(57)【要約】【課題】原子炉施設に向けた地下水の流入を遮断でき、かつ実用に供し得る遮水システムを提供する。【解決手段】原子炉施設に向けた地下水の流通を止める原子炉施設周囲の遮水システムであって、原子炉施設の周囲の地盤に、上端部を地表側に突出させて埋設されたヒートパイプ１０と、ガスタービン発電機２４，２５と、そのガスタービン発電機２４，２５に燃料として供給される液化ガスを貯留するタンク１７と、その液化ガスの気化熱によってヒートパイプ１０を冷却するようにヒートパイプ１０の上端部に液化ガスを供給して保持する冷却ジャケット１３と、ヒートパイプ１０を介して液化ガスによって地盤を凍結させた凍土によって形成される遮水壁６とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉施設に向けた地下水の流通を止める原子炉施設周囲の遮水システムにおいて、
前記原子炉施設の周囲の地盤に上端部を地表側に突出させて埋設されたヒートパイプと、
ガスタービン発電機と、
前記ガスタービン発電機に燃料として供給される液化ガスを貯留するタンクと、
前記液化ガスの気化熱によって前記ヒートパイプを冷却するように前記ヒートパイプの上端部に前記液化ガスが有する冷却熱を伝送する冷却熱伝送機構と、
前記ヒートパイプを介して前記液化ガスの冷却熱によって前記地盤を凍結させた凍土によって形成される遮水壁と
を備えていることを特徴とする原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項２】
前記液化ガスが気化して生じた燃料ガスを貯留するガスタンクを更に備え、
前記冷却熱伝送機構は、前記ヒートパイプの上端部に前記液化ガスを保持する冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットに前記液化ガスを供給する給液管路と、前記冷却ジャケットで生じた気相の前記燃料ガスを前記ガスタンクに送るガス管路とを備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項３】
前記冷却熱伝送機構は、前記液化ガスの冷却熱を冷媒に伝達する熱交換器と、前記ヒートパイプの上端部に前記熱交換器によって温度が低下させられた前記冷媒を保持する冷却ジャケットと、前記熱交換器と前記冷却ジャケットとの間で前記冷媒を循環させる循環管路とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項４】
前記遮水壁は、前記地盤中の不透水層に到る深さに形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項５】
前記地盤の含水率を調整するための水を供給する給水管が前記ヒートパイプの周囲に埋設されていることを特徴とする請求項５１ないし４のいずれかに記載の原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項６】
前記地盤中に打ち込まれた鋼板を更に備え、
前記ヒートパイプは前記鋼板に接触した状態で埋設されている
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の原子炉施設周囲の遮水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原子炉や核燃料貯蔵庫などの原子炉施設に対する地下水の流通を止める遮水システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の原子炉施設で事故が起きて放射漏れが生じると、その原子炉施設の周囲を流れる地下水が汚染され、その汚染水が放射能を拡散させたり、あるいは海に流れて海水を汚染する危険がある。このような事故は福島県の東京電力福島第一原子力発電所で発生し、その周囲を流れる地下水が問題となっている。そこで、地下水が原子炉施設に向けて流れないように、発電所の周囲に地盤を凍結させて遮水壁を構築することが検討されている。しかしながら、凍土によって遮水壁を構築した例は過去になく、そのためのシステムや方法は知られていない。
【０００３】
一方、凍土によって貯蔵庫を形成することが従来知られており、その例が特許文献１や特許文献２に記載されている。これらの文献に記載された貯蔵庫は、地面を掘り下げ、あるいは盛り土することにより貯蔵室を作り、その周囲の地盤中もしくは盛り土中にヒートパイプの下端部を埋設し、かつそのヒートパイプの上端部を外気中に露出させ、冷気によって地盤を凍結させて低温貯蔵庫とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−３００１７６号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特開平０３−２７４３６３号公報（第２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１および２に記載されている凍土壁は、貯蔵庫の内部の低温状態を維持するためのいわゆる蓄冷部であり、したがって「壁」としての機能はなく、ましてや遮水機能はない。このことは、各特許文献１，２に記載された貯蔵庫が、独自の壁や屋根を有していることから明らかである。
【０００６】
一方、原子炉施設に対する遮水を行う凍土壁は、原子炉施設の冷却の機能は必要ではなく、上述した貯蔵庫の凍土とは全く異なる特性が要求され、例えば蓄冷の機能は必要がない半面、外気の寒暖に関係することなく常時、強固に凍結して隙間のない遮水機能を果たすことが要求される。すなわち、上記の特許文献１や特許文献２に記載されているように外気の冷熱を地盤に運んで蓄冷することでは、到底、遮水機能のあるものとはなり得ない。このように従来では、蓄冷のための凍土が知られているとしても、遮水のために凍土を使用することに関する技術は全く新しい技術であって、新たに開発しなければならないものであった。
【０００７】
この発明は上記の技術的背景の下になされたものであって、十分実用に供し得る原子炉施設周囲の遮水システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明のシステムは、原子炉施設に向けた地下水の流通を止める原子炉施設周囲の遮水システムにおいて、前記原子炉施設の周囲の地盤に上端部を地表側に突出させて埋設されたヒートパイプと、ガスタービン発電機と、前記ガスタービン発電機に燃料として供給される液化ガスを貯留するタンクと、前記液化ガスの気化熱によって前記ヒートパイプを冷却するように前記ヒートパイプの上端部に前記液化ガスが有する冷却熱を伝送する冷却熱伝送機構と、前記ヒートパイプを介して前記液化ガスの冷却熱によって地盤を凍結させた凍土によって形成される遮水壁とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような構成とすることにより、ガスタービン発電で発生するいわゆる冷熱によって原子炉施設の周囲の地盤を凍結させて凍土からなる遮水壁を形成し、これによって地下水を遮断することができる。
【００１０】
この発明では、前記液化ガスが気化して生じた燃料ガスを貯留するガスタンクを更に備え、前記冷却熱伝送機構は、前記ヒートパイプの上端部に前記液化ガスを保持する冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットに前記液化ガスを供給する給液管路と、前記冷却ジャケットで生じた気相の前記燃料ガスを前記ガスタンクに送るガス管路とを備えた構成とすることができる。
【００１１】
このような構成であれば、液化ガスの有する冷却熱によってヒートパイプを直接冷却することができる。
【００１２】
またこの発明では、前記冷却熱伝送機構は、前記液化ガスの冷却熱を冷媒に伝達する熱交換器と、前記ヒートパイプの上端部に前記熱交換器によって温度が低下させられた前記冷媒を保持する冷却ジャケットと、前記熱交換器と前記冷却ジャケットとの間で前記冷媒を循環させる循環管路とを備えた構成とすることができる。
【００１３】
このような構成であれば、可燃性の液化ガスもしくは気化して生じた燃料ガスを原子炉施設から遠ざけることができる。
【００１４】
この発明では、前記遮水壁は、前記地盤中の不透水層に到る深さに形成されていてよい。
【００１５】
このような構成であれば、地下水が遮水壁の下側に回り込むことを防止でき、原子炉施設に対する地下水の流入を確実に防止できる。
【００１６】
さらに、この発明は、前記地盤の含水率を調整するための水を供給する給水管が前記ヒートパイプの周囲に埋設された構成することができる。
【００１７】
このような構成であれば、凍結させる地盤の含水率を凍結させる箇所の全体に亘って調整でき、したがって過不足なく地盤を凍結させて強固かつ隙間のない遮水壁を形成することができる。
【００１８】
また、この発明は、前記地盤中に打ち込まれた鋼板を更に備え、前記ヒートパイプは前記鋼板に接触した状態で埋設された構成であってもよい。
【００１９】
このような構成であれば、鋼板が遮水壁の一部となって遮水壁の強度が向上し、かつヒートパイプの補強を鋼板によって行うことができ、併せて鋼板が熱伝導部材として機能するので、１本のヒートパイプで凍結させることのできる範囲を拡大することができ、それに伴いヒートパイプの必要本数を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、ガスタービン発電の際に生じるいわゆる排熱もしくは余剰冷熱を有効利用することになるので、ランニングコストが殆ど掛からず、実用に供し得る遮水システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】原子炉施設と遮水壁との位置関係を説明するための模式図である。
【図２】この発明に係る遮水システムの構成を模式的に示す系統図である。
【図３】給水管を設けた例を説明するための部分的な模式図である。
【図４】ヒートパイプを鋼板に沿わせて配置した状態を模式的に示す部分的な平面図である。
【図５】冷却ジャケットにガス抜き管を接続した例を説明するための部分的な模式図である。
【図６】この発明に係る遮水システムの他の例を示す模式図である。
【図７】各ヒートパイプもしくは各郡のヒートパイプに個別にＬＮＧもしくは冷媒を供給できるように構成した配管例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明に係る遮水システムの実施の形態を以下に説明する。この発明に係る遮水システムの基本的な構成を図１および図２に模式的に示してある。図１には、原子炉施設として核反応容器１を収容してある原子炉建屋２および蒸気タービン発電機３を収容してある発電建屋４を記載してあり、これらは海岸５の近くに設置されている。凍土からなる遮水壁６はこれらの施設を囲うようにその周囲の地盤中に形成される。この遮水壁６は、土壌をその内部に含有している水分と共に凍結したものであって、地表７から適当な深さの不透水層（もしくは岩盤）８に到る範囲に垂直に形成されている。したがって、遮水壁６は地下水９の流通層を上下に横切って形成され、地下水層を遮断している。そのため、遮水壁６の外側の地下水９は、原子炉施設に向けて流れないように遮断される。
【００２３】
遮水壁６は常時凍結状態を維持する必要があり、その冷却のためのいわゆる冷熱源として液化ガス（ＬＮＧ）が使用されている。その冷熱によって地盤を冷却するために、遮水壁６には多数のヒートパイプ（もしくはサーモサイフォン）１０が埋設されている。これらのヒートパイプ１０同士の間隔は、それぞれのヒートパイプ１０で土壌を凍結させることのできる範囲に基づいて設定されている。そのヒートパイプ１０は従来知られているとおりの伝熱素子であり、脱気したパイプ（コンテナ）の内部に所定濃度のアンモニア水などの作動流体を封入し、外部からの入熱部（加熱部）で蒸発した作動流体が外部に熱を放散する放熱部（冷却部）で凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送するように構成されている。なお、蒸発部に対する作動流体の還流は、パイプの内部に設けたウイックの毛管力で行ってもよく、あるいは重力で行ってもよい。
【００２４】
これらのヒートパイプ１０は、原子炉施設の周囲の地盤に直接埋設してもよいが、凍結して凍土となりやすくするために改質した土壌に埋設してもよい。その改質した土壌の一例は、砂を主体とした土壌であり、例えば遮水壁６を形成する箇所に、前述した不透水層８に到る穴もしくは溝を掘削し、その穴もしくは溝に砂を投入し、さらに必要に応じて所定の含水率になるように水を注入して改質した土壌とし、ここにヒートパイプ１０を埋設する。その場合、砂を投入する穴あるいは溝の内面に、不織布やフェルトなどの水の浸透を抑制する膜を形成することが好ましい。
【００２５】
なお、その砂地に対する水の供給は、例えば図３に示すように、ヒートパイプ１０と共に給水管１１を地盤中に挿入して行ってもよい。その給水管１１は、所定間隔に多数の貫通孔をあけた鋼管であってよく、凍結の進行に応じてその内部に水を供給することにより、地盤中に水が浸透する。
【００２６】
また、ヒートパイプ１０は、図４に示すように、鋼矢板などの鋼板１２に沿わせた状態で埋設してもよい。鋼板１２は、遮水壁６をその周囲の地盤から区画するために地盤に打ち込み、あるいは掘削された溝の内壁に沿って配置される。このようにして設置された鋼板１２にヒートパイプ１０が沿わせて配置される。このような構成であれば、ヒートパイプ１０が鋼板１２によって補強されるので、土圧などによるヒートパイプ１０の破損もしくは変形などを抑制することができる。これに加えて、鋼板１２が熱伝導部材として機能するので、１本のヒートパイプ１０で土壌を凍結させることのできる範囲を広くすることができ、ひいてはヒートパイプ１０の必要本数を削減することが可能になる。
【００２７】
さらに、遮水壁６は凍結する際に凍上する。したがって、遮水壁６を形成する箇所の地表高さは、凍上による上昇を考慮して、予め低くしておくことが好ましい。また、凍上に伴ってヒートパイプ１０に引っ張り力が作用することがあるので、ヒートパイプ１０は凍上に伴う延びが可能な構成のものであることが好ましい。その例は、パイプ（コンテナ）をコルゲート管によって構成したヒートパイプである。また他の例は、螺旋状に曲がっているヒートパイプである。これらいずれの構成であっても、埋設状態で地盤の凍上と共に上下方向に延びるので、引っ張りによる破断や亀裂を回避することができる。
【００２８】
ＬＮＧの有する冷却熱をヒートパイプ１０に送る冷却熱伝送機構について説明すると、ヒートパイプ１０の上端部は、地表側に延び出ており、それぞれのヒートパイプ１０の上端部に冷却ジャケット１３が設けられている。この冷却ジャケット１３は、冷熱源であるＬＮＧを各ヒートパイプ１０の上端部に対して接触させるためのものであって、各ヒートパイプ１０の上端部を気密状態に覆う密閉容器として構成されている。なお、冷却ジャケット１３は、複数本のヒートパイプ１０の上端部を一括して覆うように構成されていてもよい。隣接する冷却ジャケット１３同士は、この発明における給液管路に相当する連通管１４によって接続されていて、多数の冷却ジャケット１３は所定数の一群が直列に接続され、また各群が互いに並列の関係になるように連通されている。
【００２９】
なお、ＬＮＧは冷却ジャケット１３の内部でヒートパイプ１０から熱を奪って一部が気化する。そのガスがＬＮＧに混入して圧力を増大させることを抑制するために、気化して生じたガスを、冷却ジャケット１３を流れるＬＮＧから分離するように構成することが好ましい。図５はその一例を示しており、各冷却ジャケット１３の上端部にガス抜き管１５が接続され、そのガス抜き管１５がこの発明におけるガス管路に相当する集合管１６に連通されている。この集合管１６は後述するガスタンクに連通されている。
【００３０】
ＬＮＧは液体タンク１７に収容されており、例えば−１６０℃程度になっている。この液体タンク１７にポンプ１８が接続され、このポンプ１８によって所定の流量でＬＮＧが取り出されるようになっている。このポンプ１８の吐出側には三方切替弁１９が接続され、この三方切替弁１９によって前記冷却ジャケット１３側とバイパス管２０側とに切り替えてＬＮＧを供給するようになっている。このバイパス管２０は、冷却ジャケット１３を経由せずに気化装置２１にＬＮＧを供給するためのものである。したがって、冷却ジャケット１３にはガス化されるＬＮＧの一部が供給されるようになっており、その意味ではＬＮＧの気化熱の一部を利用して地盤を凍結させて遮水壁６を形成するように構成されている。
【００３１】
冷却ジャケット１３を通過したＬＮＧはバイパス管２０を流れるＬＮＧに合流させられて気化装置２１に供給される。気化装置２１はＬＮＧに熱を与えて気化させるための熱交換器であり、ポンプ２２で汲み上げた海水によってＬＮＧを加熱するように構成されている。気化して生じた天然ガス（燃料ガス）はガスタンク２３に送られて貯留される。この天然ガスはガスタービン発電機のエネルギー源となっている。すなわち、ガスタービン発電機は、ガスタービンエンジン２４によって発電機２５を回転させて発電するように構成され、そのガスタービンエンジンは従来知られているように、燃焼室２６で天然ガスを燃焼させて高温・高圧のガスを生成し、その高温・高圧のガスをタービン２７に送ってタービン２７を回転させ、そのタービン２７で発生した動力で発電機２５およびコンプレッサ２８を回転させるように構成されている。そのコンプレッサ２８は外気を吸入して圧縮し、その圧縮空気を燃焼室２６に供給するように構成されている。したがってこの発明に係る上述した遮水システムは、ガス発電の際に生じるＬＮＧの気化熱（蒸発熱）を利用して遮水壁を形成するように構成されている。
【００３２】
この発明に係る原子炉施設周囲の遮水は、上述した遮水壁６を構築することにより行われる。その方法は、先ず、原子炉施設の周囲で地下水に流入を止めるべき箇所に多数本のヒートパイプ１０を埋設する。その場合、砂によって地盤を改質し、もしくはその含水率を調整し、あるいは鋼板１２を併用するなど、ヒートパイプ１０の埋設箇所の土質にあった埋設方法を採用する。そのヒートパイプ１０の上端部は地表側に突出させておき、その上端部に前述した冷却ジャケット１３を取り付け、その冷却ジャケット１３に発電用のエネルギー源であるＬＮＧを供給する。ＬＮＧは−１６０℃程度の低温であるから、ヒートパイプ１０の上端部が冷却され、かつ埋設されている下端部が外気温度もしくはそれより高い地中温度になっているから、ヒートパイプ１０は下端部を加熱部、上端部を冷却部として動作する。すなわち、下端部で蒸発した作動流体が上端部に流動した後、放熱して凝縮することにより、地中の熱が上端部に運ばれて冷却される。その結果、地盤が凍結して凍土となり、遮水壁６が形成される。
【００３３】
なお、その場合、ヒートパイプ１０を埋設してある土壌を砂を主体とする改質土壌とし、前述した図３に示す給水管１１を使用して、凍結の進行に応じて水を供給すれば、ヒートパイプ１０の周囲を斑なく均一に凍結させることが容易になる。また、ヒートパイプ１０を鋼板１２に沿わせてあれば、鋼板１２が伝熱部材として機能するために、１本のヒートパイプ１０で広い範囲の地盤を凍結させることができる。さらに、コルゲート管をコンテナとしたヒートパイプ１０あるいは螺旋状に湾曲させたヒートパイプ１０であれば、地盤が凍上した場合に凍上に伴って上下方向に延びるので、ヒートパイプ１０が損傷することを回避もしくは抑制することができる。
【００３４】
こうして形成された遮水壁６は、土壌粒子を氷で固めたものであるから、地下水の流通を完全に止めることができる。また、その遮水壁６は不透水層８に達する深さにまで形成されているので、地下水が遮水壁６の下側に回り込んで遮水壁６の内側に到ることがない。その結果、原子炉施設に対して地下水が到ることがなく、また放射能で汚染された地下水が原子炉施設の周囲に漏れ出ることが防止される。
【００３５】
地盤を凍結させて遮水壁６が一旦形成された後は、遮水壁６に外部から伝達される熱量と同程度の熱量で遮水壁６を冷却することにより凍結状態を維持することができるから、冷却ジャケット１３に供給するべきＬＮＧの量は、遮水壁６を形成する際の量より少なくてよい。したがってその場合は、前述した三方切替弁１９によってＬＮＧをバイパス管２０側に流す。冷却ジャケット１３を経由したＬＮＧあるいはバイパス管２０を経由したＬＮＧは気化装置２１によって海水により加熱され、気化する。その天然ガスは一旦ガスタンク２３に貯留され、その後にガスタービン発電機に送られて発電の用に供される。したがって、この発明によれば、常用されるガスタービン発電で生じかつ多くが廃棄されているＬＮＧの蒸発熱を冷熱源として遮水壁６を形成するから、遮水のための冷却エネルギーにコストが殆ど掛からず、むしろエネルギーの有効利用を図ることができる。
【００３６】
上述したヒートパイプ１０は地盤から熱を奪って地盤を凍結させるためのものであるから、ヒートパイプ１０は周囲の土壌に可及的に直接接触していることが好ましい。そのため、腐食や土圧などによるヒートパイプ１０の劣化が避けられない。しかしながら、上述した遮水システムでは、冷却ジャケット１３や連通管１４などのＬＮＧを流す管路は地表側に配置されているから、地中のヒートパイプ１０に損傷が生じても可燃性のガスが周囲の環境に漏洩する危険がない。また、ヒートパイプ１０が損傷した場合には、そのヒートパイプ１０を交換すればよく、ガス配管の再構築などの工事を必要としないので、メインテナンスが容易になって低コスト化することができる。
【００３７】
つぎにこの発明の他の具体例を説明する。原子炉施設の敷地あるいは所定の範囲の領域（エリア）に可燃性の多量の燃料を配置することを避ける場合の例である。図６において、符号３０は可燃性ガスの配置を忌避するように予め定められた領域を示し、前述した原子炉建屋２や遮水壁６などはこの領域３０の内側に設けられる。これに対して前述した液体タンク１７やポンプ１８、気化装置２１、ガスタービンエンジン２４などのガスタービン発電設備、ガスタンク２３などの燃料ガスを使用する設備は、上記の領域３０の外側に配置される。ポンプ１８によってＬＮＧを気化装置２１に供給する管路３１には、三方弁３２を介して熱交換器３３が接続されている。この熱交換器３３は、ＬＮＧと冷媒との間で熱交換して冷媒を冷却するためのものであり、従来知られている熱交換器を採用することができる。
【００３８】
この熱交換器３３は、この発明における冷却熱伝送機構の一部を構成しており、この熱交換器３３とヒートパイプ１０との間で塩化カルシウム水溶液やエチレングリコール水溶液、プロピレングリコール、アルコールなどの冷媒を循環させる循環管路３４が設けられている。冷媒は、前述した凍土である遮水壁６を形成するのに十分な低温に冷却されても流動状態を維持できる物質が採用されており、この冷媒をヒートパイプ１０の上端部に設けられている冷却ジャケット１３に供給する供給管３５が、熱交換器３３と冷却ジャケット１３
との間に設けられている。前述したようにＬＮＧを使用する設備である熱交換器３３は、原子炉施設の領域３０の外側に配置され、その熱交換器３３とヒートパイプ１０との距離は数百ｍないし数ｋｍになり、供給管３５はその距離に亘って冷媒を輸送する。したがって、断熱のための十分な被覆が施される。
【００３９】
各冷却ジャケット１３は前述したように連通管１４によって相互に連通されていて、冷媒を上流側の冷却ジャケット１３から下流側の冷却ジャケット１３に順に流すように構成されている。そして、所定の一群における最下流もしくは全体としての最下流の冷却ジャケット１３と熱交換器３３とが戻り管３６によって連通されている。その戻り管３６の途中に冷媒タンク３７および冷媒ポンプ３８が設けられている。なお、図６における他の構成は、前述した図２に示す構成と同様であるから、図６に図２と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図６に示す構成においては、ＬＮＧの有する冷却熱が熱交換器３３によって冷媒に伝達され、冷媒の温度が低下させられる。その冷媒は、前記供給管３５を経由して各ヒートパイプ１０の冷却ジャケット１３に送られる。この冷媒は、前述した図２に示す具体例におけるＬＮＧに替わるものであるから、ヒートパイプ１０の周囲の土壌から熱が奪われて凍結し、凍土となり、遮水壁６が形成される。そして、図６に示す構成では、原子炉施設の領域３０の外側で、ＬＮＧと冷媒との熱交換が行われ、原子炉施設の領域３０の内側にＬＮＧが入り、あるいは配置されることが回避される。
【００４１】
なお、地盤を凍結して遮水壁６を形成する場合には顕熱を奪うとともに外部から侵入する熱および放熱によって失われる熱とに見合う冷却を行う必要があり、これに対して遮水壁６を凍結状態に維持する場合に必要する冷却は、外部から侵入する熱および放熱によって失われる熱に見合うものであってよい。したがって、原子炉施設を取り囲む所定範囲の地盤全体を一括して凍結するとすれば、凍結状態を維持する場合に比較して膨大な冷却熱を必要とする。その膨大な冷却熱を得られる設備は、凍結状態を維持する定常時に必要とする設備を遙かに超える大きさのものとなって実用的ではない。そこで、凍結状態を維持する定常時に必要とする容量の冷却設備もしくはそれを幾分上回る大きさの設備を用い、凍結箇所を順次広げて、最終的には必要箇所の全体を凍結させて遮水壁６を形成することが考えられる。
【００４２】
その場合、各ヒートパイプ１０ごと、もしくは所定本数の一群のヒートパイプ１０ごとにＬＮＧもしくは上記の冷媒を供給できるように構成することが好ましい。その例を図７に模式的に示してあり、ＬＮＧもしくは冷媒を供給する給液管路４０に、各ヒートパイプ１０もしくは各群ごとのヒートパイプ１０における冷却ジャケット１３が開閉弁（流量調整弁）４１を介して連通され、またそれらの冷却ジャケット１３が、気化装置２１もしくはガスタンク２３に連通された戻り管４２、あるいは冷媒を冷媒タンク３７に戻す戻り管４２に連通されている。このような構成においては、凍結を行うヒートパイプ１０の冷却ジャケット１３には開閉弁４１を全開にしてＬＮＧもしくは冷媒を多量に供給し、凍結状態を維持するためのヒートパイプ１０の冷却ジャケット１３には開閉弁４１の開度を絞って必要最少量のＬＮＧもしくは冷媒を供給し、さらに冷却を行わないヒートパイプ１０の冷却ジャケット１３には開閉弁４１を閉じてＬＮＧもしくは冷媒を供給しない。したがってこのような凍結方法もしくは遮水壁６の構築方法によれば、一度に必要とするＬＮＧもしくは冷媒の量が少なくてよいから、遮水壁６の構築のための冷却設備を、ガスタービン発電機の通常運転で必要とする程度の大きさのものとすることができる。
【００４３】
以上、この発明の実施の形態の例を説明したが、冷熱源は上記のＬＮＧに替えてＬＰＧ（液化石油ガス）や適宜の冷媒であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…核反応容器、  ２…原子炉建屋、  ３…蒸気タービン発電機、  ４…発電建屋、  ５…海岸、  ６…遮水壁、  ７…地表、  ８…不透水層（もしくは岩盤）、  ９…地下水、  １０…ヒートパイプ（もしくはサーモサイフォン）、  １１…給水管、  １２…鋼板、  １３…冷却ジャケット、  １４…連通管、  １５…ガス抜き管、  １６…集合管、  １７…液体タンク、  １８…ポンプ、  １９…三方切替弁、  ２０…パイパス管、  ２１…気化装置、  ２２…ポンプ、  ２３…ガスタンク、  ２４…ガスタービンエンジン、  ２５…発電機、  ２６…燃焼室、  ２７…タービン、  ２８…コンプレッサ、  ３０…領域、  ３１…管路、  ３２…三方弁、  ３３…熱交換器、  ３４…循環管路、  ３５…供給管、  ３６…戻り管、  ３７…冷媒タンク、  ３８…冷媒ポンプ、  ４０…給液管路、  ４１…開閉弁（流量調整弁）、  ４２…戻り管。
【図１】
2015137654.tif 000003
【図２】
2015137654.tif 000004
【図３】
2015137654.tif 000005
【図４】
2015137654.tif 000006
【図５】
2015137654.tif 000007
【図６】
2015137654.tif 000008
【図７】
2015137654.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月21日(2014.10.21)
【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】
原子炉施設に向けた地下水の流通を止める原子炉施設周囲の遮水システムにおいて、
前記原子炉施設の周囲の地盤に上端部を地表側に突出させて埋設されたヒートパイプと、
ガスタービン発電機と、
前記ガスタービン発電機に燃料として供給される液化ガスを貯留するタンクと、
前記液化ガスの気化熱によって前記ヒートパイプを冷却するように前記ヒートパイプの上端部に前記液化ガスが有する冷却熱を伝送する冷却熱伝送機構と、
前記ヒートパイプを介して前記液化ガスの冷却熱によって前記地盤を凍結させた凍土によって形成される遮水壁と、
前記液化ガスが気化して生じた燃料ガスを貯留するガスタンクを更に備え、
前記冷却熱伝送機構は、前記ヒートパイプの上端部に前記液化ガスを保持する冷却ジャケットと、前記冷却ジャケットに前記液化ガスを供給する給液管路と、前記冷却ジャケットで生じた気相の前記燃料ガスを前記ガスタンクに送るガス管路と
を備えていることを特徴とする原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項２】
原子炉施設に向けた地下水の流通を止める原子炉施設周囲の遮水システムにおいて、
前記原子炉施設の周囲の地盤に上端部を地表側に突出させて埋設されたヒートパイプと、
ガスタービン発電機と、
前記ガスタービン発電機に燃料として供給される液化ガスを貯留するタンクと、
前記液化ガスの気化熱によって前記ヒートパイプを冷却するように前記ヒートパイプの上端部に前記液化ガスが有する冷却熱を伝送する冷却熱伝送機構と、
前記ヒートパイプを介して前記液化ガスの冷却熱によって前記地盤を凍結させた凍土によって形成される遮水壁と、
前記冷却熱伝送機構は、前記液化ガスの冷却熱を冷媒に伝達する熱交換器と、前記ヒートパイプの上端部に前記熱交換器によって温度が低下させられた前記冷媒を保持する冷却ジャケットと、前記熱交換器と前記冷却ジャケットとの間で前記冷媒を循環させる循環管路と
を備えていることを特徴とする原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項３】
前記遮水壁は、前記地盤中の不透水層に到る深さに形成されていることを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項４】
前記地盤の含水率を調整するための水を供給する給水管が前記ヒートパイプの周囲に埋設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の原子炉施設周囲の遮水システム。
【請求項５】
前記地盤中に打ち込まれた鋼板を更に備え、
前記ヒートパイプは前記鋼板に接触した状態で埋設されている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の原子炉施設周囲の遮水システム。