(57)【要約】【課題】将来、定格熱出力を増加させる可能性がある原子力発電プラントにおいて、タービンの改造または取替えの費用を低減する。【解決手段】核分裂によって蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムと、原子力蒸気供給システムから供給される蒸気のエネルギーを回収するタービンを有する原子力発電プラントにおいて、第１のタービン効率曲線１のような原子力蒸気供給システムが定格熱出力よりも高い熱出力で発生させた蒸気が供給されたときに定格熱出力運転時よりもエネルギーの回収効率が高くなるタービンを用いて、定格熱出力で運転する（図１中Ｃ点）。その後、原子力蒸気供給システムの定格熱出力を７％増加させた場合には、タービンの改造などをすることなく、増加した改造後の定格熱出力で運転する（図１中Ａ点）ことにより、電気出力を増加させることができる。【選択図】図１
2007248268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核分裂によって蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムと、
前記原子力蒸気供給システムから供給される蒸気のエネルギーを回収する前記原子力蒸気供給システムが、定格熱出力よりも高い熱出力で発生させた蒸気が供給されたときに前記定格熱出力運転時よりもエネルギーの回収効率が高くなるタービンと、
を有することを特徴とする原子力発電プラント。
【請求項２】
核分裂によって蒸気を発生させる既設の原子力蒸気供給システムと、前記原子力蒸気供給システムから供給される蒸気のエネルギーを回収する既設のタービンを備えた原子力発電プラントの改造方法において、
前記既設のタービンを、前記原子力蒸気供給システムが改造前の定格熱出力よりも高い熱出力で発生させた蒸気が供給されたときに前記改造前の定格熱出力運転時よりもエネルギーの回収効率が高くなるようにするタービン改造工程、
を有することを特徴とする原子力発電プラントの改造方法。
【請求項３】
前記タービン改造工程は、前記既設のタービンを新たなタービンと取替えるものであることを特徴とする請求項２記載の原子力発電プラントの改造方法。
【請求項４】
前記タービン改造工程の後に、前記原子力蒸気供給システムの定格熱出力を高める改造工程を有することを特徴とする請求項２または請求項３記載の原子力発電プラントの改造方法。
【請求項５】
核分裂によって蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムと、前記原子力蒸気供給システムから供給される蒸気のエネルギーを回収する、前記原子力蒸気供給システムが定格熱出力よりも高い熱出力で発生させた蒸気が供給されたときに前記定格熱出力運転時よりもエネルギーの回収効率が高くなるタービンを備えた原子力発電プラントの運転方法において、
前記原子力蒸気供給システムに定格熱出力で蒸気を発生させる定格出力運転工程、
を有することを特徴とする原子力発電プラントの運転方法。
【請求項６】
前記定格出力運転工程の後に、前記原子力蒸気供給システムの定格熱出力を高める改造工程と、
前記改造工程の後に、前記原子力蒸気供給システムに前記タービンのエネルギーの回収効率が最も高くなる熱出力で蒸気を発生させる増出力運転工程と、
を有することを特徴とする請求項５記載の原子力発電プラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントとその改造方法および運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、既設の原子力プラントにおいて定格熱出力を変えずに高圧タービンまたは低圧タービンの改造または取替えを行う場合には、定格熱出力においてタービン効率が最高となるよう設計した高圧タービンまたは低圧タービンに改造または取替えて運転していた。
【０００３】
また、特許文献１には、原子炉の熱出力を増加させた場合に、高圧タービンと低圧タービンの間に機器を追加して、原子炉の電気出力を増加させる方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２９９６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、定格熱出力を増加させ電気出力の増加をする場合には、高圧タービンは設計余裕が小さいため、機器寿命前であっても、主蒸気流量の増大に応じた改造または取替えが必要である。また、高圧タービンの改造などを行わない場合であっても、機器の追加などが必要となる。また、定格熱出力の増加幅が大きい場合は、比較的設計余裕の大きい低圧タービンについても高圧タービンと同様に改造または取替が必要となる。このため、プラントライフサイクルにおける設備改造量が増大するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、将来、定格熱出力を増加させる可能性がある原子力発電プラントにおいて、タービンの改造または取替えの費用を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明は、原子力発電プラントにおいて、核分裂によって蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムと、前記原子力蒸気供給システムから供給される蒸気のエネルギーを回収する前記原子力蒸気供給システムが、定格熱出力よりも高い熱出力で発生させた蒸気が供給されたときに前記定格熱出力運転時よりもエネルギーの回収効率が高くなるタービンと、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、核分裂によって蒸気を発生させる既設の原子力蒸気供給システムと、前記原子力蒸気供給システムから供給される蒸気のエネルギーを回収する既設のタービンを備えた原子力発電プラントの改造方法において、前記既設のタービンを、前記原子力蒸気供給システムが既設の（改造前の）定格熱出力よりも高い熱出力で発生させた蒸気が供給されたときに前記改造前の定格熱出力運転時よりもエネルギーの回収効率が高くなるようにするタービン改造工程、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、核分裂によって蒸気を発生させる原子力蒸気供給システムと、前記原子力蒸気供給システムから供給される蒸気のエネルギーを回収する、前記原子力蒸気供給システムが定格熱出力よりも高い熱出力で発生させた蒸気が供給されたときに前記定格熱出力運転時よりもエネルギーの回収効率が高くなるタービンを備えた原子力発電プラントの運転方法において、前記原子力蒸気供給システムに定格熱出力で蒸気を発生させる定格出力運転工程、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、将来、定格熱出力を増加させる可能性がある原子力発電プラントにおいて、タービンの改造または取替えの費用を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る原子力発電プラントの実施の形態を、図面を参照して説明する。また、沸騰水型原子炉を例に説明するが、他の形式の原子力発電プラントにも適用可能である。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図２は、本発明に係る一実施の形態の原子力発電プラントの系統図である。
【００１２】
原子力発電プラントは、炉心４を収めた原子炉容器３、高圧，低圧タービン５，６、復水器７および発電機９を有している。原子炉容器３と高圧タービン５の間は主蒸気配管８で、復水器７と原子炉容器３の間は給水配管１０で接続されている。
【００１３】
炉心４において、核分裂によって発生した熱によって、炉心４を流れる冷却材は加熱され、原子炉容器３の内部で蒸気が発生する。炉心４で発生した熱で冷却材を加熱し高温高圧の蒸気に変えて、高圧，低圧タービン５，６に供給するシステムは、原子力蒸気供給システムと呼ばれる。
【００１４】
発生した蒸気は高圧タービン５および低圧タービン６に送られ、高圧タービン５および低圧タービン６でエネルギーを回収して、発電機９での発電に供される。
【００１５】
低圧タービン６でエネルギーを回収された蒸気は、復水器７で凝縮された後、再び原子炉容器３に戻る。
【００１６】
このような既設の原子力発電プラントにおいて、高圧タービン５を改造する。
【００１７】
図１は、本実施の形態におけるタービン効率曲線を示すグラフである。
【００１８】
図１において、第１の効率曲線１は、改造後の高圧タービン５の蒸気流量に対するタービン効率を示している。また、第２の効率曲線２は、改造前の高圧タービン５の蒸気流量に対するタービン効率を示している。
【００１９】
図１においてＡ点として示される改造後の高圧タービン５の効率が既設の（改造前の）定格熱出力運転時よりも高く、たとえば最高になる最高効率点は、図１においてＢ点として示される改造前の高圧タービン５の最高効率点よりも主蒸気流量が大きい。改造前の定格熱出力における主蒸気流量（定格主蒸気流量）を主蒸気流量の１００％とした場合、Ｂ点の主蒸気流量は１００％であり、Ａ点の主蒸気流量はたとえば１０７％である。
【００２０】
原子力プラントの蒸気タービンのタービン効率は、最高効率となる主蒸気流量を超えると急激に低下するため、最高効率点を越えた主蒸気流量では一般に使用できない。このため、タービン効率が第１のタービン効率曲線１で示される高圧タービン５は、定格主蒸気流量の１０７％まで使用できるが、タービン効率が第２のタービン効率曲線２で示される高圧タービン５は、定格主蒸気流量の１００％までしか使用できない。
【００２１】
そこで、タービン効率が第１のタービン効率曲線１で示される高圧タービン５に改造する。改造した原子力発電プラントで、原子力蒸気供給システムの定格熱出力を増加させずに運転（図１のＣ点）する。
【００２２】
このような原子力発電プラントでは、将来、主蒸気流量が定格主蒸気流量の１０７％以下までしか増加しない範囲で熱出力を増加する場合には、高圧タービン５をそのまま使用して、発電機９の電気出力を増加させることができる。
【００２３】
したがって、一旦、タービン効率曲線２の高圧タービン５に改造して、定格熱出力を増加させずに運転（図１のＢ点）した後、再び高圧タービン５を改造する場合に比べ、プラントライフサイクルにおける設備改造量を減らすことができる。このため、プラントライフサイクルにおけるコストを低減することができる。
【００２４】
また、以上の実施の形態においては高圧タービンを例として示したが、低圧タービンについても同様の形で交換し、電気出力を増加させてもよいのはもちろんである。
【００２５】
なお、ここでは、タービンを改造する場合について説明したが、タービンを取り替える場合であっても同様である。また、新規の原子力発電プラントを建設する際に、将来、原子力蒸気供給システムの定格熱出力を増加させる可能性がある場合などにも適用できる。
【００２６】
以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。
【００２７】
たとえば、炉心で発生した熱で冷却材を加熱し、蒸気発生器を介して高温高圧の蒸気に変えてタービンに供給する原子力蒸気供給システムを有する、加圧水型原子力発電プラントや高速増殖炉を用いた発電プラントなどにも適用可能である。この場合には、炉心の熱出力の増大に伴って蒸気発生器の改造も必要となる可能性はあるが、タービンは改造などを施すことなく利用可能であり、プラントライフサイクルにおけるコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る一実施の形態におけるタービン効率曲線を示すグラフである。
【図２】本発明に係る一実施の形態における原子力発電プラントの系統図である。
【符号の説明】
【００２９】
３…原子炉容器、４…炉心、５…高圧タービン、６…低圧タービン、７…復水器、８…主蒸気配管、９…発電機、１０…給水配管。
【図１】
2007248268.tif 000003
【図２】
2007248268.tif 000004