(57)【要約】原子力施設用の電力システムが、複数原子力システムの複数工学的安全施設（ＥＳＦ）負荷に電気的に接続されるべく構成された能動交流（ＡＣ）電力バスと、当該能動ＡＣバスに電気的に接続された臨界バッテリーシステムと、当該能動ＡＣバスに電気的に接続された一次ＡＣ電源とを含む。ＥＳＦ負荷はそれぞれが、一次ＡＣ電力の喪失の際に故障してセーフ位置に至るべく構成され、臨界バッテリーシステムは複数の弁制御式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含む。
2016508216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力プラント用の配電システムであって、
少なくとも一つの一次交流（ＡＣ）電源と、
前記原子力プラントの複数原子炉システムの第１の複数ＡＣ負荷と、
前記少なくとも一つの一次ＡＣ電源と、前記第１の複数ＡＣ負荷と、一以上の非適格バッテリー源を含む第１の臨界バッテリーシステムとに電気的に接続された第１のＡＣ電力バスと、
前記複数原子炉システムの第２の複数ＡＣ負荷と、
前記少なくとも一つの一次ＡＣ電源と、前記第２の複数ＡＣ負荷と、一以上の適格バッテリー源を含む非臨界バッテリーシステムとに電気的に接続された第２のＡＣ電力バスと
を含み、
前記第１の複数ＡＣ負荷はそれぞれが、前記一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、故障してセーフ位置に至るべく構成された前記複数原子炉システムの臨界電気負荷を含み、
前記第２の複数ＡＣ負荷はそれぞれが、前記複数原子炉システムの非臨界電気負荷を含む配電システム。
【請求項２】
前記第１の複数ＡＣ負荷は工学的安全施設（ＥＳＦ）電気負荷を含み、
前記第１の臨界バッテリーシステムの一以上の非適格バッテリー源は弁制御式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含む請求項１の配電システム。
【請求項３】
前記第２の複数ＡＣ負荷は能動的な事故後モニタリング（ＰＡＭ）電気負荷及び共通電気負荷を含み、
前記一以上の適格バッテリー源は通気式鉛酸（ＶＬＡ）バッテリーを含む請求項１の配電システム。
【請求項４】
前記非臨界バッテリーシステムは、
前記第２のＡＣ電力バスの第１のチャネルに電気的に接続された第１のバッテリー列と、
前記第２のＡＣ電力バスの第２のチャネルに電気的に接続された第２のバッテリー列と
を含み、
前記第１及び第２のバッテリー列はそれぞれが、ＶＬＡバッテリーを含む一以上の適格バッテリー源を含む請求項３の配電システム。
【請求項５】
前記第２のＡＣ電力バスの第１及び第２のチャネル双方に電気的に接続された第３のバッテリー列をさらに含み、
前記第３のバッテリー列は、ＶＬＡバッテリーを含む一以上の適格バッテリー源を含む請求項４の配電システム。
【請求項６】
前記第１の臨界バッテリーシステムは、前記一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、ＡＣ電力を前記第１の複数ＡＣ負荷に約２４時間供給するサイズとされる請求項１の配電システム。
【請求項７】
前記非臨界バッテリーシステムは、前記一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、ＡＣ電力を前記第２の複数ＡＣ負荷に約７２時間供給するサイズとされる請求項１の配電システム。
【請求項８】
前記一次ＡＣ電源と、前記第１の複数ＡＣ負荷と、一以上の非適格バッテリー源を含む第２の臨界バッテリーシステムとに電気的に接続された第３のＡＣ電力バスをさらに含む請求項１の配電システム。
【請求項９】
前記原子力システムは受動冷却されるモジュラー型原子炉を含む請求項１の配電システム。
【請求項１０】
電力を原子力プラントに供給する方法であって、
少なくとも一つの一次交流（ＡＣ）電源を設けることと、
前記原子力プラントの複数原子炉システムの第１の複数ＡＣ負荷を設けることと、
前記一次ＡＣ電源と、前記第１の複数ＡＣ負荷と、一以上の非適格バッテリー源を含む第１の臨界バッテリーシステムとに第１のＡＣ電力バスを電気的に接続することと、
前記複数原子炉システムの第２の複数ＡＣ負荷を設けることと、
前記第２の複数ＡＣ負荷と、一以上の適格バッテリー源を含む非臨界バッテリーシステムとに第２のＡＣ電力バスを電気的に接続することと
を含み、
前記第１の複数ＡＣ負荷はそれぞれが、前記一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、故障してセーフ位置に至るべく構成された前記複数原子炉システムの臨界電気負荷を含み、
前記第２の複数ＡＣ負荷はそれぞれが、前記複数原子炉システムの非臨界電気負荷を含む方法。
【請求項１１】
前記第１の複数ＡＣ負荷は工学的安全施設（ＥＳＦ）電気負荷を含み、
前記第１の臨界バッテリーシステムの一以上の非適格バッテリー源は弁制御式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含む請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記第２の複数ＡＣ負荷は能動的な事故後モニタリング（ＰＡＭ）電気負荷及び共通電気負荷を含み、
前記一以上の適格バッテリー源は通気式鉛酸（ＶＬＡ）バッテリーを含む請求項１０の方法。
【請求項１３】
前記非臨界バッテリーシステムの第１のバッテリー列を前記第２のＡＣ電力バスの第１のチャネルに電気的に接続することと、
前記非臨界バッテリーシステムの第２のバッテリー列を前記第２のＡＣ電力バスの第２のチャネルに電気的に接続することと
をさらに含み、
前記第１及び第２のバッテリー列はそれぞれが、ＶＬＡバッテリーを含む一以上の適格バッテリー源を含む請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記非臨界バッテリーシステムの第３のバッテリー列を前記第２のＡＣ電力バスの第１及び第２のチャネル双方に電気的に接続することをさらに含み、
前記第３のバッテリー列は、ＶＬＡバッテリーを含む一以上の適格バッテリー源を含む請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記第１の臨界バッテリーシステムを、前記一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、ＡＣ電力を前記第１の複数ＡＣ負荷に約２４時間供給するサイズとすることをさらに含む請求項１０の方法。
【請求項１６】
前記非臨界バッテリーシステムを、前記一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、ＡＣ電力を前記第２の複数ＡＣ負荷に約７２時間供給するサイズとすることをさらに含む請求項１０の方法。
【請求項１７】
第３のＡＣ電力バスを前記一次ＡＣ電源と、前記第１の複数ＡＣ負荷と、一以上の非適格バッテリー源を含む第２の臨界バッテリーシステムとに電気的に接続することをさらに含む請求項１０の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも一つの一次ＡＣ電源からの一次ＡＣ電力の喪失を検知することと、
前記第１の複数ＡＣ負荷の少なくとも一部分をそれぞれのセーフ位置に調整することと、
前記一以上の非適格バッテリー源から前記第１のＡＣ電力バスを介してＡＣ電力を前記第１の複数ＡＣ負荷の前記一部分に供給することと、
前記一以上の適格バッテリー源から前記第２のＡＣ電力バスを介してＡＣ電力を前記第２の複数ＡＣ負荷に供給することと
をさらに含む請求項１０の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの一次ＡＣ電源からの一次ＡＣ電力の復旧を検知することと、
前記少なくとも一つの一次ＡＣ電源から前記第１のＡＣ電力バスを介してＡＣ電力を前記第１の複数ＡＣ負荷の前記一部分に供給することと、
前記少なくとも一つの一次ＡＣ電源から前記第２のＡＣ電力バスを介してＡＣ電力を前記第２の複数ＡＣ負荷に供給することと
をさらに含む請求項１８の方法。
【請求項２０】
原子力施設用の電力システムであって、
複数原子力システムの複数工学的安全施設（ＥＳＦ）負荷に電気的に接続されるべく構成された能動交流（ＡＣ）電力バスと、
前記能動ＡＣバスに電気的に接続された臨界バッテリーシステムと、
前記能動ＡＣバスに電気的に接続された一次ＡＣ電源と
を含み、
前記ＥＳＦ負荷はそれぞれが、一次ＡＣ電力の喪失の際に故障してセーフ位置に至るべく構成され、
前記臨界バッテリーシステムは複数の弁制御式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含むシステム。
【請求項２１】
前記複数原子力システムの複数の能動的な事故後モニタリング（ＰＡＭ）電気負荷及び共通電気負荷に電気的に接続されるべく構成された共通ＡＣ電力バスと、
前記共通ＡＣバスに電気的に接続された受動バッテリーシステムと
をさらに含み、
前記受動バッテリーシステムは一以上の通気式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含む請求項２０のシステム。
【請求項２２】
前記臨界バッテリーシステムは、前記複数ＶＲＬＡバッテリーの第１部分及び前記複数ＶＲＬＡバッテリーの第２部分を含み、
前記複数ＶＲＬＡバッテリーの第１及び第２部分はそれぞれが、それぞれのスイッチを介して前記能動ＡＣ電力バスに別個に電気的に接続される請求項２０のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、原子炉システム用の電力システムを記載する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉システム用の電力システムは、様々な制約のもとで設計かつ運転することができる。例えば、直流（ＤＣ）を電源とするシステムのような安全関連電力システムには付随する規制要件が存在し得る。さらに、電源として使用されるバッテリーのような電源の型及び建設についての制約も存在し得る。例えば、一定のバッテリーの型のみが、特定のサブシステム用に電力を供給するのに「適格」となる（例えば、緊急炉停止、格納容器隔離、炉心冷却、並びに格納容器及び原子炉の熱除去にとって必須の、又は放射性物質の著しい環境放出防止に必須の、電気機器及びシステムの安全性分類を画定するＲＧ（規制ガイド）１．３２によって承認されたＩＥＥＥ規格３０８−２００１のセクション３．７における「１Ｅ」スキームを規定する要件のような規制要件に適合する）ことができる。さらに、特定の原子炉設計を設計かつ建設することも、電力システムの設計及び運転の制約となり得る。例えば、モジュラー型の炉設計（例えば多重の小容量原子炉）も電力システムの制約となり得る。
【０００３】
さらに、原子力プラントの商業化は、電源及び当該電源をサポートするインフラストラクチャに付随する著しい資本並びに運転及び保守コストの影響を受け得る。したがって、原子力プラント用の改善された電力システムが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５３７６３６号公報
【発明の概要】
【０００５】
一つの一般的実装において、原子力プラント用の配電システムは、少なくとも一つの一次交流（ＡＣ）電源と、当該原子力プラントの複数原子炉システムの第１の複数ＡＣ負荷と、当該少なくとも一つの一次ＡＣ電源と、当該第１の複数ＡＣ負荷と、一以上の非適格バッテリー源を含む第１の臨界バッテリーシステムとに電気的に接続された第１のＡＣ電力バスと、当該複数原子炉システムの第２の複数ＡＣ負荷と、当該少なくとも一つの一次ＡＣ電源と、当該第２の複数ＡＣ負荷と、一以上の適格バッテリー源を含む非臨界バッテリーシステムとに電気的に接続された第２のＡＣ電力バスとを含む。当該第１の複数ＡＣ負荷はそれぞれが、当該一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、故障してセーフ位置に至るべく構成された当該複数原子炉システムの臨界電気負荷を含み、当該第２の複数ＡＣ負荷はそれぞれが、当該複数原子炉システムの非臨界電気負荷を含む。
【０００６】
当該一般的実装と組み合わせ可能な第１の側面において、当該第１の複数ＡＣ負荷は、工学的安全施設（ＥＳＦ）電気負荷を含む。
【０００７】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第２の側面において、当該第１の臨界バッテリーシステムの一以上の非適格バッテリー源は弁制御式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含む。
【０００８】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第３の側面において、当該第２の複数ＡＣ負荷は、能動的な事故後モニタリング（ＰＡＭ）電気負荷及び共通電気負荷を含む。
【０００９】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第４の側面において、当該一以上の適格バッテリー源は通気式鉛酸（ＶＬＡ）バッテリーを含む。
【００１０】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第５の側面において、当該非臨界バッテリーシステムは、当該第２のＡＣ電力バスの第１のチャネルに電気的に接続された第１のバッテリー列と、当該第２のＡＣ電力バスの第２のチャネルに電気的に接続された第２のバッテリー列とを含む。当該第１及び第２のバッテリー列はそれぞれ、ＶＬＡバッテリーを含む一以上の適格バッテリー源を含む。
【００１１】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第６の側面はさらに、当該第２のＡＣ電力バスの第１及び第２のチャネル双方に電気的に接続された第３のバッテリー列を含む。当該第３のバッテリー列は、ＶＬＡバッテリーを含む一以上の適格バッテリー源を含む。
【００１２】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第７の側面において、当該第１の臨界バッテリーシステムは、当該一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、ＡＣ電力を当該第１の複数ＡＣ負荷に約２４時間供給するサイズとされる。
【００１３】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第８の側面において、当該非臨界バッテリーシステムは、当該一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、ＡＣ電力を当該第２の複数ＡＣ負荷に約７２時間供給するサイズとされる。
【００１４】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第９の側面はさらに、当該一次ＡＣ電源と、当該第１の複数ＡＣ負荷と、一以上の非適格バッテリー源を含む第２の臨界バッテリーシステムとに電気的に接続された第３のＡＣ電力バスを含む。
【００１５】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第１０の側面において、各原子力システムは、受動冷却モジュラー型原子炉を含む。
【００１６】
他の一般的実装において、電力を原子力プラントに供給する方法が、少なくとも一つの一次交流（ＡＣ）電源を設けることと、当該原子力プラントの複数原子炉システムの第１の複数ＡＣ負荷を設けることと、第１のＡＣ電力バスを当該一次ＡＣ電源と、当該第１の複数ＡＣ負荷と、一以上の非適格バッテリー源を含む第１の臨界バッテリーシステムとに電気的に接続することと、当該複数原子炉システムの第２の複数ＡＣ負荷を設けることと、第２のＡＣ電力バスを当該第２の複数ＡＣ負荷と、一以上の適格バッテリー源を含む非臨界バッテリーシステムとに電気的に接続することとを含む。当該第１の複数ＡＣ負荷はそれぞれが、当該一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、故障してセーフ位置に至るべく構成された当該複数原子炉システムの臨界電気負荷を含み、当該第２の複数ＡＣ負荷はそれぞれが、当該複数原子炉システムの非臨界電気負荷を含む。
【００１７】
当該一般的実装と組み合わせ可能な第１の側面において、当該第１の複数ＡＣ負荷は、工学的安全施設（ＥＳＦ）電気負荷を含む。
【００１８】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第２の側面において、当該第１の臨界バッテリーシステムの一以上の非適格バッテリー源は弁制御式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含む。
【００１９】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第３の側面において、当該第２の複数ＡＣ負荷は、能動的な事故後モニタリング（ＰＡＭ）電気負荷及び共通電気負荷を含む。
【００２０】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第４の側面において、当該一以上の適格バッテリー源は通気式鉛酸（ＶＬＡ）バッテリーを含む。
【００２１】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第５の側面はさらに、当該非臨界バッテリーシステムの第１のバッテリー列を、当該第２のＡＣ電力バスの第１のチャネルに電気的に接続することと、当該非臨界バッテリーシステムの第２のバッテリー列を、当該第２のＡＣ電力バスの第２のチャネルに電気的に接続することとを含む。当該第１及び第２のバッテリー列はそれぞれが、ＶＬＡバッテリーを含む一以上の適格バッテリー源を含む。
【００２２】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第６の側面はさらに、当該非臨界バッテリーシステムの第３のバッテリー列を、当該第２のＡＣ電力バスの第１及び第２のチャネルに電気的に接続することを含む。当該第３のバッテリー列は、ＶＬＡバッテリーを含む一以上の適格バッテリー源を含む。
【００２３】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第７の側面はさらに、当該第１の臨界バッテリーシステムを、当該一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、ＡＣ電力を当該第１の複数ＡＣ負荷に約２４時間供給するサイズにすることを含む。
【００２４】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第８の側面はさらに、当該非臨界バッテリーシステムを、当該一次ＡＣ電源からの電力の喪失に基づき、ＡＣ電力を当該第２の複数ＡＣ負荷に約７２時間供給するサイズにすることを含む。
【００２５】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第９の側面はさらに、第３のＡＣ電力バスを当該一次ＡＣ電源と、当該第１の複数ＡＣ負荷と、一以上の非適格バッテリー源を含む第２の臨界バッテリーシステムとに電気的に接続することを含む。
【００２６】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第１０の側面はさらに、当該少なくとも一つの一次ＡＣ電源からの一次ＡＣ電力の喪失を検知することと、当該第１の複数ＡＣ負荷の少なくとも一部分をそれぞれのセーフ位置に調整することと、当該一以上の非適格バッテリー源から当該第１のＡＣ電力バスを介してＡＣ電力を当該第１の複数ＡＣ負荷の当該一部分に供給することと、当該一以上の適格バッテリー源から当該第２のＡＣ電力バスを介してＡＣ電力を当該第２の複数ＡＣ負荷に供給することとを含む。
【００２７】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第１１の側面はさらに、当該少なくとも一つの一次ＡＣ電源からの一次ＡＣ電力の復旧を検知することと、当該少なくとも一つの一次ＡＣ電源から当該第１のＡＣ電力バスを介してＡＣ電力を当該第１の複数ＡＣ負荷の当該一部分に供給することと、当該少なくとも一つの一次ＡＣ電源から当該第２のＡＣ電力バスを介してＡＣ電力を当該第２の複数ＡＣ負荷に供給することとを含む。
【００２８】
他の一般的実装において、原子力施設用の電力システムが、複数原子力システムの複数工学的安全施設（ＥＳＦ）負荷に電気的に接続されるべく構成された能動交流（ＡＣ）電力バスと、当該能動ＡＣバスに電気的に接続された臨界バッテリーシステムと、当該能動ＡＣバスに電気的に接続された一次ＡＣ電源電気とを含む。当該ＥＳＦ負荷は、一次ＡＣ電力の喪失の際に故障してセーフ位置に至るべく構成され、当該臨界バッテリーシステムは複数の弁制御式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含む。
【００２９】
当該一般的実装と組み合わせ可能な第１の側面はさらに、当該複数原子力システムの複数の能動的な事故後モニタリング（ＰＡＭ）電気負荷及び共通電気負荷に電気的に接続されるべく構成された共通ＡＣ電力バスと、当該共通ＡＣバスに電気的に接続された受動バッテリーシステムとを含む。当該受動バッテリーシステムは、一以上の通気式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを含む。
【００３０】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第２の側面において、当該臨界バッテリーシステムは、当該複数ＶＲＬＡバッテリーの第１部分及び当該複数ＶＲＬＡバッテリーの第２部分を含む。
【００３１】
上記側面のいずれかと組み合わせ可能な第３の側面において、当該複数ＶＲＬＡバッテリーの第１及び第２部分は、それぞれのスイッチを介して当該能動ＡＣ電力バスに別個に電気的に接続される。
【００３２】
本開示に係る原子炉システム用の電力システムの様々な実装は、以下の特徴の一つ、いくつか又はすべてを含むことができる。例えば、適格１Ｅバッテリー（例えば、通気式鉛酸（ＶＬＡ）型のバッテリー）の（例えば、変更、試験等に付随する）保守コストを著しく低減することができる。さらに、当該適格１Ｅバッテリーの購入及び格納に付随するコストも著しく低減することができる。他例として、適格１Ｅバッテリーのいくつかをなくすことにより（例えば、ＶＬＡバッテリーの代わりに弁制御式鉛酸（ＶＲＬＡ）バッテリーを使用することにより）、空間要件も低減することができる。また、受動冷却を使用するいくつかのモジュラー型原子炉システムにおいて、すべての安全機能構造物、システム及びコンポーネント（ＳＳＣ）が、すべてのＡＣ及びＤＣ電力の喪失の際、当該原子力システムへの悪影響なしに故障してこれらのセーフ状態に至ることができる。他例として、崩壊熱除去又は緊急炉心冷却（ＥＣＣ）システム（例えば、自然循環システム）によって炉心損傷を防止することができる。さらに、事故に後続する不確定期間の、操作員のアクションなしの長期冷却を、モジュラー型炉設計に統合することができる。他例として、当該モジュラー型炉設計は、オフサイト電力喪失（ＬＯＯＰ）事象の影響をほぼなくすことができる統合された複数原子力システム機能と組み合わせられるオフサイト電気システムと、主要タービンのためのフルバイパス能力とを含み、フル「ハウス負荷」（すべてのユニットが稼働）が、一つのモジュールの近似的に５０％でありかついくつか（例えば８つ）のユニット補助変圧器（ＵＡＴ）の一つによって維持することが可能であり、オフサイトグリッド又は負荷喪失の際に一つの炉モジュールが、他のモジュールに制御下停止の開始を許容している間に当該ハウス負荷を維持するべく復帰することができる。
【００３３】
本開示に係る原子炉システム用の電力システムの様々な実装は、以下の特徴の一つ、いくつか又はすべてを含むことができる。例えば、当該電力システムは、大きな標的設定をなくすことによって、当該原子炉システム又はプラントの安全性向上の支援をすることができる。さらに、当該電力システムは、例えば、当該電力システムに付随する炉建設及びバッテリーに付随する資本コスト並びに原子力システム又はプラントの運転及び保守コストを最小限にすることができる。他例として、当該電力システムは、操作アクションを単純化することによって原子炉制御室職員をサポートすることができる。さらに、当該電力システムは、例えば、多様なＤＣ電源を与えることによって多重防護を向上させることができる。さらなる他例として、当該電力システムは、各共有ＡＣバス用の冗長スキーム（例えば、ＲＧ（規制ガイド）１．３２によって承認されたＩＥＥＥ規格３０８−２００１のセクション３．７に規定されたもの）を与えることにより信頼性を向上させることができる。さらなる例として、当該電力システムは、安全システムに対する課題をなくし及び／又は最小限にすることにより、保守規則（例えば、連邦規制基準第１０部（１０ＣＦＲ）のセクション５０．６５）をサポートすることができる。電力システムは、発電所内全電源喪失への対処を単純化することもできる。
【００３４】
本開示に係る原子炉システム用の電力システムの様々な実装は、以下の特徴の一つ、いくつか又はすべても含むことができる。例えば、当該電力システムは受動原子炉システムをサポートすることができる。受動原子炉システムは例えば、重力若しくは自然循環のような自然力、又はバッテリーのような貯蔵エネルギー、回転慣性及び圧縮流体、若しくは、駆動電力を目的とするシステム自体、逆止弁及び非循環型動力弁（これは、意図した機能を行うべく状態を変化させることができるが、その意図した機能を維持するべく引き続いての状態変化も電力の連続的な利用可能性も必要としない）に固有のエネルギーに依存する本質的に自己完結型又は自己支援型のシステムである。他例として、当該電力システムは、原子炉アプリケーション用のＩＥＥＥ規格５３５による品質認定に起因して当該電力システムにおいて使用される通気式鉛酸（ＶＬＡ）バッテリーセルの数を最小限にすることができる。
【００３５】
本開示の主題の一以上の実装が、添付図面及び以下の説明に記載される。本主題の他の特徴、側面及び利点が、本明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】多重原子力炉及び配電システムを含む原子力システムの一実装例のブロック図を例示する。
【図２】共有バックアップ電源を使用する原子力システム用の配電サブシステムのブロック図を例示する。
【図３】臨界負荷のための共有及び冗長バックアップ電源を使用する原子力システム用の配電サブシステムのブロック図を例示する。
【図４】非臨界負荷のための共有バックアップ電源を使用する原子力システム用の配電サブシステムのブロック図を例示する。
【図５Ａ−１】原子力システム用の配電システムの一実装例の拡張例示のブロック図を例示する。
【図５Ａ−２】原子力システム用の配電システムの一実装例の拡張例示のブロック図を例示する。
【図５Ｂ】原子力システム用の配電システムの一実装例の拡張例示のブロック図を例示する。
【図６】原子力システム用の配電システムを運転する一方法例を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、多重原子炉システム１５０及び配電システムを含む原子力システム１００の一実装例を例示する。いくつかの実装では、システム１００は配電システムを与えることができる。配電システムは、非適格バッテリーシステム（例えばＶＲＬＡ型のバッテリー）に裏付けられた臨界システム（例えば、一以上の工学的安全施設（ＥＳＦ）電気負荷）に電力を供給する一方で、適格バッテリーシステム（例えばＶＬＡ型のバッテリー）に裏付けられた非臨界システム（例えば、原子力システム１００における能動的な事故後モニタリング（ＰＡＭ）負荷及び共通負荷）にも電力を供給するべく動作可能である。いくつかの実装では、ＥＳＦ負荷は、例えば主要ＡＣ電力喪失の際、故障してそれぞれのセーフ位置に至るように設計することができる。さらに、いくつかの実装では、ＥＳＦ負荷は、主要バス及びバックアップ（又は冗長）バスを共有することができる。主要バス及びバックアップバスは双方とも、非適格すなわち臨界のバッテリーシステムによってサポート（例えば電気的に接続）することができる。いくつかの実装では、非臨界システムは、共通バスを共有するＡＣ負荷を含むことができる。共通バスは、適格すなわち共有のバッテリーシステムによってサポート（例えば電気的に接続）される。いくつかの側面では、臨界バッテリーシステムは、臨界負荷（例えば、原子炉システムのための駆動又は制御電力を必要とする負荷）に、共有及び冗長バスを介して２４時間の期間、電力を送達するサイズとされ得る。いくつかの側面では、共有バッテリーシステムは、非臨界負荷に共通バスを介して７２時間の期間、電力を送達するサイズとされ得る。
【００３８】
図１においてシステムは、電力システム１３５に電気的に接続された多重原子炉システム１５０を含む。この例では３つの原子炉システム１５０のみが示されるが、これよりも少ない又は多い、原子力システム１００の中に含まれ又は原子力システム１００に接続されたシステム１５０が存在してもよい（例えば、６、９、１２等）。一つの好ましい実装では、１２の原子炉システム１５０がシステム１００の中に含まれ得る。原子炉システム１５０の一以上は、さらに以下に説明されるモジュラー型軽水炉を含む。
【００３９】
各原子炉システム１５０について、炉心２０は、円筒形状又はカプセル形状の炉容器７０の底部に位置決めされる。炉心２０は、制御された反応をもたらす一定量の核分裂性物質を含む。その反応は、おそらくは数年以上の期間にわたって生じ得る。図１に明示的に図示するわけではないが、炉心２０内の核分裂速度を制御するべく制御棒を用いることができる。制御棒は、銀、インジウム、カドミウム、ホウ素、コバルト、ハフニウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、サマリウム、エルビウム及びユーロピウム、又はこれらの合金及び化合物を含み得る。しかしながら、これらは多数の可能な制御棒材料のうちのいくつかに過ぎない。受動運転システムによって設計された原子炉において、原子炉の安全運転が、正常運転中又は操作員の介入若しくは監督がない緊急条件でさえも、少なくともある程度の所定期間維持されることを確保するべく物理法則が用いられる。
【００４０】
実装において、円筒形状又はカプセル形状の格納容器１０は炉容器７０を取り囲み、かつ、炉ベイ５内の水線９０よりも下のような炉プールの中に部分的又は完全に浸漬される。炉容器７０と格納容器１０との間の体積部分は、炉容器７０から炉プールへの熱伝達を低減するべく部分的又は完全に真空排気される。しかしながら、他実装において、炉容器７０と格納容器１０との間の体積部分には、当該炉容器と当該格納容器との間の熱伝達を増大させる気体及び／又は液体が少なくとも部分的に充填され得る。格納容器１０は、炉ベイ５の基部にあるスカート（図示せず）に載置され得る。
【００４１】
特定の実装では、炉心２０は、水のような液体中に浸漬される。その液体は、炉心表面と接触した後にチャネル３０の中へと上昇するホウ素又は他の添加物を含み得る。図１において、加熱された冷却材の上方への動きは、チャネル３０の中の矢印４０によって代表される。冷却材は、熱交換器５０及び６０の頂部を超えて移動し、かつ、炉容器７０の内壁に沿った対流により下方へと引き出される。したがって、冷却材は、熱交換器５０及び６０に熱を付与することができる。冷却材は、炉容器の底部に到達した後、炉心２０との接触により加熱され、再び上昇してチャネル３０を通る。
【００４２】
図１において熱交換器５０及び６０は２つの別個の要素として示されるが、熱交換器５０及び６０は、チャネル３０の少なくとも一部分に巻き付く任意数のらせんコイルを代表することができる。他実装において、異なる数のらせんコイルが、対向する方向でチャネル３０に巻き付くことができる。例えば、第１のらせんコイルが反時計回り方向にらせん状に巻き付く一方、第２のらせんコイルが時計回り方向にらせん状に巻き付く。しかしながら、異なる構成及び／又は異なる配向の熱交換器を妨げるものは存在しないので、実装がこの点に限られることはない。さらに、水線８０が熱交換器５０及び６０の直上の上部に位置決めされるように示されるが、他実装において炉容器７０は、これよりも少ない又は多い量の水を含むことができる。
【００４３】
図１において、原子炉モジュールの正常運転は、加熱された冷却材が上昇してチャネル３０を通り熱交換器５０及び６０と接触する態様で進行する。冷却材は、熱交換器５０及び６０との接触後、熱サイホンプロセスを引き起こす態様で炉容器９０の底へと沈む。図１の例では、炉容器７０内の冷却材が、大気圧を上回る圧力のままであるから、当該冷却材は、気化（例えば沸騰）することなく高い温度を維持することができる。
【００４４】
熱交換器５０及び６０内の冷却材は、温度が上昇するので沸騰を開始し得る。熱交換器５０及び６０内の冷却材が沸騰を開始すると、蒸気のような気化した冷却材が、蒸気の熱ポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換する一以上のタービンを駆動するべく使用され得る。冷却材は凝縮した後、熱交換器５０及び６０の基部近くの位置まで戻る。
【００４５】
図１の炉モジュールの正常運転中、当該炉の様々な性能パラメータが、当該モジュール内の様々な位置に配置されたセンサーによってモニタリングされる。炉モジュール内のセンサーは、炉システム温度、炉システム圧力、格納容器圧力、炉一次及び／若しくは二次冷却材レベル、炉心中性子束、並びに／又は炉心中性子フルエンスを測定することができる。これらの測定値を代表する信号を、炉ベイインタフェイスパネル（図示せず）へのコンジットを経由して炉モジュールの外部に報告することができる。
【００４６】
各原子炉システム１５０のコンポーネント及びセンサーの一以上が、例えば能動ＥＳＦ負荷のような臨界負荷、及びセンサーであり得る。能動ＥＳＦ負荷は例えば、格納容器隔離弁、崩壊熱除去（ＤＨＲ）弁、他の作動可能弁及び機器である。いくつかの側面では、当該ＥＦＳコンポーネントは、制御電力又は駆動電力の喪失の際、故障してそれらのセーフ位置に至るべく設計することができる。
【００４７】
加えて、各原子炉システム１５０のコンポーネント及びセンサーの一以上は、例えば、能動的な事故後モニタリング（ＰＡＭ）負荷及び共通負荷のような非臨界負荷でもよい。これらは、いくつかの実装では、（例えば関連規制のもとで）適格なバッテリーバックアップ（例えばＶＬＡ型のバッテリー）による「１Ｅ」電力サポートを必要とし得る。事故後モニタリング（ＰＡＭ）負荷は、例えば、ＥＳＦ作動システム弁位置指示、炉冷却材システム温度、炉冷却材システム圧力、炉冷却材システムレベル、格納容器温度、格納容器圧力、格納容器レベル、崩壊熱除去レベル、崩壊熱除去圧力、炉プール及び使用済み燃料プールレベル、炉プール及び使用済み燃料プール温度、中性子モニタリング、並びに制御棒位置を含む。
【００４８】
例示の原子力システム１００において、電力システム１３５（ブロック図形式で示される）は、ＡＣ及びＤＣ電流を、システム１００内の原子炉システム１５０の電気負荷すべてに供給することができる。例えば、ＡＣ電力（例えば、１２０ＶＡＣ、１相、６０Ｈｚ）を、一以上のＡＣバス１４５（一つのバスとして例示されるが一を超える並列バスとして解釈される）を介して原子炉システム１５０に供給することができる。ＡＣ電力バス１４５は、いくつかの側面では、ＡＣ電力を臨界負荷（例えばＥＳＦ負荷）に供給することができる。ＡＣ電力は、一以上のＡＣバス１４０（一つのバスとして例示されるが一を超える並列バスとして解釈される）を介して原子炉システム１５０の非臨界負荷に供給することができる。
【００４９】
図２は、共有バックアップ電源を使用する原子力システム用の配電サブシステム２００のブロック図を例示する。例えば、いくつかの側面では、サブシステム２００は、配電システム１３５（例えばＡＣバス（又は複数のバス）１４５）の一部として使用することができる。いくつかの実装では、例えば、一を超えるサブシステム２００を配電システム１３５のすべて又は一部として使用することができる。
【００５０】
例示のサブシステム２００は、いくつかの側面では、ＤＣ電力をＤＣバス２３５に供給するべく共有バッテリーバックアップ２１５を利用することができる。ＤＣバス２３５は、ＡＣ電力に変換されてＡＣ電力を、フェイルセーフＥＳＦ負荷のような臨界電力負荷に供給する。いくつかの側面では、バッテリーバックアップ２１５は、ＤＣバス２３５にＤＣ電力を近似的に２４時間供給するのに十分な容量を有する多重ＶＲＬＡバッテリーを含むことができる。
【００５１】
サブシステム２００は一次ＡＣ源２０５も含む。一次ＡＣ源２０５は、一次ＡＣ源２０５から供給されたＡＣ電力をＤＣバス２３５用のＤＣ電力に変換する充電器／変換器２１０を介して、ＤＣバス２３５に電気的に接続される。充電器／変換器２１０は、いくつかの側面では、一次ＡＣ源２０５からバッテリーバックアップ２１５へと充電する電気を供給するべく、（例えば直接に又はＤＣバス２３５を介して）バッテリーバックアップ２１５に電気的に接続され得る。いくつかの側面では、一次ＡＣ源２０５（例えば４８０／３／６０）は、一次ＡＣ源２０５からの電力の喪失の際に（例えば自動的に）オンとなるバックアップ発電機（又は複数の発電機）（例えばディーゼル）を含むこともできる。したがって、ＤＣバス２３５用の一次電源は、バッテリーバックアップ２１５を備えた一次ＡＣ源２０５（バックアップディーゼル発電機を備える）であり得る。
【００５２】
サブシステム２００は、ＡＣ電力を電圧調整変圧器（ＶＲＴ）２２５に供給する商用電力２２０も含む。いくつかの側面では、電源２０５及び２２０は同じであり、かつ、例えば、サブシステム２００に電気的に接続されたグリッド（例えば、タービン等のようなオンサイト発電機器による電力を受けるグリッド）によって発電される商用電力を含むことができる。ＶＲＴ２２５は、商用電力２２０から例えば４８０ＶＡＣのＡＣ電力を受けて、これを例えば１２０ＶＡＣのクリーンなＡＣ電力に変換してインバータ／スタティックスイッチ（「ＩＳＳ」）２３０に送る。
【００５３】
例示のＩＳＳ２３０は、ＤＣバス２３５からのＤＣ電力とＶＲＴ２２５からのＡＣ電力とを入力として受ける。ＩＳＳ２３０（詳しくはインバータ部分）が、ＤＣバス２３５からのＤＣ電力をＡＣ電力へと変換する。その後、ＩＳＳ２３０（詳しくはスタティックスイッチ部分）が、２つのＡＣ電源の一方を制御可能に選択してＡＣ電力バス１４５へと給電する。ＡＣバス１４５は次に、ＡＣ電力を多重の（例えば１２等の数の）原子炉システム１５０（例えば当該システム１５０内のＥＳＦ電気負荷）に供給する。
【００５４】
図３は、ＥＳＦ負荷のような臨界負荷のための共有及び冗長バックアップ電源を使用する原子力システム用の配電サブシステム３００のブロック図を例示する。例えば、いくつかの側面では、サブシステム３００は、（例えば、ＡＣバス（又は複数のバス）１４５を含む）配電システム１３５の一部として使用することができる。いくつかの実装では、例えば、一を超えるサブシステム３００を、配電システム１３５のすべて又は一部として（例えば、一以上のサブシステム２０１とともに又はその代わりに）使用することができる。例示のように、サブシステムは２つの１Ｅ電力スキームモジュール２０１を含む。これは、例示の一例では、ＥＳＦ負荷に冗長性を与えることができる。各１Ｅ電力スキームモジュール２０１は、ＡＣバス１４５に給電する図２に例示のサブシステム２００の少なくとも一部分と実質的に類似する。
【００５５】
例示のサブシステム３００は、いくつかの側面において、原子力システム（例えば原子力システム１００）用の共有冗長電力システムを代表する。ここでは、ＡＣ電力障害の場合に、複数の臨界負荷（例えば、原子力システム１５０内のＥＳＦ負荷）が故障してそれぞれの「セーフ」位置に至り、例えばバッテリーバックアップ２１５のような非適格バッテリーによるバックアップを受ける。例示のように、サブシステム３００は、ＡＣ電力を一定数の（例えば、１２、又はこれより少ない若しくは多い）原子炉システム１５０に供給するべく双方ともＡＣバス１４５に電気的に接続された冗長サブシステム２００を含む。
【００５６】
いくつかの側面では、ＡＣバス１４５（例えば、単一バス又は多重バス１４５）に電気的に接続された第２のサブシステム２０１を追加することによって与えられる（図３に示す）冗長性により、単一サブシステム２０１の必須機能を、いずれかのサブシステム２０１が、他方のサブシステム２０１の運転又は障害状態にかかわらず、要求される機能を実行することができる程度まで複製することができる。
【００５７】
いくつかの実装では、バックアップバッテリー２１５は単に、例えば、臨界負荷が故障してそれぞれのセーフ状態に至ることに起因して、主要電力喪失事象中に、いくつかの、ただしすべてではない臨界（例えばＥＳＦ）負荷に電力を供給することができる。例えば、バックアップバッテリー２１５は単に、特定の時間（例えば２４時間）それぞれの緊急炉心冷却弁を閉位置に保持するべく、電力を各原子炉システム１５０に供給することができる。この臨界負荷も、故障してそのセーフ位置すなわち開位置に至ることができる。したがって、バックアップバッテリー２１５は単に、当該弁をその非セーフすなわち閉位置に「保持する」電力を供給することができる。
【００５８】
図４は、能動共通負荷及びＰＡＭ負荷のような非臨界負荷のための共有バックアップ電源を使用する原子力システム用の配電サブシステム４００のブロック図を例示する。例えば、いくつかの実装では、サブシステム４００は、２つのチャネル４０２それぞれにおけるバックアップバッテリー列４６５を介してＡＣ電力を当該非臨界負荷に供給する配電スキームを例示することができる。
【００５９】
示されるようにサブシステム４００は２つのチャネル４０２を含む。各チャネル４０２は、それぞれがＡＣ電力を別個の原子炉システム４５０に供給するＡＣバス４０５及び二次ＡＣバス４１０を含む。例示のように、複数のＡＣバス４１０はサブシステム３００によって給電され、各ＡＣバス４１０は、ＶＲＴ４２０からのＡＣ電力及びＤＣバス４３０からのＤＣ電力を受けるインバータ／スタティックスイッチ４１５からＡＣ電力が供給される。ＩＳＳ４１５は、ＤＣバス４３０からのＤＣ電力を（例えばインバータ部分において）ＡＣ電力に変換し、その後、ＶＲＴ４２０からのＡＣ電力、又はＤＣバス４３０からの変換されたＡＣ電力から（例えばスタティックスイッチ部分により）制御可能に選択することができる。ＶＲＴ４２０は、商用電源４２５からＡＣ電力（例えば４８０／３／６０）を受ける。
【００６０】
例示のように、各チャネル４０２において、ＡＣバス４０５は原子炉システム４５０に給電する。いくつかの実装では、ＡＣバス４０５は、図３に示されるＡＣバス１４５と実質的に類似し、かつ、サブシステム３００と類似又は同一のサブシステムからＡＣ電力が供給される。
【００６１】
例示のように、各ＤＣバス４３０は、２つのＤＣ電力源に電気的に接続される。例えば、ＤＣバス４３０は、充電器４３５を介して（発電機によるバックアップが存在し又はしない）一次ＡＣ源４４５に電気的に接続される。ＤＣバス４３０は、バッテリーバックアップ列４６５にも電気的に接続される。いくつかの実装では、バッテリーバックアップ列４６５は多重ＶＬＡバッテリーを含むことができる。多重ＶＬＡバッテリーは、非臨界負荷（例えば共通負荷及びＰＡＭ負荷）に十分なＤＣ電力を、停止又は安全事象後の特定量の時間（例えば７２時間等）供給できるサイズとされる。
【００６２】
さらに例示されるように、ＤＣバス４３０は、ＤＣ電力をＩＳＳ４１５に供給する。ＩＳＳ４１５は次に、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換してＡＣバス４１０（及び他のＡＣバス）に供給する。ＩＳＳ４１５にはさらに、ＶＲＴ４２０を介して引き回される商用ＡＣ源４２５からのＡＣ電力が供給される。したがって、ＡＣ電力をＡＣバス４１０に供給するＩＳＳ４１５は、冗長電源を有する。例示のように、ＩＳＳ４１５はまた、本実装においては各チャネルの共有プラント安全システム（ＳＰＳシステム）４４０にＡＣ電力を供給する。
【００６３】
ＡＣバス４０５と同様のＡＣバス４１０は、ＡＣ電力（例えば１２０／１／６０）を原子炉システム４５０に供給する。例示のように、ＩＳＳ４１５は、本実装においては多重ＡＣバスに給電することができる。多重ＡＣバスは、（例えば図１に示されるような）対応する他の原子炉システムに電力を供給する。ＡＣバス４１０はまた、安全ビデオ表示ユニット（ＳＶＤＵ）４５５及び４６０にＡＣ電力を供給する。例えば、ＳＶＤＵ４５５及び４６０は、各特定チャネル４０２に固有であり、いくつかの実装では、遠隔停止発電所又は他のシステムのようなサブシステムのためのビデオ表示を与えることができる。
【００６４】
いくつかの場合、ＰＡＭ機能は、関連ガイドラインのもとでは受動的というよりむしろ能動的な電力需要である。いくつかの実装では、ここでの例示のように、２つのチャネルの非臨界電力負荷（例えば共通負荷又はＰＡＭ機能負荷）が存在し得る。したがって、各バッテリー列４６５は、適格バッテリー（例えばＶＬＡ型のバッテリー）を含むことができる。ＰＡＭ機能は、いくつかの側面では、（たとえ能動的であっても）モニタリングのみなので、当該負荷用のＤＣ電源を共有することができる。したがって、いくつかの側面では、第３のバッテリー列４６５を、２つのチャネル４０２間で共有されるスペア列として含めることができる。上述のように、いくつかの側面では、各バッテリー列４６５は、ＶＬＡ型バッテリー（例えば、３６００Ａｈ及び１．７５ＦＶ／Ｃが可能なＥｎｅｒＳｙｓ（登録商標）ＧＮ−４５又は他のバッテリー）であり得る。
【００６５】
図５Ａ〜５Ｂは、原子力システム用の配電システム５００の一実装例の拡張例示のブロック図を例示する。高次レベルにおいて、システム５００は、（１）いくつかの場合、一次ＡＣ電力喪失の際に故障してそれぞれのセーフ位置に至るＥＳＦすなわち臨界負荷、及び他の場合、非適格バックアップ電源によって非セーフ位置に維持される臨界負荷（例えばＥＣＣ弁）と、（２）臨界負荷（例えばＥＳＦ負荷）が共有及び冗長非適格バックアップ電源を有する原子力システム（例えば原子力システム１００）用の共有の冗長電力システムと、（３）能動共通負荷及びＰＡＭ負荷のような非臨界負荷用の共有バックアップ適格１Ｅ電源とを含む。
【００６６】
特に図５Ａを参照すると、例示のシステム５００は、４つの臨界負荷モジュール５０５ａ〜５０５ｄを含む。これらは、システム５００の（上述のような）４つのチャネルにＡＣ電力を供給する。各モジュール５０５ａ〜５０５ｄは、ＡＣ電力バス５４５ａ〜５４５ｄ（例えば４つのチャネル）を介して、臨界負荷（例えばフェイルセーフＥＳＦ負荷）にＡＣ電力を供給する。各ＡＣバス５４５ａ〜５４５ｄは、電力を（例示の実装では例えば１２の）多重原子炉システム１５０に供給する。
【００６７】
例示のように、各モジュール５０５ａ〜５０５ｄは、例示の一例ではＥＳＦ負荷に対する冗長性を与えることができる、プライムすなわち「’」記号が付された２つの１Ｅ電力スキームモジュール５０１を含む。例えば、「ａ」モジュールに関し、各１Ｅ電力スキームモジュール５０１ａ及び５０１ａ’は、ＡＣバス１４５に給電する図２に例示されたサブシステム２０１の少なくとも一部分と実質的に類似し得る。
【００６８】
「ａ」モジュールをｂ〜ｄモジュールに適用可能な一例として使用することにより、各モジュール５０５ａは、例示のように、上述のサブシステム３００と実質的に類似し得る。例えば、各モジュール５０５ａは、ＤＣ電力をＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’に供給するべく、非適格バッテリーのバックアップ５２０ａ／５２０ａ’を利用することができる。ＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’は、フェイルセーフＥＳＦ負荷のような（一度変換された）臨界電力負荷にＤＣ電力を供給することができる。いくつかの側面では、バッテリーバックアップ５２０ａ／５２０ａ’は、ＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’にＤＣ電力を近似的に２４時間供給するのに十分な容量を有する多重ＶＲＬＡバッテリーを含むことができる。
【００６９】
モジュール５０５ａは一次ＡＣ源５１０ａ／５１０ａ’も含む。一次ＡＣ源５１０ａ／５１０ａ’は、一次ＡＣ源５１０ａ／５１０ａ’によって供給されたＡＣ電力を、ＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’用のＤＣ電力に変換する充電器／変換器５１５ａ／５１５ａ’を介して、ＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’に電気的に接続される。いくつかの側面では、一次ＡＣ源５１０ａ／５１０ａ’（例えば４８０／３／６０）は、一次ＡＣ源５１０ａ／５１０ａ’からの電力の喪失の際に（例えば自動的に）オンとなるバックアップ発電機（例えばディーゼル）も含むことができる。したがって、ＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’用の一次電源は、バッテリーバックアップ５２０ａ／５２０ａ’を備えた一次ＡＣ源５１０ａ／５１０ａ’（バックアップディーゼル発電機を備える）であり得る。
【００７０】
モジュール５０５ａは、ＡＣ電力をＶＲＴ５３５ａ／５３５ａ’に供給する商用電力５４０ａ／５４０ａ’も含む。いくつかの側面では、電源５１０ａ／５１０ａ’及び５４０ａ／５４０ａ’は同じであり、かつ、例えば、モジュール５０５ａに電気的に接続されたグリッドによって発電される商用電力を含むことができる。ＶＲＴ５３５ａ／５３５ａ’は、商用電力５４０ａ／５４０ａ’から例えば４８０／３／６０のＡＣ電力を受けて、これを例えば１２０／１／６０のようなＡＣ電力に変換する。ステップダウンされたＡＣ電力は、ＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’を介してＤＣ電力も受けるインバータ／スタティックスイッチ５３０ａ／５３０ａ’に供給される。ＩＳＳ５３０ａ／５３０ａ’は、ＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’からのＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、その後、２つのＡＣ電源から選択的に（例えば、ＤＣバス５２５ａ／５２５ａ’又はＶＲＴ５３５ａ／５３５ａ’から）選んでＡＣバス５４５ａに給電することができる。
【００７１】
プライム表示により例示されるように、モジュール５０５ａ〜５０５ｄは、ＡＣ電力を一定数の（例えば、１２、又はこれよりも少ない若しくは多い）原子炉システム１５０に供給するべく双方ともＡＣバス５４５ａ〜５４５ｄに電気的に接続された冗長サブシステム（例えばサブシステム２００）を含む。冗長性は、単一サブシステムの必須機能を、各モジュール５０５ａ〜５０５ｄのいずれかのサブシステムが、他方のサブシステムの運転又は障害状態にかかわらず、要求される機能を実行することができる程度まで複製することができる。
【００７２】
特に図５Ｂを参照すると、システム５００は、当該非臨界負荷に、４つのチャネルのうち２つにおいてバックアップバッテリー列６００を介してＤＣ電力を供給するサブシステムも含む。図５Ｂに示されるように、４つのチャネルが例示される。これらはそれぞれ、５４５ｄを介してＡＣバス５４５ａにＡＣ電力を供給する。ＡＣ電力をＡＣバス５４５ｃ及び５４５ｂに供給する各チャネルは、二次ＡＣバス６０５ｃ及び６０５ｂそれぞれがも含む。これらはそれぞれが、ＡＣ電力を別個の原子炉システム５５０ｃ及び５５０ｂそれぞれに供給する。
【００７３】
例示のように、ＡＣバス６０５ｃ及び６０５ｂは、（例えばシステム２００と類似する）１Ｅ電力スキームモジュール６０１によって給電される。ＡＣバス６０５ｃ及び６０５ｂはそれぞれ、バス６０５ｃ及び６０５ｂに給電するべく特定のＡＣ電源（例えば、ＶＲＴ６２０からのＡＣ電力又はＤＣバス６２５から変換されたＡＣ電力）を選択することができるインバータ／スタティックスイッチ６１０からＡＣ電力が供給される。ＶＲＴ６２０は、商用電源６１５からＡＣ電力（例えば４８０／３／６０）を受ける。
【００７４】
例示のように、各チャネルにおいて、ＡＣバス５４５ｃ／５４５ｂが原子炉システム５５０ｃ／５５０ｂに給電する。いくつかの実装では、ＡＣバス５４５ｃ／５４５ｂは、図３に示されるＡＣバス１４５と実質的に類似し、かつ、サブシステム３００と類似又は同一のサブシステムからＡＣ電力が供給される。
【００７５】
例示のように、各ＤＣバス６２５は、２つのＤＣ電力源に電気的に接続される。例えば、ＤＣバス６２５は、充電器６３０を介して（発電機によるバックアップが存在し又はしない）一次ＡＣ源６３５に電気的に接続される。いくつかの実装では、ＡＣ源６３５はＡＣ源５１０と同一であり得る。ＤＣバス６２５は、バッテリーバックアップ列６００にも電気的に接続される。いくつかの実装では、バッテリーバックアップ列６００は、例えばＶＬＡ型の多重１Ｅ適格バッテリーを含むことができる。これらのバッテリーは、非臨界負荷（例えば共通負荷及びＰＡＭ負荷）に十分なＤＣ電力を、停止又は安全事象後の特定量の時間（例えば７２時間等）供給できるサイズとされる。
【００７６】
さらに例示されるように、ＤＣバス６２５は、ＤＣ電力をインバータ／スタティックスイッチ６１０に供給する。インバータ／スタティックスイッチ６１０は次に、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換してＡＣバス６０５ｃ／６０５ｂ（及び他の類似のＡＣバス）に供給する。ＩＳＳ６１０にはさらに、ＶＲＴ６２０を介して引き回された商用ＡＣ源６１５からのＡＣ電力が供給される。したがって、ＡＣ電力をＡＣバス６０５ｃ／６０５ｂへと供給するＩＳＳ６１０は、バス６０５ｃ／６０５ｂに給電するべく選択される冗長電源を有する。
【００７７】
例示のように、ＩＳＳ６１０は、ＡＣ電力を、本実装においては各チャネルの共有プラント安全システム（ＳＰＳシステム）６４０に供給する。ＳＰＳシステム６４０は、例えば、炉建設ベント放射線モニタリング、制御室（Ｃ／Ｒ）予備放射線モニタリング、使用済み燃料プール（ＳＦＰ）レベル、ＳＦＰ温度及びＥ光（ｅ−ｌｉｇｈｔ）のような、システム５００内の共通安全共有負荷を含む。
【００７８】
ＡＣバス５４５ｃ／５４５ｂと同様のＡＣバス６０５ｃ／６０５ｂは、ＡＣ電力（例えば１２０／１／６０）を原子炉システム５５０ｃ／５５０ｂに供給する。例示のように、ＩＳＳ６１０は、本実装においては多重ＡＣバスに給電することができる。多重ＡＣバスは、（例えば図１に示されるような）対応する他の原子炉システムに電力を供給する。ＡＣバス６０５ｃ／６０５ｂは、ＡＣ電力を安全ビデオ表示ユニット（ＳＶＤＵ）６５０及び６４５にも供給する。例えば、ＳＶＤＵ６５０及び６４５は、各特定チャネルに固有であり、いくつかの実装では、遠隔停止発電所又は他のシステムのようなサブシステムのためのビデオ表示を与えることができる。
【００７９】
いくつかの場合、ＰＡＭ機能は、関連ガイドラインのもとでは受動的というよりむしろ能動的な電力需要である。いくつかの実装では、ここでの例示のように、２つのチャネルの非臨界電力負荷（例えば共通負荷又はＰＡＭ機能負荷）が存在し得る。したがって、各バッテリー列６００は、適格バッテリー（例えばＶＬＡ型のバッテリー）を含むことができる。ＰＡＭ機能は、いくつかの側面では、（たとえ能動的であっても）モニタリングのみなので、当該負荷用のバックアップＤＣ電源を共有することができる。したがって、いくつかの側面では、第３のバッテリー列６００を、２つのチャネル（例えば「ｃ」及び「ｂ」チャネル）間で共有されるスペア列として含めることができる。上述のように、いくつかの側面では、各バッテリー列６００は、ＶＬＡ型バッテリー（例えば、３６００Ａｈ及び１．７５ＦＶ／Ｃが可能なＥｎｅｒＳｙｓＧＮ−４５又は他のバッテリー）のような適格１Ｅバッテリー列であり得る。
【００８０】
２つの追加チャネル（例えば「ａ」及び「ｄ」チャネル）もシステム５００に例示される。これらのチャネルはそれぞれが、原子炉システム５５０ａ／５５０ｄそれぞれにＡＣ電力を供給するＡＣバス５４５ａ／５４５ｄを含む。
【００８１】
図６は、原子力システム用の配電システムを運転する方法７００の一例を例示するフローチャートである。いくつかの実装では、方法７００は、図５Ａ〜５Ｂに示される電力システム５００のすべて又は一部分とともに実行することができる。方法７００はステップ７０２から開始する。ここで、原子炉ＥＳＦ（例えば臨界）負荷及び（例えばＰＡＭ）モニタリング負荷に給電する主要ＡＣ電力の喪失が検知される。例えば、図５Ａ〜５Ｂを参照すると、ＡＣ源５１０、５４０及び６１５又は６３５が当該システムに対してもはや一次ＡＣ電力（例えば４８０／３／６０）を供給できなくなると、一次ＡＣ電力は喪失し得る。
【００８２】
ステップ７０４において、一次ＡＣ電力の喪失に少なくとも部分的に基づき、ＥＳＦ負荷（例えば制御負荷及び駆動負荷）が、それぞれのセーフ状態すなわち「フェイルセーフ」状態へと自動的に調整される。例えば、図５Ａ〜５Ｂを参照すると、原子炉システム１５０（例えば、示されている１２のモジュラー型炉システム）のそれぞれにおけるＥＳＦ負荷は、自動的にフェイルセーフ位置まで戻る。ＥＳＦ負荷は、例えば、ＡＣバス５４５ａ〜５４５ｄに電気的に接続された格納容器隔離弁、崩壊熱除去（ＤＨＲ）弁、他の作動可能な弁及び機器、並びにセンサーを含むことができる。
【００８３】
ステップ７０６において、バックアップＡＣ電力が、非適格電源から一以上のＥＳＦ負荷（例えばＥＣＣ弁）に供給される。例えば、図５Ａ〜５Ｂを参照すると、当該負荷は依然として、非適格（例えばＶＲＬＡ型）バッテリーであるバッテリー源５２５からＩＳＳ５３０を介してＡＣ電力を受ける。上述のように、例示のシステム１５０はそれぞれが、２つのバッテリー源５２５を共有することができる。２つのバッテリー源５２５は一方が一次バックアップであり、他方が冗長バックアップである。しかしながら、いくつかの側面では、ステップ７０６及びバッテリー源５２５は含まれなくともよい。例えば、ＥＳＦ負荷が故障してそれぞれのセーフ位置に至ることに起因して、バッテリー５２５のバックアップ電源は必要とされなくともよい。いくつかの側面では、システム１５０のそれぞれの緊急炉心冷却弁のみが、バッテリー源５２０ａ、５２０ａ’等によって特定の時間（例えば２４時間）閉位置に保持される。
【００８４】
ステップ７０８において、バックアップＡＣ電力が、適格電源からモニタリング負荷すなわち非臨界負荷に供給される。例えば、図５Ａ〜５Ｂを参照すると、当該負荷は依然として、適格（例えばＶＬＡ型）バッテリーであるバッテリー列６００からＩＳＳ６１０を介してＡＣ電力を受ける。
【００８５】
ステップ７１０において、主要ＡＣ電力が復旧されたか否かが決定される。主要ＡＣ電力の復旧に基づきステップ７１２において、ＥＳＦ負荷及びモニタリング負荷が、主要ＡＣ電源からＡＣ電力を供給される。そうでない場合、当該負荷には、上述のバッテリー源からＡＣ電力が供給されたままとなる。
【００８６】
本主題の特定の実装が記載された。記載された実装の、他の実装、代替例及び置換例は、当業者に明らかなように、以下の特許請求の範囲内にある。例えば、特許請求の範囲に記載のアクションは、異なる順序で行っても依然として所望の結果を達成することができる。したがって、実装例の上記説明は、本開示を画定又は制約することがない。本開示の要旨及び範囲から逸脱することのない他の変更、置換及び改変も可能である。
【図１】
2016508216.tif 000003
【図２】
2016508216.tif 000004
【図３】
2016508216.tif 000005
【図４】
2016508216.tif 000006
【図５Ａ−１】
2016508216.tif 000007
【図５Ａ−２】
2016508216.tif 000008
【図５Ｂ】
2016508216.tif 000009
【図６】
2016508216.tif 000010
【国際調査報告】
2016508216.tif 000011
2016508216.tif 000012