(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの水没可能船体と、
前記少なくとも１つの水没可能船体の少なくとも１つに結合された少なくとも１つの係留要素であって、水域の海底に前記少なくとも１つの船体を係留するように適合されそして更に少なくとも１つの海底要素及びそこに結合された少なくとも１つの制御可能な拘束要素とを備えた少なくとも１つの係留要素と、
前記船体から遠隔に配設された少なくとも１つの操作設備と
を備え、前記少なくとも１つの水没可能船体が水没されている間前記少なくとも１つの海底要素より上で運転する水中発電所。
【請求項２】
前記少なくとも１つの拘束要素が、前記少なくとも１つの海底要素と前記船体との関係の制御変化を可能にするように適合されている請求項１に記載の発電所。
【請求項３】
前記少なくとも１つの拘束要素が、前記少なくとも１つの船体に着脱可能に結合されている請求項２に記載の発電所。
【請求項４】
前記少なくとも１つの海底要素が、少なくとも１つの重力マットを備え、前記少なくとも１つの制御可能な拘束要素が、ケーブルおよびウィンチ・システムを備える請求項２に記載の発電所。
【請求項５】
前記少なくとも１つの制御可能な拘束要素が、前記重力マットの周縁の周りに実質的に配設され、上昇／下降中に前記少なくとも１つの船体を安定させるように適合された複数の前記ケーブルおよびウィンチ・システムを備える請求項４に記載の発電所。
【請求項６】
前記少なくとも１つの船体が、
前記船体の外面を形成する複数の交差要素と、
前記複数の交差要素の少なくとも一部と協働し、それを支持するように適合されたフレームと
を備える請求項１に記載の発電所。
【請求項７】
前記フレームが、
複数の支柱と、
前記複数の支柱に相互接続された複数の支持要素と
を備える請求項６に記載の発電所。
【請求項８】
前記複数の支柱の少なくとも一部が、熱膨張および／または収縮を緩和するように放水されるように適合されている請求項７に記載の発電所。
【請求項９】
前記複数の交差要素がそれぞれ、実質的に半球形状であり、各要素の頂点が、前記船体から外向きに配設されている請求項６に記載の発電所。
【請求項１０】
前記複数の交差要素の第１の部分が、実質的に五角形ベースを有し、前記複数の交差要素の第２の部分が、実質的に六角形ベースを有する請求項９に記載の発電所。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの船体が、前記船体の内部に解放された蒸気を凝縮するように適合されている請求項１に記載の発電所。
【請求項１２】
前記船体が、薄いシェルの溶接金属船体を備える請求項１０に記載の発電所。
【請求項１３】
前記船体が、前記発電所の動作の少なくとも一部の期間に、海面レベルで大気圧よりも低い圧力で維持される請求項１０に記載の発電所。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの制御可能な拘束要素が、バラストを制御可能に追加および除去するように適合されたバラスト装置を有する少なくとも１つのブイを備える請求項２に記載の発電所。
【請求項１５】
水没可能発電所を位置決めする方法であって、
水域内の海底上の所望の位置に少なくとも１つの係留要素を位置決めすること、前記少なくとも１つの係留要素が少なくとも１つの海底要素及びそこに結合された少なくとも１つの制御可能な拘束要素とを備え、
前記少なくとも１つの海底要素が少なくとも１つの重力マットを有すると共に、前記少なくとも１つの制御可能な拘束要素が、前記少なくとも１つの重力マットに配設された少なくとも１つのケーブル及びウィンチ・システムを備え、
前記所望の位置の概して近傍で、前記水域の海面上に実質的に少なくとも１つの水没可能船体を位置決めすること、
前記少なくとも１つのケーブル及びウィンチ・システムを前記少なくとも１つの水没可能船体に結合すると共に、前記少なくとも１つのケーブル及びウィンチ・システムも前記少なくとも１つの重力マットに結合すること、および
前記少なくとも１つのケーブル及びウィンチ・システムを使用して前記少なくとも１つの船体を水没させること
を含む方法。
【請求項１６】
前記水没工程が、前記ケーブルを前記ウィンチ内にリールすることを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、前記少なくとも１つのケーブル及びウィンチ・システムに少なくとも１つのブイ要素を取り付けることを含み、前記ブイ要素が、前記水域の海面で、またはその付近で前記ケーブル及びウィンチ・システムの少なくとも一部が浮動するのを助ける請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの係留要素を位置決めする前記工程が、
前記少なくとも一つのケーブル及びウィンチ・システムに少なくとも１つのブイを取り付けること、
前記水域内で前記少なくとも一つの重力マットおよび前記少なくとも一つのブイを浮動させること、
前記少なくとも一つの重力マットを制御可能に水没させること、
前記制御可能な水没の工程の少なくとも一部の期間に、前記ウィンチを使用して前記ケーブルの少なくとも一部を繰り出すこと
を含む請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、２００１年４月２３日出願の「Ａ  Ｓｅａｆｌｏｏｒ  ＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願０９／８４０６５３号に対する優先権を請求するものであり、その出願全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に水中構造の分野に関し、より詳細には水中に配設される発電装置および関連システム（原子炉を含む）に関する。
【０００３】
【従来の技術】
過去３０年、水中（例えば沖合）に原子力発電プラントを設置して、冷却水と、使用可能な水中表面積とを実質的に無制限に供給できることを利用するという提案がなされている。これらの敷地はまた、人口中心地から発電プラントを除去するという目標を満足し、その上、地方の陸上地域に設置するよりも都市地域に近づけることが達成できよう。
【０００４】
Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｏａｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（「Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｏａｔ」）が開発したそのような提案の１つは、水面下約７６ｍ（２５０フィート）の海底に配置される船架進水潜水艦プラントである。このプラントは、海面の上方のプラットフォームからのアクセス・トランクによって人員配備された。Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｏａｔによる研究から、この概念が技術的に実行可能であり、陸上での同様のサイズのプラントに経済的に匹敵することが示された。常に存在するアクセス・トランクに船が衝突すると、このアクセスが浸水し、プラントが離隔されるであろう。
【０００５】
しかし、ＷｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅとＮｅｗｐｏｒｔ  Ｎｅｗｓ  Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇの共同事業であるＯｆｆｓｈｏｒｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓが、造船所を構成し、その後コファダム内部に係留するバージ取付原子力発電プラントを開発しており、しかし建設はしていない。このコファダムの構成は、大陸棚の大幅な浚渫を必要とし、地域、環境、漁業、および船舶関係者に広く反対された。
【０００６】
１９８１年１１月２４日にＳｅｖｅｒｓに発行された「ＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＮｕｃｌｅａｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｔ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」という名称の米国特許第４３０２２９１号（「Ｓｅｖｅｒｓ」）は、海面下数百フィートで柔軟性ケーブルによって永久的に係留される３つの接合された１５０フィート球体の水中原子力発電プラント構造を開示する。この構造は、逆バラスト・キングポストおよびバックアップ動的位置決め機器によって安定化された。代替設置方法は、自動バラストおよびトリム・システムによって安定化される積層建設であった。これらの球体の内部シェルは、約２ｍ（６と１／２フィート）厚の鉄筋コンクリートのシェルで覆われた約５ｃｍ（２インチ）の鋼である。人員エアロック／減圧チャンバ（１３６）は、水没サービス容器によってアクセスし再供給するように働く。緊急時、このチャンバは、爆発ボルトによって自由上昇するように取り外すことができる。冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）または蒸気ライン破壊が生じた場合、圧力の増大によりドアが開いて、蒸気を凝縮するアイス・バスケット（１５６）を介して蒸気が上昇できるようになる。
【０００７】
１９９３年９月２１日にＨｅｒｒｉｎｇに発行された「Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ  Ｐａｓｓｉｖｅｌｙ−ｓａｆｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｔ」という名称の米国特許５２４７５５３号（「Ｈｅｒｒｉｎｇ」）は、緊急時に海水を使用して原子炉コンパートメントを冷却する装置を開示する。二重船体間に案内される海水が、１００ｍｍ／４”の厚さで１６３４平方メートルの内部船体、およびその内部の原子炉を冷却する。突然隔離される６００ＭＷｅ原子炉は、フル・パワーで１８００ＭＷｔを超える電力を発生し、内部船体の１平方メートル当たり１００万ワットを超える極端な冷却負荷をもたらす。そのような条件下での燃料棒のピーク温度は災害を招く可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上述した従来技術で明らかな制限は、そのような沖合位置が利用される場合にさらなる改良を必要とする。経済的に受け入れられ、正常に実施できるように、水没発電適用例は、人員の安全性およびアクセス可能性を大幅に改良し、また従来の提案よりも複雑さおよび環境への影響を低減しなければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水中発電所に関する改良型の装置および方法を提供することによって前述の要求を満足する。
【００１０】
本発明の第１の態様では、改良型の水中発電所が開示されている。この装置は通常、少なくとも１つの水没可能船体構造と、少なくとも１つの水没可能船体構造に結合され、水域の海底に前記（１つまたは複数の）船体構造を係留するように適合された係留要素と、（１つまたは複数の）船体構造から遠隔に配設された有人操作設備とを備える。１つの例示実施形態では、この装置は、無人、浮上可能（ｓｕｒｆａｃａｂｌｅ）、小型、および非貫入性の沿岸発電所を備え、水没発電ユニットは、有人海面設備へ電力を送り、そこから操作される。例示発電所は、制御、ポンプ、およびサポート・ルームを含み、変換器、真空タンク、待機発電機領域が隣接している。係留要素は、アンカとして重力マットを備え、設置された垂直係留システムが、（１つまたは複数の）無人船体を水没し、原子力蒸気発生器および発電機を収容する。
【００１１】
船体の構造カラムは、給水および放射性廃棄物（ｒａｄｗａｓｔｅ）構成要素と共に、原子炉、タービン発生器プラントおよび凝縮器の大きな積量に関する建設をサポートする。全てが船体内部に包囲され、遠隔制御室から操作される。通常の船体外の電力がない場合、積載Ｃｌａｓｓ  １Ｅ  ｄｃ電力システムによって電力が提供される。
【００１２】
有利には、排水口を管路として使用して、既存の発電ステーションおよび廃水処理プラントに水没ステーションを追加することもできる。
【００１３】
本発明の第２の態様では、改良型水没船体構造が開示される。この構造は通常、船体のシェルを形成し、支柱に相互接続された支持要素のフレームによって支持された複数の交差要素を備える。１つの例示実施形態では、交差要素は、実質的に半球（ドーム形状）であり、支持要素が一連のビームおよびチューブを備える。冷却材喪失事故または任意の他の蒸気解放が生じた場合、船体はさらに、過圧原子炉格納容器および凝縮面として働く。そのような蒸気を凝縮するために、この実施形態は、薄いシェルの溶接金属船体を使用する。全てのカラムが、開いたチューブを介して自由に放水され、熱膨張および圧力差が抑制される。
【００１４】
第３の態様では、水没型発電所を位置決めする改良型の方法が開示されている。通常、この方法は、水域内の所望の位置に係留要素を位置決めすること、選択した係留要素位置の近傍の表面に少なくとも１つの水没船体構造を位置決めすること、係留要素にも結合される少なくとも１つの拘束要素を取り付けること、および少なくとも１つの拘束要素を使用して少なくとも１つの船体を水没することを含む。
【００１５】
第４の態様では、水没型発電所を稼動する改良型の方法が開示されている。通常、この方法は、水域の海底の所望の位置に、水没船体構造および（１つまたは複数の）拘束要素を有する係留要素を位置決めすること、少なくとも１つの拘束要素をロック解除すること、少なくとも１つの拘束要素を使用して、所望の深さまで水没船体構造を制御可能に上昇させること、および上昇した船体構造を稼動することを含む。
【００１６】
本発明の第５の態様では、複数の係留ケーブルに対する張力を維持するための改良型の水中水圧式張力システムが開示される。システムは通常、流体によって駆動される、係留ケーブルの当該のものに結合された複数のウィンチと、複数のウィンチに圧力下で流体を分配するように適合された少なくとも１つのマニフォルドと、圧力下で流体を放出するように適合された、少なくとも１つのマニフォルドに結合された少なくとも１つの水圧ポンプ・ユニットとを備える。加圧流体は、当該のケーブルによって各ウィンチに提供される張力に実質的に比例してウィンチに分配され、それにより効果的な自己調節および自己一様化挙動を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照する。図面を通じて同じ参照番号が同じ部分を表している。
【００１８】
本明細書で使用するとき、用語「原子炉」および「原子力発電プラント」は、一般に、（ｉ）Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造するＡＰ６００ＰＷＲなどの加圧水型原子炉（ＰＷＲ）、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造するＡＢＷＲユニットやＳＢＷＲユニットなどの沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）、高温ガス冷却原子炉（ＨＴＧＲ）、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ａｔｏｍｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造するＧａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｈｅｌｉｕｍ  Ｒｅａｃｔｏｒ（ＧＴ−ＭＨＲ）などのヘリウム減速原子炉をそれらに限定せずに含めた、核分裂性材料の制御下核分裂によってエネルギーを発生する装置、あるいは（ｉｉ）水素同位体や他の材料の制御下核融合によってエネルギーを発生する装置の任意のタイプの装置を指す。したがって、この開示は、主に前述のＳＢＷＲおよびＡＰ６００ユニットに関して目を向けたものであるが、本発明が任意の数の様々なプラント構成および動作原理に適合することを理解されたい。
【００１９】
さらに、用語「海岸」、「陸上」、および「島」は、所与の適用例に適するように決められた島やプラットフォームを含めた天然および人工の陸塊を含む場合があることに留意されたい。
【００２０】
本明細書で使用する際、用語「ブイ」は通常、バルーンやリフト・バッグをそれらに限定せずに含めた、水没体に揚力を提供する任意のデバイスまたは構造を含むように使用される。
【００２１】
装置
次に図１を参照すると、本発明の発電所装置が詳細に記述されている。図１は、変換機、真空タンク、および待機発電機が隣接しているビルディング内に制御、水圧ポンプ、およびその他のサポート・ルームを備える有人海岸設備（１）を有する発電所の例示実施形態の一点透視図である。１つの発電ユニット（２）が海底に水を介して示されており、しかし実質的に共通の位置で、または互いに離隔して複数のユニットを使用することもできることを理解されたい。発電ユニット（２）は、複数の保定要素を有する係留要素によって定位置に維持されており、両要素を本明細書で以後より詳細に説明する。この実施形態では、保定要素が１つまたは複数のウィンチおよびケーブル・アセンブリを備え、しかし他のタイプおよび構成のデバイスで代用することもできることを理解されたい。
【００２２】
海岸設備（１）への電線路および電気ホース（３）が、ユニットの発電機から電力を送り、ポンプ室からマット・ウィンチを操作して、船体内を真空に維持する。真空ホースは、制御回路用の管路およびその他のサービスとしても働く。そのような回路は、特定の適用例に応じて、本質上、電気的なものであったり、光ファイバであったり、無線式であったりする。
【００２３】
無人船体の内部は、任意選択で動作中に効果的な真空に維持されて、とりわけ、圧縮機を含めた全ての構成要素からガスが除去され、ハッチ・カバーの初期封止が提供される。いくつかの有益な効果は、船体内部を真空状態に置くことにより得られる。すなわち、（１）蒸気システムから空気が排気される。（２）真空が、構成要素の対流冷却をなくする。（３）真空が、構成要素の酸化および腐食、電気アーク、および出火の恐れを最小限に抑える。船体は、設備にある真空タンクにホースを導くことによって真空中に維持することができる。これらのホースは、制御回路用の管路としても働く。船体の構造（本明細書で後でより詳細に説明する）は、外部静水圧（例えば海水に関しては、深さ１００メートル当たり約１０００ＫＰａ）と、船体の内面に作用する内部真空とによって課せられる圧力差に耐えられるように設計される。逆に、構造はまた、水没動作深さで、原子炉格納容器に対して相当な外圧を発生する場合がある完全な設計ベースの冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）に耐えるように設計される。
【００２４】
船体の内部ボリューム全体または一部を、当技術分野でよく知られているタイプの窒素や任意の他の剤など不活性ガスを使用して不活性化することもできることを理解されたい。
【００２５】
変換機からの線路（４）は、電気分野でよく知られているタイプの高電圧グリッドに電力を送る。発電ユニット（１つまたは複数）がはるか沖合にある場合、経済性の面から、島またはプラットフォームに海岸設備（１）を位置し、そこから高電圧線路のみを上陸させ、前述のグリッドと結合させるように要求される場合がある。
【００２６】
また、例示した実施形態の接続線路およびホースのいくつかまたは全てが、有利には、通常は発電所および廃水処理プラントに見られる既存の排水口を使用し、制御設備をプラント内部に位置することもできることを理解されたい。これらのプラントの大部分が、高電圧アクセス用の既存の線路用地も有する。この様式では、本発明は、既存の発電プラントまたは他の設備と容易に統合することができ、それにより設備構成、環境調査および許可などに対するコストが削減される。
【００２７】
次に図２〜４を参照して、本発明の発電ユニットが使用する船体構造の１つの例示実施形態を詳細に説明する。図２〜４は、例示金属船体（１１）構造を半断面図で詳細に示し、複数の交差表面要素およびそれに関連する支持フレームが、複数の支持要素およびカラムを備える。例示実施形態では、半径方向に向けられた６０本のチューブ（５）と、９０本の標準ビーム（６）と、１２個の五角形ベースの「ドーム」（７）と、２０個の六角形ベースのドーム（８）とを使用して、船体構造の外部を形成する。この実施形態ではドームは鋼から製造されており、しかし他の金属（例えば、インコネルまたは銅ニッケル、アルミニウム青銅、または他の非鉄金属など）を使用することもできることを理解されたい。一実施形態ではまた、任意選択でステンレス鋼クラッディングをドームに塗布して、熱伝導率に大きな悪影響を及ぼすことなくパッシベーションおよび強度を高められる。
【００２８】
図２〜４に示されるように、この実施形態のドーム（表面要素）は、実質的に半球形状であり、頂点が船体構造の中心から外向きの状態で配設され、それにより高い圧力対応能力を提供する。ドームの交差構造により、各ドームがビーム、カラム、さらには他のドームに対する負荷を伝達することができ、それにより船体の表面全体にわたる静水圧を高い均一性で分散することができる。ただし、実質的に半球ドームの使用が望ましいが、それが本発明に必須ではないことを理解されたい。例えば、より放物線状の、または円錐曲線状の断面を有するもので代用することもできる。そのような設計代替形態の実施は、構造分野の当業者によって容易に達成され、したがって本明細書ではさらに説明しない。
【００２９】
図３および４に最も良く示されるように、ビーム（６）は、構造完全性を高めるために剛性ボックス・ビームなどのより複雑な構造を含むことができる。ビームおよびチューブ構造は、表面要素（７）が受ける全圧力負荷を支え、それにより有利には、比較的小さなドームを、任意の同等の大きさの圧力船体のシェルよりも薄くすることができる。これらの特徴は、（ｉ）ドームが海水に熱を伝達できるようにし、それにより凝縮蒸気を解放すること、（ｉｉ）複数の薄い壁のドームを製造し、それらを積込位置で組み立てるのは、一体型の（または複数部品の）より厚い壁の船体構造を形成し、それを積込位置に輸送するよりもはるかに安価なので、製造および構成コストが削減されること、（ｉｉｉ）損傷／欠陥船体構成要素の交換が容易であること、および（ｉｖ）大きなプラント構成要素（例えば蒸気発生器、原子炉圧力容器など）の取外しおよび交換が容易であることを含めた、いくつかの顕著な利点を提供する。
【００３０】
船体の球形ハッチ・カバー（９）は、真空タンクにバルブを開くことによってはじめに真空封止され、次いで、フランジ付きコーミング（１０）に対する水圧によってロックし、したがって機械的ラッチングを必要とせず、しかし望みであればそのようなラッチングを使用することもできる。例示した実施形態では、急速に加えられる半真空が、９０トンを超える均一な圧縮力をカバーの重量に加える。より大きな外部領域は、全ての動作深さで、より小さな内面が任意の過圧状態中に持ち上がるのを防止する。
【００３１】
図５は、主要なプラント機械の１つの例示構成を平面図で示し、図６は正面図を示す。例えば、この適用例に適合される６００ＭＷｅＳＢＷＲ（１２）を備える原子炉または他の蒸気発生ユニットが船体の中心に配設され、取込口（２４）を有する圧縮機（１３）と、プラットフォーム上にある３つのＬＰタービン・セクション（１４）、２つの発電機（１５）、２つのターボ供給ポンプ（１６）、およびＨＰ／ＬＰタービン・セクション（１７）とによって取り囲まれている。代替形態は、より少数のタービン・セクションを有するより小さなＡＰ６００（ＭＷｅ）原子炉および蒸気発生器である。前述したように、多数の他の原子炉および構成要素の構成およびレイアウトで代用することもできる。
【００３２】
チューブを開くために接続された構造パイプ・カラムは、内部海水の流れによって冷却されて、熱膨張／収縮を抑制される。原子炉は、例示した実施形態では、５個のカラム（２２）によって支持され、外側プラットフォームは１０個のカラム（２３）によって支持される。カラムからの海水ラインは、チェック・バルブ（１８）を介して原子炉のコア噴霧スパージャに接続された状態で示されている。原子炉冷却材がなくなり、補充冷却材が流れない場合、海水を使用して原子炉に放水し、適切な冷却を維持することができる。例えば、はじめに大きな冷却材喪失が起こり、次いで原子炉を停止できなくなり、その後、全ての標準的な緊急システムが故障するという災害複合時には、乾燥した熱いコアが生じ、その燃料電池が、ピーク中心線温度（ＰＣＴ）設計限界を急速に超える恐れがある。水が（漏洩原子炉冷却材システムから）逃げ、フラッシュして蒸気になり、船体の内面で凝縮すると、原子炉圧力は、外部海水圧よりも低い圧力まで急速に低減する。したがって、本発明は、チェック・バルブを介するコア噴霧スパージャへの海水の急速な流入を可能にし、それが原子炉を冷却する。原子炉を停止することができない（例えば臨界以下を達成することができない、または崩壊生成物による相当な臨界以下熱発生が存在する）極端な場合には、船体を前述の流入によって充填することができ、有利には船体構造内部で任意の解放活動が完全に抑制される。
【００３３】
また、底部側制御ロッドおよび燃料電池アクセスを有する原子炉（例えばＳＢＷＲ）が使用される場合、乾ドック内で制御ロッドを稼動するためのアクセス（２０）が追加される。再補給機械（２１）を有するポール起重機が示されている。代替形態は、浮クレーンによってハッチを介して原子炉ヘッドおよび内部を取り外すものであり、再補給機械が中に導かれる。
【００３４】
図７は、有利には、水圧システム中の流れを水圧式駆動ウィンチ（２９）に対する係留ケーブル張力に応答させることができる水中バルブレス水圧システムの１つの例示実施形態を詳述する。設備または別の位置に配設されたアキュミュレータ（３４）を有する水圧ポンプ・ユニット（３３）がマニフォルド（３１）およびバルブ（３２）を介してポンプして船体を水没させるとき、マット（２７）上の水没マニフォルド（３０）からの追加の流れは、最も簡単に駆動されるウィンチ・モータに向かい、それにより全てのケーブルに対して張力のバランスが取られる。したがって、このシステムは、実質的に自己調整し、自己釣合いする。ただ１つの水中サブシステムが図７に示されているが、余剰ウィンチ・サブシステムへのホース（３）も示されており、望みに応じて利用することができることに留意されたい。各サブシステムからのウィンチは、図１１〜１３に示されるように、共通のフレーム上に取り付けることができ、かつ同一のブイにケーブル接続することができる。他の構成も可能である。
【００３５】
また、図７の装置のウィンチ・モータは、さらにポンプとして働くように修正することもでき、それによりウィンチを逆回しさせて、浮揚性の高い船体を浮上させることができる。１つの例示実施形態では、バルブ（３２）を開くとウィンチが緩まり、フィルタ／デミスタ（３６）を介して隔離真空タンク（３７）内の気圧を構築する水圧式駆動空気圧縮機（３５）に流体がポンプされる。気圧が高まることにより流れ抵抗が増大して、船体が加速する傾向を相殺する。浮上するとき、タンクの真空ライン上のバルブ（３２）が開かれて、船体を換気し、ハッチ・カバーを解放する。
【００３６】
船体が不測の力によって傾けられた場合、高い側で、２対のケーブルに移行される浮力としてケーブル張力が増大する。これらのケーブルに対する作業負荷を超えないようにするために、影響下のウィンチが、水没マニフォールド（３０）によって、撓んだケーブルを有するウィンチまで上下に動く。傾ける力が除去された後、システムの慣性により、船体が完全に立ち直らない場合がある。バルブを空気圧縮機に対して簡単に開くことにより、全てのウィンチが上下に動き、張力を一様にし、船体が立ち直るようにする。
【００３７】
さらに、単一係留要素または当該の係留要素に対して、本明細書に記述したタイプの２つ以上の水没可能ユニットを同じ場所に配置する、または「一組にまとめる」ことができることに留意されたい。例えば、第１のユニットの浮上、修理、および再補給にかなりの期間がかかると予想される場合、第２の事前設置ユニットをライン上に同時に提供することができ、普通であれば停電の期間である時間中に要求に対処する助けとなる。本発明の本来的な利点（人口中心から離れた場所での核燃料および材料の「安全な」保管、水によって提供される放射線の本来的な遮蔽、水没可能船体の内部の真空／不活性環境などを含む）、および本来的に遅い停止状態中の核燃料の減衰により、１つまたは複数の完全に補給された二次ユニットを一次ユニットと共に一緒に水没することができ、維持または効率の不利益は、あったとしてもほとんどない。
【００３８】
方法
本発明の各水没ユニットの設置は、重力マットを沈めることから始まり、設置したウィンチの水圧ホースを、ポンプ室およびそれと一緒に固縛されたブイに接続する。図８は、設置位置に到達した例示円形係留マット（２７）を示し、設置ウィンチ（２９）のケーブルが、一緒に固縛されているブイ（２８）に取り付けられている。マットが沈められるときに、ウィンチ・ケーブルが繰り出され、マットを直立に保つようにブイを位置決めする。張力一様化係留システムによる上下サイクリングを使用して、まずブイを浮上させ、次いでマットがレベリングされていない場合にブイをレベリングする。
【００３９】
望みに応じて重力マット（１つまたは複数）が制御バラスト・システムを備えることができ、下降、配置、および係留強度を制御する助けをすることに留意されたい。例えば、バラスト砂または任意の利用可能な重い材料を投入し、その後に水を投入して沈めることができる。図９では、マットが放水されて降下し、ブイによって直立に保たれて示されており、平坦底部がゆっくりと下降して、衝撃前に地面効果によって減速する。
【００４０】
図１０は、据え付けられたマットと、浮上し、ウィンチの上下サイクリングによってケーブル張力を一様にすることにより調節されるブイとを示す。アンカ機構（図示せず）を利用して、水域の海底にマット（１つまたは複数）を固定する助けをすることもできることに留意されたい。
【００４１】
船体は、重力マット設置位置に牽引され、次いでブイ（および保定要素）および回路に取り付けられる。図１１に、ユニットの船体（１１）が、ウィンチ（２９）によって船体の下に水没されて保持されている５つのブイ（２８）の添えロープに取り付けられて示されている。高モジュラス・ポリエチレン・ケーブルは０．９７の比重を有し、浮遊した状態で示されている。船体の向きにより、３つの対およびブイのみが示されている。船体は、牽引または敷設前に燃料供給することができる。準備が完了すると、船体が排気され、ブイが放水され、バラストを積まれ、船体は制御された様式で水没される。図１２に示されるように、ブイは、バルブを開き、添えロープをきつく引張ることによって放水され、冷却材、凝縮物、および液体バラストとしての水が船体内に存在する。
【００４２】
図１３は、操作深さでのユニット（２）を示す。望ましい船体深さに達すると、ユニットは、例えば原子炉の２年燃料サイクルにわたって必要とされる電気を発生するように準備され、活動化される。
【００４３】
平行なケーブルが垂直運動を減衰し、水平運動は伝送しないので、垂直係留システムの自由度は、アンカ・マットの振動による船体の運動を最小限に抑える。
【００４４】
本発明の係留システムはまた、有利には、補給、構成要素交換、および／またはルーチン・サービスを行うために、バラスト除去することなく水没後に船体を浮上させることができるように「逆回り」する。また、船体は、サービス・バージ内へ燃料および水を除去し、係留せずに乾ドックまたは他の維持位置に送達することができる。ウォータージェットによって補助されるブイの底部ハッチによってバラストを低減し、次いで圧縮空気によって水を追い出すことで、ブイが浮上できるようにして、船体を係留解除して、そのような送達を行えるようにする。
【００４５】
また、例示実施形態では、原子炉への再補給または維持を行うためにユニットが係留システムによって浮上されるように水没ユニットおよび係留要素が構成されており、それにより高い発電プラント保全性および安全性を提供することにも留意されたい。この特徴は、船体内部および内部に収容される任意の核材料に対するアクセスを得るために船体（１つまたは複数）を不正に上昇させる試みを効果的に防止する、または操作を妨害する。
【００４６】
上述した方法の多くの変形形態を本発明に適合するように利用することができることに留意されたい。具体的には、いくつかのステップが任意選択であり、望みに応じて実施または省略することができる。同様に、他のプロセス（追加のバラスト、テスト、構成要素設置／取外し、安全処置など）を前述の実施形態に追加することができる。さらに、いくつかのステップの実施の順序を変えることができる、または望みであれば並列して（または連続的に）実施することができる。したがって、前述の実施形態は、本明細書で開示される発明のより広範な方法の単なる例示にすぎない。
【００４７】
上述した詳細な説明は、様々な実施形態に適用した場合の本発明の新規の特徴を図示し、説明し、指摘したが、例示されるデバイスまたはプロセスの形態または詳細の様々な省略、代用、および変形を、本発明の精神を逸脱することなく当業者が行うことができることを理解されたい。前述の説明は、本発明を実施することを企図した現在最良のモードである。この説明は、限定を意味するものでは決してなく、本発明の一般的な原理を例示するものと受け取るべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照して決定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水没船体構造を有する海底発電所の１つの例示実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の船体構造の断面図である。
【図３】本発明による２つの取付チューブを有する構造ビームの１つの例示実施形態の側面図である（線４−４に沿った部分断面を有する）。
【図４】シェルが取り付けられる前の３つの取付ビームを有するチューブの端部を示す、本発明の交差装置の１つの例示実施形態の外面図である。
【図５】主要発電プラント機械の１つの例示的構成を示す平面図である（前述の船体構造の均分円で取った断面を有する）。
【図６】内部の構成要素レイアウトを例示する図５の船体構造の切欠正面図である。
【図７】本発明の水没型発電所と共に使用する張力一様化係留システムの１つの例示実施形態を示す図である。
【図８】デッキにウィンチが設置され、ブイが固縛されている、浮揚状態での１つの例示的な円形係留マットの側面図である。
【図９】放水され、部分的に水没しており、ブイによって直立に保たれた図８のマットの側面図である。
【図１０】ブイが同じ喫水に調節された状態で所望の水中位置に配置された図８および９のマットの側面図である。
【図１１】図８〜１０の複数のブイに取り付けられた船体を示す本発明の発電所の側面図である。
【図１２】教示した要素および放水されたブイを拘束する、船体内のタンク設備を例示する図１１の発電所の側面図である。
【図１３】ブイにバラストを積み、原子炉に補給した後の船体構造を例示する図１１〜１２の発電所の側面図である。
【符号の説明】
１  有人海岸設備
２  発電ユニット
３  電気ホース
４  線路
５  チューブ
６  ビーム
７、８  ドーム
９  球形ハッチ・カバー
１０  コーミング
１１  船体
１２  ＳＢＷＲ
１３  圧縮機
１４  ＬＰタービン・セクション
１５  発電機
１６  ターボ供給ポンプ
１７  ＨＰ／ＬＰタービン・セクション
２７  マット
２８  ブイ
２９  ウィンチ
３０  水没マニフォルド
【図１】
0004370075.tif 000002
【図２】
0004370075.tif 000003
【図３】
0004370075.tif 000004
【図４】
0004370075.tif 000005
【図５】
0004370075.tif 000006
【図６】
0004370075.tif 000007
【図７】
0004370075.tif 000008
【図８】
0004370075.tif 000009
【図９】
0004370075.tif 000010
【図１０】
0004370075.tif 000011
【図１１】
0004370075.tif 000012
【図１２】
0004370075.tif 000013
【図１３】
0004370075.tif 000014