(57)【要約】  本発明は、原子力発電所（１）の１つまたは複数の原子炉ユニット（１Ａ）に関する少なくとも１つの熱交換器ベースの冷却回路に対して水を供給し得る取水設備に関するものであって、ポンピングステーション（１０）がこの取水ボウルから水を抽出するものとされた取水ボウル（２）を具備している。取水設備は、さらに、取水ボウル（２）に対して水を供給するために取水ボウルに対して連通した取水トンネル（３）であるとともに、水の集団（５）内に浸漬された少なくとも２つの取水口（５１，５２）に対して連結された取水トンネル（３）を具備している。取水トンネル（３）の少なくとも一部は、取水ボウル（２）に対して連通した２つの端部（３１，３２）を有したループを形成している。
2016503164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所（１）の１つまたは複数の原子炉ユニット（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）に関する少なくとも１つの熱交換器ベースの冷却回路（１１）のための取水設備であって、
水が供給される取水ボウル（２，２’）であるとともに、前記冷却回路（１１）内に水を循環させるために、前記原子力発電所の少なくとも１つのポンピングステーション（１０）がこの取水ボウル（２，２’）から水を抽出するものとされた、取水ボウル（２，２’）と；
前記取水ボウル（２，２’）に対して水を供給するために前記取水ボウル（２，２’）に対して連通した取水トンネル（３）であるとともに、例えば海や湖や川といったような水の集団（５）内に浸漬された少なくとも２つの取水口（５１，５２）に対して連結された取水トンネル（３）と；
を具備し、
前記取水トンネル（３）の少なくとも一部が、前記取水ボウル（２）に対して連通した２つの端部（３１，３２）を有したループを形成していることを特徴とする取水設備。
【請求項２】
請求項１記載の取水設備において、
前記取水トンネル（３）が、５０〜３００メートルという曲率半径（Ｒ）を有した湾曲部分（３Ｃ）を有していることを特徴とする取水設備。
【請求項３】
請求項２記載の取水設備において、
前記湾曲部分（３Ｃ）が、少なくとも半円として延在した円弧を形成していることを特徴とする取水設備。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記少なくとも２つの取水口（５１，５２）が、前記水の集団内において深さ（Ｈ０ ）のところに浸漬され、
前記深さ（Ｈ０ ）のところの水温が、年間を通して、２１℃未満に維持される、好ましくは１６℃未満に維持される、ことを特徴とする取水設備。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の取水設備において、
さらに、第２取水トンネル（３’）を具備し、
この第２取水トンネル（３’）が、前記水の集団（５）内に浸漬された少なくとも２つの取水口（５３，５４）に対して連結され、
前記第２取水トンネル（３’）が、前記取水ボウル（２’）に対して連通した２つの端部（３３，３４）を有したループを形成していることを特徴とする取水設備。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記取水トンネル（３）の前記２つの端部（３１，３２）のうちの少なくとも一方が、サービストンネル（３Ａ，３Ｅ）によって延長され、
前記サービストンネル（３Ａ，３Ｅ）が、グラウンドレベルで開口した傾斜部分を有し、
前記サービストンネル（３Ａ，３Ｅ）が、前記取水トンネルを掘削するために使用されたＴＢＭによって掘削されたものであることを特徴とする取水設備。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記少なくとも２つの取水口（５１，５２）が、前記取水トンネル（３）に対して連結された鉛直方向取水シャフト（８）の上端のところに配置され、
前記少なくとも２つの取水口（５１，５２）が、少なくとも１００ｍという距離の分だけ互いに離間されていることを特徴とする取水設備。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記取水ボウル（２）が、チャネル（６）の底部（６３）に配置され、
前記チャネルが、前記水の集団（５）に対して連通した取水部分（６０）を備え、
前記取水設備が、さらに、前記チャネルの前記底部（６３）と前記取水部分（６０）との間を区分するための少なくとも１つの壁（６２）を具備し、これにより、前記取水ボウル（２）内の水が、前記チャネルの前記取水部分（６０）内の水と混合しないものとされていることを特徴とする取水設備。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記取水ボウル（２）が、水密性のカバーデバイス（２５）によってカバーされ、
前記取水ボウル（２）とこの取水ボウル（２）の外部環境との間には、前記カバーデバイス（２５）にあるいは前記カバーデバイス（２５）の近傍に、校正された開口（２６）が形成され、これにより、前記水の集団内における異常な高水位のために前記取水ボウルが完全に充填された際には、前記取水ボウルから前記外部環境に対しての、限られた水流（Ｉｐ ）が可能とされていることを特徴とする取水設備。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記取水トンネル（３）によって形成された前記ループの前記２つの端部（３１，３２）が、単一の鉛直方向通路（７’）を介して前記取水ボウルに対して連通した同一の地下キャビティ（３Ａ１）のところに配置されていることを特徴とする取水設備。
【請求項１１】
少なくとも１つの原子炉ユニット（１Ａ）と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載された取水設備と、を具備してなる原子力発電所であって、
前記取水トンネル（３）が、および、前記取水口（５１，５２）の各々が、前記取水ボウルに対しての、前記取水トンネルの前記２つの端部（３１，３２）のうちの一方だけからのおよび前記取水口（５１，５２）のうちの一方だけからの水供給であっても、前記原子力発電所の前記少なくとも１つの原子炉ユニットの通常動作時に前記取水設備のすべてのポンピングステーション（１０）に対して所定量の水を供給し得るような、サイズとされていることを特徴とする原子力発電所。
【請求項１２】
請求項１１記載の原子力発電所において、
少なくとも２つの原子炉ユニット（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）を具備し、
前記取水ボウル（２’）が、それぞれの原子炉ユニットに対して割り当てられた複数のポンピングステーション（１０）に対して水を供給することを特徴とする原子力発電所。
【請求項１３】
少なくとも２つの原子炉ユニット（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載された取水設備と、を具備してなる原子力発電所であって、
前記取水設備が、少なくとも、第２取水トンネル（３’）を具備し、
この第２取水トンネル（３’）が、前記取水ボウル（２’）に対して連通した２つの端部（３３，３４）を有したループを形成していることを特徴とする原子力発電所。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載された取水設備を形成するための方法であって、
所定経路に沿ってＴＢＭによって前記取水トンネル（３）を掘削し、この掘削に際しては、
−前記ＴＢＭによって、グラウンドレベルでの出発領域（３５）から下向きに傾斜する第１トンネル部分（３Ａ）を掘削し、これにより、前記取水ボウルの第１領域（２１）の下方の所定深さのところに位置した第１地下領域（３Ａ１）へと到達し、ここで、前記第１地下領域（３Ａ１）を、前記取水トンネルによって形成された前記ループの第１端部（３１）を構成するものとし；
−その次に、前記ＴＢＭを使用して、前記水の集団に向けて配向した第２部分（３Ｂ）を掘削し、その後、円弧形状の第３部分（３Ｃ）と、前記原子力発電所に向けて配向した第４部分（３Ｄ）と、を掘削し、ここで、前記第４部分（３Ｄ）を、前記取水ボウルの第２領域（２２）の下方の所定深さのところに位置した第２地下領域（３Ａ２）へと到達するものとし、前記第２地下領域（３Ａ２）を、前記取水トンネル（３）によって形成された前記ループの第２端部（３２）を構成するものとし；
このような方法において、
前記第１地下領域（３Ａ１）と前記取水ボウルの前記第１領域（２１）との間を連結する第１鉛直方向通路（７）を掘削し、さらに、前記第２地下領域（３Ａ２）と前記取水ボウルの前記第２領域（２２）との間を連結する第２鉛直方向通路（７）を掘削することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、
さらに、前記ＴＢＭを使用して、前記取水トンネルの第５部分（３Ｅ）を掘削し、この第５部分（３Ｅ）を、前記第２地下領域（３Ａ２）から、前記ＴＢＭを前記取水トンネルから導出するためのグラウンドレベルでの終点領域（３６）へと、上向きに傾斜した部分とすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所の１つまたは複数の原子炉ユニットに関する少なくとも１つの熱交換器ベースの冷却回路のための取水設備であって、水が供給される取水ボウルであるとともに、冷却回路内に水を循環させるために、原子力発電所の少なくとも１つのポンピングステーションがこの取水ボウルから水を抽出するものとされた、取水ボウルを具備し、さらに、取水ボウルに対して水を供給するために取水ボウルに対して連通した取水トンネルであるとともに、例えば海や湖や川といったような水の集団内に浸漬された少なくとも２つの取水口に対して連結された取水トンネルを具備した、取水設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器をベースとした冷却回路は、典型的には、原子力発電所の原子炉の二次回路内のタービン発電機から出てくる蒸気を冷却し得るよう構成されている。これにより、その蒸気を凝縮させて、液体状態へと凝縮された水を、二次回路の蒸気発生器へと戻すことができる。蒸気発生器は、加圧された一次回路から熱を吸収し、これにより、一次回路と二次回路との間の熱交換によって原子炉を冷却することができる。一次回路および二次回路は、流体から見て閉塞したシステムである。しかしながら、熱交換器ベースの冷却回路は、開放しており、二次回路から完全に隔離されている。そして、二次回路は、一次回路から完全に隔離されている。したがって、熱交換器から出てくる水は、放射能を有しておらず、例えば、回路へと供給されるように戻すことができる。
【０００３】
上述したような取水設備は、公知であり、特に、１９９０年に発注されてニューハンプシャー州（米国）の南部の海岸近傍に建設されたシーブルック原子力発電所において公知である。その取水設備は、単一の大部分が直線的な数キロメートル長さの取水トンネルを備えている。この取水トンネルの一端部は、海底の下方に配置されており、３０メートル未満で互いに等間隔で離間した３つの鉛直方向の取水シャフトに対して連結されている。各取水シャフトの上部は、海底の上方で開口しており、水中の取水口を形成している。取水口は、海面から約１５メートル下方に位置している。各取水口には、大型の海洋生物を取水トンネル内へと侵入させないサイズの格子が設けられている。
【０００４】
この公知の取水設備は、単一の故障がその構成部材の１つに対して悪影響を与えたにしても安全システムがその機能を果たすことができなければならないという単一故障基準には、十分に適合していない。この基準は、一般に、重要な安全機能において冗長度を必要とする。この設備は、３つの取水シャフトのうちの１つまたは２つの取水シャフトが故障した場合であっても、例えば取水口の上へとボートが直接的に沈没することによって取水シャフトの取水口に対して損傷を与えた場合であっても、この基準に適合する。しかしながら、この設備は、取水トンネルに重大な損傷があった場合に取水ボウルに対しての水の通常の供給を継続し得るようには、取水トンネルに冗長度を提供しない。重大な損傷は、例えば、取水トンネルの一部を圧潰するという明らかに起こりそうもないシナリオの場合には、起こり得る。
【０００５】
また、特許文献１により、地下の取水トンネルによって水が供給される取水ボウルを備えた取水設備が公知である。取水トンネルは、海の比較的浅い深さのところに配置された取水口に対して連結されている。これにより、取水口は、津波の前に露出されることとなる。特許文献１は、取水口および／または取水トンネルに対して重複機能を提供しない。津波や高波が重大なリスクとなる場所において海岸線近くに位置した原子力発電所の場合には、多くの場合、取水ボウルに対しては、原子力発電所を保護している堤防の下を通る地下の取水トンネルを通して水が供給されることに、注意されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】１９８４年６月１７日に公開された特開昭６０-１１１０８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば取水トンネル内での圧潰の後に取水トンネルの少なくとも部分的な閉塞といったような場合に、単一故障基準を満たすためには、並列に設けられた２つの同一の取水トンネルの構成を提供することができる。しかしながら、この手法の場合には、建設コストがかなり高くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、並列に設けられた２つの同一の取水トンネルを設けるという上記構成と比較してかなり低い建設コストでもって単一故障基準を満たすような取水設備を提供することである。
【０００９】
この目的のために、本発明は、上記のような取水設備に関するものであって、取水トンネルの少なくとも一部が、取水ボウルに対して連通した２つの端部を有したループを形成している。
【００１０】
このような構成により、２つの独立した取水トンネルを設ける必要なく、単一故障基準を満たすことができる。このような構成の意義深い利点は、使用される建設技術がある種の曲率を有したトンネルを形成し得るものであるならば、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）によって単一の経路に沿って取水トンネルを掘削し得ることである。下層土が硬すぎない地質学的地域にトンネル位置を選択することにより、単一の経路に沿ったトンネルを掘削することは、一般に、ＴＢＭとして単一のカッターヘッドを有したものを使用することを可能とする。
【００１１】
比較するならば、端部が海底に位置した２つの独立した取水トンネルを掘削する場合には、各トンネルを掘削したＴＢＭの回収という問題点が生じる。すべての場合において、カッターヘッドは、海底のトンネル内に放棄しなければならない。このため、２つの取水トンネルの掘削のためには、少なくとも２つのカッターヘッドを使用する必要がある。本願出願人は、互いに離間した２つの取水口の同じ構成に関してトンネルの建設コストの比較研究を行い、本発明による手法が、一般に、ループ型トンネルの総長さが２つの平行に独立した取水トンネルの総長さよりも長いにもかかわらず、かなり安価な建設コストを意義深く提供することを確信した。加えて、ロボットまたはダイバーによる検査操作やメンテナンス操作が、２つの独立した取水トンネルの場合よりも１つのループ型取水トンネルの方がより迅速でありかつより安価であるものと評価される。例示するならば、１つのロボットが、単一の操作でもってループ型トンネルを検査することができる。なぜなら、そのロボットを、トンネルの一端部から導入することができ、トンネルの全体を通過させることができ、トンネルの他端部から導入することができるからである。
【００１２】
加えて、後述するように、例えば取水トンネルの圧潰といったような事象によって引き起こされた局所的閉塞の場合には、ループ型取水トンネルに対して連結された２つの取水口であれば、２つの取水口から取水ボウルに対して十分な量の水を継続して供給することができる。この構成は、それぞれに取水口が付設された２つの独立した取水トンネルを有した構成と比較して、安全性という観点から有利である。なぜなら、２つの独立した取水トンネルを有した構成の場合には、２つの取水トンネルのうちの一方の取水トンネルが局所的に閉塞したときには、必然的に、対応する取水口からの取水ボウルに対しての水の供給量が損失されるからである。
【００１３】
本発明による取水設備の有利な実施形態においては、取水トンネルは、５０〜３００メートルという曲率半径を有した湾曲部分を有している。このような構成は、一般に、長さの全体にわたって単一の経路に沿っての単一のＴＢＭを使用してのループ型トンネルの掘削を可能とする。これにより、２つの独立した取水トンネルを掘削するのに必要な建設コストと比較して、より安価な建設コストを提供することができる。
【００１４】
本発明による取水設備の他の好ましい実施形態においては、以下の様々な構成の中の１つまたは複数の構成が使用される。
−湾曲部分が、少なくとも半円として延在した円弧を形成しているという構成。
−少なくとも１つの取水口が、水の集団内において深さのところに浸漬され、その深さのところの水温が、年間を通して、２１℃未満に維持される、好ましくは１６℃未満に維持される、という構成。
−取水設備が、さらに、第２取水トンネルを具備し、この第２取水トンネルが、水の集団内に浸漬された少なくとも２つの取水口に対して連結され、第２取水トンネルが、取水ボウルに対して連通した２つの端部を有したループを形成しているという構成。
−取水トンネルの２つの端部のうちの少なくとも一方が、サービストンネルによって延長され、サービストンネルが、グラウンドレベルで開口した傾斜部分を有し、サービストンネルが、取水トンネルを掘削するために使用されたＴＢＭによって掘削されたものであるという構成。
−少なくとも２つの取水口が、取水トンネルに対して連結された鉛直方向取水シャフトの上端のところに配置され、少なくとも２つの取水口が、少なくとも１００ｍという距離の分だけ互いに離間されているという構成。
−取水ボウルが、チャネルの底部に配置され、チャネルが、水の集団に対して連通した取水部分を備え、取水設備が、さらに、チャネルの底部と取水部分との間を区分するための少なくとも１つの壁を具備し、これにより、取水ボウル内の水が、チャネルの取水部分内の水と混合しないものとされているという構成。
−取水ボウルが、水密性のカバーデバイスによってカバーされ、
取水ボウルとこの取水ボウルの外部環境との間には、カバーデバイスにあるいはカバーデバイスの近傍に、校正された開口が形成され、これにより、水の集団内における異常な高水位のために取水ボウルが完全に充填された際には、取水ボウルから外部環境に対しての、限られた水流が可能とされているという構成。
−取水トンネルによって形成されたループの２つの端部が、単一の鉛直方向通路を介して取水ボウルに対して連通した同一の地下キャビティのところに配置されているという構成。
【００１５】
本発明は、また、少なくとも１つの原子炉ユニットと、本発明による取水設備と、を具備してなる原子力発電所に関するものであって、取水トンネルが、および、取水口の各々が、取水ボウルに対しての、取水トンネルの２つの端部のうちの一方だけからのおよび取水口のうちの一方だけからの水供給であっても、原子力発電所の少なくとも１つの原子炉ユニットの通常動作時に取水設備のすべてのポンピングステーションに対して所定量の水を供給し得るような、サイズとされている。原子力発電所が少なくとも２つの原子炉ユニットを具備している場合には、取水ボウルが、それぞれの原子炉ユニットに対して割り当てられた複数のポンピングステーションに対して水を供給することが有利である。
【００１６】
本発明は、また、少なくとも２つの原子炉ユニットと、本発明による取水設備と、を具備してなる原子力発電所に関するものであって、取水設備が、少なくとも、第２取水トンネルを具備し、この第２取水トンネルが、取水ボウルに対して連通した２つの端部を有したループを形成している。
【００１７】
本発明は、また、本発明による取水設備を形成するための方法に関するものであって、所定経路に沿ってＴＢＭによって取水トンネルを掘削し、この掘削に際しては、
−ＴＢＭによって、グラウンドレベルでの出発領域から下向きに傾斜する第１トンネル部分を掘削し、これにより、取水ボウルの第１領域の下方の所定深さのところに位置した第１地下領域へと到達し、ここで、第１地下領域を、取水トンネルによって形成されたループの第１端部を構成するものとし；
−その次に、ＴＢＭを使用して、水の集団に向けて配向した第２部分を掘削し、その後、円弧形状の第３部分と、原子力発電所に向けて配向した第４部分と、を掘削し、ここで、第４部分を、取水ボウルの第２領域の下方の所定深さのところに位置した第２地下領域へと到達するものとし、第２地下領域を、取水トンネルによって形成されたループの第２端部を構成するものとし；
このような方法において、第１地下領域と取水ボウルの第１領域との間を連結する第１鉛直方向通路を掘削し、さらに、第２地下領域と取水ボウルの第２領域との間を連結する第２鉛直方向通路を掘削する。
【００１８】
さらに、ＴＢＭを使用して、取水トンネルの第５部分を掘削し、この第５部分を、第２地下領域から、ＴＢＭを取水トンネルから導出するためのグラウンドレベルでの終点領域へと、上向きに傾斜した部分とする。
【００１９】
本発明の他の特徴点や利点は、添付図面を参照しつつ、非制限的な例示としてのいくつかの実施形態に関する以下の説明を読むことにより、明瞭となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】海岸近くに位置した原子力発電所を概略的に示す平面図であって、原子力発電所は、本発明の第１実施形態による取水設備を実現し得るように変更されており、取水設備を循環する水の流れが、原子力発電所の通常の動作に関して図示されている。
【図２】図１の原子力発電所を概略的に示す平面図であって、取水設備を循環する水の流れが、取水トンネルが圧潰されて性能低下した場合の動作に関して図示されており、この状況においては、原子力発電所が通常動作を継続することがなおも可能とされている。
【図３】図１の取水設備を概略的にかつ部分的に示す側面図であって、様々な干満レベルが考慮されている。
【図４】図３の取水設備の改良を概略的にかつ部分的に示す側面図である。
【図５】高波に曝される可能性がある原子力発電所に関する取水設備を概略的にかつ部分的に示す側面図であって、様々な海面レベルが考慮されている。
【図６】図１の原子力発電所を概略的に示す平面図であって、本発明の他の実施形態による取水設備を実現し得るように変更されている。
【図７】同一の取水ボウルから水が供給される２つの原子炉を備えているとともに、単一の取水トンネルを有した本発明による取水設備を備えている、原子力発電所を概略的に示す平面図である。
【図８】同一の取水ボウルから水が供給される少なくとも３つの原子炉を備えているとともに、２つの取水トンネルを有した本発明による取水設備を備えている、原子力発電所を概略的に示す平面図である。
【図９】１つの取水ボウルから水が供給されるとともに、取水トンネルを有した本発明による取水設備を備えている、原子力発電所を概略的に示す平面図であって、取水トンネルの両端部が、取水ボウルから離間したところにおいてループを形成している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜図３は、以下において説明される本発明の第１実施形態による互いに同一の取水設備を示している。この取水設備は、原子力発電所１のところにおいて、海岸に設置されている。この取水設備は、既存の取水設備を改良するものであり、原子力発電所の少なくとも１つの熱交換器ベースの冷却回路に対して原子力発電所ポンピングステーション１０が冷水を供給する源をなす取水ボウル２の中の水温をかなり低減することができる。
【００２２】
取水ボウル２は、チャネル６の底部に配置されている。チャネル６は、海５に対して連通した取水部分６０を有している。チャネル６は、チャネル６と海岸線５Ｂとの間に設けられた堤防６１によって、海から保護されている。本発明による変更前には、取水ボウルは、取水部分６０に対して連通されたものであり、そのため、チャネルから水が供給されていた。したがって、ポンピングステーション１０へと流入する水は、海岸のところにおける表面水の温度と実質的に同じ温度であった。
【００２３】
本発明に基づいて変更された取水設備は、例えばダム壁の態様のものといったような壁６２を備えている。この壁６２は、底部６３とチャネルの取水部分６０との間の隔離を形成する。これにより、取水ボウル２からの水は、チャネルの取水部分の水に対して、混合されることがない、あるいは、実質的に混合されることがない。取水ボウル２に対しては、地下の取水トンネル３を介して、水が供給される。取水トンネル３は、２つのシャフトによって取水ボウルに対して連通している。２つのシャフトの各々は、実質的に鉛直方向の通路７によって形成されており、図３に示すように、取水ボウルの底部において開口している。
【００２４】
取水トンネル３は、例示の目的のために、図１，２において図示されている。しかしながら、取水トンネル３が、海底内に埋設されたものであり、そのため、海中内で見えるものではないことは、理解されるであろう。取水トンネル３は、海底内を通って海岸線からある程度の距離のところにまで延出されており、海水面（フランスでは、ＭＳＬと称される）よりも深い位置にまで到達している。深さは、取水ボウル内の水温が最大温度を超えないように、決定される。熱交換器ベースの冷却回路のための低温源のタイプにかかわらず、原子力発電所の二次回路の効率ηは、低温源の温度Ｔｆに依存するものであり、すなわち、熱交換器内へと流入する水の温度に依存するものであり、以下の式によって定義される。すなわち、
η＝（Ｔｃ−Ｔｆ）／Ｔｃ
ここで、Ｔｃは、熱源の温度である、すなわち、熱交換器から流出する水の温度である。したがって、効率ηは、低温源の温度Ｔｆが減少するほど、向上する。
【００２５】
既存の設備の二次回路の効率を改良するためには、あるいは、新設の原子力発電所の計画に際しては、熱交換器の設計や、設備の通常動作時の要求や、設備の性能低下の動作の要求が、低温源が超えてはいけない温度を決定づける。
【００２６】
水の集団の性質に応じて、また、原子力発電所が設置される領域の性質に応じて、低温源に関するこの最大温度は、地下の取水トンネルに対して連通した取水口を所定の最小深さと少なくとも同じ深さのところに配置しなければならないことを、意味している。例えば、原子力発電所を地中海の沿岸の場所に建設する場合には、冷却システムは、低温源の最大温度が２０℃に設定されるような、すなわち、取水口の最大深さが、海面下における変温層をなす３５メートルという最小深さであるような、サイズとされる。このことは、一年のうちの海水温が最高である期間に一般的には８月や９月に、水温が２０℃を決して超えないための、３５メートル以下にまで下げなければならないことを、意味する。
【００２７】
原子炉のための冷却システムは、動作時の低温源の最適温度がシステムの最大温度よりも低温であることによって特徴づけられる。例えば、低温源の最大温度が２０℃に設定されている場合、最適の動作温度は、約１５℃とすることができる。一年のうちの特定の期間（例えば、１ヶ月単位）の各々に関して深さと水温との間の関係を示している、海に関しての変温曲線に基づき、１５℃を決して超えない水温を得るためには、なおも変温層内に位置している７０メートルという深さへと到達しなければならないことを、決定することができる。そのような深さにおいては、水温は、年間を通して、ごくわずかしか変化しない。例えば、最も低温の月でも、１３℃以下とはならない。この例においては、効率をさらに改良するに際し、７０メートルよりも深いところから取水しても意味がないことは、明らかである。なぜなら、トンネル建設にかかる追加的なコストが、効率のわずかな改良と比較して、大きすぎるからである。
【００２８】
取水設備の建設コストと取水設備に関する予想効率との間において最も良好なバランスが得られる深さは、様々な深さに関しての取水トンネル３の建設コストに関する見積もりを知ることにより、さらに、海に関しての変温曲線を使用することによって低温源の温度に基づく取水設備の効率を知ることにより、決定することができる。
【００２９】
海の近くの新設の原子力発電所の場合には、この建設コストは、取水ボウルの水がチャネルによって提供される従来的な冷却システムを備えた原子炉の建設コストと比較される。一般に、本発明による冷却システムを備えた新設の原子力発電所は、取水トンネルの建設のために、全体的にはより高価なものとなる。しかしながら、熱交換器や循環ポンプに関して、とりわけ、関連する人件費を含めて、節約を行うことができる。それは、低温源の最大温度の低減に起因して、寸法を小さくし得るからである。加えて、より深いところから水を引き込むことは、例えば化学薬品や植物（藻）や浮遊物質といったような様々な汚染物質を除去する。これにより、濾過システムを単純化することができ、建設コストおよび維持コストを低減することができる。
【００３０】
したがって、本発明による冷却システムを備えた新設の原子力発電所に関する追加的な建設コストは、必然的に、大きなものとはならない。加えて、地域によるものの、年間のうちのいくつかの期間においてあるいはすべての期間において原子力発電所の効率を改良し得ることにより、かなり大きな動作余裕度をもたらすことができ、これにより、取水設備の費用対効果を改良することができる。これは、特に、海の表面温度が多くの場合に２５℃を超える領域において顕著である。したがって、追加的な建設コストは、原子力発電所の予想寿命と比較して比較的迅速に、取水設備の効率の改良によって、オフセットすることができる。長期的には、建設コストと動作コストとを含む合計コストが低減されることとなる。
【００３１】
図１に示す実施形態においては、取水トンネル３は、海面から４０メートル下方の深さのところにおいて海底内に配置されている。取水トンネル３は、少なくとも１００メートルという距離Ｄの分だけ互いに離間して配置された２つの取水口５１，５２に対して連結されている。少なくとも１００メートルという距離は、２つの取水口が同時に故障してしまうというリスクを最小化する。例えば、取水口の近傍に沈没したボートが取水口５１，５２の双方を損傷させてしまうという事象は、それら取水口５１，５２の間の離間距離のために、極めてあり得ないことである。各取水口は、海底から数メートルだけ上方に位置している。これは、取水トンネル３内への堆積物の吸引を避けるためである。各取水口は、図３に示すように取水トンネルに対して連結された実質的に鉛直方向の取水シャフト８の上端のところに配置されている。海水面Ｌ０ から下方における取水口５１，５２の深さＨは、上述したようにして決定することができる。これにより、取水設備の建設コストと取水設備の予想効率との間における最良バランスを得ることができる。
【００３２】
図２，３に示すように、取水トンネル３は、各々が取水ボウル２に対して連通した２つの端部３１，３２を有したループを形成している。取水トンネルループの各端部３１，３２は、取水ボウルのそれぞれ対応する領域２１，２２よりも鉛直方向において下方に配置されており、全体的に鉛直方向の通路７を介して取水ボウルに対して連通している。図３に示すように、取水トンネルループの端部３１，３２は、鉛直方向通路７と一緒に、エルボーを形成することができる。エルボーの形成は、取水トンネル内へと吸引され得る堆積物１７をエルボーの底部へと捕捉することに寄与する。取水ボウルへと到達する前における回路内の圧力水頭の無用の損失を避けるために、鉛直方向通路７の内径は、好ましくは、取水トンネル３の内径よりも小さなものとされている。取水トンネル３の内径は、例えば、約５メートルである。
【００３３】
取水トンネル３によって形成されたループは、水平面内に位置している。これにより、傾斜した地盤上における土壌の移動および排出の管理を不要とすることができ、建設時にループに沿ってのＴＢＭの操作を容易なものとすることができる。しかしながら、ループ内において傾斜した部分を設けることが想定される。これは、例えば、特定の底土の地質学に適合するためである。取水シャフト８に向けてのごくわずかな上り勾配により、必要とされたときに、例えば原子力発電所の停止時における定例外の修復の際に、ループの端部３１，３２がループの最も低いポイントをなすことのために、まず最初に取水口５１，５２を閉塞しその次にループの端部３１，３２から水をポンピングすることによって、水を枯渇させることを可能とする。しかしながら、後述するように、取水トンネルの構成は、通常、取水トンネル内に損傷が生じた際にメンテナンスを実施するに際して、水の排出を必要とはしない。これとは逆に、取水シャフト８に向けての下り勾配は、例えば１０°〜２０°という勾配は、各鉛直方向通路７の所要高さを低減させるものであり、回路の全長さをいくらか短縮させるものである。現在のＴＢＭ掘削技術を使用するのであれば、実質的に水平面内に位置した取水トンネルループを掘削することが、最も単純な手法であると考えられる。
【００３４】
取水トンネル３は、５０〜３００メートルという曲率半径Ｒを有した湾曲部分３Ｃを有している。有利には、この湾曲部分３Ｃは、半円よりも大きなものとして延在するような、中心Ｃと半径Ｒとを有した円弧を形成する。これにより、ループの両端部３１，３２が比較的接近していることを考慮すれば、あるいは、ループの両端部３１，３２が互いに一致することさえあり得る（図６を参照されたい）ことを考慮すれば、取水トンネルの全長さを最小化することができる。少なくとも１つの湾曲部分を有した取水トンネルは、現在のＴＢＭ掘削技術により、ＴＢＭによって掘削される壁にための補強接続を使用しつつ、建設することができる。補強セグメントは、個々に耐久性のある予成形されたコンクリートブロックである。３６０°にわたっての補強モジュールを形成するには、すなわち、リング形状の補強モジュールを形成するには、４つの同一のセグメントとキーストーンを形成する１つの追加的なセグメントとを使用することができる。それらセグメントは、弾性シールによって相互連結される。補強モジュールの長さは、例えば、５メートルという内径に関して、１〜２メートルとされる。
【００３５】
取水トンネルに沿った連続的な補強モジュールどうしも、また、弾性シールによって相互連結され、２つの連続的なキーストーンが位置合わせされないようにして、補強モジュールの軸線まわりにおいてペア的に角度オフセットされる。弾性シールによる連結におけるフレキシブルさは、また、２つの連続したモジュールの軸線どうしの間におけるわずかな位置ズレを引き起こす。このことは、ある曲率半径をゆうした少なくとも１つのトンネル部分の建設を可能とする。車両交通用のトンネルのための現在の技術によれば、組み立てられたセグメントによって提供されるトンネル壁の機械的強度に妥協することなく、約１５０メートルという曲率半径を得ることが可能である。ここで説明する取水トンネルに関しては、より小さな曲率半径が可能である。特に、取水トンネルが水によって充填された後には、機械的応力がわずかに小さくなることのために、より小さな曲率半径が可能である。
【００３６】
取水トンネル３の掘削は、ＴＢＭによって行うことができ、以下のようなステップを順次的に行うことができる。第１ステップにおいては、ＴＢＭを、取水ボウル２から離間したところに位置したなおかつ原子炉ユニット１Ａから離間したところに位置したグラウンドレベルの出発地点３５へと、配置する。取水ボウルに対しての、グラウンドレベルの出発地点３５の離間距離は、取水ボウルの下方においてＴＢＭを通さなければならない深さに応じたものとなる。ＴＢＭは、取水トンネルの第１部分３Ａを掘削する。この第１部分３Ａは、海に向けて下りに傾斜している。第１部分３Ａの掘削は、図２，４に示すように、取水ボウルの第１領域２１の下方の所定深さのところに位置した第１地下領域３Ａ１に到達するまで続けられる。第１地下領域３Ａ１は、取水トンネルによって形成されるループの第１端部３１を構成する。取水トンネルループを形成するための第２ステップにおいては、ＴＢＭが取水トンネルの掘削を継続し、これにより、第１水中取水口５１が位置することとなる位置に向けて実質的に配向した第２部分３Ｂを形成し、その次に、第１水中取水口５１を意図した位置の下方と第２水中取水口５２を意図した位置の下方と通過する第３円弧部分３Ｃを形成し、その後、原子力発電所１に向けて配向した第４部分３Ｄを形成する。第４部分３Ｄは、取水ボウルの第２領域２２の直下の所定深さに位置した第２地下領域３Ａ２へと到達することを意図したものである。第２地下領域３Ａ２は、取水トンネルによって形成されるループの第２端部３２を構成するものであり、第１地下領域３Ａ１と実質的に同じ深さのところに位置している。
【００３７】
第３掘削ステップにおいては、ＴＢＭは、取水トンネルのうちの、第２地下領域３Ａ２からグラウンドレベルの終点領域３６にまで上りで傾斜する第５部分３Ｅを掘削する。終点領域３６を通して、ＴＢＭを導出することができる。取水トンネルの形成に際し、この第３ステップが必須ではないことに注意されたい。例えば、第２地下領域３Ａ２の掘削後には、ＴＢＭがそのカッターヘッドを放棄するように構成することができ、ＴＢＭは、その後、取水トンネルを逆向きに移動して、グラウンドレベルの出発地点３５から出ることができる。取水トンネルの第１部分３Ａの掘削あるいは第５部分３Ｅの掘削は、地形を脆弱化させないために、特に、原子力発電所設備の下方の地形を脆弱化させないために、行う必要がある。したがって、それら取水トンネル部分が、原子炉ユニットの繊細なシステムから離間した下方領域を通過していることが、特に好ましい。
【００３８】
取水ボウル２を、取水トンネルによって形成されたループの第１端部３１および第２端部３２に対して接続するために、第１鉛直方向通路７が掘削される。第１鉛直方向通路７は、第１地下領域３Ａ１を取水ボウルの第１領域２１に対して接続する。同様に、第２鉛直方向通路７が掘削され、この第２鉛直方向通路７は、第２地下領域３Ａ２を取水ボウルの第２領域２２に対して接続する。これら通路７の壁は、コンクリートによってカバーされる。あるいは、これら通路７の壁は、金属チューブによって形成することができる。第１通路７および第２通路７は、取水トンネルの掘削前でもあるいは掘削時でも掘削後でも形成し得ることに注意されたい。取水トンネルの第１部分３Ａおよび第５部分３Ｅとの少なくとも一方は、図３の実施形態の場合のように、掘削後に再シールすることができる。また、取水トンネルの第１部分３Ａおよび第５部分３Ｅとの少なくとも一方は、そのまま残しておくことができ、コンクリート壁によってカバーすることができる。これにより、サービストンネルを形成することができる。このサービストンネルは、図４の実施形態の場合のようにそして後述するように、取水トンネルの検査やメンテナンスに際して容易なアクセスを提供する。
【００３９】
これに代えて、取水トンネル３は、鉛直方向通路７のためのシャフトの掘削後に掘削することができ、ＴＢＭの配置は、このシャフトの底部へと関連部材を降下させることによって行うことができる。特に、掘削部材と車両とをシャフトの底部へと関連部材を降下させることによって行うことができる。したがって、取水トンネルのうちの、例えば部分３Ａといったような第１下向き傾斜部分は、掘削する必要はない。
【００４０】
この場合、水の集団５は、干満を受ける海である。例示の実施形態が、実質的な水面変化を起こさないような水の集団に対しても適切であることは、理解されるであろう。通路７の各壁は、図３に示すように、最も大きな干満係数の時の最も低い干満レベルＬＬ よりも実質的に下方の高さ位置において、取水ボウル２内に開口している。実際、取水ボウルに対しての、海から吸引された水の供給は、雰囲気圧力下での水位の平衡化によって引き起こされる。取水シャフト８内におけるおよび取水トンネル内における圧力損失を考慮すれば、取水ボウル内における水の高さ位置Ｌ２ は、取水口５１，５２の上方において測定した場合の海の高さ位置Ｌ１ と比較して、数センチメートル下方といったようなあるいは数十センチメートル下方とさえいったような高さに位置している。ここで、高さ位置Ｌ１ は、波のうねりの山と谷との間の平均位置である。水位Ｌ１ が最低干満レベルＬＬ へと到達した場合には、取水ボウル内の水位Ｌ２ は、水位Ｌ２Ｌとなる。この水位Ｌ２Ｌは、ポンピングステーション１０内のポンプの通常の動作によって取水ボウルの漸次的な枯渇を避けるためには、通路７の開口７Ｅよりもある高さだけ上方に位置していなければならない。取水ボウルの高さは、海水面Ｌ１ が、最も大きな干満係数の際に最高水位ＬＨ となった時に、取水ボウルから水がオーバーフローしないような高さとされている。
【００４１】
有利には、通路７の開口７Ｅは、取水ボウルの底部２Ｂと比較して、所定高さ分だけ上方に位置している。これにより、例えば津波の場合に海の水際がそうなるように水の集団５が特例的に水位ＬＬ よりも下方へと落下した場合でも、取水ボウル内に貯水された水を利用することができる。これは、原子炉ユニットによる電力生成を停止させるまでの時間を提供するものであり、また、ポンプに対しての水の供給を中断させることなく、ポンピングステーション１０内におけるポンプの通常動作からバックアップポンプへと切り換えるだけの時間を提供するものである。
【００４２】
原子力発電所１の原子炉ユニット１Ａの通常動作時には、図１，３に示すように取水トンネル３が完全な動作を行っている場合、取水口５１，５２により、取水トンネルは、ポンピングステーション１０の流速の関数としての速度でもって流れる流れＩ１ ，Ｉ２ によって、水を吸引することができる。例えば、通常動作時に、フルパワーの原子炉ユニット１Ａが、冷却のために７０ｍ３／ｓ の水を必要とする場合には、各流れＩ１ ，Ｉ２ の流速は、約３５ｍ３／ｓ である。さらに、公知なように、ポンピングステーションは、熱交換器ベースの冷却回路から出る水を導出トンネル４内へと循環させるためのポンプを備えている。導出トンネル４は、取水口から離間したところに位置した水面下排出開口４１に対して連通している。導出トンネル４によって排出される水の流れＩＲ の流速は、通常は、流れＩ１ ，Ｉ２ の合計流速に等しい。
【００４３】
取水トンネル３の局所的な損傷時には、例えば、図２に概略的に示すように、取水トンネルの領域５５が圧潰された時には、上述したようなトンネル壁の補強セグメントが、取水トンネルに対しての横方向に位置ズレすることができる。これにより、取水トンネルの内径が局所的に狭められてしまう。本出願人による研究によれば、５メートルという内径の取水トンネルが最も深刻に圧潰された時であっても、取水トンネルのうちの、損傷を受けた領域の内径は、例えば少なくとも５ｍ３／ｓ という流速を可能とし得るほど、十分な大きさのままであり、ポンピングステーション１０内のバックアップポンプが必要とするバックアップ流速よりも大きな流速を可能とし得るほど、十分な大きさのままである。約４ｍ３／ｓ というバックアップ流速であれば、通常は、電力生成が停止されていることのために、原子炉ユニットのポンピングステーションの水供給要求を十分にカバーすることができる。
【００４４】
図２に示す例においては、取水トンネルの一部だけが、圧潰された領域５５とされている。取水トンネルの内径が、圧潰された領域５５において大幅に低減されたと仮定しても、原子炉ユニット１Ａの通常の動作を継続することができる。この例においては、通常動作時におけるポンピングステーション１０の流速は、約７０ｍ３／ｓ である。このことは、取水トンネルの１つの支線あたりの流速が約３５ｍ３／ｓ であることを意味している。第２取水口５２と第２端部３２との間において、圧潰された領域５５が約５ｍ３／ｓ という流速しか流せなくなったとしても、取水トンネルのループのうちの、第２取水口５２と第１端部３１との間における部分は、損傷を受けておらず、取水ボウル２に対して、要求される約７０ｍ３／ｓ という流速でもって水を供給することができる。
【００４５】
２つの取水口５１，５２が損傷を受けていないことにより、取水ボウル２に対しての供給流速は、それぞれの取水口に対して均等に割り当てられたままである。すなわち、各流れＩ１ ，Ｉ２ は、約３５ｍ３／ｓ であり、取水ボウルに対しての流速が約７０ｍ３／ｓ となる。加えて、２つの取水口５１，５２のうちの一方の取水口が損傷を受けたと仮定しても、取水設備は、取水口５１，５２のうちの他方の取水口だけであっても原子炉ユニットの通常の動作を継続するのに必要な流速を提供し得るように、構成されている。各取水口５１，５２のサイズは、また、関連する取水シャフト８のサイズは、それに応じて決定されている。よって、取水トンネル３が、上記のような性能低下したモードで動作したとしても、原子炉ユニット１Ａは、通常の動作を継続することができる。
【００４６】
取水設備のそのような構成は、また、複数の原子炉ユニットのための複数の冷却回路に対して同一の取水ボウルから水が供給されているような原子力発電所１の構成に対しても、適用することができる。そのような構成の一例が、図７に示されている。以下、その例に関して説明する。一般に、取水トンネル３および各取水口５１，５２が、取水トンネルの２つの端部３１，３２のうちの一方だけであってもまた２つの取水口のうちの一方だけであっても取水ボウルに対しての水の供給が、原子力発電所のすべての原子炉ユニットの通常動作時に取水設備のすべてのポンピングステーション１０に対して十分であるような、サイズとされていることは、理解されるであろう。
【００４７】
取水トンネルから水が供給されている１つまたは複数の原子炉ユニットの通常動作を中断することなく取水トンネル内のある種のメンテナンス操作や補修操作を行いつつ、最大の安全性を目指すことができる。例えば、原子炉ユニット１Ａを停止させることなく、圧潰された領域５５を修理することができる。また、そのような圧潰された領域５５に関して、取水トンネルの内径を元々の内径へと復元するに際し、取水トンネルの建設時に、取水口５１，５２に関連した取水シャフト８に隣接させて、ゲートバルブ５６付きのトンネル部分を設けることができる。そのようなゲートバルブ５６は、取水トンネルの側部に形成された凹所内に配置されたヒンジ付きドアとすることができる。そのようなゲートバルブ５６は、安全機構が解除された後に、ダイバーまたは水中ロボットによって取水トンネルの外部から操作することができる。ゲートバルブに対してのアクセスのためのメンテナンスシャフトを、取水シャフト８に連結させて、設けることができる。
【００４８】
図２の例においては、取水口５２の取水シャフトに隣接したゲートバルブ５６は、任意の適切な手段によって、ループの端部３２に関連した通路７内において水の流量が実質的に低減したことを検出した後には、閉塞される。このゲートバルブ５６の閉塞により、この部分の検査や修理のためにサービストンネル３Ｅからトンネル部分３Ｄへと入っていくロボットやダイバーや手段が取水口５２の取水シャフトへと到達する際に、流れＩ２ に対応した水流によってトンネル部分３Ｂ内へと移動してしまうリスクを回避することができる。第１取水口５１と第１端部３１との間の取水トンネル支線において、流速が２倍となった場合には、特に、ダイバーは、図３に示すように、取水ボウルの濾過システム１２内へと引っ張られかねない。そのようなゲートバルブ５６は、必ずしも水密的である必要はなく、圧潰された領域５５を超えて対象物やダイバーが遠くへ行かないようなサイズの格子を備えることができる。しかしながら、比較的水密構造のゲートバルブ５６であれば、ループの第２取水口５２と第２端部３２との間の水流通を大幅に制限することができる。このことは、水流を中断させることなく、圧潰された領域５５内において修理を行う場合に、有利なものとすることができる。
【００４９】
図４に示すように、ＴＢＭによって掘削された第１部分３Ａおよび第５部分３Ｅは、そのまま残すことができる。これにより、取水トンネルループの第１端部３１および第２端部３２に対してのグラウンドレベルからのアクセスのための第１サービストンネルおよび第２サービストンネルを提供することができる。図４においては、第５部分３Ｅは、第１部分３Ａの背後に位置しており、仮想線によって部分的に図示されている。これら２つのサービストンネルの寸法は、互いに同じとすることができる。トンネル壁は、トンネル壁の検査という目的のためにトンネル壁に沿って設けられたガイドレールまたはガイドトラック上を移動する少なくとも１つの自動水中車両１６によって、検査される。検査車両には、例えばスポットライトと画像撮影デバイスとが付設されており、可能であれば、制御ステーションに対して通信を行うことができる。取水トンネルの完全な検査は、第１サービストンネル３Ａから検査車両１６を導入するとともに、第２サービストンネル３Ｅを通して検査車両１６を導出することにより、行うことができる。
【００５０】
このようなトンネル検査操作は、ポンピングステーション１０の通常に動作しているポンプによる取水ボウル２からの通常の取水操作時に行うことができる。しかしながら、その場合には、検査車両１６は、約３５ｍ３／ｓ という取水流速に抗して取水トンネルの第１支線内を進まなければならない。この流速は、約５メートルというトンネル内径の場合には、１．８ｍ／ｓという速度に対応する。したがって、検査車両１６のパワーおよび自動化設備は、そのような速度に適合したものでなければならない。可能な限りにおいて、原子炉ユニットによる電力生成が停止されているとともに、ポンピングステーション１０のうちの、取水ボウルに関連したバックアップポンプによってのみ水がポンピングされているモードにおいて、取水トンネルに関する入念な検査が実施されることが好ましい。その場合には、取水流速Ｉ１Ｓが低減され、例えば各支線に関して約２ｍ３／ｓ へと低減される。このことは、速度が約０．１ｍ／ｓであることを意味しており、これは、非常に小さな値である。取水流速が非常に小さいというこのような状況下においては、ダイバーが、流れに持って行かれるというリスクなしで、安全に作業することができる。
【００５１】
第１サービストンネル３Ａは、第１地下領域３Ａ１に対して連結されており、第２サービストンネル３Ｅは、第２地下領域３Ａ２に対して連結されている。グラウンドレベルでの出発地点３５または終点領域３６においては、サービストンネル内の水は、取水ボウル内の水位Ｌ２ に実質的に対応した水位Ｌ３ を有している。グラウンドレベルでの出発地点３５または終点領域３６は、高さレベルＬ３ が原子力発電所に対して溢れ出さないように、持ち上げることができる。これとは逆に、グラウンドレベルでの出発地点３５または終点領域３６の場所において、図４に概略的に示すように、サービストンネルの端部が、最大の干満係数の時の最も高い水位ＬＨ よりもずっと低い位置で開口しているならば、その位置は、最大満潮時には溢れることとなり得る。よって、サービストンネルには、ゲートバルブ１５を設けることができる。例えばヒンジ付きドアを設けることができる。ゲートバルブ１５は、トンネルの側部に沿って形成された凹所内に配置され、ダイバーによって例えば取水トンネルの内部から操作される。ゲートバルブ１５は、一方向流通機構として機能することができる。このことは、サービストンネル内における水位Ｌ３ が、干潮時の水位を実質的に超えないことを意味している。ゲートバルブ１５の水密性は、必ずしも良いものとは限らない。検査車両１６またはダイバーの通過を可能とするためのゲートバルブ１５の強制開放は、領域３５，３６に水が溢れることを避けるために、十分の低い潮位の時に行われる。
【００５２】
図５に示すように、本発明による取水設備は、異常な水位上昇を受けそうな水集団の近くに配置された原子力発電所に対して適用することができる。異常な水位上昇とは、例えば津波によって引き起こされたような高波や、あるいは、川の氾濫によって引き起こされたような高波を意味するものとして、理解されるであろう。例えば図１に示す取水設備といったような取水設備は、水位の異常な上昇に対抗するための構成を、あまり有していない。堤防６１は、図５に示すように、予想される最大高さＬ１Ｐによって水が溢れないように、十分な高さを有していなければならない。さらに、堤防６１は、原子力発電所を完全に保護しなければならない。したがって、例えばチャネルといったような、海に対して開口したものは、もはや存在していない。
【００５３】
取水ボウル２の制御不可能なオーバーフローを避けるために、取水ボウル２は、実質的に水密性のカバー２５を形成するデバイスによって、カバーされている。カバー２５には、取水ボウルと周囲環境との間にわたっての校正された開口２６が、取水ボウルの側壁内にあるいはその近傍に、形成されている。よって、異常な水位上昇によって取水ボウルが完全に充填された場合、校正された開口２６によって、取水ボウルから周囲環境へと、限られた水流Ｉｐ しか流すことがない。可能であれば、この水流は、海への排出前に、中間排出領域へと案内される。
【００５４】
カバー２５のところにおける取水ボウル２内の水圧は、特に、カバー２５の高さ位置に対応した参照高さ位置Ｌ２５に対しての、取水口５１，５２の鉛直方向上方における海水面高さＨｐ の関数である。校正された開口２６を通しての水流Ｉｐ に応じて、取水ボウル２は、大きな程度であるいは小さな程度で、圧力を減少させることができる。開口２６を通して排出することができるけれども、取水ボウル２とカバー２５と濾過システム１２との構成は、追加的な圧力に対して対抗しなければならない。約１０メートルという高さＨｐ は、取水トンネル内の圧力水頭によってオフセットされつつも、例えば白抜き矢印によって示された位置といったような位置において、カバー２５の下方に対して１ｂａｒ程度の圧力を印加することとなる。さらに、水位上昇が津波によるものであり、津波に先行する地震が原子力発電所に対して影響を与えていない場合には、原子炉ユニットを停止することができず、したがって、水位上昇時にポンピングステーション１０の通常に動作しているポンプを停止することができない。
【００５５】
図５を参照して上述した取水設備を、グラウンドレベルから取水トンネルループに対してアクセスするための少なくとも１つのサービストンネルを有することに関連して、図４を参照して上述した実施形態を実施し得るようにして、配置することができる。この場合、例えばゲートバルブ１５といったようなゲートバルブは、可能であればグラウンドレベルでの出発地点３５のところに配置されたものであって、水位上昇時にサービストンネルから原子力発電所へと水が溢れることを防止する。加えて、水位上昇によって、例えば図１におけるトンネル４といったような排出トンネルに対して水を供給している排出シャフトを通して原子力発電所へと水が溢れることを防止するために、ポンピングステーションの排出シャフトの各々には、カバー２５として機能するカバーデバイスと同様のカバーデバイスを設けることができる。可能であれば、カバーデバイスは、圧力を逃がすための校正された開口を有している。
【００５６】
図６においては、図示の取水設備は、図１の取水設備と比較して、実質的に、取水トンネルループの第１端部３１および第２端部３２が、取水ボウル２の直下に位置した同一の地下キャビティ３Ａ１内においてほぼ一致している点において、相違している。第１端部３１および第２端部３２は、単一の鉛直方向通路７’を介して取水ボウルに対して連通している。単一の鉛直方向通路７’は、地下キャビティ３Ａ１を取水ボウルに対して連結している。取水トンネルの掘削時には、グラウンドレベルでの出発領域３６に向けて出口部分３Ｅを通してＴＢＭを導出することができる。この場合には、図１の場合と同様にして、ＴＢＭを導出することができる。あるいは、ＴＢＭを地下キャビティ３Ａ１へと配向させることができる。そして、グラウンドレベルでの出発領域３５に向けて開始部分３Ａを通してＴＢＭを導出することができる。
【００５７】
そのような実施形態の利点は、ただ１つの通路７’を設けるだけで良いことである。しかしながら、取水トンネル内で修理を行う必要がある場合には、例えば、図１に関して説明したように取水トンネルの圧潰された領域５５を修理する場合には、ポンピングステーションの通常的に動作しているポンプをバックアップポンプへと切り換える必要があり、これにより、通路７’内へと吸引される危険性なく、サービストンネル３Ａあるいは３Ｅを通して取水トンネル３の損傷を受けた支線に対してのアクセスを得ることができる。
【００５８】
図７においては、図示された原子力発電所は、図１の原子力発電所と比較して、実質的に、同一の取水ボウル２’から水が提供される２つの原子炉ユニット１Ａ，１Ｂを備えている点において、相違している。本発明が、連続的な容積を形成する取水ボウルに限定されるものではないことは、理解されるであろう。「同一の取水ボウル」という用語は、互いに個別の一組をなす複数の取水ボウルであるとともに、例えばチャネルまたはパイプを介して互いに連結された一組をなす複数の取水ボウルを意味するものとして理解されたい。可能であれば、チャネルまたはパイプには、バルブが設けられる。これにより、すべての取水ボウルの水位は、互いに同じとなる。あるいは、それら取水ボウルの間の水位の差は、所定高さを超えることがない。図示の実施形態においては、取水ボウル２’は、原子力発電所の各原子炉ユニットのそれぞれに割り当てられた２つのポンピングステーション１０に対して、水を供給する。取水設備は、図１を参照して説明した取水設備と同様のものである。原子力発電所が、陸地ストリップ９によって、海の水際５Ｂから離間されていることに注意されたい。陸地ストリップ９は、例えば、建設用地ではない海岸領域に対応したものである。簡略化のために、熱交換器によって加熱された水を排出するためのシステムの図示は、省略されている。
【００５９】
付加的には、取水ボウル２’を２つの部分に区分するために、ゲートバルブ２３を設けることができる。可能であれば、点線で図示されたような連結トンネル３０を、取水ボウル２’の直下に設けることができ、これにより、取水トンネル３の第１端部３１および第２端部３２を連結することができる。ゲートバルブ２３は、引き上げ式のゲートとすることができ、取水ボウルの中央領域に設けられた引き上げデバイスを使用して引き上げることができる。ゲートバルブ２３は、２つの原子炉ユニット１Ａ，１Ｂの通常動作時には、開放状態とすることができる。一方の原子炉ユニットが停止した場合には、ゲートバルブ２３を閉塞することができる。これにより、例えば、原子炉ユニットのポンピングステーションに向けての取水ボウルからの水の吸引を停止させて、取水ボウルの一方の原子炉ユニットに関するポンピングステーションをメンテナンスすることができる。この構成においては、連結トンネル３０は、必須ではないものの、ゲートバルブ２３を再開放する必要なく、取水ボウル２’の活性部分からの水供給における特に取水トンネルの第１端部３１を通しての水供給における追加的な安全性を提供する。これは、一方の原子炉ユニットがメンテナンス中でありなおかつ他方の原子炉ユニットが活性なままである場合であっても、単一故障基準を満たすものである。
【００６０】
これに代えて、取水ボウル２’を、恒久的に２つの部分に区分することができる。例えば、上述したようなゲートバルブ２３に代えて、恒久的な壁を使用することによって、恒久的に２つの部分に区分することができる。これにより、取水ボウルのメンテナンスを容易なものとすることができる。そのような実施形態においては、例えば連結トンネル３０によって提供される流体連通といったような流体連通を確保する必要がある。これにより、各ポンピングステーションに対しての水の供給に関連した単一故障基準を満たすことができる。上述したように、取水ボウル２’の２つの部分が流体連通可能であるように連結されている限りにおいては、取水ボウル２’を２つの部分に区分されたものとして形成することができる。流体連通に際しては、可能であれば、少なくとも１つのゲートバルブを設けることができる。そのようなゲートバルブは、通常は閉塞されており、例えば、取水ボウルの２つの部分のうちのいずれか一方の水位が異常に低くなったことに応答して自動的に開放されるように、制御される。
【００６１】
図８においては、図示の原子力発電所は、図１の原子力発電所と比較して、実質的に、原子力発電所が、同一の取水ボウル２’から水が供給される少なくとも１つの追加的な原子炉ユニット１Ｃを備えている点において、および、取水設備が、ループを形成する第２取水トンネル３’を備えている点において、相違している。第２取水トンネル３’は、第１取水トンネル３と同じ構成のものとすることができる。第２取水トンネル３’は、第１取水トンネル３と同様に、鉛直方向通路によって取水ボウル２’に対して連通した２つの端部３３，３４を備えている。第１取水トンネル３と同様に、第２取水トンネル３’は、２つの取水口５３，５４に対して関連しているとともに、グラウンドレベルでの出発領域３７から傾斜したあるいはグラウンドレベルでの終点領域３８から傾斜した少なくとも１つのメンテナンス部分を備えることができる。
【００６２】
図示の構成においては、第１および第２の取水トンネル３，３’は、少なくとも、平面視において双方の取水トンネルの経路が互いに交差している領域５７においては、深さ方向においてずらされている。例えば、互いに約１０メートルだけ深さ方向においてずらされている。例えば、第２取水トンネル３’を掘削するＴＢＭは、交差領域５７においては、第１取水トンネル３の下方を通過する。交差領域５７は、地震に対して脆弱性を有した領域である。なぜなら、双方の取水トンネルが損傷を受ける可能性があるからである。しかしながら、両トンネルがこの交差領域５７だけにおいて損傷を受けた場合には、取水ボウル２’に対しての水の供給は、４つの取水口５１，５２，５３，５４によって継続される。２つのトンネルが交差した領域を有したそのような構成は、安全性という観点において、特に地震リスクが小さい地域においては、受け入れ可能なものである。両トンネルのそれぞれの経路の他の構成が可能であることは、理解されるであろう。特に、２つのトンネルが互いに交差することなく同一平面内に配置された構成が可能であることは、理解されるであろう。これは、地震のリスクが存在する地域において好ましい。例えば、図１の取水トンネルと同じ形状を有した２つの取水トンネルを備えることができ、それらの取水トンネルは、互いに対称的なものとすることができる。また、図６を参照して説明した実施形態と同様に、あるいは、図９を参照して後述するように、取水トンネルループの第１端部３１および第２端部３２が一致している構成とすることができる。
【００６３】
一般的に大きな建設コストにもかかわらず、少なくとも３つの原子炉ユニットに対して水を供給するための取水ボウル２’に関して２つの取水トンネルを備えた構成は、同数の原子炉ユニットに対して単一の取水トンネル３によって水を供給する構成と比較して、いくつかの場合において好ましいものとすることができる。実際、取水口の数を２倍とすることにより、また、取水トンネルの支線の数を２倍とすることにより、取水ボウルに対しての水のより安定した供給を行うことができる。これは、とりわけ地質学的リスクが存在する地域においては、好ましいものとすることができる。例えば、取水トンネルの圧潰を引き起こし得る地震リスクが存在する地域においては、好ましいものとすることができる。加えて、２つの取水トンネルの各々は、単一の取水トンネルの場合に必要とされる内径よりも小さな内径を有することとなる。このことは、単一の取水トンネルの場合の比較的大きな内径の場合にはＴＢＭによる掘削コストが大きくなり過ぎることのために、好ましい。特に、第４原子炉ユニット１Ｄを備えている場合には、単一の取水トンネルに関して必要とされる内径は、例えば、同時に動作する４つの原子炉ユニットを冷却する場合に、取水トンネルの一方の支線の圧潰時に取水トンネルの他方の支線において２８０ｍ３／ｓ という流速を可能とするためには、約１０メートルとなる。
【００６４】
図９においては、図示された原子力発電所は、図６の原子力発電所と比較して、実質的に、取水トンネルループの第１端部３１および第２端部３２が、取水ボウルの直下の通路７に対して連結されている地下領域から離間した地下連結領域３９のところにおいて、連結されているという点において、相違している。よって、取水トンネルループは、通路７に対して、取水トンネルの単一の取水トンネル３Ｂ１によって連結されている。図示の構成においては、原子力発電所は、例えば少なくとも５００ｍ幅とされたものといったような陸地ストリップ９の分だけ、海の水際５Ｂから離間されており、取水トンネル３Ｂ１もまた少なくとも５００ｍにわたって延在している。取水ボウルの直下の位置にループの２つの端部３１，３２を有した取水トンネル形状と比較して、取水トンネルの全体の長さが、取水トンネル３Ｂ１の長さの分だけ短縮されている。これにより、取水トンネルの建設コストを大幅に低減することができる。図示の構成は、地質学的に安定していて取水トンネルの圧潰リスクが非常に小さい地域において、特に好ましいものとすることができる。それでもなお、同一の取水ボウルに対して互いに同様の２つの取水トンネルから水を供給する実施形態は、単一故障基準を完全に満たした２つの取水トンネルが存在することのために、より好ましいものである。
【符号の説明】
【００６５】
１      原子力発電所
１Ａ    原子炉ユニット
１Ｂ    原子炉ユニット
１Ｃ    原子炉ユニット
１Ｄ    原子炉ユニット
２      取水ボウル
２’    取水ボウル
３      取水トンネル
３’    第２取水トンネル
３Ａ    サービストンネル、第１トンネル部分
３Ａ１  地下キャビティ、第１地下領域
３Ａ２  第２地下領域
３Ｂ    第２部分
３Ｃ    湾曲部分、第３部分
３Ｄ    第４部分
３Ｅ    サービストンネル、第５部分
５      水の集団
６      チャネル
７      第２鉛直方向通路
７’    鉛直方向通路
８      鉛直方向取水シャフト
１０      ポンピングステーション
１１      冷却回路
２５      カバーデバイス
２６      校正された開口
３１      端部
３２      端部
３３      端部
３４      端部
３５      出発領域
３６      終点領域
５１      取水口
５２      取水口
５３      取水口
５４      取水口
６０      取水部分
６３      底部
６２      壁
【図１】
2016503164.tif 000003
【図２】
2016503164.tif 000004
【図３】
2016503164.tif 000005
【図４】
2016503164.tif 000006
【図５】
2016503164.tif 000007
【図６】
2016503164.tif 000008
【図７】
2016503164.tif 000009
【図８】
2016503164.tif 000010
【図９】
2016503164.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月22日(2015.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所（１）の１つまたは複数の原子炉ユニット（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）に関する少なくとも１つの熱交換器ベースの冷却回路（１１）のための取水設備であって、
水が供給される取水ボウル（２，２’）であるとともに、前記冷却回路（１１）内に水を循環させるために、前記原子力発電所の少なくとも１つのポンピングステーション（１０）がこの取水ボウル（２，２’）から水を抽出するものとされた、取水ボウル（２，２’）と；
前記取水ボウル（２，２’）に対して水を供給するために前記取水ボウル（２，２’）に対して連通した取水トンネル（３）であるとともに、水の集団（５）内に浸漬された少なくとも２つの取水口（５１，５２）に対して連結された取水トンネル（３）と；
を具備し、
前記取水トンネル（３）の少なくとも一部が、前記取水ボウル（２）に対して連通した２つの端部（３１，３２）を有したループを形成していることを特徴とする取水設備。
【請求項２】
請求項１記載の取水設備において、
前記取水トンネル（３）が、５０〜３００メートルという曲率半径（Ｒ）を有した湾曲部分（３Ｃ）を有していることを特徴とする取水設備。
【請求項３】
請求項２記載の取水設備において、
前記湾曲部分（３Ｃ）が、少なくとも半円として延在した円弧を形成していることを特徴とする取水設備。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記少なくとも２つの取水口（５１，５２）が、前記水の集団内において深さ（Ｈ０ ）のところに浸漬され、
前記深さ（Ｈ０ ）のところの水温が、年間を通して、２１℃未満に維持される、好ましくは１６℃未満に維持される、ことを特徴とする取水設備。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の取水設備において、
さらに、第２取水トンネル（３’）を具備し、
この第２取水トンネル（３’）が、前記水の集団（５）内に浸漬された少なくとも２つの取水口（５３，５４）に対して連結され、
前記第２取水トンネル（３’）が、前記取水ボウル（２’）に対して連通した２つの端部（３３，３４）を有したループを形成していることを特徴とする取水設備。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記取水トンネル（３）の前記２つの端部（３１，３２）のうちの少なくとも一方が、サービストンネル（３Ａ，３Ｅ）によって延長され、
前記サービストンネル（３Ａ，３Ｅ）が、グラウンドレベルで開口した傾斜部分を有し、
前記サービストンネル（３Ａ，３Ｅ）が、前記取水トンネルを掘削するために使用されたＴＢＭによって掘削されたものであることを特徴とする取水設備。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記少なくとも２つの取水口（５１，５２）が、前記取水トンネル（３）に対して連結された鉛直方向取水シャフト（８）の上端のところに配置され、
前記少なくとも２つの取水口（５１，５２）が、少なくとも１００ｍという距離の分だけ互いに離間されていることを特徴とする取水設備。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記取水ボウル（２）が、チャネル（６）の底部（６３）に配置され、
前記チャネルが、前記水の集団（５）に対して連通した取水部分（６０）を備え、
前記取水設備が、さらに、前記チャネルの前記底部（６３）と前記取水部分（６０）との間を区分するための少なくとも１つの壁（６２）を具備し、これにより、前記取水ボウル（２）内の水が、前記チャネルの前記取水部分（６０）内の水と混合しないものとされていることを特徴とする取水設備。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記取水ボウル（２）が、水密性のカバーデバイス（２５）によってカバーされ、
前記取水ボウル（２）とこの取水ボウル（２）の外部環境との間には、前記カバーデバイス（２５）にあるいは前記カバーデバイス（２５）の近傍に、校正された開口（２６）が形成され、これにより、前記水の集団内における異常な高水位のために前記取水ボウルが完全に充填された際には、前記取水ボウルから前記外部環境に対しての、限られた水流（Ｉｐ ）が可能とされていることを特徴とする取水設備。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の取水設備において、
前記取水トンネル（３）によって形成された前記ループの前記２つの端部（３１，３２）が、単一の鉛直方向通路（７’）を介して前記取水ボウルに対して連通した同一の地下キャビティ（３Ａ１）のところに配置されていることを特徴とする取水設備。
【請求項１１】
少なくとも１つの原子炉ユニット（１Ａ）と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載された取水設備と、を具備してなる原子力発電所であって、
前記取水トンネル（３）が、および、前記取水口（５１，５２）の各々が、前記取水ボウルに対しての、前記取水トンネルの前記２つの端部（３１，３２）のうちの一方だけからのおよび前記取水口（５１，５２）のうちの一方だけからの水供給であっても、前記原子力発電所の前記少なくとも１つの原子炉ユニットの通常動作時に前記取水設備のすべてのポンピングステーション（１０）に対して所定量の水を供給し得るような、サイズとされていることを特徴とする原子力発電所。
【請求項１２】
請求項１１記載の原子力発電所において、
少なくとも２つの原子炉ユニット（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）を具備し、
前記取水ボウル（２’）が、それぞれの原子炉ユニットに対して割り当てられた複数のポンピングステーション（１０）に対して水を供給することを特徴とする原子力発電所。
【請求項１３】
少なくとも２つの原子炉ユニット（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載された取水設備と、を具備してなる原子力発電所であって、
前記取水設備が、少なくとも、第２取水トンネル（３’）を具備し、
この第２取水トンネル（３’）が、前記取水ボウル（２’）に対して連通した２つの端部（３３，３４）を有したループを形成していることを特徴とする原子力発電所。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載された取水設備を形成するための方法であって、
所定経路に沿ってＴＢＭによって前記取水トンネル（３）を掘削し、この掘削に際しては、
−前記ＴＢＭによって、グラウンドレベルでの出発領域（３５）から下向きに傾斜する第１トンネル部分（３Ａ）を掘削し、これにより、前記取水ボウルの第１領域（２１）の下方の所定深さのところに位置した第１地下領域（３Ａ１）へと到達し、ここで、前記第１地下領域（３Ａ１）を、前記取水トンネルによって形成された前記ループの第１端部（３１）を構成するものとし；
−その次に、前記ＴＢＭを使用して、前記水の集団に向けて配向した第２部分（３Ｂ）を掘削し、その後、円弧形状の第３部分（３Ｃ）と、前記原子力発電所に向けて配向した第４部分（３Ｄ）と、を掘削し、ここで、前記第４部分（３Ｄ）を、前記取水ボウルの第２領域（２２）の下方の所定深さのところに位置した第２地下領域（３Ａ２）へと到達するものとし、前記第２地下領域（３Ａ２）を、前記取水トンネル（３）によって形成された前記ループの第２端部（３２）を構成するものとし；
このような方法において、
前記第１地下領域（３Ａ１）と前記取水ボウルの前記第１領域（２１）との間を連結する第１鉛直方向通路（７）を掘削し、さらに、前記第２地下領域（３Ａ２）と前記取水ボウルの前記第２領域（２２）との間を連結する第２鉛直方向通路（７）を掘削することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、
さらに、前記ＴＢＭを使用して、前記取水トンネルの第５部分（３Ｅ）を掘削し、この第５部分（３Ｅ）を、前記第２地下領域（３Ａ２）から、前記ＴＢＭを前記取水トンネルから導出するためのグラウンドレベルでの終点領域（３６）へと、上向きに傾斜した部分とすることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2016503164.tif 000012
2016503164.tif 000013
2016503164.tif 000014
2016503164.tif 000015