(57)【要約】【課題】発電システム（１００）を開示する。【解決手段】本発電システム（１００）は、原子炉（１１０）と、蒸気タービン（１２０）と、ガスタービン（１４１）と、主発電機（１３０）とを含む。蒸気タービン（１２０）は、伝達媒体を介して原子炉（１１０）と熱的結合状態になっており、熱エネルギーを回転に変換する。ガスタービン（１４１）は、熱エネルギーを回転に変換し、また伝達媒体と熱的結合状態になっていて該伝達媒体の熱エネルギーを増加させる。主発電機（１３０）は、蒸気タービン（１２０）と機械的結合状態になっていて、該主発電機（１３０）のロータの回転に応答して電力を発生する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉（１１０）と、
伝達媒体を介して前記原子炉（１１０）と熱的結合状態になっている、熱エネルギーを回転に変換するための蒸気タービン（１２０）と、
前記伝達媒体の熱エネルギーを増加させるように該伝達媒体と熱的結合状態になっている、熱エネルギーを回転に変換するためのガスタービン（１４１）と、
前記蒸気タービン（１２０）と機械的結合状態になっていて、そのロータの回転に応答して電力を発生する主発電機（１３０）と、
を含む発電システム（１００）。
【請求項２】
前記ガスタービン（１４１）と機械的結合状態になっていて、そのロータの回転に応答して電力を発生する補助発電機（１５１）をさらに含む、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記ガスタービン（１４１）の排出ガスから前記伝達媒体に熱エネルギーを伝達するための熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（１６０）をさらに含む、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記伝達媒体が、１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の熱エネルギーを含む、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項５】
該発電システム（１００）が、少なくとも１０００電気出力メガワット（ＭＷｅ）を発生し、
前記原子炉（１１０）が、少なくとも１５００熱出力メガワット（ＭＷｔｈ）を発生し、
該システム（１００）が、少なくとも２つのガスタービン（１４１）を含む、
請求項１記載のシステム。
【請求項６】
電気エネルギーを発生する方法であって、
伝達媒体を介して原子炉（１１０）から蒸気タービン（１２０）に熱エネルギーを移送する段階と、
ガスタービン（１４１）の熱エネルギー及びシャフト（１４２）の回転を発生させる段階と、
前記ガスタービン（１４１）によって発生された熱エネルギーの一部分を前記伝達媒体の熱エネルギーと複合する段階と、
前記伝達媒体の複合熱エネルギーを前記蒸気タービン（１２０）のシャフト（１２１）の回転に変換する段階と、
前記蒸気タービン（１２０）のシャフト（１２１）の回転を主発電機（１３０）を介して電気エネルギーに変換する段階と、
を含む方法。
【請求項７】
前記ガスタービン（１４１）のシャフト（１４２）の回転を補助発電機（１５１）を介して電気エネルギーに変換する段階をさらに含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記蒸気タービン（１２０）のシャフト（１２１）の回転を電気エネルギーに変換する段階（２５０）及び前記ガスタービン（１４１）のシャフト（１４２）の回転を電気エネルギーに変換する段階（２６０）が、該蒸気タービン（１２０）のシャフト（１２１）及び該ガスタービン（１４１）のシャフト（１４２）の回転を変換して少なくとも１０００電気出力メガワット（ＭＷｅ）の総電気出力を発生し、
前記熱エネルギーを移送する段階（２１０）が、少なくとも１５００熱出力メガワット（ＭＷｔｈ）の熱出力を有する前記原子炉（１１０）から前記伝達媒体を介して前記蒸気タービン（１２０）に熱エネルギーを移送する段階を含み、
前記熱エネルギーを発生させる段階（２２０）が、少なくとも２つのガスタービン（１４１）の少なくとも２つのシャフト（１４２）を回転させる段階を含む、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記複合熱エネルギーを変換する段階が、１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の該複合熱エネルギーを前記蒸気タービン（１２０）のシャフト（１２１）の回転に変換する段階を含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記熱エネルギーを発生させる段階が、１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の熱エネルギーを有する前記伝達媒体の複合熱エネルギーを得るのに必要なガスタービン（１４１）の数よりも多い数の複数のガスタービン（１４１）の熱エネルギー及び複数のシャフト（１４２）の回転を発生させる段階を含む、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示は、総括的には発電に関し、具体的には原子力発電に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力に基づいた発電プラントの現在の設計は、少なくとも沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）又は加圧水型原子炉（ＰＷＲ）を含む。ＢＷＲ原子力蒸気タービンは、原子炉によって直接発生された蒸気を使用する。ＰＷＲ原子力蒸気タービンは、原子炉内に閉鎖一次ループを含み、蒸気発生器の二次ループ内に蒸気を形成するために熱エネルギーを供給する。次に、この蒸気は、二次ループを介してタービンに供給される。現在の原子炉発電システムは、燃料集合体の寿命のために、全熱出力メガワットとしても知られている全蒸気発生能力で運転される。従って、発電システムは、ピーク電気需要に対応することができず、このピーク電気需要は、他の場所に設置した付加的発電システムによって適応することができるが、付加的発電システムは各々、それ自体の設備及び対応する運転諸経費を有することになる。
【０００３】
それに加えて、原子炉の燃料棒は、高熱伝達率媒体によって冷却される必要がある、すなわち燃料棒は、急速な熱の移送を必要とする。液相においては、水の熱伝達率は、この目的に適しているが、蒸気として知られる気相においては、水の熱伝達率は、適切な冷却のためには十分ではない。従って、原子炉燃料棒は、水中に浸漬させなければならない。冷却が行われると、燃料棒近くの水は、沸騰し、原子炉容器の水面に上昇することになる。この沸騰水は飽和蒸気であり、その熱エネルギーは、直接（ＢＷＲの場合）又は蒸気発生器を介して（ＰＷＲの場合）蒸気タービンに送られて、膨張しかつ仕事を行う。
【０００４】
一般的に、ＢＷＲは、飽和蒸気をタービンに供給し、またＰＷＲは、およそ３５°Ｆの過熱度で過熱された蒸気を供給する。蒸気がタービン内で膨張すると、この膨張によって圧力が低下し、蒸気のエンタルピーは、この蒸気がタービンロータに対して仕事を行うにつれて、減少する。蒸気が、飽和状態又は僅かに過熱状態になった時に、この膨張プロセスは、蒸気がタービンを通過する時に、膨張蒸気の湿分含量を増加させる。蒸気中の湿分は、タービン構成部品の侵食を生じさせ、かつタービンを通しての蒸気の膨張における損失を引き起こすことになる。この損失は、低い蒸気タービン効率をもたらすことになる。現在の原子力発電システムは、湿分分離器を利用して、蒸気中の湿分含量を除去するか又は減少させる。湿分分離器は、発電施設内で大きな空間を費やす必要がある高価な装置である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、当技術分野では、これらの制約を克復する原子力発電装置の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、発電システムを含む。本発電システムは、原子炉と、蒸気タービンと、ガスタービンと、主発電機とを含む。蒸気タービンは、伝達媒体を介して原子炉と熱的結合状態になっており、熱エネルギーを回転に変換する。ガスタービンは、熱エネルギーを回転に変換し、また伝達媒体と熱的結合状態になっていて該伝達媒体の熱エネルギーを増加させる。主発電機は、蒸気タービンと機械的結合状態になっていて、該主発電機のロータの回転に応答して電力を発生する。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、電気エネルギーを発生する方法を含む。本方法は、伝達媒体を介して原子炉から蒸気タービンに熱エネルギーを移送する段階と、ガスタービンの熱エネルギー及びシャフトの回転を発生させる段階と、ガスタービンによって発生された熱エネルギーの一部分を伝達媒体の熱エネルギーと複合する段階と、伝達媒体の複合熱エネルギーを蒸気タービンのシャフトの回転に変換する段階と、蒸気タービンのシャフトの回転を主発電機を介して電気エネルギーに変換する段階とを含む。
【０００８】
これらの及びその他の利点及び特徴は、添付図面と関連して行った本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明からより容易に理解されるようになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）内に排出する一連のガスタービンを備え、蒸気発生器は、一次ループの一部として原子炉を含み、原子炉の１つから流入する蒸気に対して熱エネルギーを付加する。この付加熱エネルギーにより、約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度に過熱された温度の蒸気が生じることになる。この過熱度レベルにおいて、蒸気は、蒸気タービン膨張に応答した湿分損失をほとんど有しないことになる。より短いガスタービン保守サイクルを考慮して、実施形態では、ガスタービンの冗長性が組み込まれることになる。実施形態では、湿分分離器を除去することが可能であり、また対応する資本、保守及び据付け面積費用の撤廃が可能になる。
【００１０】
次に図１を参照すると、複合原子力発電ＣＮＰＧシステム１００の実施形態を示している。ＣＮＰＧシステム１００は、原子炉１１０と、蒸気タービン１２０と、主発電機１３０と、複数のガスタービン１４０とを含む。ＣＮＰＧシステムの実施形態はさらに、複数の補助発電機１５０を含む。
【００１１】
原子炉１１０は、水のような冷却媒体１１２によって囲まれた複数の燃料棒１１１を含む。冷却媒体１１２は、燃料棒１１１を冷却する。複数の燃料棒１１１によって発生した熱エネルギーは、冷却媒体１１２によって吸収され、蒸気タービン１２０に移送される。燃料棒１１１によって発生した熱エネルギーは、蒸気配管１１９を介して、蒸気のような伝達媒体によって蒸気タービンに移送される。蒸気タービン１２０は、熱エネルギーを、蒸気タービン１２０のシャフト１２１を回転させる機械的エネルギーに変換する。蒸気タービンのシャフト１２１は、主発電機１３０のロータと機械的結合状態になっている。主発電機１３０は、ロータの回転の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーはまた本明細書では電力とも呼ばれ、電力消費者に配電されることになる。本明細書で使用する場合には、「電力消費者」という用語は、電力を利用する可能性がある、あらゆる人、集団、企業、事業体又は装置を意味する。
【００１２】
同様に、各ガスタービン１４１は、例えばジェット燃料、ケロシン及び天然ガスのような燃料の燃焼によって生じた熱エネルギーをガスタービン１４１のシャフト１４２の回転に変換することになる。本明細書で使用する場合、参照符号１４１は一般に、複数のガスタービン１４０のいずれか１つを指すことになる。ガスタービン１４１のシャフト１４２は、補助発電機１５１のロータと機械的結合状態になっている。補助発電機１５１は、ロータの回転の機械的エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーは、電力消費者に配電されることになる。燃料の燃焼に応じて、複数のガスタービン１４０によって排出ガスが生成されることになることを理解されたい。さらに以下に説明するように、マニホルド１４５、１４６、１４７は、排出ガスをＨＲＳＧ１６０に移送し、ＨＲＳＧ１６０は、排出ガスから伝達媒体に熱エネルギーを伝達することになる。ＨＲＳＧ１６０への移送の後に、排出ガスは、適切に大気に放出することができる。
【００１３】
１つのＨＲＳＧ１６０に熱的結合状態になったマニホルド１４５、１４６、１４７を含む３つのガスタービン１４０を有する実施形態を示してきたが、この実施形態の技術的範囲は、そのように限定されるものではなく、またこの実施形態は、例えば２、４、５、６又はそれ以上のような他の数のガスタービン１４０を有しかつ例えば各ＨＲＳＧ１６０内に１つ又はそれ以上のマニホルドを含む複数ＨＲＳＧ１６０を有するようなＨＲＳＧ１６０の他の構成を利用することができるＣＮＰＧシステム１００にも適用されることになることを理解されたい。
【００１４】
実施形態では、ＣＮＰＧシステム１００の原子炉１１０は、ＰＷＲであり、さらに蒸気発生器１７０を含む。蒸気発生器１７０は、冷却媒体１１２及び伝達媒体と熱的結合状態になっており、一次ループ９４と二次ループ９６との間で熱エネルギーを伝達するためのインタフェース部として機能する。蒸気発生器１７０は、一次ループ９４内の冷却媒体１１２によって燃料棒１１１から吸収された熱エネルギーを、二次ループ９６内の伝達媒体に伝達する。実施形態では、冷却媒体１１２は、飽和蒸気であり、また伝達媒体は、約１．６６℃（３５°Ｆ）の過熱度を有する過熱蒸気である。過熱度の量に関して本明細書で使用する場合、「約」という用語は、設計、製作及び作動公差によって生じる過熱度の表示値からの偏差を含むことになる。
【００１５】
別の実施形態では、ＣＮＰＧシステム１００の原子炉１１０は、蒸気発生器１７０がない状態のＢＷＲである。従って、冷却媒体１１２は、伝達媒体であり、燃料棒１１１から吸収した熱エネルギーを蒸気タービン１２０に伝達する。従って、冷却媒体１１２は、蒸気配管１１９を介して原子炉１１０から蒸気タービン１２０に移送される。従って、冷却媒体１１２は伝達媒体であるので、伝達媒体の熱エネルギー状態は飽和蒸気であることを理解されたい。
【００１６】
実施形態では、ＨＲＳＧ１６０は、ガスタービン１４０の排出ガスからの熱エネルギーを伝達媒体に伝達する。ガスタービン１４０の排出ガスから伝達媒体への熱エネルギーの伝達の結果として、伝達媒体の熱エネルギーは、大幅に増加して約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の熱エネルギー状態に至る。
【００１７】
約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）Ｆの過熱度の熱エネルギー状態への伝達媒体の熱エネルギーの増加の結果として、伝達媒体中に存在する湿分の量は、飽和蒸気及び約１．６６℃（３５°Ｆ）の過熱度のうちの１つの熱エネルギーを有する伝達媒体と比較すると、大幅に減少することになる。伝達媒体中の湿分の減少は、伝達媒体が蒸気タービン１２０を通過する時に、伝達媒体の膨張における損失を大幅に低減することになる。ＣＮＰＧシステム１００の実施形態は、約３０〜３３パーセントの現在の原子力発電システム熱サイクル効率と比較して、約３７〜３８パーセントの熱サイクル効率を有することになると考えられる。
【００１８】
さらに、伝達媒体中の湿分の減少は、蒸気タービン１２０構成部品の運転寿命を伸ばすと考えられる。伝達媒体内の湿分は、蒸気タービン１２０構成部品の侵食の原因となる。現在の原子力発電システムは、伝達媒体から湿分を除去するための大型の湿分分離器を含む。これらの湿分分離器は、多くの場合に数百万ドルの費用がかかり、また相当な量の床面積を必要とする。伝達媒体の熱エネルギーを増加させるためのＨＲＳＧ１６０の使用は、湿分分離器の必要性を排除し、伝達媒体の湿分含量を減少させ、かつ蒸気タービン構成部品の運転寿命を伸ばすことが期待される。
【００１９】
現在の原子炉は、多くの場合、総電力出力がそれらの建設に関連する資本費用を相殺するのに十分な程大きくなるように十分に大きな寸法にされることが必要である。現在の原子炉の実施例は、およそ４０００熱出力メガワット（ＭＷｔｈ）の熱出力を有する原子炉である。およそ４０００ＭＷｔｈの熱出力を有する現在の原子炉の関連の資本費用を相殺するのに十分な程大きい期待総電力出力は、およそ１０００電気出力メガワット（ＭＷｅ）である。本明細書で使用する場合、「およそ」という用語は、例えば運転条件、構成部品寸法、構成部品効率及び電力需要のようなパラメータを含むパラメータ最適化の結果として、変化させることができる設計目標を指すものとする。
【００２０】
約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度を伝達媒体に与えるのに必要な熱エネルギーの量は、原子炉１１０の寸法に対応する伝達媒体の流量に直接関係することになることを理解されたい。ＨＲＳＧ１６０によって伝達媒体に付加されるのに利用できる熱エネルギーの量は、ＣＮＰＧシステム１００内に含まれたガスタービン１４０の数に直接関係している。従って、現在の寸法の原子炉１１０をＣＮＰＧシステム１００内に組込むことは、約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の伝達媒体の熱エネルギー状態を得るのに必要な熱エネルギーを発生させるために、およそ７つの標準ガスタービン１４１を必要とすることになると考えられる。
【００２１】
対応するガスタービン１４０を備えた補助発電機１５０を含むことにより、ＣＮＰＧシステム１００の電力発生（発電）能力が増大することになる。補助発電機１５０の電力発生能力の増加は、所定の電力発生能力のＣＮＰＧシステム１００内により小さな原子炉１１０を組込むことを可能にすると考えられる。より小さな原子炉１１０の組込みは、伝達媒体の流量を減少させ、それによって約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の伝達媒体の熱エネルギー状態を得るのに必要な熱エネルギーを低減することになる。従って、必要なガスタービン１４０の数は、同様に減少することになる。実施形態では、ＣＮＰＧシステム１００は、少なくとも１０００ＭＷｅの電力発生能力を有するＣＮＰＧシステムとなるように考えられ、原子炉１１０は、少なくとも１５００ＭＷｔｈの熱出力及び少なくとも５００ＭＷｅの電気出力を有するように考えられる。別の実施形態では、ＣＮＰＧシステム１０００は、およそ１２７０ＭＷｅの電力発生能力を有するＣＮＰＧシステムとなるように考えられ、原子炉１１０は、およそ１７００ＭＷｔｈの熱出力及びおよそ６００ＭＷｅの電気出力を有するように考えられる。さらに、実施形態では、ＣＮＰＧシステム１００は、約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の伝達媒体の熱エネルギー状態及び付加的なおよそ６００ＭＷｅの電気出力を得るために必要な熱エネルギーを発生するために、少なくとも４つのガスタービン１４１を含むように考えられる。例示的な実施形態では、ＣＮＰＧシステムは、５つのガスタービン１４１を含むことになる。別の実施形態では、ＣＮＰＧシステムは、例えば２、３、６、７又はそれ以上のガスタービン１４１のような、より少ない又はより多いガスタービン１４１を含むことになる。
【００２２】
およそ１７００ＭＷｔｈ及び６００ＭＷｅの出力を有するように考えられた原子炉１１０を有する実施形態を説明してきたが、この実施形態の技術的範囲は、そのように限定されるものではないこと、またこの実施形態は、１０００〜２５００ＭＷｔｈ及び３００〜９００ＭＷｅのような他のエネルギー出力を有する原子炉１１０を含むことになるＣＮＰＧシステム１００にも適用されることになることを理解されたい。さらに、およそ１２７０ＭＷｅの総システム出力を有するものとして実施形態を説明してきたが、この実施形態の技術的範囲は、そのように限定されるものではないこと、またこの実施形態は、約７５０〜２０００ＭＷｅの総電力出力を有するＣＮＰＧシステムにも適用されることになることを理解されたい。
【００２３】
現在の原子炉１１０は、一般に１８〜２４ヶ月である燃料棒１１１の寿命のために、全熱出力メガワット条件で運転される。標準ガスタービン１２０は一般に、１００００時間又は１２ヶ月毎のようなより短い継続実使用間隔を含む。従って、ＣＮＰＧシステム１００の例示的な実施形態は、伝達媒体の所望の熱エネルギー状態を得るのに必要な熱エネルギーを供給するために必要なガスタービン１４０の数よりも多い数のガスタービン１４０を含むことになるように考えられている。ＣＮＰＧシステム１００内に含まれたガスタービン１４０の数と伝達媒体の所望の熱エネルギー状態を得るのに必要なガスタービン１４０の数との間の差は、実使用中のガスタービン１４１を停止する必要性に応じて、全メガワット運転に対応する伝達媒体の所望の熱エネルギー状態を得るのに利用できる十分な熱エネルギーが存在することを保証するための冗長性をもたらすことになる。実施形態では、この冗長性は、原子炉１１０を、少なくとも１つのガスタービン１４１の実使用中に、約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の伝達媒体の熱エネルギー状態を含む全熱出力メガワット条件で運転し続けることを可能にすることになる。
【００２４】
現在の原子力発電システムは、全熱出力メガワット条件で運転されるので、これらのシステムは、電力のあらゆるピーク需要に応じて、それらの電力出力を増加させることができない。電力のピーク需要に応じて、発電オペレータは、他の設備に設置された付加的発電装置を始動及び停止させなければならない。各設備は、関連の諸経費を有し、電力需要を満たすのに必要な設備の数を減少させることにより、全体費用を低減することができることを理解されたい。実施形態では、ＣＮＰＧシステム１００は、余分である、又は伝達媒体の熱エネルギーを例えば約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度のような所望の熱エネルギー状態に増加させるのに必要なガスタービン１４０よりも過剰であるガスタービン１４０を使用することによって、ピーク電力需要に対応することができる。
【００２５】
次に図２を参照すると、ＣＮＰＧシステム１００のようなＣＮＰＧシステムによって電力を発生させるプロセス段階のフローチャート２００を示している。
【００２６】
このプロセスは、段階２１０において、伝達媒体を介して原子炉１１０から蒸気タービン１２０に熱エネルギーを移送する段階で始まり、段階２２０において、燃料の燃焼に応じてガスタービン１４１の熱エネルギー及びシャフト１４２の回転を発生させる段階と、段階２３０において、ガスタービン１４１によって発生された熱エネルギーの一部分を伝達媒体の熱エネルギーと複合させる段階と、段階２４０において、伝達媒体の複合熱エネルギーを蒸気タービン１２０のシャフト１２１の回転に変換する段階とを含む。このプロセスはさらに、段階２５０において、蒸気タービン１２０のシャフト１２１の回転を主発電機１３０を介して電気エネルギーに変換する段階を含む。実施形態は、段階２６０において、ガスタービン１４１のシャフト１４２の回転を補助発電機１５１を介して電気エネルギーに変換する段階を含む。
【００２７】
実施形態では、段階２３０における複合する段階は、ガスタービン１４１からの熱エネルギーをＨＲＳＧ１６０を介して伝達媒体に伝達する段階を含む。実施形態では、段階２４０における複合熱エネルギーを変換する段階は、約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の熱エネルギー状態を有する伝達媒体の複合熱エネルギーを蒸気タービン１２０のシャフト１２１の回転に変換する段階を含む。実施形態では、段階２２０における熱エネルギーを発生させる段階は、約１４９〜３７１℃（３００〜７００°Ｆ）の過熱度の熱エネルギー状態を有する伝達媒体の複合熱エネルギーを得るのに必要なガスタービン１４１の数よりも多い数の複数のガスタービン１４０の熱エネルギー及び複数のシャフト１４２の回転を発生させる段階を含む。
【００２８】
実施形態では、段階２１０における移送する段階は、蒸気を介して原子炉１１０から蒸気タービン１２０に熱エネルギーを移送する段階を含む。実施形態では、段階２１０における移送する段階は、原子炉１１０から冷却媒体１１２に熱エネルギーを伝達する段階と、蒸気発生器１６０を介して冷却媒体１１２から伝達媒体に熱エネルギーを伝達する段階とを含む。
【００２９】
実施形態では、段階２５０及び２６０における蒸気タービン１２０のシャフト１２１の回転を電気エネルギーにまたガスタービン１４１のシャフト１４２の回転を電気エネルギーに変換する段階は、蒸気タービン１２０のシャフト１２１及びガスタービン１４１のシャフト１４２の回転を変換して１２７０ＭＷｅの電力の総平均システム能力を発生させる段階を含む。実施形態では、段階２１０における熱エネルギーを移送する段階は、およそ１７００ＭＷｔｈの熱出力を有する原子炉１１０から伝達媒体を介して蒸気タービン１２０に熱エネルギーを移送する段階を含む。実施形態では、段階２２０における熱エネルギーを発生させる段階は、４つのガスタービン１４０の熱エネルギー及び４つのシャフト１４２の回転を発生させる段階を含む。
【００３０】
開示したように、本発明のいくつかの実施形態は、以下の利点の幾つか、すなわち、熱サイクル効率を増加させることができること、電力需要のピークに適応することができること、所定のシステム出力のために必要な原子炉寸法を縮小することができること、蒸気タービン構成部品寿命を増加させることができること、及び発電設備の総数を減少させることができることのうちの幾つかを含むことができる。
【００３１】
例示的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、本発明の要素に対して様々な変更を加えることができまた本発明の要素を均等物で置き換えることができることは、当業者には分かるであろう。さらに、本発明の本質的な技術的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的要件を本発明の教示に適合するように多くの修正を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の又は唯一の態様として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、提出した特許請求の範囲内に属する全ての実施形態を含むことになることを意図している。また、図面及び説明においては本発明の例示的な実施形態を開示しており、また特定の用語を使用している場合もあるが、それらの用語は、特に明記しない限り、一般的かつ説明的な意味のみで使用するものであり、限定の目的で使用するものではなく、従って、本発明の技術的範囲は、そのように限定されるものではない。さらに、第１の、第２のなどの用語の使用は、いかなる順番又は重要度を意味するものではなく、むしろ第１の、第２のなどの用語は、１つの要素を別の要素と区別するために使用している。さらに、数詞のない用語の使用は、数量の限定を意味するものではなく、記載した品目の少なくとも１つが存在することを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態による複合原子力発電（ＣＮＰＧ）システムの概略図。
【図２】本発明の実施形態によるＣＮＰＧシステムによって電力を発生するプロセス段階のフローチャート。
【符号の説明】
【００３３】
９４  一次ループ
９６  二次ループ
１００  ＣＮＰＧシステム
１１０  原子炉
１１１  燃料棒
１１２  冷却媒体
１１９  蒸気配管
１２０  蒸気タービン
１２１  シャフト
１３０  主発電機
１４０  複数のガスタービン
１４１  ガスタービン
１４２  シャフト
１４５  マニホルド
１４６  マニホルド
１４７  マニホルド
１５０  複数の補助発電機
１５１  補助発電機
１６０  ＨＲＳＧ
１７０  蒸気発生器
【図１】
2008170439.tif 000003
【図２】
2008170439.tif 000004