(57)【要約】【課題】独立した電源を長時間安定して確保することができる原子力施設の補助電源装置を提供することにある。【解決手段】原子力施設の補助電源装置として、機器１９，１９ａの電源として用いる蓄電池１８を有する。さらに、原子力発電所から排出される冷却放流水が流れる冷却水放水路に対して設けられた別配管１３と、配管に設けられ、冷却放流水により回転駆動される水車１５と、水車１５により駆動される発電機１６とを備える。発電機１６の発電電力は、蓄電池１８に充電される。【選択図】図２
2012230069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の電源として用いる蓄電池を有する原子力施設の補助電源装置であって、
原子力発電所から排出される冷却放流水が流れる冷却水放水路に対して設けられた別配管と、
該別配管に設けられ、前記冷却放流水により回転駆動される水車と、
該水車により駆動される発電機とを備え、
該発電機の発電電力を、前記蓄電池に充電することを特徴とする原子力施設の補助電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の原子力施設の補助電源装置において、
前記冷却放水路内に設ける別配管は、前記冷却放水路と異なる断面積であり、前記冷却放水路よりも小さい断面積を有することを特徴とする原子力施設の補助電源装置。
【請求項３】
請求項１記載の原子力施設の補助電源装置において、
前記発電所内で生成される熱エネルギーにより、前記蓄電池を保温することを特徴とする原子力施設の補助電源装置。
【請求項４】
請求項１記載の原子力施設の補助電源装置において、
前記発電所内で使用される冷却水の一部により、前記蓄電池を冷却することを特徴とする原子力施設の補助電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力施設の補助電源装置に係り、特に、外部電源喪失時にも長時間に亘って確保できる原子力施設の補助電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所施設の所内動力用電源は、外部電源として電力系統に接続されている送電線を複数回線有し、その他に、非常用所内電源として、ディーゼル発電機を複数台有している。これら全交流電源を喪失してしまった場合、原子炉を自動的に停止し、原子炉停止後の崩壊熱及び残留熱は、冷却材の自然循環，蒸気発生器への給水により除去されることになり、これらに必要な直流負荷に対して蓄電池から給電し、原子炉停止後の冷却運転監視を行っている。
【０００３】
蓄電池は、原子炉停止後、交流電源が回復するまでの間、約２時間は原子炉の冷却を確保できるようになっている。蓄電池は、全交流電源喪失時に外部電源が復旧するまでの間、安全系の負荷の他に計測制御装置や、タービンや発電機の軸受を保護する非常用潤滑油ポンプ、非常用照明等非安全系負荷を機能させる。
【０００４】
なお、外部電源や化石燃料に頼らない発電システムとして、発電所からの放流水を利用して水力発電を行う方法が提案されている。すなわち、復水器に使用した冷却水を海水中へ放水する際に、この排出される冷却放流水を発電用の水源として利用する方法が知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１５６４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、外部電源喪失時には、非常用ディーゼル発電機を起動することで、電源を確保できるが、この非常用ディーゼル発電機の起動に失敗する場合もあり得る。この場合、従来の蓄電池は、約２時間程度しか電力源として利用できないため、長時間に亘って安定な電源を確保することが困難になる。
【０００７】
本発明の目的は、独立した電源を長時間安定して確保することができる原子力施設の補助電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、機器の電源として用いる蓄電池を有する原子力施設の補助電源装置であって、原子力発電所から排出される冷却放流水が流れる冷却水放水路に対して設けられた別配管と、該別配管に設けられ、前記冷却放流水により回転駆動される水車と、該水車により駆動される発電機とを備え、該発電機の発電電力を、前記蓄電池に充電するようにしたものである。  
かかる構成により、独立した電源を長時間安定して確保することができるものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記冷却放水路内に設ける別配管は、前記冷却放水路と異なる断面積であり、前記冷却放水路よりも小さい断面積を有するものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記発電所内で生成される熱エネルギーにより、前記蓄電池を保温するようにしたものである。
【００１１】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記発電所内で使用される冷却水の一部により、前記蓄電池を冷却するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、独立した電源を長時間安定して確保することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置が適用される原子力発電所の発電システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置に用いる可動堰の構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態による原子力施設の補助電源装置に用いる水圧管路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による原子力施設の補助電源装置が適用される原子力発電所の発電システムの構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置が適用される原子力発電所の発電システムの構成図である。
【００１５】
原子力発電所の反応容器２５では、核分裂反応により熱エネルギーが発生し、加熱された水はポンプ３３により蒸気発生器２６に供給され、蒸気を発生させる。この発生した蒸気は、配管２７により、タービン２８に供給される。タービン２８は、供給された蒸気により回転され、発電機２９を回転して発電を行う。タービン２８を駆動した後の蒸気は復水器３０によって冷却して凝縮され、水に戻り、蒸気発生器２６へポンプ３２によって循環している。
【００１６】
復水器３０には多くの冷却水を使用しており、この冷却水には海水が使用されることが多く、そのため発電所は比較的臨海部に設置されている。ポンプ３１により海水を汲み上げ、復水器３０に使用した冷却水は温度が数度上昇し（温排水）、再び海水中へ冷却放流水５０として放水される。ここでは、原子力発電所の加圧水型炉の一例を示したが、この他に、沸騰水型炉、改良型沸騰水型炉等の軽水炉や重水炉等の発電用原子炉でもよい。
【００１７】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成図である。図３は、本発明の一実施形態による原子力施設の補助電源装置に用いる可動堰の構成図である。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態では、蓄電池１８の電源として水力発電システム１００を用い、原子力施設の補助電源装置を構成している。水力発電システム１００は、水車１５及び発電機１６からなる水力発電部１５ａと、充電器１７と蓄電池１８からなる直流電源部１７ａからなる。なお、図２には、補機類等は図示していない。
【００１９】
最初に、通常時の構成及び動作について説明する。原子力発電所（図１）から放出された冷却放流水５０は、一旦貯水池１１に溜められ、水圧管路１２を通り放水路２４から海へ排出される。水圧管路１２の一部に水圧管路１２と連通した分岐管１３が設けられており、冷却放流水の一定量を分岐管１３に導くことができる。分岐管１３の断面積は、水圧管路１２の断面積よりも小さい。分岐管１３内の冷却放流水は、分岐管１３内に設けられた絞り部１４によって増速され、水車１５を回転させ、水車の回転軸に連結された水力発電機１６を駆動することにより発電を行い、放水路２４から海へ排出される。水力発電機１６によって発電された電力は、整流器（図示せず）や充電器１７を介し、蓄電池１８に充電される。蓄電池１８への充電は適時行い、十分充電されている場合は発電を行わなくてもよい。蓄電池１８を備える建屋２１には、冬季等気温の低い場合、復水器３０（図１）によって温められた冷却水の一部をポンプ２０によって引き込み、蓄電池１８の保温を行っている。これにより、気温の低い冬季においても蓄電池の性能を保持することができる。夏季等気温の高い時は、温められる前の冷却水を引き込むことにより、蓄電池周辺の温度上昇を防ぎ、高温による蓄電池の劣化が低減される。自然エネルギーを使用することで節電できる。
【００２０】
次に、非常時である外部電源喪失時に非常用ディーゼル発電機が起動せず、外部交流電源が全て喪失した場合について説明する。このような場合、蓄電池１８による直流電源のみとなり、安全系の機器１９や非安全系の機器１９ａを機能させ原子炉の冷却を維持しなければならないため、直流電源を長時間保持できるようにする必要がある。冷却水ポンプ３１（図１）の停止等何らかの問題で排水量が減少した場合、水圧管路１２に設けた可動堰２２を必要に応じて位置を変え、例えば破線で示す可動堰２２ａのように水圧管路１２を全閉する。
【００２１】
図３に示すように、可動堰２２ａにより、一定量の冷却放流水５０を分岐管１３内に導くようにした。
【００２２】
非常時においても安定して水力発電を行い発電力が確保できるため、蓄電池に接続された安全系の負荷１９である非常用照明（図示せず）や水素制御弁（図示せず）等や、非安全系の負荷１９ａである計測制御装置（図示せず）や非常用循環油ポンプ（図示せず）、等を長時間稼働することができ、原子力発電所の安全を維持することができる。
【００２３】
なお、水車１５としては、ペルトン水車やフランシス水車、カプラン水車等が一例として挙げられる。
【００２４】
次に、図４を用いて、本発明の他の実施形態による原子力施設の補助電源装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による原子力施設の補助電源装置が適用される原子力発電所の発電システムの構成は、図１に示したものと同様である。本実施形態による原子力施設の補助電源装置の基本構成は、図２に示したものと同様である。
【００２５】
図４は、本発明の他の実施形態による原子力施設の補助電源装置に用いる水圧管路の構成図である。なお、図２と同一符号は同一部分を示している。
【００２６】
本例では、水圧管路１２内に別流路５１を配している。この流路５１の内部に、絞り部５３が配され、絞り部５３の上流に水車及び発電機を含むハウジング５２が設置されている。冷却水放水流量が減少した場合、第1の実施形態と同様に可動堰（図示せず）により、水圧管路内１２に流入する流量を制限し、流路５１に一定量の冷却放流水を導くようにする。このように二重管構成にすると、別配管等の設置面積を増やすことなく水車発電が可能である。
【００２７】
なお、これら水力発電部や直流電源部は、巨大な地震や津波が押し寄せても耐えられる建屋や水没を防いだ地下建屋内に設置され、全交流電源喪失といった非常時においても機能するものである。また、水車を水圧管路内に設置したが、これに限らず放水路中の設置可能な場所に設置してもよいものである。
【００２８】
以上のように、本発明の各実施形態によれば、外部交流電源やディーゼル発電機とは独立した系で充電可能な蓄電池を有することができ、非常時においても、水圧管路に配した可動堰により水車へ導く水量を一定にできるため、長時間安定して発電でき、かつ、蓄電池の保温や冷却を行うことで蓄電池の性能を維持することができ、安全系の負荷や非安全系の負荷への給電を行うことができる。
【００２９】
すなわち、これまで単に原子力発電所から排出されていた冷却放流水を、非常時の発電用の水源として再利用することにより、外部電源喪失や非常用電源の起動失敗といった全交流動力電源喪失時に動作する蓄電池の枯渇時においても、冷却放流水から水力発電することにより蓄電池へ充電することができる。
【００３０】
また、冷却放水路の流路を一部分岐させることで、放流水が減少した場合においても一定の放流水の流量を保つことができるので、非常時にも安定して水力発電を行うことができ、原子力発電所の安全性を高めることができる。
【００３１】
また、発電所から生成される熱エネルギーの一部を、蓄電池を保管する場所に導くことで、保管場所の保温を行い、冬季においても蓄電池の温度を０℃以上に保持できるため、蓄電池の性能を維持できる。
【符号の説明】
【００３２】
１１…貯水池
１２…水圧管路
１３…分岐管
１４…絞り部
１５…水車
１５ａ…水力発電部
１６…発電機
１７…充電器
１７ａ…直流電源部
１８…蓄電池
１９…安全系負荷
１９ａ…非安全系負荷
２０…ポンプ
２１…建屋
２２，２２ａ…可動堰
２４…放水路
２５…原子炉圧力容器
２６…蒸気発生器
２７…蒸気
２８…タービン
２９…発電機
３０…復水器
３１…冷却水供給ポンプ
３２…二次冷却水循環ポンプ
３３…一次冷却水循環ポンプ
５０…冷却放流水
５１…流路
５２…ハウジング
５３…絞り部
【図１】
2012230069.tif 000003
【図２】
2012230069.tif 000004
【図３】
2012230069.tif 000005
【図４】
2012230069.tif 000006