(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプラントを備えた原子力施設の換気空調用冷水設備において、
複数の冷凍機によって構成された冷凍装置と、
前記冷凍装置にて生成された冷水を前記各プラントの各負荷先に送るための冷水配管と、
前記各冷凍機ごとに前記冷水配管の途中に設置された各冷水ポンプと、を備え、
前記冷凍機は、前記複数のプラントの間で共用され、容量制御範囲内の冷房容量での運転状態あるいは停止状態であることを特徴とする原子力施設の換気空調用冷水設備。
【請求項２】
前記冷水配管は、前記各冷凍機に接続された複数の支流配管と、前記複数の支流配管が接続された主流配管と、を備え、前記冷水ポンプは前記支流配管の途中に設置されており、弁を有するバイパス配管によって前記支流配管同士を連結したことを特徴とする請求項１記載の原子力施設の換気空調用冷水設備。
【請求項３】
前記プラントは、ドライウエルを有する原子炉格納容器と、前記ドライウエル内に設置されたドライウエル内ガス冷却用コイルと、を備え、
前記冷凍装置にて生成された冷水を前記ドライウエル内ガス冷却コイルにも流通させるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の原子力施設の換気空調用冷水設備。
【請求項４】
前記冷凍機からの排熱を除去する冷却水を前記冷凍機に供給するための冷却水ポンプと、前記冷却水によって除去された排熱を環境中に放出するための冷却塔と、をさらに備え、
前記冷凍機、前記冷水ポンプ、前記冷却水ポンプ、及び前記冷却塔を集中配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の原子力施設の換気空調用冷水設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力施設の換気空調用冷水設備に係わり、特に、複数のプラントを備えた原子力施設の換気空調用冷水設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に原子力施設では、施設内の環境を保つために換気空調設備が設けられており、この換気空調設備の一つとして換気空調用冷水設備がある。この換気空調用冷水設備は空気を冷却するための複数の冷却コイルを備えており、これらの冷却コイルは原子力施設の主給気部もしくは各室に設置されている。
【０００３】
各冷却コイルには冷水配管が接続されており、冷凍機からの冷水が冷水配管を通して冷却コイルに供給されている。
【０００４】
通常、原子力施設の換気空調用冷水設備は複数の冷凍機を備えており、複数の冷凍機の合計容量は、原子力施設内の冷却に必要な夏期の冷房容量から決められている。また一般に、予備のために１台の冷凍機が追加設置されている。
【０００５】
原子力施設の内部は冬期においても冷房が必要であり、換気空調用冷水設備の冷凍機は季節を問わず連続で運転されている。
【０００６】
図５は、従来の原子力施設の換気空調用冷水設備の一例を示した概略系統図である。この従来例においては合計３台の冷凍機１が原子力施設内に設置されており、３台のうちの１台が予備のための冷凍機である。つまり、夏期冷房に必要な冷房容量を１００％とした場合に、３台の冷凍機１はそれぞれ５０％の冷房容量を備えており、冷房容量の合計が１５０％となっている。
【０００７】
なお、冷凍機の設置台数は３台に限られるものではなく、４台設置（うち１台が予備）でも、５台設置（うち１台が予備）でも可能である。
【０００８】
冷凍機１の容量に合わせた冷水ポンプ２が各冷凍機１ごと一台設置されており、冷凍機１と冷水ポンプ２とが一対一で運転されている。冷凍機１で冷却された水は冷水ポンプ２の圧力によって、冷水配管３を通って冷却コイル４に供給される。
【０００９】
冷却コイル４は、主給気部もしくは各室に設置されており、冷却コイル４内を流れる冷水によって冷却コイル４の周辺の空気が冷却される。なお、図５に示した冷却コイル４は、原子力施設内に設置された複数の冷却コイルを総括的に表示したものである。
【００１０】
冷却コイル４にて周辺の空気と熱交換を行った冷水は、冷水配管３を通って冷凍機１に戻る。また、各冷凍機１には冷却水配管５がそれぞれ接続されており、冷却水配管５より供給される水によって冷凍機１の排熱が行われる。さらに、冷凍機１及び冷水ポンプ２の制御は、制御盤６によって行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の原子力施設の換気空調用冷水設備は、冬期に外気温度が低下した場合、施設内の冷却コイル４による冷房負荷が低下し、その結果、冷房容量が冷凍機１の最低容量制御範囲外となってしまうことがあった。
【００１２】
例えば、冬期における冷却コイル４の冷房負荷が１０％（夏期の冷房負荷を１００％とする。）まで低下した場合、３台の冷凍機１のうちの２台を停止状態として１台の冷凍機１のみを運転させたとしても、１台の冷凍機１の容量制御範囲の下限値が１０％冷房負荷時の冷房容量よりも小さければ、要求される冷房容量は冷凍機１の最低容量制御範囲を下回ってしまう。
【００１３】
冷房容量が冷凍機１の最低容量制御範囲を下回ると、冷凍機１の冷水出口温度が許容限度を超えて低下してしまい、冷凍機１の自動停止及び再起動が繰り返されるという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は、冬期においても安定運転を行うことができる原子力施設の換気空調用冷水設備を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による原子力施設の換気空調用冷水設備は、複数のプラントを備えた原子力施設の換気空調用冷水設備において、複数の冷凍機によって構成された冷凍装置と、前記冷凍装置にて生成された冷水を前記各プラントの各負荷先に送るための冷水配管と、前記各冷凍機ごとに前記冷水配管の途中に設置された各冷水ポンプと、を備え、前記冷凍機は、前記複数のプラントの間で共用され、容量制御範囲内の冷房容量での運転状態あるいは停止状態であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による原子力施設の換気空調用冷水設備は、前記冷水配管は、前記各冷凍機に接続された複数の支流配管と、前記複数の支流配管が接続された主流配管と、を備え、前記冷水ポンプは前記支流配管の途中に設置されており、弁を有するバイパス配管によって前記支流配管同士を連結したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による原子力施設の換気空調用冷水設備は、前記プラントは、ドライウエルを有する原子炉格納容器と、前記ドライウエル内に設置されたドライウエル内ガス冷却用コイルと、を備え、前記冷凍装置にて生成された冷水を前記ドライウエル内ガス冷却コイルにも流通させるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による原子力施設の換気空調用冷水設備は、前記冷凍機からの排熱を除去する冷却水を前記冷凍機に供給するための冷却水ポンプと、前記冷却水によって除去された排熱を環境中に放出するための冷却塔と、をさらに備え、前記冷凍機、前記冷水ポンプ、前記冷却水ポンプ、及び前記冷却塔を集中配置したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備について図１を参照して説明する。なお、図５に示した従来例と同一部材には同一符号を付して説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備の概略系統図である。この換気空調用冷水設備は、複数プラント立地の原子力施設にて使用されるものであり、図１には、２基の原子力プラントの２つの冷却コイル（負荷先）４が示されている。なお、図１に示した冷却コイル４は、原子力施設内に設置された個々の冷却コイル４を総括的に表示したものである。
【００２１】
合計５台の冷凍機１によって冷凍装置１２が構成されており、これらの冷凍機１は２基の原子力プラントの間で共用されている。なお、本実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備は、例えば軽水炉（沸騰水型原子炉、加圧水型原子炉）に使用することができる。
【００２２】
５台の冷凍機１のうちの１台は予備のための冷凍機である。つまり、夏期冷房に必要な冷房容量を、各プラントあたり１００％とした場合、プラント２基合計で２００％の冷房容量が必要となるが、冷凍機１はそれぞれ５０％の冷房容量を備えており、５台の冷凍機１の合計容量は２５０％である。
【００２３】
なお、本実施形態においては計５台の冷凍機１によって冷凍装置１２を構成し、また、プラントの数を２基としているが、冷凍機１の設置台数は５台に限られるものではなく、また、プラント数も２基に限られるものではない。要するに、複数の冷凍機の合計容量が、複数のプラントの夏期の合計冷房容量を満たしていれば良い。なお、少なくとも１台の冷凍機を予備として設けることが好ましい。
【００２４】
冷凍装置１２にて生成された冷水は、冷水配管３を経由して各プラントの各冷却コイル（負荷先）４に送られる。冷水配管３は、各冷凍機１に接続された複数の冷水供給側の支流配管１３ａ及び冷水還流側の支流配管１３ｂと、これらの支流配管１３ａ、１３ｂが接続された冷水供給側の主流配管１４ａ及び冷水還流側の主流配管１４ｂと、を備えている。
【００２５】
各冷凍機１ごとに１台の冷水ポンプ２が設けられており、各冷水ポンプ２は冷水還流側の各支流配管１３ｂの途中に配置されている。冷水ポンプ２の一台の容量は、冷凍機１の一台の容量に合わせて選択され、設定されている。冷凍機１で冷却された水は冷水ポンプ２の圧力よって、冷水供給側の支流配管１３ａ及び主流配管１４ａを通って各冷却コイル４に供給される。
【００２６】
冷却コイル４にて周辺の空気と熱交換を行った冷水は、冷水還流側の支流配管１３ｂ及び主流配管１４ｂを通って冷凍機１に戻る。
【００２７】
各冷凍機１には冷却水配管５がそれぞれ接続されており、冷却水配管５より供給される水によって冷凍機１の排熱が行われる。また、すべての冷凍機１及びすべての冷水ポンプ２の制御は、単一の制御盤６によって行われる。
【００２８】
そして、各プラントの夏期の冷房容量を１００％とすると、原子力施設全体の夏期の冷房容量は２００％になる。本実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備においては、冷凍装置１２を構成する複数の冷凍機１は２基のプラントの間で共用されているので、冷凍装置１２に要求される冷房容量は２００％である。したがって、冷凍機１の合計設置台数は、１プラントを対象とする従来の場合に比べて増加する。
【００２９】
また、本実施形態においては、冬期の冷房負荷が、１プラントを対象とする従来の場合に比べて増加する。つまり、１プラントあたりの冬期の冷房負荷が１０％（夏期の冷房負荷を１００％とする。）の場合、２プラント合計の冬期の冷房負荷は２０％になる。したがって、５台の冷凍機１のうちの４台を停止状態として１台の冷凍機１のみを運転させた場合、運転状態にある１台の冷凍機１に要求される冷房負荷は２０％となる。
【００３０】
このように本実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備によれば、冷凍機１の設置台数の増加によって、冷凍機１の一台あたりの容量制御の容量が低下し、また、冬期の冷房負荷が増加して十分な冷房負荷が維持される。
【００３１】
このため、冬期においても冷房容量が冷凍機１の容量制御範囲内となり、冷凍機１の冷水出口温度が許容限度を超えて低下することを防止し、ひいては冷凍機１の自動停止が防止され、これによって冷凍機１の安定運転を確保し、冷凍機１の信頼性の向上を図ることができる。
【００３２】
また、従来のように各プラントごとに換気空調用冷水設備を設置する場合には、冷凍機１、冷水ポンプ２などを含む予備の系統及び制御盤６を各プラントごとに設置する必要があるが、本実施形態のように複数プラントで冷凍機１を共用することによって、予備の系統及び制御盤を削減することができる。
【００３３】
さらに、従来のように各プラントごとに換気空調用冷水設備を設置した場合には、冷房負荷の小さい冬期においても、各プラントごとに少なくとも１台の冷凍機１及び冷水ポンプ２を運転させる必要がある（この運転が不安定になってしまうことは既述の通り）。一方、本実施形態のように複数プラントで冷凍機１を共用することによって、冷房負荷が小さい冬期においては、複数のプラントに対して１台の冷凍機１及び冷水ポンプ２を運転するだけで済み、必要電力の低減を図ることができる。
【００３４】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備について図２を参照して説明する。なお、本実施形態は上述した第１実施形態に対して構成を一部追加したものであるので、以下では、第１実施形態と同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３５】
図２に示したように、本実施形態による原子力施設の換気空調用冷却設備においては、隣接する冷水還流側の支流配管１３ｂ同士がバイパス配管７にて連結されており、各バイパス配管７の途中には仕切弁８がそれぞれ設けられている。また、冷水還流側の支流配管１３ｂの、バイパス配管７の接続部の上流側及び下流側に仕切弁９が設けられている。
【００３６】
このように本実施形態による原子力施設の換気空調用冷却設備は、バイパス配管７及び仕切弁８、９を設けたので、冷凍機１と冷水ポンプ２のいわゆるたすき運転が可能である。例えば、定期検査の際に、自身の系統の冷水ポンプ２が点検中の場合、仕切弁８、９の開閉状態を変更することによって、隣の系統の冷水ポンプ２を使用して冷凍機１を運転することができる。
【００３７】
第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備について図３を参照して説明する。なお、本実施形態は上述した第１実施形態に対して構成を一部追加したものであるので、以下では、第１実施形態と同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３８】
本実施形態による換気空調用冷水設備が使用される原子力設備は、原子炉格納容器を有する沸騰水型原子炉を２基備えており、それぞれの原子炉格納容器の内部のドライウエルには、図３に示したドライウエル内ガス冷却コイル１６が設置されている。
【００３９】
そして、本実施形態においては、主流配管１４ａ、１４ｂとドライウエル内ガス冷却コイル１６とがドライウエル用配管１５を介して連結されており、冷凍装置１２にて生成された冷水を、冷却コイル４のみならず、各ドライウエル内ガス冷却コイル１６にも流通させるようになっている。
【００４０】
このように本実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備においては、ドライウエル内ガス冷却コイル１６にも冷水を流通させるようにしたので、冷凍装置１２に対する冷房負荷が増大し、冬期における冷凍機１の安定運転の確保及び冷凍機１の信頼性の向上をより確実に達成することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においても、上述した第２実施形態と同様にしてバイパス配管７、仕切弁８、９を追加設置することができる。
【００４２】
第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備について図４を参照して説明する。なお、本実施形態は上述した第１実施形態の構成を一部変更したものであるので、以下では、第１実施形態と同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
図４に示したように、冷却水配管５の途中には、冷凍機１からの排熱を除去する冷却水を冷凍機１に供給するための冷却水ポンプ１１が設けられている。また、各冷却水配管５は、冷却水によって除去された排熱を環境中に放出するための各冷却塔１０に接続されている。
【００４４】
そして、本実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備においては、冷凍機１、冷水ポンプ２、冷却水ポンプ１１、及び冷却塔１０が互いに近接して集中配置されている。
【００４５】
このように本実施形態においては、冷凍機１、冷水ポンプ２などの複数の機器が集中配置されているので、これらの機器のメンテナンスを実施しやすくなる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明による原子力施設の換気空調用冷水設備によれば、複数のプラントで冷凍機を共用するようにしたので、冬期においても、冷凍機の安定運転を確保し、冷凍機の信頼性の向上を図ることができ、必要電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備の概略系統図。
【図２】本発明の第２実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備の概略系統図。
【図３】本発明の第３実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備の概略系統図。
【図４】本発明の第４実施形態による原子力施設の換気空調用冷水設備の概略系統図。
【図５】従来の原子力施設の換気空調用冷水設備の概略系統図。
【符号の説明】
１  冷凍機
２  冷水ポンプ
３  冷水配管
４  冷却コイル
５  冷却水配管
６  制御盤
７  バイパス配管
８、９  仕切弁
１０  冷却塔
１１  冷却水ポンプ
１２  冷凍装置
１３  支流配管
１４  主流配管
１５  ドライウエル用配管
１６  ドライウエル内ガス冷却コイル
【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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