(57)【要約】【課題】  復水貯蔵タンクまたは復水貯蔵槽（ＣＳＴ）として常用ＣＳＴと非常用ＣＳＴが別個に設置された復水貯蔵設備において、非常時において常用水を非常用水としても利用ができる深層防護の機能を有する復水貯蔵設備を提供すること。【解決手段】  常用ＣＳＴ１０１と非常用ＣＳＴ１０２が別個に設置された復水貯蔵設備において、常用ＣＳＴ１０１と非常用ＣＳＴ１０２が、フェールオープン機能を有する弁（ＦＯ弁）３０１を設けた管路２０４によって接続され、ＦＯ弁３０１が開の際に静水頭差によって常用ＣＳＴ１０１内の水を非常用ＣＳＴ１０２に送水する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水貯蔵タンクまたは復水貯蔵槽（以下、ＣＳＴと称する）として常用ＣＳＴと非常用ＣＳＴが別個に設置された復水貯蔵設備において、
前記常用ＣＳＴと前記非常用ＣＳＴが、フェールオープン機能を有する弁（以下、ＦＯ弁と称する）を設けた管路によって接続されており、
前記ＦＯ弁が開の際に静水頭差によって前記常用ＣＳＴ内の常用水を前記非常用ＣＳＴに送水するようにしたことを特徴とする復水貯蔵設備。
【請求項２】
請求項１に記載の復水貯蔵設備において、
前記常用ＣＳＴが前記非常用ＣＳＴよりも高所に配置されていることを特徴とする復水貯蔵設備。
【請求項３】
請求項２に記載の復水貯蔵設備において、
前記ＦＯ弁を設けた管路は、前記常用ＣＳＴの下部と前記非常用ＣＳＴの上部を接続することを特徴とする復水貯蔵設備。
【請求項４】
請求項１に記載の復水貯蔵設備において、
前記ＦＯ弁を設けた管路は、前記常用ＣＳＴの下部と前記非常用ＣＳＴの下部を接続しており、
前記常用ＣＳＴと前記非常用ＣＳＴは前記ＦＯ弁が開の際に静水頭差によって前記常用ＣＳＴ内の常用水を前記非常用ＣＳＴに送水できるように配置されていることを特徴とする復水貯蔵設備。
【請求項５】
請求項４に記載の復水貯蔵設備において、
前記ＦＯ弁を設けた管路は、前記非常用ＣＳＴから前記常用ＣＳＴへの流れを止める逆止弁を備えていることを特徴とする復水貯蔵設備。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の復水貯蔵設備において、
前記ＦＯ弁は蓄圧装置からの圧縮空気により閉じる方向に駆動される空気動作弁として構成されており、前記非常用ＣＳＴに設けた水位を検出するレベルスイッチが上限水位を検出した際に閉じるように構成されていることを特徴とする復水貯蔵設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復水貯蔵設備に係り、特に原子力発電プラントの復水貯蔵設備の系統構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントで用いられる復水貯蔵タンクまたは復水貯蔵槽（以下ＣＳＴと称する）は、プラントで使用する水を一時貯蔵しておくための設備であり、多目的な機能と巨大な容積を持つ復水貯蔵設備である。ＣＳＴは、プラントの非常用水の貯蔵機能や、系統・機器への給水、水張り、他系統の水の受け入れといった常用水の貯蔵機能を持つ。
【０００３】
復水貯蔵設備として、単一のＣＳＴから構成される系統構成と、非常用水を貯蔵する非常用ＣＳＴおよび常用水を貯蔵する常用ＣＳＴが分離されて設置される系統構成がそれぞれ公知である。
【０００４】
単一のＣＳＴでは、ＣＳＴ下部に貯蔵される水が非常用水源として常に一定量確保され、ＣＳＴ上部の水が常用水源として利用される。ＣＳＴ下部に非常用復水供給配管、ＣＳＴ中腹に常用復水供給配管を有する構成となっている（非特許文献１）。
【０００５】
非常用ＣＳＴと常用ＣＳＴが分離されて設置された復水貯蔵設備として、例えば、特許文献１に記載のように、常用ＣＳＴと非常用ＣＳＴの接続ラインを設け、通常運転中は待機状態にある非常用ＣＳＴに貯蔵された水（非常用水）の水質浄化および水位制御のために、非常用ＣＳＴの非常用水の一部を常用ＣＳＴに回収して浄化し、常用ＣＳＴから非常用ＣＳＴへ水の補給を行うことが提案されている。常用ＣＳＴと非常用ＣＳＴの接続ラインを設け、常用ＣＳＴから非常用ＣＳＴへ水の補給を行うようにしたものとしては、他に特許文献２や特許文献３に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０６２８４号公報
【特許文献２】特開平１０−３０７１９９号公報
【特許文献３】特開２０１２−０１８００９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】軽水炉発電のあらまし  財団法人原子力安全研究協会  P102、図2.11.1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
単一のＣＳＴの系統構成では、非常時において常用水源を非常用水源としても利用ができる深層防護の機能を有していると言える。
【０００９】
しかし、特許文献１などに記載の非常用ＣＳＴと常用ＣＳＴが別個に設置された復水貯蔵設備の系統構成では、プラント内の設備の配置性に優れているが、ポンプを用いて常用ＣＳＴに貯蔵された水（常用水）を非常用ＣＳＴに送水しているため、外部電源喪失などを伴う非常時において、常用水を非常用水として利用する深層防護の機能を喪失する可能性がある。また、ポンプ動力に非常用電源を用いる場合には、非常用電源にかかる負荷が大きくなる。
【００１０】
本発明の目的は、常用ＣＳＴと非常用ＣＳＴが別個に設置された復水貯蔵設備において、非常時において常用水を非常用水としても利用ができる深層防護の機能を有する復水貯蔵設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、常用ＣＳＴと非常用ＣＳＴが別個に設置された復水貯蔵設備において、常用ＣＳＴと非常用ＣＳＴが、フェールオープン機能を有する弁（ＦＯ弁）を設けた管路によって接続され、ＦＯ弁が開の際に静水頭差によって常用ＣＳＴ内の水を非常用ＣＳＴに送水するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非常用ＣＳＴと常用ＣＳＴが別個に設置された復水貯蔵設備において、非常時において静水頭差によって常用ＣＳＴ内の水が非常用ＣＳＴに移動するようになり、非常時において常用水を非常用水として利用することが可能な深層防護の機能を有する系統構成を実現できる。これにより、原子力発電プラントの安全性をより向上させることができる。
【００１３】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の復水貯蔵設備の全体構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施例２の復水貯蔵設備の全体構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
先ず、本発明に至った経緯を説明する。  
非常用ＣＳＴと常用ＣＳＴを別個に配置している特許文献１〜３では、通常運転時における非常用水の浄化ために、ポンプが設けられた管路によって非常用ＣＳＴと常用ＣＳＴを接続している。すなわち、特許文献１〜３では非常時に常用水を非常用水として利用する深層防護の機能について考慮されていない。しかし、非常用ＣＳＴと常用ＣＳＴを別個に設置した復水貯蔵設備においても、単一のＣＳＴの系統構成のように、非常時において常用水源を非常用水源としても利用ができる深層防護の機能を有するようにすることが重要である。
【００１６】
そして、上述したように、従来の非常用ＣＳＴと常用ＣＳＴが分離されて設置された復水貯蔵設備では、ポンプを用いて常用ＣＳＴの常用水を非常用ＣＳＴに送水しているため、外部電源喪失などを伴う非常時において、常用水を非常用水として利用する深層防護の機能を喪失する可能性がある。外部電源喪失を考慮してポンプ動力に非常用電源を用いる構成が考えられる。しかしながら、この場合、非常用電源にかかる負荷が大きくなる。ポンプ動力に非常用電源を用いる構成は、能動的に深層防護の機能を得る構成であると言える。本発明者らは、能動的に深層防護機能を得る構成ではなく、受動的な深層防護の機能を得る構成が有効であるとの着想に基づき、本発明の構成に至ったものである。そして、本発明では、常用ＣＳＴと非常用ＣＳＴをＦＯ弁が設けられた管路によって接続し、静水頭差によって常用ＣＳＴ内の水を非常用ＣＳＴに送水するようにすることにより、ポンプなどの動力を必要とする大規模な機器を用いずに、受動的な深層防護の機能を実現するようにしたものである。  
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１に係る復水貯蔵設備を模式的に示す図である。  
ＣＳＴの主要な機能は以下の通りである。非常用ＣＳＴは１の機能を有し、常用ＣＳＴは２〜５の機能を有している。通常、常用ＣＳＴは非常用ＣＳＴの２〜３倍程度の容量を有する。
１．原子炉冷却用の非常用水源
２．プラント停止中の原子炉ウェル水張り水源
３．プラント構成機器への洗浄水、水張り水、補給水などの供給
４．復水給水系への水張り、およびプラント停止中の復水給水受け入れ
５．廃棄物処理系の処理済水受け入れ
本実施例の復水貯蔵設備は、給水、水張り、他系統の水の受け入れなどを目的として用いられる常用ＣＳＴ１０１と、非常用水の確保を目的として用いられる非常用ＣＳＴ１０２に分離され、別個に設置されている。
【００１８】
常用ＣＳＴ１０１には、他系統からの流入水を受け入れる流入水受け入れライン２０１とプラント構成機器などへの送水を行う常用水供給ライン２０２が接続されている。常用水供給ライン２０２はポンプ（図示省略）が設けられている。
【００１９】
非常用ＣＳＴ１０２には、非常用水供給ライン２０３が接続されている。非常用水供給ライン２０３にはポンプ（図示省略）が設けられている。このポンプは外部電源喪失などの場合でも非常用電源で駆動できるように構成されている。
【００２０】
本実施例では、常用ＣＳＴ１０１が非常用ＣＳＴ１０２よりも高所に配置され、かつ常用ＣＳＴ１０１下部と非常用ＣＳＴ１０２上部がＦＯ弁３０１を設けた管路（常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４）で接続されている。常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４にはポンプが設けられていない。また、同ライン２０４には、非常時に常用ＣＳＴ側から非常用ＣＳＴ側へ水が移動するのに障害となる機器が設けられていない。
【００２１】
ＦＯ弁は、フェールオープン機能を有する弁であり、通常時は閉となっており、プラント電源喪失時、自動で開となる弁を意味する。従って、本実施例では、電源喪失を伴う非常時において、ＦＯ弁３０１が開となることから、静水頭差によって常用ＣＳＴ１０１内の水が非常用ＣＳＴ１０２に移動する。したがって、本実施例では、常用水を非常用水源としても利用可能な深層防護の機能を有する。また、本実施例では、常用ＣＳＴ１０１から非常用ＣＳＴ１０２への送水にポンプのような電源を必要とする機器を用いていないので、深層防護の機能は受動的なものと言える。すなわち、深層防護の機能を得るためにポンプを用いていない。ポンプを用いた場合、非常用電源を必要とする。非常用電源は原子炉に給水するためのポンプなどを駆動するために用いるものである。常用ＣＳＴ１０１から非常用ＣＳＴ１０２への送水のために非常用電源を用いた場合、非常用電源を消費してしまうことになり、原子炉への給水を行うポンプの駆動に影響が出るので、非常用電源を大きなものとする必要がある。本実施例では非常用電源を用いないで深層防護の機能を実現するものである。
【００２２】
本実施例では、常用ＣＳＴ１０１下部と非常用ＣＳＴ１０２上部を接続している。このため、非常用ＣＳＴ１０２内の非常用水が常用水ＣＳＴ１０１に流出することがない。これにより、非常用水源喪失のリスクが解消される。なお、この効果を得るために、常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４の非常用ＣＳＴ１０２への接続口を非常用ＣＳＴ１０２の水位よりも高い位置とし、常用水ＣＳＴ１０１への接続口の位置を、非常用ＣＳＴ１０２への接続口よりも高い位置とするのが望ましい。また、非常用ＣＳＴは水源喪失のリスクをなくすために例えば炭素鋼により形成された常用ＣＳＴよりも強固な部材（例えばステンレス鋼）で構成される。このため、例えば、非常用ＣＳＴの下部に配管を漏水が生じないように接続することは容易でない。従って、常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４の非常用ＣＳＴ１０２への接続（送水の供給口）を非常用ＣＳＴ１０２の上部にすることは漏水リスクの低減にも有効である。
【００２３】
また、本実施例では、非常用ＣＳＴ１０２における水位調節を以下のような構成により実現している。  
すなわち、非常用ＣＳＴ内の水位を検出するために、非常用ＣＳＴ１０２にはレベルスイッチ（リミットスイッチ）４０２が設けられている。また、ＦＯ弁３０１は、圧縮空気で閉方向に動作するように構成された空気動作（Air Operation）弁でもあり、ＦＯ弁３０１には蓄圧器４０１が接続されている。レベルスイッチ４０２で非常用ＣＳＴ１０２内の非常用水の水位を検出し、所定の上限水位を検知したら、蓄圧器４０１からの圧縮空気がＦＯ弁３０１の駆動部に供給されるようになっている。これにより、ＦＯ弁３０１が閉じて、非常用ＣＳＴ１０２におけるオーバーフローを防止する。本実施例は、水位調節のためのラインと非常時に常用ＣＳＴ１０１から非常用ＣＳＴ１０２へ送水して深層防護の機能を実現するためのラインを一つのラインで実現するようにしており、安全性をより向上させながら、コスト低減も可能としたものと言える。
【００２４】
本実施例では、常用ＣＳＴ１０１及び非常用ＣＳＴ１０２を共にタンクにより構成しても良いが、非常用ＣＳＴ１０２をプールとして構成するのが望ましい。すなわち、常用ＣＳＴ１０１をタンク（容器）とし、地面若しくは高所に設置し、非常用ＣＳＴ１０２を常用ＣＳＴ１０１よりも低所に位置するように地下若しくは地面にプールとして据え付ける。非常用ＣＳＴ１０２は、例えば、コンクリートにより枠体が形成され、内部にステンレス鋼の内張り材が施された構成とする。
【実施例２】
【００２５】
図２は、本発明の実施例２に係る復水貯蔵設備を模式的に示す図である。実施例１と共通な部分についての説明は省略する。  
実施例２では、常用ＣＳＴ１０１及び非常用ＣＳＴ１０２が共にタンクにより構成されている。常用ＣＳＴ１０１下部と非常用ＣＳＴ１０２下部が、常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４により接続されている。常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４の非常用ＣＳＴ１０２への接続を容易にするため、非常用ＣＳＴ１０２は炭素鋼で構成されている。また、常用ＣＳＴ１０１と非常用ＣＳＴ１０２は略同一レベルに設置されており、例えば、同一建屋内に設置されている。本実施例では、常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４に、ＦＯ弁３０１と逆止弁３０２が設けられている。また、同ライン２０４には、実施例１と同様に、非常時に常用ＣＳＴ側から非常用ＣＳＴ側へ水が移動するのに障害となる機器が設けられていない。
【００２６】
非常用ＣＳＴ１０２は常用ＣＳＴ１０１に比べ容積が十分に小さくなることから、同一レベルに設置されていても、電源喪失を伴う非常時において、常用ＣＳＴ１０１の常用水は水頭差により非常用ＣＳＴ１０２に流入する。従って、非常時に常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４を通じて常用ＣＳＴ１０１から非常用ＣＳＴ１０２へ自動で水が流入する。すなわち、本実施例においても常用水を非常用水源としても利用可能な深層防護の機能を有する。また、逆止弁３０２は、非常用ＣＳＴ１０２から常用ＣＳＴ１０１への流れを止めるもので、逆止弁３０２により、常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン２０４を通じて非常用ＣＳＴ１０２内の非常用水が常用ＣＳＴ１０１に流出することによる非常用水源喪失のリスクが低減する。
【００２７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加，削除，置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０１：常用ＣＳＴ
１０２：非常用ＣＳＴ
２０１：流入水受け入れライン
２０２：常用水供給ライン
２０３：非常用水供給ライン
２０４：常用ＣＳＴ‐非常用ＣＳＴ接続ライン
３０１：ＦＯ弁
３０２：逆止弁
４０１：蓄圧器
４０２：レベルスイッチ
【図１】
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【図２】
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