(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気が供給される第１蒸気タービンの第１グランド部と、前記第１蒸気タービンよりも低圧の蒸気が供給される第２蒸気タービンの第２グランド部とに、グランド蒸気を供給するグランド蒸気供給機構であって、
前記グランド蒸気を供給する供給部と、
前記供給部からの前記グランド蒸気を前記第１グランド部及び前記第２グランド部に流通させ、かつ、第１蒸気タービンから前記第１グランド部に漏出した蒸気を前記グランド蒸気の一部として前記第２グランド部に流通させる蒸気流通部と、
前記蒸気流通部に設けられ、第１蒸気タービンから前記第１グランド部に漏出した蒸気に含まれる湿分を除去する湿分分離器と、
を備え、
前記蒸気流通部は、
前記湿分分離器を介して前記第１グランド部と前記第２グランド部を接続し、前記湿分分離器よりも前記第２グランド部側の第１接続部で前記供給部に接続された第１配管部と、
前記第１配管部のうち前記湿分分離器と前記第１接続部の間の第２接続部と、前記第１配管部のうち前記湿分分離器と前記第１グランド部の間の第３接続部を、前記湿分分離器を迂回して接続する第２配管部と、
前記第１配管部に設けられ、前記第２接続部から前記第１グランド部へ流れる前記グランド蒸気の流れを遮断する第１逆止弁と、
を有する
グランド蒸気供給機構。
【請求項２】
前記第２配管部は、前記第１グランド部から前記第１接続部へ流れる前記グランド蒸気の流れを遮断する第２逆止弁を有する
請求項１に記載のグランド蒸気供給機構。
【請求項３】
前記第１配管部は、前記湿分分離器と前記第３接続部の間に配置され開閉状態を切り換え可能な切換弁を有し、
前記切換弁は、第１蒸気タービンから前記第１グランド部に蒸気が漏出した場合に開状態となるように調整される
請求項１又は請求項２に記載のグランド蒸気供給機構。
【請求項４】
前記第１配管部は、前記第１グランド部に接続される部分の圧力を測定する圧力計を有し、
前記切換弁は、前記圧力計の値が所定値以上となる場合に開状態となり、前記圧力計の値が前記所定値未満の場合に閉状態となるように調整される
請求項３に記載のグランド蒸気供給機構。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のグランド蒸気供給機構と、
蒸気を生成し、前記第１蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気発生器と、を備える原子力発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グランド蒸気供給機構及び原子力発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントや火力発電プラント等に用いられる蒸気タービンは、蒸気発生器等で発生した蒸気により、動翼を備えたタービンロータを回転させ、この回転によって発電機を駆動する。タービンロータは、ケーシングに収容され、ケーシングの軸受部を介して回転可能に支持されている。このタービンロータと軸受部との間には、所定の隙間（グランド部）が設けられている。
【０００３】
このような蒸気タービンでは、タービン内部の蒸気がグランド部に漏れ出すことや、グランド部からタービン内部に外気が入り込むことを防ぐため、グランド部にグランド蒸気を供給してシールする構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、高圧側の蒸気タービンからグランド部を介して漏れ出した蒸気が、グランド蒸気の一部として低圧側の蒸気タービンに供給される構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８５２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の装置は、漏れ出した蒸気を効率的に利用することが可能となる。ここで、蒸気タービンからグランド部に漏れ出した蒸気は、タービンロータを回転させ仕事をした蒸気であるため、乾き度が低い蒸気、所定の湿分が含まれる蒸気、いわゆる湿り蒸気となる場合がる。特許文献１に記載の構成においても、高圧側の蒸気タービンからグランド部を介して漏れ出した蒸気に所定の湿分が含まれることになる。このため、その蒸気が低圧側の蒸気タービンのグランド部にそのまま供給された場合、蒸気に含まれる湿分が軸受部の潤滑油等に入り込んで軸受部を劣化させる虞や、低圧側の蒸気タービンに入り込む虞がある。したがって、低圧側の蒸気タービンには、別の系統からグランド蒸気を供給する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、湿り蒸気であっても効率的に蒸気を利用することができるグランド蒸気供給機構及び原子力発電プラント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】
【０００７】
本発明に係るグランド蒸気供給機構は、蒸気が供給される第１蒸気タービンの第１グランド部と、前記第１蒸気タービンよりも低圧の蒸気が供給される第２蒸気タービンの第２グランド部とに、グランド蒸気を供給するグランド蒸気供給機構であって、前記グランド蒸気を供給する供給部と、前記供給部からの前記グランド蒸気を前記第１グランド部及び前記第２グランド部に流通させ、かつ、前記第１蒸気タービンから前記第１グランド部に漏出した蒸気を前記グランド蒸気の一部として前記第２グランド部に流通させる蒸気流通部と、前記蒸気流通部に設けられ、前記第１蒸気タービンから前記第１グランド部に漏出した蒸気に含まれる湿分を除去する湿分分離器と、を備える。
【０００８】
本発明によれば、第１蒸気タービンから第１グランド部に漏出した蒸気に含まれる湿分を湿分分離器によって除去した状態で低圧側の第２グランド部に供給することにより、第２蒸気タービンへの影響を低減することができる。また、第１蒸気タービンから第１グランド部に漏出した蒸気が第２グランド部に供給されるため、その分、供給部から供給されるグランド蒸気の量を低減することができる。これにより、蒸気を効率的に利用することが可能となる。
【０００９】
上記のグランド蒸気供給機構において、前記蒸気流通部は、前記湿分分離器を介して前記第１グランド部と前記第２グランド部を接続し、前記湿分分離器よりも前記第２グランド部側の第１接続部で前記供給部に接続された第１配管部と、前記第１配管部のうち前記湿分分離器と前記第１接続部の間の第２接続部と、前記第１配管部のうち前記湿分分離器と前記第１グランド部の間の第３接続部を、前記湿分分離器を迂回して接続する第２配管部と、前記第１配管部に設けられ、前記第２接続部から前記第１グランド部へ流れる前記グランド蒸気の流れを遮断する第１逆止弁と、を有する。
【００１０】
本発明によれば、供給部から供給されるグランド蒸気については湿分分離器を介さずに第２配管部から第１グランド部に供給され、第１蒸気タービンから第１グランド部に漏出した蒸気については第１配管部から湿分分離器を介して第２グランド部に供給されることになる。これにより、第１グランド部に供給されるグランド蒸気が、湿分分離器による抵抗を受けずに済むため、効率的にグランド蒸気を供給することができる。
【００１１】
上記のグランド蒸気供給機構において、前記第２配管部は、前記第１グランド部から前記第１接続部へ流れる前記グランド蒸気の流れを遮断する第２逆止弁を有する。
【００１２】
本発明によれば、第１蒸気タービンから第１グランド部に漏出した蒸気が第２配管部を逆流するのを防ぐことができる。これにより、第２グランド部に供給される蒸気に湿分が含まれるのをより効果的に抑制することができる。
【００１３】
上記のグランド蒸気供給機構において、前記第１配管部は、前記湿分分離器と前記第３接続部の間に配置され開閉状態を切り換え可能な切換弁を有し、前記切換弁は、第１蒸気タービンから前記第１グランド部に蒸気が漏出した場合に開状態となるように調整される。
【００１４】
本発明によれば、供給部から第１グランド部に供給されるグランド蒸気が第１配管部を流通して第１接続部側に戻されるのを防ぐことができる。これにより、グランド蒸気を効率的に供給することができる。
【００１５】
上記のグランド蒸気供給機構において、前記第１配管部は、前記第１グランド部に接続される部分の圧力を測定する圧力計を有し、前記切換弁は、前記圧力計の値が所定値以上となる場合に開状態となり、前記圧力計の値が前記所定値未満の場合に閉状態となるように調整される。
【００１６】
本発明によれば、例えば第１蒸気タービンから第１グランド部に蒸気が漏出するときの圧力を所定値として設定する、といった設定を行うことにより、第１グランド部への蒸気の漏出に応じて切換弁の開閉を切り換えることができる。これにより、第１蒸気タービンから第１グランド部に漏出する蒸気を適切なタイミングで第２グランド部に供給することができる。
【００１７】
本発明に係る原子力発電プラントは、上記のうちいずれかのグランド蒸気供給機構と、蒸気を生成し、前記第１蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気発生器と、を備える。
【００１８】
本発明によれば、グランド蒸気供給機構において蒸気を効率的に利用することが可能となるため、プラント全体における蒸気の利用効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るグランド蒸気供給機構及び原子力発電プラントによれば、低圧側の蒸気タービンに劣化や損傷等の不具合を生じさせることなく、効率的に蒸気を利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本実施形態の原子力発電プラントの一例を表す概略構成図である。
【図２】図２は、グランド蒸気供給機構の一例を示す図である。
【図３】図３は、高圧側圧力計の検出値と、供給調節弁及び切換弁の開閉状態とを示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、グランド蒸気供給機構の動作の一例を示す図である。
【図５】図５は、グランド蒸気供給機構の動作の一例を示す図である。
【図６】図６は、動作時の高圧側グランド部の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るグランド蒸気供給機構及び原子力発電プラントの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本実施形態では、グランド蒸気供給機構を原子力発電プラントに用いた場合で説明するが、火力発電プラントに用いてもよい。
【００２２】
図１は、本実施形態の原子力発電プラント２００の一例を表す概略構成図である。図１に示す原子力発電プラント２００は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）である。原子力発電プラント２００は、原子炉格納容器１００内において、原子炉圧力容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３および一次冷却水ポンプ１０４が、一次冷却水管１０５により順次接続されている。これら原子炉圧力容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３および一次冷却水ポンプ１０４は、流体である一次冷却水の循環経路が構成されている。
【００２３】
原子炉圧力容器１０１は、炉心である複数の燃料集合体１０１ａを密閉状態で格納するものである。原子炉圧力容器１０１は、容器本体１０１ｂと、その上部に装着される容器蓋１０１ｃとを有しており、燃料集合体１０１ａを上部から挿抜できるように構成されている。容器蓋１０１ｃは、容器本体１０１ｂに対して開閉可能に設けられている。
【００２４】
容器本体１０１ｂは、上方が開口し、下方が半球形状とされて閉塞された円筒形状をなしている。容器本体１０１ｂの上部には、一次冷却水としての軽水を給排する入口側管台１０１ｄおよび出口側管台１０１ｅが設けられている。出口側管台１０１ｅは、蒸気発生器１０３の入口側水室１０３ａに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口側管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の出口側水室１０３ｂに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。
【００２５】
蒸気発生器１０３の下部は、半球形状に形成されている。この蒸気発生器１０３の下部には、入口側水室１０３ａ及び出口側水室１０３ｂが設けられている。入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとの間は、仕切板１０３ｃによって区画されている。入口側水室１０３ａ及び出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側と区画されている。
【００２６】
蒸気発生器１０３の上部側には、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように各端部が管板１０３ｄに支持されている。入口側水室１０３ａには、入口側の一次冷却水管１０５が接続されている。出口側水室１０３ｂには、出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。また、蒸気発生器１０３は、管板１０３ｄによって区画された上部側の上端に、出口側の二次冷却水管１０６ａが接続され、上部側の側部に、入口側の二次冷却水管１０６ｂが接続されている。
【００２７】
また、原子力発電プラント２００は、蒸気発生器１０３が、原子炉格納容器１００外で二次冷却水管１０６ａ、１０６ｂを介して蒸気タービン１０７に接続されている。これにより、流体である二次冷却水の循環経路が構成されている。
【００２８】
蒸気タービン１０７は、高圧タービン（第１蒸気タービン）１０８および低圧タービン（第２蒸気タービン）１０９を有する。蒸気タービン１０７には、発電機１１０が接続されている。また、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９には、湿分分離加熱器１１１が接続されている。湿分分離加熱器１１１は、二次冷却水管１０６ａから分岐して設けられる。
【００２９】
二次冷却水管１０６ａは、蒸気発生器１０３から高圧タービン１０８および低圧タービン１０９に至る途中に蒸気隔離弁（開閉弁）１１９が設けられている。蒸気隔離弁１１９は、非常時などに閉塞されて蒸気発生器１０３から高圧タービン１０８および低圧タービン１０９に至る蒸気が隔離される。また、低圧タービン１０９は、復水器１１２に接続されている。この復水器１１２は、二次冷却水管１０６ｂに接続されている。二次冷却水管１０６ｂは、上述したように蒸気発生器１０３に接続され、復水器１１２から蒸気発生器１０３に至り、復水ポンプ１１３、低圧給水加熱器１１４、脱気器１１５、主給水ポンプ１１６、高圧給水加熱器１１７および主給水弁（開閉弁）１１８が設けられている。
【００３０】
また、高圧タービン１０８及び低圧タービン１０９には、グランド蒸気供給機構３００が接続されている。グランド蒸気供給機構３００は、高圧タービン１０８に設けられる高圧側グランド部（第１グランド部）１０８ａ及び低圧タービン１０９に設けられる低圧側グランド部（第２グランド部）１０９ａに対して、それぞれグランド蒸気を供給する。高圧側グランド部１０８ａ及び低圧側グランド部１０９ａは、例えばラビリンスパッキン等を用いてシールされた構成となっている。グランド蒸気供給機構３００については後述する。
【００３１】
次に、上記のように構成された原子力発電プラント２００の動作を説明する。原子力発電プラント２００を起動させると、一次冷却水が原子炉圧力容器１０１にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１０２にて加圧されて圧力が一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、一次冷却水と二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換後の冷却した一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介して一次冷却水ポンプ１０４側に回収され、原子炉圧力容器１０１に戻される。一方、熱交換により蒸気となった二次冷却水は、蒸気タービン１０７のうち、まず高圧タービン１０８に供給される。高圧タービン１０８からの排気は、湿分分離加熱器１１１に送られる。この排気は、湿分分離加熱器１１１で湿分が除去され、加熱されて過熱状態となった後に低圧タービン１０９に供給される。
【００３２】
蒸気タービン１０７は、二次冷却水の蒸気により駆動され、その動力が発電機１１０に伝達されて発電される。蒸気タービン１０７の駆動に供された蒸気は、復水器１１２に排出される。復水器１１２は、取水管１１２ａを介してポンプ１１２ｂにより取水した冷却水（例えば、海水）と、低圧タービン１０９から排出された蒸気とを熱交換し、当該蒸気を凝縮させて低圧の飽和液に戻す。熱交換に用いられた冷却水は、排水管１１２ｃから排出される。また、凝縮された飽和液は、二次冷却水となり、復水ポンプ１１３によって二次冷却水管１０６ｂを介して復水器１１２の外部に送り出される。さらに、二次冷却水管１０６ｂを経る二次冷却水は、低圧給水加熱器１１４で、例えば、低圧タービン１０９から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器１１５で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、主給水ポンプ１１６により送水され、高圧給水加熱器１１７で、例えば、高圧タービン１０８から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１０３に戻される。ここで、二次冷却水を蒸気発生器１０３に給水する系統を主給水系という。主給水系は、蒸気発生器１０３の二次冷却水の水位を維持するため、主給水ポンプ１１６や主給水弁１１８などが制御される。
【００３３】
ここで、図１に加え、図２を用いて、グランド蒸気供給機構３００について説明する。図２は、グランド蒸気供給機構３００の一例を示す図である。図２に示すように、グランド蒸気供給機構３００は、供給部１０と、蒸気流通部２０と、湿分分離器３０とを備えている。
【００３４】
供給部１０は、高圧側グランド部１０８ａ及び低圧側グランド部１０９ａに供給されるグランド蒸気を生成する。本実施形態では、供給部１０として、例えば蒸気発生器１１及び補助ボイラ１２が用いられる。蒸気発生器１１は、例えば復水器１１２を介した復水等を主蒸気によって蒸発させることでグランド蒸気を生成する。補助ボイラ１２は、蒸気タービン１０７の起動時等に供給される蒸気を生成する。この供給部１０は、例えば蒸気タービン１０７の起動時には補助ボイラ１２からの蒸気がグランド蒸気として供給され、例えば蒸気タービン１０７の運転時には蒸気発生器１１からの蒸気がグランド蒸気として供給されるようになっている。なお、供給部１０の構成については、上記に限定するものではなく、例えば補助ボイラ１２のみが用いられる構成であってもよい。
【００３５】
蒸気流通部２０は、供給部１０からのグランド蒸気を高圧側グランド部１０８ａ及び低圧側グランド部１０９ａに流通させ、かつ、高圧タービン１０８から高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気をグランド蒸気の一部として低圧側グランド部１０９ａに流通させる。蒸気流通部２０は、供給側配管部２１と、第１配管部２２と、第２配管部２３とを有している。
【００３６】
供給側配管部２１は、供給部１０から供給されるグランド蒸気を第１配管部２２に流通させる。供給側配管部２１は、供給管２１ａ及び供給調節弁２１ｂを有している。供給管２１ａは、供給部１０に接続されている。供給調節弁２１ｂは、供給部１０からのグランド蒸気の供給量を調節する。供給調節弁２１ｂは、例えば後述の低圧側圧力計２２ｈの検出値に応じて開閉を切り替え可能である。この場合、具体的には、低圧側圧力計２２ｈの検出値が所定の閾値（例えば、１．３０ａｔａ程度）よりも小さい場合に開状態とし、当該閾値以上の場合に閉状態とするようになっている。
【００３７】
第１配管部２２は、湿分分離器３０を介して、高圧側グランド部１０８ａと低圧側グランド部１０９ａとを接続する。第１配管部２２は、主配管（第１配管）２２ａと、高圧側グランド接続配管２２ｂと、低圧側グランド接続配管２２ｃとを有している。また、第１配管部２２には、湿分分離器３０が設けられる。
【００３８】
主配管２２ａは、第１接続部２２ｓにおいて供給管２１ａに接続されている。この第１接続部２２ｓは、第１配管部２２のうち湿分分離器３０よりも低圧タービン１０９側に設けられる。高圧側グランド接続配管２２ｂは、主配管２２ａと高圧側グランド部１０８ａとを接続する。低圧側グランド接続配管２２ｃは、主配管２２ａと低圧側グランド部１０９ａとを接続する。
【００３９】
また、第１配管部２２は、主配管２２ａに設けられた、高圧側圧力計２２ｄと、調節弁２２ｅと、逆止弁（第１逆止弁）２２ｆと、切換弁２２ｇと、を有する。高圧側圧力計２２ｄは、主配管２２ａのうち高圧側グランド接続配管２２ｂとの接続部分の圧力を検出する。調節弁２２ｅは、高圧側圧力計２２ｄの検出結果が所定値（例えば１．３５ａｔａ程度）となるように開度を調整する。逆止弁２２ｆは、第１接続部２２ｓからグランド部１０８ａへ流れるグランド蒸気の流れを遮断する。切換弁２２ｇは、湿分分離器３０よりも高圧側グランド接続配管２２ｂ側に配置される。切換弁２２ｇは、高圧側圧力計２２ｄの値が上記所定値（又は上記所定値以上）となる場合に開状態となり、高圧側圧力計２２ｄの値が上記所定値未満の場合に閉状態となるように調整される。
【００４０】
さらに、第１配管部２２は、低圧側圧力計２２ｈを有する。低圧側圧力計２２は、主配管２２ａの第１接続部２２ｓよりも低圧タービン１０９側の部分に配置されている。低圧側圧力計２２ｈは、主配管２２ａのうち第１接続部２２ｓよりも低圧側の圧力を検出する。
【００４１】
第２配管部２３は、第１配管部２２から分岐し、湿分分離器３０を迂回するように設けられる。第２配管部２３は、バイパス配管２３ａ及び逆止弁２３ｂを有する。バイパス配管２３ａは、例えば主配管２２ａの第２接続部２２ｔと第３接続部２２ｕとを接続する。第２接続部２２ｔは、主配管２２ａのうち湿分分離器３０と第１接続部２２ｓとの間に設けられる。第３接続部２２ｕは、主配管２２ａのうち湿分分離器３０と高圧側グランド接続配管２２ｂとの間に設けられる。なお、第１配管部２２は、第２接続部２２ｔと第３接続部２２ｕとの間に、少なくとも湿分分離器３０と、切換弁２２ｇと、逆止弁２２ｆとが配置されている。これにより、切換弁２２ｇが閉状態の場合、第２配管部２３（バイパス配管２３ａ）から第３接続部２２ｕを介して湿分分離器３０側へ向かうグランド蒸気の流通が遮断されることになる。また、逆止弁２３ｂは、第２配管部２３において、高圧側グランド部１０８ａから第１接続部２２ｓへ流れるグランド蒸気の流れを遮断する。
【００４２】
湿分分離器３０は、第１配管部２２に設けられ、高圧タービン１０８から高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気に含まれる湿分を除去する。湿分分離器３０は、例えば主配管２２ａのうち切換弁２２ｇと逆止弁２２ｆとの間に配置されている。湿分分離器３０の具体的構成については、特に限定されるものではなく、例えば主配管２２ａに邪魔板やメッシュなどを配置して湿分を除去する構成であってもよいし、遠心力を用いて湿分を除去する構成であってもよい。湿分分離器３０によって除去された湿分は、例えばトラップ３１を介して排出されるようになっている。
【００４３】
ここで、原子力発電プラント２００は、蒸気タービン１０７の起動時において、高圧タービン１０８が負圧となっているため、外気が高圧側グランド部１０８ａから高圧タービン１０８の内部に流入するのを防ぐ必要がある。また、原子力発電プラント２００は、起動時において、低圧タービン１０９が真空になっているため、低圧側グランド部１０９ａから内部に外気が流入するのを防ぐ必要がある。そのため、グランド蒸気供給機構３００は、蒸気タービン１０７の起動時に高圧側グランド部１０８ａ及び低圧側グランド部１０９ａにグランド蒸気が供給する。
【００４４】
また、グランド蒸気供給機構３００は、蒸気タービン１０７が駆動され、高圧タービン１０８に高圧の蒸気が供給され、高圧側グランド部１０８ａに蒸気が漏出した場合、つまり、通常運転時の場合、高圧タービン１０８から高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気の一部を除湿して低圧タービン１０９のグランド部１０９ａに供給する。
【００４５】
次に、図３から図５を用いて、グランド蒸気供給機構３００の動作について説明する。図３は、グランド蒸気供給機構のうち、高圧側圧力計の検出値と、供給調節弁及び切換弁の開閉状態とを示すタイミングチャートである。図４は、起動時におけるグランド蒸気供給機構の動作を模式的に示す図である。図５は、通常運転時におけるグランド蒸気供給機構の動作を模式的に示す図である。
【００４６】
まず、起動時ｔ０（図３参照）には、供給調節弁２１ｂを開状態とし、切換弁２２ｇを閉状態とする。また、このときの高圧側圧力計２２ｄの検出値Ｐ０は、所定の閾値Ｐ１よりも小さい値となっている。この起動時ｔ０には、供給部１０のうち例えば補助ボイラ１２からグランド蒸気が供給される。
【００４７】
この場合、図４に示すように、供給部１０からのグランド蒸気は、供給管２１ａから第１接続部２２ｓを介して主配管２２ａに流入する。そして、グランド蒸気は、主配管２２ａの内部を高圧側グランド部１０８ａ及び低圧側グランド部１０９ａへ向けてそれぞれ流れる。
【００４８】
主配管２２ａのうち第１接続部２２ｓの高圧側では、逆止弁２２ｆが設けられるため、グランド蒸気は、第２接続部２２ｔからバイパス配管２３ａに流れ、バイパス配管２３ａを経由して、第３接続部２２ｕから再び主配管２２ａに流入する。このとき、上記のように切換弁２２ｇが閉じた状態となっている。したがって、グランド蒸気は、第３接続部２２ｕから湿分分離器３０側に流れることなく、高圧側グランド接続配管２２ｂへ向けて流れる。そして、このグランド蒸気は、高圧側グランド接続配管２２ｂを介して高圧側グランド部１０８ａに供給される。これにより、高圧側グランド部１０８ａがグランド蒸気によってシールされる。
【００４９】
また、主配管２２ａのうち第１接続部２２ｓよりも低圧側では、グランド蒸気は、主配管２２ａから低圧側グランド接続配管２２ｃに流入し、低圧側グランド接続配管２２ｃを介して低圧側グランド部１０９ａに供給される。これにより、低圧側グランド部１０９ａがグランド蒸気によってシールされる。
【００５０】
なお、蒸気タービン１０７の起動後、例えば蒸気発生器１１で発生するグランド蒸気の圧力が高くなった場合には、グランド蒸気の供給部１０を補助ボイラ１２から蒸気発生器１１に切り替えるようにしてもよい。
【００５１】
その後、蒸気タービン１０７が通常の運転状態となる場合、起動時に比べて高圧タービン１０８の負荷が増加し、高圧タービン１０８の内部の圧力が上昇する。これに伴い、高圧側グランド部１０８ａの圧力が増加し、高圧タービン１０８の内部の蒸気が高圧側グランド部１０８ａに漏出する。
【００５２】
そして、高圧側圧力計２２ｄの測定値が所定の閾値Ｐ１に到達した時点ｔ１（図３参照）で、切換弁２２ｇを開状態とする。これにより、図５に示すように、高圧タービン１０８から高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気は、高圧側グランド接続配管２２ｂを介して主配管２２ａに流れる。このとき、バイパス配管２３ａには逆止弁２３ｂが設けられるため、この蒸気はバイパス配管２３ａに流入することなく、湿分分離器３０側に流れる。湿分分離器３０に供給された蒸気は、湿分が除去された状態で、第２接続部２２ｔ及び第１接続部２２ｓを経由して低圧側に流れる。そして、この蒸気は、主配管２２ａから低圧側グランド接続配管２２ｃに流入し、低圧側グランド接続配管２２ｃを介して低圧側グランド部１０９ａに供給される。このように、高圧タービン１０８から高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気は、湿分が除去された状態で、グランド蒸気として、低圧側グランド部１０９ａに供給される。
【００５３】
また、この場合、高圧側グランド部１０８ａから漏出する蒸気により、低圧側圧力計２２ｈの値が閾値に到達するため、供給調整弁２１ｂが閉じた状態となる（図３参照）。以降は、高圧側グランド部１０８ａから漏出する蒸気がグランド蒸気として低圧側グランド部１０９ａに供給される。したがって、グランド蒸気の供給部は、供給部１０から、高圧タービン１０８に主蒸気を供給する蒸気発生器１０３に切り替わる。これにより、供給部１０における蒸気消費量が抑制されることになる。
【００５４】
図６は、起動時及び運転時におけるグランド部１０８ａの状態を模式的に示す図である。なお、図６では、タービンロータ１０８ｒにラビリンスパッキン１０８ｑが取り付けられた状態を示している。図６に示すように、起動時において高圧側グランド部１０８ａに流入する外気は、高圧側グランド接続配管２２ｂを介して供給されるグランド蒸気と共に不図示のグランドコンデンサ等に流れる。また、通常運転時において高圧側グランド部１０８ａに流入する外気は、高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気によってグランドコンデンサ側に送られる。なお、図示を省略するが、低圧側グランド部１０９ａに流入する外気については、供給部１０又は高圧側グランド部１０８ａから供給されるグランド蒸気と共にグランドコンデンサ等に流れる。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、高圧タービン１０８から高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気に含まれる湿分を湿分分離器３０によって除去した状態で低圧側グランド部１０９ａに供給するため、低圧側グランド部１０９ａにおいて劣化や損傷等の不具合が生じるのを回避することができる。また、この湿分の除去された蒸気が低圧側グランド部１０９ａに供給されるため、その分、供給部１０から供給されるグランド蒸気の量を低減することができる。これにより、供給部１０の蒸気を効率的に利用することが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、供給部１０から供給されるグランド蒸気については湿分分離器３０を介さずに第２配管部２３から高圧側グランド部１０８ａに供給され、高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気については第１配管部２２から湿分分離器３０を介して低圧側グランド部１０９ａに供給されることになる。これにより、高圧側グランド部１０８ａに供給されるグランド蒸気が、湿分分離器３０による抵抗を受けずに済むため、効率的にグランド蒸気を供給することができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、第２配管部２３に逆止弁２３ｂが設けられるため、高圧側グランド部１０８ａに漏出した蒸気が第２配管部２３を逆流するのを防ぐことができる。これにより、低圧側グランド部１０９ａに供給される蒸気に湿分が含まれるのをより効果的に抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、第１配管部２２に切換弁２２ｇが設けられ、供給部１０から高圧側グランド部１０８ａにグランド蒸気が供給されている間は切換え版２２ｇが閉状態となるように調整されるため、供給部１０から高圧側グランド部１０８ａに供給されるグランド蒸気が第１配管部２２を流通して第１接続部２２ｓ側に戻されるのを防ぐことができる。これにより、グランド蒸気を効率的に供給することができる。
【００５９】
より具体的には、第１配管部２２には、高圧側グランド部１０８ａに接続される部分の圧力を測定する高圧側圧力計２２ｄが設けられ、高圧側圧力計２２ｄの値が所定値以上となる場合には切換弁２２ｇが開状態となり、高圧側圧力計２２ｄの値が所定位置未満の場合には切換弁２２ｇが閉状態となるように調整されるため、例えば高圧タービン１０８から高圧側グランド部１０８ａに蒸気が漏出するときの圧力を所定値として設定する場合、高圧タービン１０８からの蒸気の漏出に応じて切換弁２２ｇの開閉を切り換えることができる。これにより、高圧タービン１０８から漏出する蒸気を適切なタイミングで低圧側グランド部１０９ａに供給することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、原子力発電プラント２００が蒸気を効率的に利用することが可能なグランド蒸気供給機構３００を備えるため、プラント全体における蒸気の利用効率を高めることができる。なお、本実施形態における原子力発電プラント２００は、加圧水型原子炉であり、高圧側グランド部１０８ａにおいて蒸気が漏出する構成である。従来、加圧水型原子炉において高圧グランド部から漏出した蒸気は、湿分を含んでいるため、例えば低圧給水加熱器などに回収されていた。これに対して、本実施形態では、漏出した蒸気の湿分を除去することによりそのまま動力源として用いることができるため、蒸気の利用効率化を図ることができる。
【００６１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、第１配管部２２の主配管２２ａに湿分分離器３０が設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、第２配管部２３のバイパス配管２３ａに湿分分離器３０（及び逆止弁２２ｆ、切換弁２２ｇ）が設けられた構成であってもよい。この場合、第１配管部２２の主配管２２ａには、逆止弁２３ｂが設けられることになる。
【００６２】
また、上記実施形態では、蒸気タービン１０７が高圧タービン１０８及び低圧タービン１０９を有する構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、蒸気タービン１０７が高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンを有する構成であってもよい。この場合、高圧タービンからグランド部に漏出した蒸気を中圧タービンのグランド部に供給する構成や、中圧タービンからグランド部に漏出した蒸気を低圧タービンのグランド部に供給する構成についても、本発明の適用が可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１０…供給部
２０…蒸気流通部
３０…湿分分離器
２２…第１配管部
２２ｆ…逆止弁（第１逆止弁）
２３…第２配管部
２３ｂ…逆止弁（第２逆止弁）
２２ｇ…切換弁
２２ｓ…第１接続部
２２ｔ…第２接続部
２２ｕ…第３接続部
２２ｄ…高圧側圧力計（圧力計）
１０８…高圧タービン（第１蒸気タービン）
１０８ａ…高圧側グランド部（第１グランド部）
１０９…低圧タービン（第２蒸気タービン）
１０９ａ…低圧側グランド部（第２グランド部）
２００…原子力発電プラント
３００…グランド蒸気供給機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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