(57)【要約】      （修正有）【課題】人命を守りつつ原子炉を守り電力供給の出来る原子力発電所の構造ならびに原子炉が被災し水没しても冷却水を送水し続け、メルトダウンやメルトスルーが起こり難い原子力発電の新たな構造が必要とされている。【解決手段】復水の一部を復水助長媒体とし、助長媒体をリングノズルに噴射した復水噴射ノズル気流に復水側蒸気を巻き込みつつ、断熱膨張で低温になった復水と復水側蒸気を混合しつつ、蒸気の復水を助長させる新小型復水構造とする。次に、原子炉近傍に各種の遮断バルブを設け非常時に遮断する。また、近傍に台地を築き、台地上に必要な副施設を設け、原子炉建屋の屋上を通り、台地と連絡する架台上を配管され副施設にバイパス経路をもって接続される構造をなし、原子炉と副施設を繋ぎ密閉性の高い原子炉が例え水没しても稼働出来る本発明とする。メルトダウンやメルトスルーが起きにくく、且つ、水没しても稼働し続け代替発電を必要としない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水の一部を復水助長媒体とし、復水噴射ポンプにより送水加圧し、冷却器により冷却後復水噴射ノズルよりリングノズルに噴射した復水噴射ノズル気流に復水側蒸気を巻き込みつつ、噴射し低温になった復水と復水側蒸気を混合しつつ、蒸気の復水を助長させる新小型復水構造。
【請求項２】
海抜の低い原子力発電所の近傍に想定津波の高さ以上の標高に台地を築き、原子炉以外の必要な副施設を設ける発電所の構造。
【請求項３】
遮断バルブと原子炉の間にバイパス配管を接続し、原子炉建屋の屋上を通り、台地と連絡する架台上を配管され副施設にバイパス経路をもって接続される構造。
【請求項４】
原子炉に接続される全ての配管類上に、原子炉近傍に遮断バルブを設け非常時に遮断することにより原子炉を孤立させる構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】原子力発電施設と災害対策および復水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  原子力発電プラントならびに原子炉冷却水について、種々の提案がある。また、広くインターネット上に、原子力発電や復水器および非常用冷却システムや蒸気加熱室および蒸気発生器等が掲載されている。特許文献１は原子力発電プラントの１／２次系排水システムおよび原子力プラントについて、特許文献２は原子炉一次冷却水系について提案している。また、非特許文献１にインターネットで検索したワードを記した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開平２０１２−１４９９６８
【特許文献２】  特開平９−６８５９０
【非特許文献１】  検索したワードは、原子力発電および復水器および非常用冷却システムおよび蒸気加熱室
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  大きな津波の被害に遭い原子力発電所が稼働停止に追い込まれた。また、冷却水の供給も絶たれメルトダウンやメルトスルーが起き、甚大な二次被害を出した。それに伴い、製造業や国民に長期間の電力供給停止に及んだ。その上、有害な放射性物質飛散により人命の危機ならびに自然に多大な被害を出した。そこで、人命を守りつつ原子炉を守り電力供給の出来る原子力発電所の構造ならびに原子炉が被災し水没しても冷却水を送水し続け、メルトダウンやメルトスルーが起こり難い原子力発電の新たな構造が必要とされている。その構造の提案が一番目の課題とする。【０００５】  また、電力供給を原子力以外の代替発電に求めるが発電コストも上がりライフライン利用者の負担額も大きく増加している。製造業ならびに国民の負担を少なくする事を二番目の課題とする。【０００６】  また、二次災害となる放射性物質飛散も防ぎ原子炉を安全停止する構造を三番目の課題とする。【０００７】  原子炉冷却水の確保のために新たな小型の復水構造が必要である。新規構築が四番目の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  海抜の低い原子力発電所の近傍に想定津波の高さ以上の標高に台地を築き、原子炉以外の必要な副施設を設ける構造を一つの手段とする。【０００９】  原子炉に接続される全ての配管類上に、原子炉近傍に遮断バルブを設け非常時に遮断することにより原子炉を孤立させる構造を一つの手段とする。【００１０】  遮断バルブと原子炉の間にバイパス配管を接続し、原子炉建屋の屋上を通り、台地と連絡する架台上を配管され副施設にバイパス経路をもって接続される構造を一つの手段とする。【００１１】  密閉性の高い原子炉に台地の副施設をバイパス接続する事により、原子炉が水没あるいは現状の他の施設が稼働不可能になっても、原子炉を冷却しつつ小規模になるが発電所として稼働し続ける上に、発電した電力を施設の稼働や制御の電力と出来る全体構造を一つの手段とする。【００１２】  また、原子炉冷却も蒸気の復水も連続で出来るので、炉のメルトダウンやメルトスルーを防げる。その上、二次災害となる放射性物質飛散も防ぎ原子炉を安全停止する物理的余裕も出来る本発明を手段とする。【００１３】  原子炉以外の施設が被災を受けても代替発電が不要な本発明を手段とする事により製造業ならびに国民の負担を少なくする事が出来る【００１４】  新たな小型の復水構造である本発明手段として原子炉冷却水の確保が出来る。
【発明の効果】
【００１５】  本発明の種々の手段を用いることにより原子炉を守りながら電力の供給が可能となり、それに伴い、原子炉の安全な停止までの時間的余裕も出来る。また、安全に停止出来ることは、二次災害となる放射能の放出も防げる可能性も大きく期待でき、人命の危機を回避し自然破壊も防ぎ、国民の利益と財産を守れる。【００１６】  その上、副施設の３５送電線により電力量は少ないが電力供給が出来る。そのため、原子力発電以外の代替発電も少なく済み、利用料金等の負担増を少なく出来る。また、製造業も生産停止に陥ることなく済み、国民の利便性を確保出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】は、台地と副施設概略全体図である。
【図２】は、原子炉近傍の遮断バルブ位置図とバイパス配管接続位置図である。
【図３】（イ）は、本発明のリングノズルと復水の新構造である。（ロ）は、リングノズルの正面断面と右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  以下、本発明の実施形態を説明するために、各符号について先に記す。１はＭＡＩＮ側発電タービンであり通常稼働している現存のＭＡＩＮ側発電タービンを示します。２は蒸気遮断バルブであり、災害発生時に１へ供給されている蒸気を遮断するバルブです。３は二次冷却水遮断バルブであり二次冷却水を遮断するバルブです。４は一次冷却水副施設側入口バルブであり、災害時に原子炉１０の一次冷却水を副施設側に流す入口バルブです。５は一次冷却水副施設側出口バルブであり、副施設側より原子炉１０への一次冷却水の出口バルブです。６は蒸気副施設側バルブであり、８の蒸気を副施設側に流すバルブです。７は二次冷却水副施設側バルブであり、６１の復水ならびに副施設で作られた二次冷却水が８への経路上に設置された副施設側バルブです。
【００１９】８は蒸気発生器であり、１のタービンを駆動する蒸気を発生させる部位です。原子炉が加圧式の場合であり沸騰型では省かれます。９は一次冷却水遮断入口バルブであり、１０の原子炉に入る一次冷却水を遮断するバルブである。１０は原子炉であり、今回取り上げたのは加圧式である。１１は一次冷却水遮断出口バルブであり、１０の原子炉から出る一次冷却水を遮断するバルブである。
【００２０】  ２０は副タービンであり、台地の副施設に設置されるタービンである。３０は海であり、発電所近辺の海より台地の副施設で冷却に使用する海水を取り入れるところです。３１は副施設制御室であり、台地に設置され遮断バルブや各種の制御指令をするところです。３２はヘリポートであり、緊急時の着陸スペースです。３３はアンテナであり３１の制御指令を無線で発信する設備です。遮断バルブを無線制御という事を強調の為にアンテナマークを図示した。３４は送電線鉄塔であり、２０の副タービンで発電した電力を送電する為の施設である。３５は送電線であり、３４と同様である。３６は副タービン室および副発電室ならびに復水室等であり、台地に設置される発電所に必要な施設です。別棟でも良いが今回は簡略化した。
【００２１】  ３７は副純水製造室および副蒸気発生室等であり、一次冷却水の純水を精製する施設および蒸気加熱室である。３８は連絡架台であり、台地と４３の原子炉建屋屋上を結ぶ連絡架台である。作業通路およびＭＡＩＮ側から副施設への各種パイパス配管や非常用の電力供給ケーブル等の各種ケーブルです。３９は海水汲み上げポンプであり、副施設で使用する冷却用の海水をくみ上げるポンプである。４０は地下水くみ上げポンプであり、副施設で使用する海水以外の地下水をくみ上げるポンプです。４１は井戸であり、４０の地下水取水用の井戸です。４２は海水路配管であり、海水用の配管です。４３は原子炉建屋であり、ＧＬ１のＭＡＩＮ側にある現存の原子炉建屋です。４４は電力供給ケーブルであり、副施設で発電した電力の一部をＭＡＩＮ側の装置施設に送電するケーブルであり、３８の連絡架台に敷設される。
【００２２】  ５０はタービン駆動蒸気であり、２０の副タービンを駆動する蒸気である。５２は復水側蒸気１であり、７０の復水側蒸気の一部を分岐したものである。５３は冷却器１であり、５２を冷却する装置である。５４は復水側蒸気２であり、７０を分岐させた５２の残りの蒸気２である。５５は復水側蒸気気流であり５９のリングノズルを通過した５４の気流および６７の冷却復水側蒸気１の気流である。５６は復水噴射ノズル気流であり、６０の復水噴射ノズルより噴射され５９を通過した復水の気流である。５７は冷却器３であり、５５および５６の蒸気ならびに噴射された復水を冷却する冷却器である。５８は復水２であり、５５および５６の復水である。
【００２３】  ５９はリングノズルであり、本発明のノズルである。５６の気流に５５を巻き込みならびに混合させる特色を持ったノズルである。６０は復水噴射ノズルであり、復水を５９の中を通過する様に噴射するノズルである。６１は復水であり、６１および５８の復水１と復水２の合計の復水である。６２は冷却器２であり、６３の復水噴射ポンプと６０のノズル間の復水を冷却する冷却器である。６３は復水噴射ポンプであり６１の復水を６０の噴射ノズルまで加圧送水し噴射するポンプである。６４は復水吸い上げ配管であり、６１の復水を送水する配管である。６５は復水プールであり６６および５８の復水を貯留するプールである。６６は復水１であり、５２の復水である。
【００２４】  ６７は冷却復水側蒸気１であり、５３の冷却器１を通り過ぎ復水にならなかった冷却復水側蒸気１である。６８は冷却水出口であり、５３の冷却器１の冷却水の出口側配管である。６９は冷却水出口側配管であり、５３の冷却器１の冷却水の入口側配管である。７０は復水側蒸気であり、２０の副タービンを通過した蒸気である。７１は復水取り出し口であり、二次冷却水として使用するために６５の復水プールより復水の取り出し口である。７２は海水排水ポンプであり、復水器等に使用した冷却海水の排水用の海水ポンプである。７３は海水排水配管であり、海に排水するための配管である。７５は副二次冷却水室であり、副施設の二次冷却水製造送水する。７６は有害物質除去装置であり放射性物質を除去する装置です。７７は大気放出するところです。７８は新復水室であり本発明の復水構造の施設である。７８内の圧力を下げるために７６を通り７７より大気放出されます。
【００２５】  ＧＬ１は現存発電所地盤および標高１であり現存のＭＡＩＮ側施設のある標高である、ＧＬ２は台地地盤および標高２であり、本発明の台地を整地し、副発電所施設を配する台地の標高である。
【００２６】  多少、符号の説明と重複もあるが、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、台地と副施設概略全体図であり、現存発電所地盤は海水を冷却に利用するため３０の海より僅かに高いＧＬ１の標高１が選ばれている。ＭＡＩＮおよびＳＵＢと示している一点鎮線を境に現状の施設はＭＡＩＮ側にある。配管類の一例として、２の蒸気遮断バルブおよび３二次冷却水遮断バルブおよび９の一次冷却水出口遮断バルブおよび１１の一次冷却水入口遮断バルブを取り上げ説明する。
【００２７】  ２、３、９、１１の遮断バルブが、災害発生時に１０の原子炉と接続されている種々の施設との接続を遮断し１０の原子炉のみを孤立させる役目をするバルブであり、３１の副施設制御室より３３のアンテナを利用し無線制御あるいは、３８の連絡架台上に配管類と一緒に敷設される４４のケーブル類で有線制御される。遮断バルブの左側方向の海側に種々の現存施設があるが省略する。
【００２８】  次に、台地地盤のＧＬ２の標高２とＧＬ１の標高１の標高差は、想定津波の最高高さより安全を考慮し大きくする必要がある事は明白です。
【００２９】  特に、図１において注目すべきは、台地と原子炉建屋とが、３８の架台で連絡する点です。このことは、標高１にある全ての施設が水没しても原子炉建屋の屋上が免れていれば架台に付帯の作業歩道を徒歩で渡り、建屋の中を目視出来る利点と屋上に設置される侵入口より入れる利点もある。また、ロボット等を使う手段もある。
【００３０】  種々の文献やネット上に掲載の記事等で非常原子炉冷却を見かけるが、原子炉と同じ標高に設置する装置であって、その装置も水没を免れない。本発明は、原子炉のみをＧＬ１に残し、バイパス配管をもってＧＬ２の標高に設置される原子炉以外に必要な施設一切がある副施設に接続し発電所の稼働を行う本発明は、明確に原子炉を守る手段と言える。
【００３１】  依って、海抜の低い原子力発電所の近傍に想定津波の高さ以上の標高に台地を築き、原子炉以外の必要な副施設を設ける発電所の構造が本発明の特徴です。
【００３２】  そして、遮断バルブと原子炉の間にバイパス配管を接続し、原子炉建屋の屋上を通り、台地と連絡する架台上を配管され副施設にバイパス経路をもって接続される構造をしている。
【００３３】  図２は、原子炉近傍の遮断バルブ位置図とバイパス配管接続位置図である。原子炉の一次冷却水の系統では１０の原子炉の左側より出て行く冷却水は、１１の一次冷却水遮断出口バルブに至る途中で４の一次冷却水副施設側入口バルブに向い副施設へのバイパス配管が接続される。一次冷却水は１１を通過し８の蒸気発生器に入る。８を出た冷却水は９の一次冷却水遮断入口バルブに達する。その後１０の原子炉の向うが途中で５のバルブを経由した副施設よりのバイパス配管が接続される。４３の原子炉建屋屋上に設置されたバルブ４および５の先には台地の３７の副純水製造室および副蒸気発生室にある副蒸気発生器に接続されている。
【００３４】  次に、８の蒸気発生器に流入する二次冷却水の系統は、ＭＡＩＮ側施設より３の二次冷却水遮断バルブを経由して流入する。バルブと８の間に、建屋屋上に設置された７の二次冷却水副施設側バルブを経由し副施設側の二次冷却水が流入するバイパス配管が接続される。
【００３５】  次に、８の蒸気発生器より発生した蒸気の系統は、図示の８の上部より蒸気が流出するが、建屋屋上に設置された６の蒸気副施設側バルブを経由し副施設側の２０の副タービンにバイパス配管される。８と６の間より分岐して２の蒸気遮断バルブを経由して１のＭＡＩＮ側発電タービンにいたる。
【００３６】  １の原子炉を孤立させるには、２および３および９ならびに１１の各遮断バルブを閉鎖するとＭＡＩＮ側施設一切より分離孤立させることが出来る。分離孤立させた後各バイパス経路を使用して、原子炉１を運転し続ける。また、６および７のバルブは、分離孤立後に８の蒸気発生器が冷却され圧力も落ち着けば閉鎖し、８の蒸気発生器も原子炉より切り離す。
【００３７】  纏めて言い換えると、原子炉に接続される全ての配管類上に、原子炉近傍に遮断バルブを設け非常時に遮断することにより原子炉を孤立させる構造をしている。
【００３８】  図３は、本発明のリングノズルと復水の新構造である。図（イ）において、２０の副タービンを駆動し終わった蒸気７０は、図示の様に５２および５４の二系統にわけられる。分岐した５２の復水側蒸気１は５３の冷却器１にて冷却復水側蒸気１は冷やされて復水６６となる。６６の復水は６５の復水プールに貯留される。
【００３９】  これからが、本発明の新小型復水構造である。６５の復水プールに貯留された６１の復水を６３の復水噴射ポンプにより６４の復水吸い上げ配管より取り込まれ加圧され、其ののち、６２の冷却器２により加圧され温度の上がった復水を徐冷し、６０の復水噴射ノズルより５９のリングノズルの図中の左側より中央部近辺に噴射されて５６の復水噴射ノズル気流となる。
【００４０】  次に、７０より分岐した５４の復水側蒸気２は５９のリングノズルの左側で、図示していないが種々のノズルあるいは復水側蒸気の配管端より放出する。放出された蒸気の気流はリングノズルに案内されつつ、５６の気流に巻き込まれ、混合されながら５５の復水側蒸気気流となる。蒸気と復水の噴霧により水分の多い５５および５６の合わされた雰囲気となり、その上、ノズルより噴射されるので、蒸気温度も噴射復水の温度もさがる。高湿低温の気流あるいは雰囲気となった状態で、５７の冷却器３のより冷やされ５８の復水となり６５の復水プールに貯留される。三つの冷却器に供給される冷却水は６９の冷却水入口より取り入れられ各冷却器を巡った後に６８の冷却水出口より排水される。この冷却水は４０のポンプで汲み上げられる地下水および３９のポンプで汲み上げられる海水でも可能である。また、排水は、７２の海水排水ポンプで７３の海水排水配管にて海に排出される。
【００４１】  ６１の復水は７１の復水取り出し口より二次冷却水となり各装置に供給される。７６の有害物質除去装置により除去された後に７８の新復水室の圧力を下げるために７７より新復水室内の雰囲気が大気放出される。この７８は、３６の副タービン室および副発電室ならびに復水室の一部である。
【００４２】  図（ロ）は、本発明の特徴であるリングノズルの正面断面と右側面図である。左側に正面断面を現わし、右側に右側面図を図示した。形状的には、入口側の左側は右側の出口側より口径が大きくなっており多くの５４の復水側蒸気２を巻き込む様になっている。出口に向かいながら噴霧の復水と復水蒸気２は混合される。
【００４３】  纏めて言い換えると、復水の一部を復水助長媒体とし、復水噴射ポンプにより送水加圧し、冷却器により冷却後復水噴射ノズルよりリングノズルに噴射した復水噴射ノズル気流に復水側蒸気を巻き込みつつ、断熱膨張で低温になった復水と復水側蒸気を混合しつつ、蒸気の復水を助長させる新小型復水構造である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】  本発明の請求項１に記載の新小型復水構造は、原子炉の復水の冷却以外にも産業上において液体ならびに気体の冷却に種々利用できる。
【符号の説明】
【００４５】１    ＭＡＩＮ側発電タービン
２    蒸気遮断バルブ
３    二次冷却水遮断バルブ
４    一次冷却水副施設側入口バルブ
５    一次冷却水副施設側出口バルブ
６    蒸気副施設側バルブ
７    二次冷却水副施設側バルブ
８    蒸気発生器
９    一次冷却水遮断入口バルブ
１０  原子炉
１１  一次冷却水遮断出口バルブ
２０  副タービン
３０  海
３１  副施設制御室
３２  ヘリポート
３３  アンテナ
３４  送電線鉄塔
３５  送電線
３６  副タービン室および副発電室ならびに復水室
３７  副純水製造室および副蒸気発生室
３８  連絡架台
３９  海水汲み上げポンプ
４０  地下水くみ上げポンプ
４１  井戸
４２  海水路配管
４３  原子炉建屋
４４  電力供給ケーブル
５０  タービン駆動蒸気
５２  復水側蒸気１
５３  冷却器１
５４  復水側蒸気２
５５  復水側蒸気気流
５６  復水噴射ノズル気流
５７  冷却器３
５８  復水２
５９  リングノズル
６０  復水噴射ノズル
６１  復水
６２  冷却器２
６３  復水噴射ポンプ
６４  復水吸い上げ配管
６５  復水プール
６６  復水１
６７  冷却復水側蒸気１
６８  冷却水出口側配管
６９  冷却水入口側配管
７０  復水側蒸気
７１  復水取り出し口
７２  海水排水ポンプ
７３  海水排水配管
７５  副二次冷却水室
７６  有害物質除去装置
７７  大気放出
７８  新復水室
ＧＬ１  現存発電所地盤および標高１
ＧＬ２  台地地盤および標高２
【図１】
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【図２】
2015137845.tif 000004
【図３】
2015137845.tif 000005