(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海岸設置の原子力発電所において、補機冷却系海水ポンプ室が鉄筋コンクリート等による筐体構造からなる防水型耐海水構造であり、該ポンプがキャンドポンプ型の耐海水密閉構造の防水型電動モータ方式を採用することを特徴とする津波対応型原子力発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】海岸設置の原子力発電所において地震発生後の津波に対し原子炉の冷温停止を可能とする安定冷却機能を有した津波対応型原子力発電所に関する。
【背景技術】
【０００２】従来の原子力発電所は冷却源として海水を利用するものがあった。地震発生時に伴う津波に対しては、通常時の平均海面潮位を基準に津波を高さを想定した設計がされていたが９．８ｍを超える大津波に対応する技術は検討されていなかった。また、特開平０９−０５４１９０の原子力発電所の取水設備の従来技術のように、津波による引潮時において再度水位が上昇するまでの間、非常用系に必要な水量を確保するための原子力発電所の海水取水口となるスクリーン設備の前面入江部に静穏水域をつくるためのカーテンウォールを設け、このカーテンウォールに海底近傍に開口部を設け、スクリーン設備とカーテンウォールの間の海域部に水中堰を設け、水中堰は原子炉補機冷却系海水ポンプの吸込必要水量を確保し得る高さにし、これにより津波による引潮時において、再度水位が上昇するまでの間、非常用系に必要な水量を水球堰の入江部に確保する技術が検討されている。従来技術の一例によれば、水中堰の設計的考慮としては、原子炉補機冷却系海水ポンプの吸込口より上部に、この海水ポンプの必要吸込水頭と津波の半周期に対応した期間の海水ポンプの必要吸込水量を確保できる高さで、かつこの水中堰は干潮位よりもその天端を下に取水口前面海域に水中堰が設けられる。しかしながら、これらに従来技術においてさえも、大津波時の引潮水位や津波襲来時の最大津波高さは考慮されていなく、結果として、原子炉補機系海水ポンプは津波による浸水を受け、電動モータの浸水も伴って、運転不能となる可能性がある。大地震に伴う津波は複雑な挙動をするが、従来技術では、巨大津波に伴う浸水深さや遡上高並びに引潮時の海面潮位の低下は考慮されていなかった。例えば、平成２３年３月１１日に発生した東日本大震災時の大津波は最大規模では１６ｍの津波高さを記録しており、また、岩手県沖合い２０ｋｍの地点での潮位の記録では、最大潮位高さが７ｍで、潮位の低下はマイナス４ｍにも及ぶ大きな変動を生じていることがわかった。〈３月２９日付けＮＨＫニュース；インターネット〉この様な大津波が襲来したときは、従来技術における水中堰があったとしても、海水ポンプの正常運転維持は困難である。具体的には原子力発電所においては、１４ｍ以上の津波高さを記録した例があり、海水ポンプが使用不能となり、非常用電源の喪失及び原子炉の冷却が出できなくなる事態が生じた例がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】本発明においては、大津波が襲来したとき最大及び最低潮位の挙動を原子炉補機冷却系海水ポンプの正常運転維持を図るのに好適なポンプ運用システムを有する津波対応型原子炉発電所を提供することにある。津波発生後の最低潮位に対しては、特開平０９−０５４１９０の原子力発電所の取水設備の従来技術のような非常用系に必要な水量を確保するための原子力発電所の海水取水口となるスクリーン設備の前面入江部に静穏水域を設けることが有効であるが、１４ｍを超える最大潮位に対しては、有効ではないので、本発明は最大潮位に対し、有効な手段として、防水型電動モータによる海水ポンプとその機能を達成するためのモーター駆動電源ケーブルの防水施工及び大津波襲来時の海水ポンプ及び配管、バルブ等の機器の防護のための、防水型耐海水ポンプ室からなる津波対応型原子炉発電所を提供するものである。
【課題を解決するための手段】【０００４】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、大津波の襲来による海水ポンプ等の関連設備の損壊を守るための大津波時の海水の冠水を防ぐための防水型耐海水ポンプ室を設けると共に、補機冷却系海水ポンプ室が該ポンプ室を津波による最高水位より低い位置に設置した原子力発電所にあっても、鉄筋コンクリート等による筐体構造からなる防水型耐海水構造であり、該ポンプがキャンドポンプ型等の耐海水密閉構造の防水型電動モーター方式を採用することにより二重の異なる防護機能を採用することにより、万一、海水ポンプ室が冠水したときでも、地震時に自動停止した原子炉の炉心冷却を行うための最終冷却源となる海水の冷却水を地震後の大津波の際も、安定して原子炉補機冷却系海水ポンプを運転することにより、原子炉の冷温停止が達成できる。【０００５】非常用補機冷却系海水ポンプは地震時の大津波に対して、機能喪失することは原子炉の冷却停止を阻害することになるため、その機能維持は重要である。通常、海水ポンプの取水は発電所沖合い海底で、望ましくは標準海水面よりマイナス４ｍ水深以下より海底の取水配管あるいはピットにより、海水ポンプの吸入口に供給されている。地震後の大津波時の潮位の低下は４ｍ以下であり海岸水面の付近で顕著となるが、沖合いの海底は最低潮位においても、海水面水位を確保でき安定しており、この地点からの配管あるいは水路ピットにより取水される海水水位は安定しているため、海水ポンプの吸込み口の必要水位の低下をもなくことが無いので、連続給水が可能となる。
【発明の効果】
【０００６】これらの設備構成により、万一の大津波に際しても、非常用原子炉補機冷却系海水ポンプが運転不能に陥ることなく、安定運転を持続でき、原子炉の冷温停止を達成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】海水を冷却水として利用する原子力発電所において、補機冷却系海水ポンプの電動モータ耐海水密閉構造であることを特徴とする津波対応型原子力発電所に好適である。更に、海水ポンプの大津波の冠水を防ぐための防水型耐海水ポンプ室構造を有する津波対応型原子炉発電所に適用する。【０００８】海水を冷却水として利用する原子力発電所において、補機冷却系海水ポンプ室が防水型耐海水構造であることを特徴とする津波対応型原子力発電所に好適である。【０００９】前述の海水を冷却水として利用する原子力発電所において、補機冷却系海水ポンプの電動モータ耐海水密閉構造であることを特徴とする津波対応型原子力発電所の海水ポンプの取水は発電所沖合い水面下４ｍ深さ以下より海底の取水し海水ポンプの吸入口に供給される構造を特徴とする津波対応型原子力発電所に好適である。【００１０】前述の海水を冷却水として利用する原子力発電所において、補機冷却系海水ポンプの電動モータが耐海水密閉構造であることを特徴とする津波対応型原子力発電所の海水ポンプの取水は発電所沖合い水面下４ｍ深さ以下より海底の取水し海水ポンプの吸入口に供給される構造を特徴とする津波対応型原子力発電所において、海水ポンプ室は大津波時の海水の侵入を防ぐために、堅牢な鉄筋コンクリート構造物とし建物の出入り口はハッチ構造とし、ポンプ室内は空調設備、照明設備及び遠隔監視用カメラを設置したことを特徴とする津波対応型原子力発電所に好適である。【００１１】前述の海水を冷却水として利用する原子力発電所において、補機冷却系海水ポンプの電動モータ耐海水密閉構造であることを特徴とする津波対応型原子力発電所の海水ポンプの取水は発電所沖合い水面下４ｍ深さ以下より海底の取水し海水ポンプの吸入口に供給される構造を特徴とする津波対応型原子力発電所において、海水ポンプ室は大津波時の海水の侵入を防ぐために、建物の出入り口はハッチ構造とし、ポンプ室内は空調設備、照明設備及び遠隔監視用カメラを設置したことを特徴とする津波対応型原子力発電所において、ポンプ室内の空調設備として、大津波高さ１４ｍより高い吸排気塔を有することを特徴とする津波対応型原子力発電所に好適である。
【実施例】
【００１２】沸騰水型原子力発電所や加圧水型原子力発電所等の原子力発電所においては、原子炉の非常停止時に起動する非常用補機冷却系海水ポンプ設備を有している。非常用補機冷却系時海水ポンプは電動モーターにより駆動されるが、電源は発電所害の外部電源が使用できるときはその電源が使用されるが、所外電源喪失の非常事態においては、非常用ディーゼル発電設備等により、電源が供給される。また、この非常用ディーゼル発電設備の補機冷却用として、原子炉補機冷却系海水ポンプが使用されるかあるいは、専用の海水ポンプが設けられる。このようは海水ポンプは地震時の大津波に対して、機能喪失することは原子炉の冷却停止を阻害することになるため、その機能維持は重要である。本発系のひとつの実施例によると、海水ポンプの取水は発電所沖合い海底より海底の取水配管あるいはピットにより、海水ポンプの吸入口に供給される。通常、ポンプ吸引の海水はその前処理として、海水中の異物を除去するためのスクリーン設備が設けられている。海水ポンプの電動モータは好ましくはキャンドモータ式の防水型モータが使用される。これは、万一、海水ポンプ室が冠水したときでも、ポンプ運転を可能とする設計となっている。また、海水ポンプ室はコンクリート建物であるが、海水の侵入を防ぐために、建物の出入り口はハッチ構造が採用される。ポンプ室内は空調設備他に、照明設備及び遠隔監視用カメラが設置される。また、原子力発電所の他に、海水を冷却水とする発電所の補機冷却系海水ポンプの大津波時の機能維持を図るのに好適な本発明は火力発電所や石油コンピーナートなどの安全に関与するプラント設備に適用が可能である。
【実施例１】
【００１３】図１は本発明の実施例を示す図である。この実施例は沸騰水型原子力発電所に適用したものである。原子炉圧力容器１の中に、原子炉炉心燃料３が装荷され、軽水の冷却材２で冷却される。軽水は残留熱除去系配管５を介して、残留熱除去系ポンプ４により、循環する。その循環ループには残留熱除去系熱交換器６が設けられ、この熱交換器は取水口１９からの海水で、冷却される。海水による冷却は原子炉補機冷却系海水ポンプ１１を駆動して、熱交換して、放出配管１３により海水放水路１４に送られる。通常の運転時は所外電源９がある場合は、残留熱除去系ポンプ４用モータや原子炉補機冷却系海水ポンプ１１用モータ１２はこれらの通常電源が使用される。非常時の所外電源喪失時は所外電源切替設備１０により、非常用ディーゼル電源設備８が起動して、これらのポンプの非常用電源として供給される。海水朱水路の海水底２１に対して通常海水面２０は海水ポンプの通常運転水位として設定される。大津波が襲来したときは、この通常海水面２０が津波高さにより上昇する。この津波高さによりポンプ室が浸水深さが高くなり、浸水し、原子炉補機冷却系海水ポンプ１１用モータ１２が海水により冠水し、使用不可能になることを防ぐために、堅牢な鉄筋コンクリート構造物で堅固な防止型原子炉補機冷却系海水ポンプ室１６を設けてある。このポンプ室の通常時の保守点検用に防止型出入口はハッチ１７が設けられている。なお、海水ポンプ室の換気空調設備が設けられるが大津波において、換気空調用排気塔１８が冠水しないように、少なくと１４ｍ以上で、望ましくは２０ｍの高さを有している。また、防止型原子炉補機冷却系海水ポンプ室１６の内部の監視用として、非常用照明及び遠隔監視カメラが設けられており、大津波襲来時のポンプ室内部の状況をモニターできる。大津波の引潮時の海水面の低下はマイナス４ｍにもなることが経験されており、この異常水位は３０分程度の繰りかえし生ずることがあり、原子炉補機冷却系海水ポンプ１１の海水吸入口が海水面より上になり、空気の吸入を防ぐ必要があり、この引潮時の海水取水路の海水面の安定をはかるため、遥か沖合いの海底部、少なくともマイナス４ｍ以下の海底より、海水を取水し、配管あるいはトンネルピットにより、ポンプ室の取水路１９に導入される。これにより、原子炉補機冷却系海水ポンプ１１の海水吸入口が海水面はポンプ吸入口より下がることなくポンプの必要ポンプ吸入部水頭ＮＰＳＨを確保して、安定運転が可能となる。この実施例では、非常用ディーゼル発電設備の冷却は防止型原子炉補機冷却系海水ポンプより供給される方式であるが、専用の非常用ディーゼル発電設備用補機冷却系海水ポンプを用いてもよい、その場合は、当該ポンプの駆動モータ及び電源配線系は防止構造を採用する。この実施例によると大津波の襲来時の浸水深さや遡上高に対して、防止型海水ポンプ及び防止型ポンプ室の採用により、原子炉補機冷却系海水ポンプの機能を維持できるので、原子炉の冷温停止が可能となり、安全な原子力発電所の運転が可能となった。【００１４】図２は本発明のもうひとつの実施例を示す図である。海水取水路の中に設けられた水中堰２２を設置することにより、大津波の引潮時の海水水面を維持する機能を持つ。水中堰２２の高さは必要ポンプ吸入部水頭ＮＰＳＨを確保できる高さとする。この水中堰の機能により原子炉補機冷却系海水ポンプの必要ポンプ吸入部水頭ＮＰＳＨを確保して、安定運転が可能となる。大津波の襲撃時の最大浸水深さは１４ｍないし１６ｍ以上になることがあり、更に、遡上高さは２０ｍにも達することがある。したがって、これらの海水の襲来に耐える耐海水密閉構造の海水ポンプ室の鉄筋コンクリート等による筐体構造を採用する。キャンドポンプ型等の耐海水密閉構造の海水ポンプを設置した海水ポンプ室の換気空調用排気塔の高さは大津波の浸水深さや遡上高を考慮して、１４ｍ以上望ましくは２０ｍとした構造である。ポンプ室は海水に対する気密性を有する構造とし、換気空調設備を設け、大津波の際の監視運転用に遠隔監視カメラを設けてあるのが特徴である。また、最低潮位時の該海水ポンプの必要水量を確保する手段として、静穏水域をつくるためのカーテンウォール設備の設置の方法を採用することもできる。別の方式としては、最低潮位の変動の無い深海底からの配管あるいはピットによる海水取水路からのキャンドポンプ型等の耐海水密閉構造のポンプ給水方式を採用することにより、安定した海面水位からの海水ポンプの取水を可能とすることもできる。
この実施例によると大津波の襲来時の浸水深さや遡上高に対して、該ポンプ室が津波による最高水位より低い位置に設置した海岸設置の原子力発電所にあっても、鉄筋コンクリート等による筐体構造を採用した防水型海水ポンプ室の採用により、海水ポンプの運転機能を維持できるので、原子炉の冷温停止が可能となり、安全な原子力発電所の運転が可能となった。更に、万一、海水ポンプ室が冠水したときでも、異なる二重の防護機能（キャンドポンプ型等の耐海水密閉構造のポンプ給水方式を採用と鉄筋コンクリート等による筐体構造を採用した海水ポンプ室の採用）により、地震時に自動停止した原子炉の炉心冷却を行うための最終冷却源となる海水の冷却水を地震後の大津波の際も、安定して原子炉補機冷却系海水ポンプを運転することにより、原子炉の冷温停止が達成可能となった。
【発明の効果】
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、該ポンプ室が津波による最高水位より低い位置に設置した海岸設置の原子力発電所にあっても、想定外の万一、海水ポンプ室が冠水したときでも、該海水ポンプがキャンドポンプ型の耐海水密閉構造の防水型電動モーター方式を採用することにより、海水の被災をした際においても該海水ポンプの運転が可能であるので、地震時に自動停止した原子炉の炉心冷却を行うための最終冷却源となる海水の冷却水を地震後の大津波の際も、安定して原子炉補機冷却系海水ポンプを運転することができるので、地震後の大津波の襲来においても、非常用原子炉補機冷却系海水ポンプの運転が可能となり、原子炉の冷温停止が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す図
【図２】本発明のもうひとつの実施例を示す図
【符号の説明】［図１］本発明の実施例を示す図
１．原子炉圧力容器、２．原子炉冷却材、３．原子炉炉心燃料、４．残留熱除去系ポンプ、５．残留熱除去系配管、６．残留熱除去熱交換器、７．残留熱除去ポンプ動力電源配線、８．非常用ディーゼル発電設備、９．所外電源系統、１０．所外電源切替設備、１１．原子炉補機冷却系海水ポンプ、１２．防水型原子炉補機冷却系海水ポンプ用電動モータ、１３．海水配管、１４．海水放水路、１５．原子炉補機冷却系海水ポンプ用電動モータ動力配線、１６．防水型原子炉補機冷却系海水ポンプ室、１７．防水型出入口ハッチ、１８．換気空調用排気塔、１９．取水溝底部、２０．海水面、２１．海水底
［図２］本発明のもうひとつの実施例を示す図
２０．海水面、２０ａ．大津波最大潮位、２０ｂ．大津波時最大引潮水位、２２．水中堰
【図１】
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【図２】
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