(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用の冷水が供給される非常用の換気設備と、同じく冷却用の冷水が供給される常用の換気設備と、前記非常用の換気設備および前記常用の換気設備に前記冷水を供給する非常用のポンプおよび常用のポンプと、前記非常用の換気設備および前記常用の換気設備に供給される前記冷水を冷やす非常用の冷却装置および常用の冷却装置と、前記両冷却装置で冷やされ、かつ前記両ポンプで送り出される冷水をまとめて送り流す共通送出流路と、該共通送出流路を経て供給され、前記両換気設備で冷却をし終えた冷却水を前記冷却装置および前記ポンプ側にまとめて戻す共通戻し流路とを有し、
通常時には前記常用の冷却装置および前記非常用の冷却装置と、前記常用のポンプおよび前記常用のポンプを運転し、
非常時には前記常用の冷却装置および前記常用のポンプの運転を止めて前記常用の換気設備に流れる冷水を止めることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備用冷却水流通システム。
【請求項２】
請求項１に記載されたものにおいて、
前記共通送出流路と前記共通戻し流路の間には、前記非常用の換気設備を経由する非常用の流通路と、前記常用の換気設備を経由する常用の流通路が並行するように設け、非常時に閉じられる通水弁を前記常用の流通路に設けたことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備用冷却水流通システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたものにおいて、
前記非常用の冷却装置および前記非常用のポンプの駆動用電源は、常用電源系と非常電源系の二系統にし、
前記常用の冷却装置および前記常用のポンプの駆動用電源は、常用電源系の一つにし、
通常時には常用電源系から前記両冷却装置および前記両ポンプに給電し、
非常時には非常用電源系から前記非常用の冷却装置および前記非常用のポンプに給電することを特徴とする原子力発電所の換気空調設備用冷却水流通システム。
【請求項４】
請求項３に記載したものにおいて、
前記非常用電源系は、ディーゼル発電機を含む内燃機関式発電機を備えていることを特徴とする原子力発電所の換気空調設備用冷却水流通システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載されたものにおいて、
前記非常用の換気設備および前記常用の換気設備と、前記非常用の冷却装置および常用の冷却装置と、前記非常用のポンプおよび前記常用のポンプを含めた設備および装置を一つの系統に纏め、この纏まった系統を二以上備え、
常用の駆動用電源は、各系統とも共通の常用電源系とし、
非常用の駆動用電源は、各系統毎の別非常用電源系としたことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備用冷却水流通システム。
【請求項６】
冷却用の冷水が供給される非常用の換気設備と、同じく冷却用の冷水が供給される常用の換気設備と、前記非常用の換気設備および前記常用の換気設備に前記冷水を供給する複数台のポンプと、前記非常用の換気設備および前記常用の換気設備に供給される前記冷水を冷やす複数台の冷却装置と、前記各冷却装置で冷やされ、かつ前記各ポンプで送り出される冷水をまとめて送り流す共通送出流路と、該共通送出流路を経て供給され、前記両換気設備で冷却をし終えた冷却水を前記各冷却装置および前記各ポンプ側にまとめて戻す共通戻し流路とを有し、
通常時には全部の前記ポンプおよび前記冷却装置を運転し、
非常時には前記常用の換気設備への冷水の供給を止め、かつ、前記ポンプおよび前記冷却装置の運転台数を少なくしたことを特徴とする原子力発電所の換気空調設備用冷却水流通システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電プラントの換気空調設備用の冷却コイル（補機）に冷水を供給する冷却水流通システムに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の換気空調補機冷却水系について図３、図４を引用して説明する。換気空調補機冷却水系は非常用冷却水系と常用冷却水系に分けられる。
【０００３】
図３に示される非常用冷却水系（以下ＨＥＣＷ系）は、中央制御室、非常用電気品区域及び計測制御電源盤区域等の各換気空調設備に設けられた冷却コイル（換気空調補機）３に冷房用の冷水を供給するものであり、非常用の冷凍機１、非常用のポンプ２、配管５及び通水弁７、８等により構成された閉ループの系統である。
【０００４】
そして、常用電源、非常用電源が給電ケーブル５０を介して冷凍機１、ポンプ２に給電される。通常時、非常時に係らず、冷凍機１、ポンプ２を運転することができ、中央制御室、非常用電気品区域の換気空調が維持できるのである。非常用電源としてはディーデル発電機３０が使用される。
【０００５】
またＨＥＣＷ系は、通常時（プラント通常運転時及び通常停止後を指す）及び非常時（原子炉冷却材喪失事故、主蒸気管破断事故、及び外部電源喪失事故を指す。）に冷却機能を安定に保持することが要求される。そのため、異なる非常用電源を駆動源とする機器で構成された２系列の電源系統を備え、安全上重要度の観点ではグレードの高い系統である。
【０００６】
一方、図４に示される常用冷却水系（以下ＨＮＣＷ系）は、非常時の運転を要求されない区域の各換気空調設備を対象とするものである。図３の従来例と違うところを主に説明する。
【０００７】
常用の換気空調補機４、常用の冷凍機１０、常用のポンプ２０、配管5が備わる。系統設備構成は前記ＨＥＣＷと同様であるが、非常時の冷却機能保持は要求されないため、常用電源を駆動源とする機器で構成する単一系列の系統である。このため、安全上重要度の観点ではグレードの低い系統である。
【０００８】
従来において冷却水系を分けているのは、原子力プラント全体の冷房負荷割合において常用負荷が高い割合で占められていることに起因している。従来の常用負荷割合は全体の８０％程度になるが、非常用負荷と統合し１つの系統とした場合、非常用冷却機能を設備全体で担保することになり非合理的となる。このため設備コストを抑える目的から、安全重要度上のグレードが高くなる部分、すなわち非常用系負荷をＨＥＣＷ系として独立形成するものである。
【０００９】
また特開平２−２９９６号公報に示される原子炉補機冷却設備は、本発明のような換気空調設備を対象としたものではないが、海水で冷やした冷却水をポンプで原子炉の常用補機および非常用補機に流通させ、非常時に緊急閉鎖弁を閉じて常用補機に冷水が流れないようにした構成を有している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術の如く空調冷却水系を非常用、常用に別れている理由としては、大出力の原子力プラント建設が主流であり、ＨＮＣＷ系で担保すべき容量が大きくなり、このため、コスト面から独立系の方が良いとされてきた。
【００１１】
しかし、最近の原子力プラントは他の発電プラントに対するコスト面での競争力を求められており、従来の分離独立構成ではコスト抑制が期待できず、競争力低下を招く恐れがある。
【００１２】
また、これに対し、低価格を特長とした中小炉の開発がなされ、出力が小さくなるに伴いＨＮＣＷ系で担保する容量の減少が予想され、空調冷却水系を共用できる可能性がある。
【００１３】
従って、本発明は、設備共用等によりコスト増加を招くことなく、且つ、ＨＥＣＷの機能維持・向上を達成するための空調補機冷却水システムを提案することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非常用の換気設備および常用の換気設備に供給される冷水を冷やす非常用の冷却装置および常用の冷却装置と、両冷却装置で冷やされ、かつ両ポンプで送り出される冷水をまとめて送り流す共通送出流路と、共通送出流路を経て供給され、両換気設備で冷却をし終えた冷却水を両冷却装置および両ポンプ側にまとめて戻す共通戻し流路とを有し、通常時には常用の冷却装置および非常用の冷却装置と、常用のポンプおよび常用のポンプを運転し、非常時には常用の冷却装置および常用のポンプの運転を止めて常用の換気設備に流れる冷水を止めることを特徴とする。
【００１５】
更に具体的に述べると、本発明は、非常用の換気設備に冷水を供給する２系列のＨＥＣＷ系に、従来ＨＮＣＷ系にて担保すべきである常用の換気設備へ冷水を供給するライン（常用の流通路）を設けることにより設備共用を図ると共に、常用の流通路を遮断できる通水弁を設置することを特徴としている。
【００１６】
また、これに代わり、１系列のＨＮＣＷ系にＨＥＣＷ系負荷を一括共用し、常用系冷水供給ラインと非常用系冷水供給するライン（非常用の流通路）とを遮断できる通水弁を設けたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成にすることで、非常時に常用の流通路を遮断できるので、非常用系負荷に対する冷却機能を安定に保持することが可能となる。また、設備共用化に伴うコスト低減が可能となることから、合理的、且つ高性能なシステムの提供が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る実施例について図に従って説明する。
【００１９】
まず、図１に示す実施例について述べる。
【００２０】
図１は、ＨＥＣＷ系に関する発明の実施例を示している。図３に示すものと共通のものについては、共通の符号を付して重複する説明は出来るだけ省略する。
【００２１】
図１において、ＨＥＣＷ系は冷水を流す換気空調機の冷却コイル等の非常用補機３（非常用の換気設備）の冷水供給を目的に２系列で構成されている。このＨＥＣＷ系はＢＷＲ−５プラントで採用された系統であり、現状ではＡＢＷＲ主流のシステムとなっている。
【００２２】
各系統とも、非常用系と常用系が備わっている。プラントの規模に応じて系統数を増やすことが可能である。複数の系統にすることで、プラントの換気空調設備を全部を止めずに、プラントのメンテナンスをしたり、一方が系統が故障しても他方の系統で運転できる等のメリットがある。
【００２３】
ＨＥＣＷ系は、ＨＥＣＷの非常用の冷凍機１（冷却装置）、ＨＥＣＷの非常用のポンプ２、非常用補機３、各種配管５、６、各種弁７、８等により形成され、冷却水を非常用補機３（非常用の換気設備）に通水しつつ循環させることにより換気空調機能の補助的な役割を発揮させている。また、ＨＥＣＷ系は、プラント通常運転時、及び非常時に運転機能を要求されるので、機器の単一故障又は外部電源喪失時等による１系列の機能喪失を想定し多重性を持たせ、その動力は独立した２系列の非常用ディーゼル発電機３０、４０から給電している。
【００２４】
非常用の冷却装置と非常用のポンプ２の駆動電源は、常用電源の系統と非常用電源の系統から給電される。通常時には通常電源から給電され、非常時にはリレーの切り替えで非常用電源縦に切り替わるようになっている。しかも、非常用電源は、内燃機関式発電装置であるディーゼル発電機３０、４０で供給される。非常電源を２系列にしたのは、非常時の給電補償をより高めるためである。
【００２５】
一方、常用補機４（常用の換気設備）は、従来のプラントではＨＮＣＷ系を用いて冷水を供給していたが、本発明では、ＨＥＣＷ系を用いて行うこととした。
【００２６】
言い換えるならば、ＨＥＣＷ系（本来は非常用系）に常用系を統合したものである。すなわち、非常用補機３への配管５につながる常用補機４への配管６に通水弁を介在させ、非常時に通水弁９を閉止させることで、配管５への継続供給を行うことにより、非常用補機３に対する非常時の要求機能を従来と同様に確保でき、常用補機４への冷水供給を止めることができる。
【００２７】
本発明によれば、常用補機４への追加供給により、系統容量が従来と比べて大きくなるため、図１に示す実施例では図３の従来技術に示されているＨＥＣＷ冷凍機とＨＥＣＷポンプを増台したものとしている。但し、プラント立地条件等の違いで所要冷却負荷も異なるので、台数の構成についてはこの限りではなく、ここでは系列間の負荷合計が均等になるように、各系列に１台増台した例を示す。
【００２８】
なお、常用補機４は常用系であるので系列に制限なく接続してよい。常用系は、非常系と違い、非常用の発電設備（ディーゼル発電機）を備える必要がなく、追加する常用補機４に応じた冷却装置とポンプの増加で済むので、常用系の増加は、制約が少ないのである。
【００２９】
増台したＨＥＣＷ冷凍機１’、及びＨＥＣＷポンプ２’は、常用補機４の冷却を担保するものとした。これにより、非常時には通水弁９の閉止と連動ないし関連してＨＥＣＷ冷凍機１’、及びＨＥＣＷポンプ２’を停止させることで、これら機器の動力を常用電源から供給することができる。このように常用系のものを非常用電源から分離することで、非常用ディーゼル発電機３０、４０の容量増加を抑制できる。
【００３０】
また、ＨＮＣＷ系との共用が図れるので、従来のＨＮＣＷ系容量の削減、又はこの系の削除が可能となり、大幅なコスト低減に寄与することができる。
【００３１】
この共用（配管等を含む設備の共用）に関するコスト低減について、さらに詳しく述べる。
【００３２】
従来は、非常用のＨＥＣＷ系と常用のＨＮＣＷ系とは配管等を含めて別の系統になっていた。しかし、冷凍機、ポンプの設置個所（通常は纏めて備える）から常用補機ないし非常用補機に至るところでは非常用系と常用系の配管等が併設配置されるところが多く、一つに統一することで一つの配管系等になるのでコストの低減が計れることはもちろん、配管用のスペースも少なくて済むので配管がし易くなるのである。
【００３３】
また従来例として述べた特開平２−２９９６号公報に示される原子炉補機冷却設備は、本発明のような換気空調設備に関するものではないが、非常時に弁を閉じた冷却水が常用補機に流れないようにする点で共通性はある。しかし、本発明は、非常時に弁の閉鎖作動に連動して常用の冷凍機、ポンプを止めるようにしている点で特開平２−２９９６号公報の原子炉補機冷却設備とは違う。弁の作動に連動して常用の冷凍機、ポンプを止めるような運転の簡単な制御であるので、確実な運転操作が期待できる。
【００３４】
さらに前述した配管５、６について説明を加える。幾つかの冷凍機やポンプで冷やされた冷水が常用補機や非常用補機に送られ、冷却を終えた冷水は冷凍機、ポンプに戻る。この冷水が常用補機と非常用補機に向けて、一緒に流れる流路のところを共通送出流路とする。常用補機と非常用補機で冷却を終えた冷水が冷凍機やポンプに向けて戻る流路のところを共通戻し流路とする。つまり、配管５のところが、共通送出流路に相当する。
【００３５】
このように常用補機と非常用補機の冷水を流す流路を全体わたり別々しないで一緒に流すところを設けたので、非常時には常用補機に冷水が流れないように通水弁９をもうけたのである。なお、非常用時には、運転を止めている常用の冷凍機１’およびＨＥＣＷポンプ２’に冷却水が分流するように思われるが、停止しているポンプ２’内には水が流れにくいものである。必要に応じて弁を設けても良い。
【００３６】
また共通送出流路および共通戻し流路には、常用補機や非常用補機の冷却水が一緒に集まって流れるので、太い配管を用いなければならない。この太い配管の本数を半分に削減出来るので、設備コストの低減が大きいのである。
【００３７】
次に図２に示す実施例について述べる。
【００３８】
この実施例は、ＨＮＣＷ系（常用系）を出発点とした発明である。
【００３９】
ＨＮＣＷ系は、ＨＮＣＷ冷凍機１０、ＨＮＣＷポンプ２０、非常用補機３、常用補機４、各種配管５、６、各種弁７、８、通水弁９等により構成されている。
【００４０】
このものにあっては、冷却水を常用補機３、常用補機４に通水しつつ循環させている点、及び非常用補機３への配管５と常用補機４への配管６を分離し、配管６に通水弁９を設置し、非常時に通水弁９を閉止させ、配管５への供給を行う点については、図１に示した実施例と基本的な相違はないが、２系列構成（配管等の構成）から１系列化に変更した点が異なる。
【００４１】
機器の単一故障又は外部電源喪失時等による機能喪失を想定した場合、本発明によれば、複数台設置されるＨＮＣＷ冷凍機１０、ＨＮＣＷポンプ２０の動力電源構成を、常用電源、及び非常用ディーゼル発電機３０、４０から供給する非常用電源の合計３系列で給電させることにより、プラント通常運転時、及び非常時の運転機能に対する多重性を持たせることができる。
【００４２】
なお、系統容量が従来と比べて大きくなるため、図２に示す実施例では、図３の従来技術よりＨＮＣＷ冷凍機とＨＮＣＷポンプを増台したものとしている。但し、プラント立地条件等の違いで所要冷却負荷も異なるので、台数構成についてはこの限りではなく、ここでは非常用ディーゼル発電機３０、４０の系列にあわせて２台増台し、６台設置した例を示す。
【００４３】
増台した２台を含む４台のＨＮＣＷ冷凍機１０、及びＨＮＣＷポンプ２０は、独立した２系列の非常用電源からそれぞれ２台づつ給電するとともに、残り２台のＨＮＣＷ冷凍機１０’、及びＨＮＣＷポンプ２０’は常用電源とした。これにより、非常時には通水弁９の閉止と連動してＨＮＣＷ冷凍機１０’、及びＨＮＣＷポンプ２０’を停止させることで、非常用補機３に対する非常時の要求機能を従来と同様に確保できるとともに、２系列の非常用ディーゼル発電機３０、４０からの給電により、非常時の運転機能に対する多重性を持たせることができる。
【００４４】
また、ＨＥＣＷ系との共用が図れるので、従来のＨＥＣＷ系の削除が可能となり、大幅なコスト低減に寄与することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、配管等を含む設備の共用に伴うコスト低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る実施例を示すもので、非常用系のＨＥＣＷ系に常用系を加えた系統構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る実施例を示すもので、常用のＨＮＣＷ系に非常用系を加えた系統構成図である。
【図３】従来例に係るＨＥＣＷ系の系統構成図である。
【図４】従来例に係るＨＮＣＷ系の系統構成図である。
【符号の説明】
１…ＨＥＣＷ冷凍機、１’…ＨＥＣＷ冷凍機、２…ＨＥＣＷポンプ、２’…ＨＥＣＷポンプ、３…非常用補機、４…常用補機、５…配管、６…配管、７…弁、８…弁、９…遮断弁、１０…ＨＮＣＷ冷凍機、２０…ＨＥＣＷポンプ、１０’…ＨＮＣＷ冷凍機、２０’…ＨＥＣＷポンプ、３０…非常用ディーゼル発電機、４０…非常用ディーゼル発電機、５０…電源ケーブル。
【図１】
0003889607.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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