなく、連続して運転可能な補機冷却海水系等の海水冷却システムを提供する。【解決手段】海水冷却システムは、海水により冷却流体の除熱を行う熱交換器１０１と、海から取水した海水を熱交換器に注水する注水ライン２０２と、熱交換器で冷却流体から吸熱した海水を海に放水する放水ライン２０４と、熱交換器と並列になるように注水ラインと放水ラインとに接続されて、熱交換器に淡水を循環注水するとともに、熱交換器で吸熱した淡水を冷却する淡水循環冷却装置と、を備え、海水の取水異常が生じた際に、熱交換器への注水を海水から淡水循環冷却装置の淡水に切り替えて、淡水循環冷却装置から熱交換器へ所定量の淡水注水を行い、淡水注水された量に相当する海水を放水ラインから放水した後に、淡水循環冷却装置が熱交換器に淡水を循環冷却するようにした。【選択図】図１
2019178954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水により冷却流体の除熱を行う熱交換器と、
海から取水した海水を前記熱交換器に注水する注水ラインと、
前記熱交換器で冷却流体から吸熱した海水を海に放水する放水ラインと、
前記熱交換器に並列接続するように前記注水ラインと前記放水ラインとに接続されて、前記熱交換器に淡水を循環注水するとともに、前記熱交換器で吸熱した淡水を冷却する淡水循環冷却装置と、を備え、
海水の取水異常が生じた際に、前記熱交換器への注水を海水から前記淡水循環冷却装置の淡水に切り替えて、前記淡水循環冷却装置から前記熱交換器へ所定量の淡水注水を行い、前記淡水注水された量に相当する海水を前記放水ラインから放水した後に、前記淡水循環冷却装置により淡水を循環する
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水循環冷却装置から前記熱交換器へ注水される淡水の所定量は、前記注水ラインに設けられた海水の注入を遮断する海水取水弁から前記熱交換器を通って前記放水ラインに設けられた海への放水を遮断する海水放水弁までの流路の流路容量よりも大きい
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項３】
請求項２に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水循環冷却装置から前記熱交換器へ注水される淡水が前記所定量に達したか否かの判定は、前記淡水循環冷却装置に貯水される淡水の水位を検出する水位計により行う
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項４】
請求項２に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水循環冷却装置から前記熱交換器へ注水される淡水が前記所定量に達したか否かの判定は、前記海水放水弁の海側に設けられた前記放水ラインを通流する流体の電気伝導率を検出する電気伝導率センサにより行う
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項５】
海水により冷却対象流体の除熱を行う熱交換器と、
海から海水を汲み上げて前記熱交換器に注水する海水ポンプと、
前記熱交換器と前記海水ポンプとを接続する注水ラインの途中に設けられ、海水の注水を遮断する海水取水弁と、
前記熱交換器から海への放水ラインの途中に設けられ、海への放水を遮断する海水放水弁と、
前記注水ラインの前記熱交換器と前記海水取水弁との間および前記放水ラインの前記熱交換器と前記海水放水弁との間に、淡水吐出弁と淡水吸入弁を介して、前記熱交換器に並列に接続し、前記熱交換器に淡水を循環注水して前記熱交換器を冷却する淡水循環冷却装置と、
を備えたことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項６】
請求項５に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水循環冷却装置は、
冷却水としての淡水を除熱する冷却塔と、
前記冷却塔で除熱した淡水を前記熱交換器に注水する淡水ポンプと、
を備えたことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項７】
請求項６に記載の海水冷却システムにおいて、
前記冷却塔は、前記注水ラインの前記海水取水弁から前記熱交換器を通って前記放水ラインの前記海水放水弁までの流路を満たす海水の容量に等しい容量の淡水を少なくとも貯水する淡水貯水槽を有する
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項８】
請求項７に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水循環冷却装置の淡水貯水槽の水位を検出する水位センサを備え、
前記海水取水弁を閉じるとともに前記淡水吐出弁を開いて前記淡水循環冷却装置から前記熱交換器に淡水を注水する場合において、前記水位センサで検出した水位が所定値より小さいときに、前記注水ラインの前記海水取水弁から前記熱交換器を通って前記放水ラインの前記海水放水弁までの流路の海水が淡水で置換されたと判定して、前記海水放水弁を閉じるとともに前記淡水吸入弁を開いて前記淡水循環冷却装置による淡水循環冷却を行う
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項９】
請求項６に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水循環冷却装置は、さらに、
前記注水ラインの前記海水取水弁から前記熱交換器を通って前記放水ラインの前記海水放水弁までの流路を満たす海水の容量に等しい容量の淡水を少なくとも貯水する淡水貯水タンクを有する
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水循環冷却装置の淡水貯水タンクの貯水量を検出する貯水量検出センサを備え、
前記海水取水弁を閉じるとともに前記淡水吐出弁を開いて前記淡水循環冷却装置から前記熱交換器に淡水を注水する場合において、前記貯水量検出センサで検出した貯水量により、前記注水ラインの前記海水取水弁から前記熱交換器を通って前記放水ラインの前記海水放水弁までの流路が海水から淡水に置換されたと判定して、前記海水放水弁を閉じるとともに前記淡水吸入弁を開いて前記淡水循環冷却装置による淡水循環冷却を行う
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項１１】
請求項７または９に記載の海水冷却システムにおいて、
前記海水放水弁の放水ラインの海側に設けられ、前記放水ラインを通流する流体の電気伝導率を検出する電気伝導率センサを備え、
前記海水取水弁を閉じるとともに前記淡水吐出弁を開いて、前記淡水循環冷却装置から前記熱交換器に淡水を注水する場合において、前記電気伝導率センサで検出した電気伝導率が所定値より小さいときに前記注水ラインの前記海水取水弁から前記熱交換器を通って前記放水ラインの前記海水放水弁までの流路が海水から淡水に置換されたと判定して、前記海水放水弁を閉じるとともに前記淡水吸入弁を開いて前記淡水循環冷却装置による淡水循環冷却を行う
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項１２】
請求項５に記載の海水冷却システムにおいて、さらに、
前記注水ラインの前記海水取水弁から前記熱交換器を通って前記放水ラインの前記海水放水弁までの流路が淡水で満たされたことを判定する淡水置換判定手段を備え、
前記海水の取水異常が生じた際に、前記海水の取水を停止して前記海水取水弁を閉じるとともに、前記淡水吐出弁を開いて前記淡水循環冷却装置から淡水の給水を開始し、
前記淡水置換判定手段により淡水で満たされたことを判定した際に、前記海水放水弁を閉じて海への放水を停止するとともに、前記淡水吸入弁を開いて前記淡水循環冷却装置による淡水循環冷却を行う
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水循環冷却装置は、
前記注水ラインの前記海水取水弁から前記熱交換器を通って前記放水ラインの前記海水放水弁までの流路を満たす海水の容量に等しい容量の淡水を少なくとも貯水するとともに、淡水の冷却水を除熱する冷却塔と、
前記冷却塔で除熱した冷却水を前記熱交換器に注水する淡水ポンプと、
を備えたことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の海水冷却システムにおいて、
前記海水の取水異常が解消した際には、
前記淡水吐出弁と前記淡水吸入弁とを閉じるとともに、前記海水取水弁と前記海水放水弁とを開いて前記海水ポンプにより海水を前記熱交換器に注水する
ことを特徴とする海水冷却システム。
【請求項１５】
請求項１または５に記載の海水冷却システムにおいて、
前記淡水は、塩素剤を投入した冷却水である
ことを特徴とする海水冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所や原子力発電所で用いられている補機冷却海水系等の海水冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所や原子力発電所では、蒸気タービンから排気された蒸気を海水により復水して原子炉圧力容器や蒸気発生器、ボイラーに戻すとともに、発電所内の熱機器や回転機器を健全に動作させるための除熱系統である原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水の除熱にも海水を用いている。
このため、海岸に海水の取水設備が設けられ、海水が、取水口からポンプにより汲み上げられて、蒸気や補機冷却水を除熱した後に海に排水されている。（以後、これらを補機冷却海水系と呼ぶ）
【０００３】
取水口には、取水する海水の塵芥を除去するためにスクリーンが設けられているが、大量に発生した藻やクラゲ等の異物により取水口に設けられたスクリーンが閉塞して、補機冷却海水系の海水取水が制限されることがある。
また、海水を汲み上げるポンプの定期検査のため、補機冷却海水系のポンプを停止することがある。
【０００４】
一方、原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系等の補機設備には、冷却を停止できないものがある。例えば、原子力発電所では、冷温停止後も原子炉の崩壊熱を冷却する残留熱除去系は停止できない。このため、残留熱除去系の冷却水の除熱を行うための海水の取水は原則として停止できない。
【０００５】
海水の取水を停止するために、例えば、特許文献１では、補機冷却海水系を冷凍機により冷却液の除熱を行う冷却水循環系で代替するシステムが開示され、定期検査時にも原子炉補機冷却水系の運転を行えるようにしている。
【０００６】
詳しくは、特許文献１には、従来の補機冷却海水系に加えて、隔離弁によって隔離された空冷式冷凍機と、循環ポンプと、前記循環ポンプ吸込み圧力確保のためのサージタンクを有し、定期検査時に補機冷却海水系の代替冷却を実施する際は、補機冷却水系熱交換器を取水側から隔離後に、熱交換器内の海水抜き及び清掃を行い、循環ポンプによって淡水を通水することで空冷式冷凍機経由のループ冷却を実現することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２５７９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の技術によれば、海水により補機冷却水系の冷却水の除熱を行う補機冷却海水系を、冷凍機により除熱を行う閉ループ淡水冷却に代替できるが、切替えの際に補機冷却水系熱交換器を海水側から一時隔離し、熱交換機器・配管内の水抜きおよび清掃を手順として実施しなくてはならないため、熱交換ができない時間が生じ、連続的な運転を行うことができない問題がある。
【０００９】
この切替え時間の短縮のために、冗長構成の熱交換機器の予備機（待機機）を予め水抜きおよび清掃しておくことが考えられるが、この場合には、切替え後の熱交換容量（除熱量）を維持するために、冗長構成の熱交換機器の本番機と予備機（待機機）の台数を同じにする必要があり、設備が大型化する問題がある。
【００１０】
本発明は、海水が取水できない状態になっても、補機冷却水系の運転を中断することなく、連続して運転可能な補機冷却海水系等の海水冷却システム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】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明の海水冷却システムは、海水により冷却流体の除熱を行う熱交換器と、海から取水した海水を前記熱交換器に注水する注水ラインと、前記熱交換器で冷却流体から吸熱した海水を海に放水する放水ラインと、前記熱交換器と並列になるように前記注水ラインと前記放水ラインとに接続されて、前記熱交換器に淡水を循環注水するとともに、前記熱交換器で吸熱した淡水を冷却する淡水循環冷却装置と、を備え、海水の取水異常が生じた際に、前記熱交換器への注水を海水から前記淡水循環冷却装置の淡水に切り替えて、前記淡水循環冷却装置から前記熱交換器へ所定量の淡水注水を行い、前記淡水注水された量に相当する海水を前記放水ラインから放水した後に、前記淡水循環冷却装置が前記熱交換器に淡水を循環冷却するようにした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の補機冷却海水系等の海水冷却システムによれば、海水の取水が行えない状態になっても補機冷却水系の運転を中断する必要がないので、原子力発電所や火力発電所の可用性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の海水冷却システムの構成を示す系統図である。
【図２】実施形態の海水冷却システムの状態遷移を示す図である。
【図３】実施形態の他の淡水置換判定手段を示す図である。
【図４】実施形態の海水冷却システムの他構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の海水冷却システムの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
≪第１実施形態≫
図１は、海水冷却システムとしての、原子力発電所における原子炉補機冷却水系の冷却水を海水で除熱する原子炉補機冷却海水系やタービン補機冷却水系の冷却水を海水で除熱するタービン補機冷却海水系の構成を示す系統図である。また、火力発電所のタービン補機冷却海水系においても、同様の構成を採ることができる。
【００１５】
熱交換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ（以下、総称して熱交換器１０１と記す）は、補機冷却系の冷却水を注水ライン２０２から供給される海水により除熱する熱交換器である。熱交換器１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃで補機冷却系の冷却水から吸熱した海水は、熱交換器出口ライン２０３を通って放水ライン２０４で海へ排水される。
注水ライン２０２は、海水取水弁３０１を介して、海水ポンプ１０２ａ、１０２ｂ（以下、総称して海水ポンプ１０２と記す）に接続している。海水ポンプ１０２は、取水ライン２０１ａ、２０１ｂから汲み上げた海水を注水ライン２０２に供給する。
【００１６】
海水取水弁３０１は、注水ライン２０２に設けられ、熱交換器１０１への海水注入を制御する開閉弁である。
海水放水弁３０２は、海水を海に放水するための放水ライン２０４に設けられ、熱交換器１０１の海水放水を制御する開閉弁である。
【００１７】
海水冷却システムにおける海水により原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水を除熱する通常運転時には、海水取水弁３０１と海水放水弁３０２は、開状態となっている。
これにより、海水ポンプ１０２で汲み上げた海水は、注水ライン２０２から熱交換器１０１に注水され、熱交換器１０１で原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水から吸熱し、放水ライン２０４を通って海へ放水される。
【００１８】
図１の系統図では、熱交換器１０１は１つの熱交換器を予備器とした冗長構成となっているが、この構成に限定されるものではない。また、冗長構成でない熱交換器１０１を備えた補機冷却海水系でも実施形態の海水冷却システムを適用することができる。
また、海水ポンプ１０２も冗長構成となっているが、この構成に限定されない。
【００１９】
つぎに、異物により取水口に設けられたスクリーンが閉塞して海水の取水を制限される場合や、海水ポンプ１０２の故障により海水の汲み上げができなかった場合の海水冷却システムの代替運転について説明する。
この代替運転は、海水冷却システムの海水ポンプ１０２の定期検査時に行ってもよい。
【００２０】
海水冷却システムの代替運転は、図１の系統図において、冷却塔１０３と淡水ポンプ１０４により行われる。以下、これらの構成や動作について詳細に説明する。
なお、本明細書では、冷却塔１０３と淡水ポンプ１０４と接続配管を合わせて、淡水循環冷却装置と記す。
【００２１】
冷却塔１０３は、上部から冷却水を滴下させて側部より外気を流入させ、冷却水の蒸発潜熱を外気により奪うことで、冷却水を除熱する冷却装置である。
冷却塔１０３は、例えば、特開2016-40031号公報（段落0038-0043、図１を参照）にも開示されている構造を有する。
【００２２】
冷却塔１０３は、下部の貯水槽（特開2016-40031号公報の貯留部113に対応）に所定量の冷却水として淡水を貯水している。
詳細は後述するが、冷却塔１０３の貯水槽には、少なくとも、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から熱交換器１０１を通って放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの海水の流路の流路容量に相当する容量の淡水を貯水している。
【００２３】
淡水ポンプ１０４は、冷却塔１０３に接続し、冷却塔１０３の貯水槽に貯水されている淡水を、注水ライン２０２を通して熱交換器１０１に注水するポンプである。
水位計４０１は、冷却塔１０３の貯水槽に貯水されている淡水の貯水容量を検出する。詳細は後述するが、水位計４０１の検出結果に応じて淡水循環冷却装置が給水する淡水容量を把握し、実施形態の海水冷却システムの系統制御を行う。
【００２４】
上記の冷却塔１０３と淡水ポンプ１０４とを備えた淡水循環冷却装置は、吐出側（淡水ポンプ１０４の吐出側）の淡水吐出ライン２０５に設けられた淡水吐出弁３０３を介して注水ライン２０２に接続し、吸入側（冷却塔１０３の吸入側）の淡水吸入ライン２０６に設けられた淡水吸入弁３０４を介して放水ライン２０４に接続している。
【００２５】
この接続により、淡水循環冷却装置と熱交換器１０１との間で、淡水による循環冷却流路が形成されている。つまり、熱交換器１０１で補機冷却水系の冷却水から吸熱した淡水が、淡水循環冷却装置の冷却塔１０３で除熱され、淡水ポンプ１０４により淡水が熱交換器１０１に注水されて循環を行う。
【００２６】
詳しくは、代替運転時には、淡水循環冷却装置と熱交換器１０１との間で淡水による循環冷却流路が形成するように、淡水吐出弁３０３と淡水吸入弁３０４を淡水が通流するように開状態とし、海水を注水しないように海水取水弁３０１を閉状態とし、淡水が海に放水されないように海水放水弁３０２を閉状態とする。海水ポンプ１０２が停止状態であることは言うまでもない。
これにより、海水が取水できない状態でも、淡水循環冷却装置によって補機冷却水系の冷却水の除熱を行うことができる。
【００２７】
淡水循環冷却装置に貯水または循環する淡水は、海水であってもよいが、貯水や循環に伴う海水の腐敗や、異物の付着、析出物の発生等により、淡水循環冷却装置に悪影響を及ぼす恐れがあるため、淡水や純水を使用することが望ましい。
また、冷却塔１０３は、媒体が大気と接触する開放型となるため、細菌汚染を引き起こす可能性がある。このため、淡水を使用する場合でも、塩素剤等の薬剤を投入することが望ましい。
【００２８】
上記では、水位計４０１により、淡水循環冷却装置が給水する淡水容量を把握すると述べたが、水位計４０１に替えて、淡水吐出ライン２０５に図示しない流量計を設け、時間積分により淡水循環冷却装置が給水する淡水容量を把握するようにしてもよい。
淡水循環冷却装置が給水する淡水容量を把握できるセンサであれば、水位計４０１や流量計に限定されない。
【００２９】
ところで、冷却塔１０３は、蒸発潜熱を利用した開放型の冷却装置のため、運転中に、淡水の容量が減少する。また、待機状態においても、蒸発により淡水の容量が減少する。
淡水の補給機構を設けて、水位計４０１により一定量の淡水を貯水するようにすることが望ましい。
【００３０】
つぎに、図１に示した海水冷却システムとしての原子炉補機冷却海水系やタービン補機冷却水系の運転状態の遷移を図２により説明する。
実施形態の海水冷却システムは、海水により原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水を除熱する通常運転の状態（Ｓ２１）と、冷却塔１０３と淡水ポンプ１０４を有する淡水循環冷却装置と熱交換器１０１との間で、淡水を循環して原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水を除熱する代替運転の状態（Ｓ２３）を有する。
【００３１】
さらに、海水冷却システムが通常運転の状態（Ｓ２１）から代替運転の状態（Ｓ２３）に遷移する際には、熱交換器１０１の通流水が、海水から淡水に連続して替わるように、海水取水弁３０１と海水放水弁３０２と淡水吐出弁３０３と淡水吸入弁３０４の開閉状態を設定する入替運転の状態（Ｓ２２）を経由する。
この入替運転の状態（Ｓ２２）は、つぎに説明するように、熱交換器１０１の海水を淡水循環冷却装置に貯水した淡水で押し出す運転状態となっている。
【００３２】
通常運転の状態（Ｓ２１）の海水冷却システムでは、淡水循環冷却装置の冷却塔１０３の貯水槽には、少なくとも、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から熱交換器１０１を通って放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの海水の流路の流路容量に相当する容量の淡水を貯水している。
【００３３】
そして、海水冷却システムは、異物により取水口に設けられたスクリーンが閉塞して海水の取水を制限される場合や、海水ポンプ１０２の故障により海水の汲み上げができない状態を検出すると、“海水取得停止”の状態遷移条件が成立し、入替運転の状態（Ｓ２２）に遷移する。
【００３４】
入替運転の状態（Ｓ２２）では、海水冷却システムは、海水ポンプ１０２を停止し、海水取水弁３０１を閉じて、海水の取水を停止するとともに、淡水ポンプ１０４を動作させ、淡水吐出弁３０３を開いて、冷却塔１０３の貯水槽に貯水された淡水を注水ライン２０２に注水する。この際、海水放水弁３０２は開のままとし、淡水吸入弁３０４は閉のままとして、海水を海に放水する。
【００３５】
入替運転の状態（Ｓ２２）では、淡水ポンプ１０４により淡水が注水されるので、注水ライン２０２と熱交換器１０１と放水ライン２０４の海水は、淡水に押し出される。この際、熱交換器１０１の通流は継続しているので、原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水の除熱も継続して行われる。
【００３６】
海水冷却システムは、水位計４０１により冷却塔１０３の貯水槽の水位を監視し、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの海水または淡水の流路の流路容量に相当する水位より大きな水位の減少を検出したか否かを継続的に判定する。
【００３７】
つまり、海水冷却システムは、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の海水が、淡水に置換されたか否かを判定している。海水が淡水に置換されたと判定すると、“淡水置換完了”の状態遷移条件が成立したとして、代替運転の状態（Ｓ２３）に遷移する。
【００３８】
代替運転の状態（Ｓ２３）では、海水冷却システムは、海水放水弁３０２が閉になり、淡水吸入弁３０４が開となるので、淡水が冷却塔１０３に還流する。これにより、冷却塔１０３で、熱交換器１０１で原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水から吸熱した淡水の冷却が行われ、淡水による循環冷却が行われる。
【００３９】
代替運転の状態（Ｓ２３）で海水取水が可能になると、海水冷却システムは、“海水取水開始”の状態遷移条件が成立したとして、通常運転の状態（Ｓ２１）に遷移する。
通常運転の状態（Ｓ２１）への遷移時では、海水冷却システムは、淡水ポンプ１０４を停止し、淡水吐出弁３０３を閉じて淡水注水を停止するとともに、海水ポンプ１０２を動作し、海水取水弁３０１を開いて海水を取水し、注水ライン２０２に海水を注水する。
【００４０】
この通常運転の状態（Ｓ２１）では、淡水吸入弁３０４は閉となり、海水放水弁３０２は開となるので、海水の注入により、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の淡水は押し出されて、海に排水され、流路は海水で満たされる。
流路が海水で満たされるまでの間も、淡水が熱交換器１０１を通流するので、原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水の除熱は継続する。
【００４１】
上記のように、代替運転から通常運転に状態遷移したときに、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路を満たしていた淡水が海に放水されるので、次回の代替運転に備えて、淡水循環冷却装置の冷却塔１０３の貯水槽に淡水の補給を行う。
この代替運転時に循環していた淡水を放水することで、熱交換器１０１や注水ライン２０２、放水ライン２０４の洗浄を兼ねることができる。
【００４２】
代替運転時に使用した淡水を海に放水せずに、淡水循環冷却装置の冷却塔１０３の貯水槽に還流するようにしてもよい。この場合には、海水冷却システムが代替運転から通常運転に状態遷移する間に、還流運転の状態を設ける。
【００４３】
この還流運転の状態では、海水冷却システムは、淡水吸入弁３０４が開で、海水放水弁３０２が閉のままで、淡水ポンプ１０４を停止し、淡水吐出弁３０３を閉じて淡水注水を停止するとともに、海水ポンプ１０２を動作し、海水取水弁３０１を開いて海水を取水し、注水ライン２０２に海水を注水する。
注水ライン２０２に海水が注水されることで、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の淡水は押し出されて、淡水吸入弁３０４を通って、淡水循環冷却装置の冷却塔１０３の貯水槽に還流する。
【００４４】
淡水の還流量は、水位計４０１により冷却塔１０３の貯水槽の水位を検出することで求めることができる。つまり、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の流路容量に相当する水位の上昇を検出したときに、淡水の還流が完了したことを検出できる。
この淡水の還流完了を検出すると、海水冷却システムは、淡水吸入弁３０４を閉じ、海水放水弁３０２を開いて、淡水の還流を停止し、海への放水に切り替える。
【００４５】
図１に示した海水冷却システムでは、海水が取水できない状態になっても、淡水循環冷却装置の冷却塔１０３の貯水槽に貯水された淡水を注水するので、熱交換器１０１の通流が途切れることがない。
これにより、原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の冷却水の除熱が中断することがない。また、淡水に代替した後には、淡水循環冷却装置により熱交換器１０１を淡水の循環冷却により除熱するので、原子炉補機冷却水系やタービン補機冷却水系の動作に影響を与えることがなく運転継続できる。
【００４６】
つぎに、図３により、海水冷却システムにおける、淡水置換の判定手段の他構成について説明する。
図３の海水冷却システムは、図１の海水冷却システムの水位計４０１に替えて、放水ライン２０４を通流する流体の電気伝導率（導電率）を検出する電気伝導率センサ４０２を放水ライン２０４の海水放水弁３０２の海側に設けるようにしている。
電気伝導率センサ４０２以外の図３の海水冷却システムは、図１と同様であり、また、通常運転の状態（図２のＳ２１）や代替運転の状態（図２のＳ２２）も同様であるので、ここでは説明しない。
【００４７】
図３の海水冷却システムは、入替運転の状態（図２のＳ２２）で、淡水循環冷却装置の冷却塔１０３の貯水槽に貯水された淡水が淡水ポンプ１０４により注水ライン２０２に注入され、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の海水が押し出され、海水放水弁３０２を通っての海に放水される。淡水の注水を始めてから所定時間の経過後には、淡水が海水放水弁３０２を通過することになる。
【００４８】
電気伝導率センサ４０２は、海水放水弁３０２を通った流体の電気伝導率（導電率）を周期的に検出する。海水冷却システムは、検出した電気伝導率に基づいて、海水放水弁３０２を通った流体が海水から淡水に変化したことを検知し、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の海水が淡水に置換したことを判定する。
これにより、図３の海水冷却システムは、“淡水置換完了”の状態遷移条件が成立したとし、入替運転の状態（図２のＳ２２）から代替運転の状態（図２のＳ２３）に遷移する。
【００４９】
つぎに、図４により、海水冷却システムの他の実施形態を説明する。
図４の海水冷却システムは、図１の冷却塔１０３の貯水槽に替えて、淡水循環冷却装置が淡水貯水タンク１０５と淡水放水弁３０５とを設けている。
この淡水貯水タンク１０５は、少なくとも、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から熱交換器１０１を通って放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の流路容量に相当する容量の淡水を貯水している。
また、淡水放水弁３０５は、淡水貯水タンク１０５の淡水の放水を制御する開閉弁である。
【００５０】
また、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の海水が淡水に置換したことを、海水放水弁３０２を通った流体の電気伝導率（導電率）を検出する電気伝導率センサ４０２により行う点が図１の淡水循環冷却装置と異なる。
図４の海水冷却システムの上記以外の構成は、図１と同様であり、また、通常運転の状態（図２のＳ２１）や代替運転の状態（図２のＳ２２）も同様であるので、ここでは説明しない。
【００５１】
図４の海水冷却システムは、入替運転の状態（図２のＳ２２）で、淡水放水弁３０５が開けられて、淡水貯水タンク１０５に貯水された淡水が、淡水ポンプ１０４により注水ライン２０２に注入され、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の海水が押し出され、海水放水弁３０２を通っての海に放水される。淡水の注水を始めてから所定時間の経過後には、淡水が海水放水弁３０２を通過することになる。
【００５２】
電気伝導率センサ４０２は、海水放水弁３０２を通った流体の電気伝導率（導電率）を周期的に検出する。海水冷却システムは、検出した電気伝導率に基づいて、海水放水弁３０２を通った流体が海水から淡水に変化したことを検知し、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の海水が淡水に置換したことを判定する。
これにより、図３の海水冷却システムは、“淡水置換完了”の状態遷移条件が成立したとし、入替運転の状態（図２のＳ２２）から代替運転の状態（図２のＳ２３）に遷移する。
代替運転の状態（Ｓ２３）では、淡水放水弁３０５は閉じられる。
【００５３】
また、図示しないが、図４の海水冷却システムにおいて、電気伝導率センサ４０２に替えて、淡水貯水タンク１０５に貯水量検出センサを設けようにしてもよい。
この構成では、淡水置換するための、注水ライン２０２の海水取水弁３０１から、熱交換器１０１を通って、放水ライン２０４の海水放水弁３０２までの流路の流路容量に相当する量の淡水を淡水貯水タンク１０５に予め貯水しておく。そして、入替運転の状態（図２のＳ２２）で、貯水量検出センサにより淡水貯水タンク１０５が空になったことを検出することで、海水が淡水に置換したと判定する。
淡水貯水タンク１０５に、淡水置換するための水量よりも所定量多く貯水しておき、貯水量検出センサにより、貯水量がこの所定量より少なくなったことを検出することで、海水が淡水に置換したと判定してもよい。
【００５４】
図４の淡水貯水タンク１０５を設けた海水冷却システムによれば、冷却塔１０３に貯水する場合に比べて、淡水の大気との接触が少なくなり、藻の発生や腐敗を低減することができる。
【００５５】
上記の実施形態では、淡水循環冷却装置は、循環する淡水を冷却塔１０３により冷却する構成としたが、冷却塔１０３に替えて冷凍機により淡水を冷却してもよい。
この構成によれば、環境変化による冷却性能の調整を容易に行えるので、より安定した淡水の循環冷却を行うことができる。
【００５６】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０１、１０１ａ、  １０１ｂ、１０１ｃ  熱交換器
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、  海水ポンプ
１０３  冷却塔
１０４  淡水ポンプ
１０５  淡水貯水タンク
２０１ａ、２０１ｂ  取水ライン
２０２  注水ライン
２０３  熱交換器出口ライン
２０４  放水ライン
２０５  淡水吐出ライン
２０６  淡水吸入ライン
３０１  海水取水弁
３０２  海水放水弁
３０３  淡水吐出弁
３０４  淡水吸入弁
３０５  淡水放水弁
４０１  水位計
４０２  電気伝導率（導電率）センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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