特許 6242690 原子力発電プラントの取水設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6242690

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】原子力発電プラントの取水設備

(51)【国際特許分類】

   G21D 1/00 20060101AFI20171127BHJP

   E02B 7/18 20060101ALI20171127BHJP

   G21C 17/003 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   G21D1/00 R

   E02B7/18

   G21C17/00 E

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-2684(P2014-2684)

(22)【出願日】2014年1月9日

(65)【公開番号】特開2015-132484(P2015-132484A)

(43)【公開日】2015年7月23日

【審査請求日】2016年11月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】竹内 勝次

(72)【発明者】

【氏名】今治 義典

【審査官】 長谷川 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５４−１８０８０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６２−１１１０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０８６２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２２３２０８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｄ １／００

Ｅ０２Ｂ ７／１８

Ｇ２１Ｃ １７／００３

Ｆ２８Ｂ ９／０４

Ｅ０２Ｂ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端部が取水源に連通する取水路と、
前記取水路の他端部に連結されて上方が開放する取水槽と、
前記取水槽に設けられる取水ポンプと、
前記取水路に設けられるサイフォン部と、
前記サイフォン部に空気を供給可能な給気通路と、
を有し、
前記サイフォン部は、前記取水路とほぼ同様の通路面積に設定され、底面高さが、前記取水ポンプの吸込最低水位より高く且つ前記取水槽の通常最低水位より低い予め設定された所定水位とほぼ同じ高さに設定される、
ことを特徴とする原子力発電プラントの取水設備。

【請求項2】

前記給気通路に開閉弁が設けられることを特徴とする請求項１に記載の原子力発電プラントの取水設備。

【請求項3】

前記取水槽の水位を計測する水位計と、水位計が計測した水位が予め設定された所定水位より低下したときに前記開閉弁を開放する制御装置とが設けられることを特徴とする請求項２に記載の原子力発電プラントの取水設備。

【請求項4】

前記サイフォン部から空気を排出可能な排気装置が設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの取水設備。

【請求項5】

前記給気通路は、上端部が大気に開放して前記取水槽とほぼ同じ高さまで延出される大気開放管を有することを特徴とする請求項１に記載の原子力発電プラントの取水設備。

【請求項6】

前記サイフォン部は、通路断面における水平方向の幅が鉛直方向の長さより大きく設定されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の原子力発電プラントの取水設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子力発電プラントで使用する冷却水を取り込むための原子力発電プラントの取水設備に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を有する原子力発電プラントは、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、原子炉の炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水（１次冷却材）を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気（２次冷却材）をタービン発電機へ送って発電するものである。この蒸気発生器は、原子炉からの高温高圧の１次冷却材の熱を２次冷却材に伝え、ここで水蒸気を発生させるものである。

【0003】

このような原子力発電プラントでは、海岸や河川の近傍に取水設備を設置し、海水や河川水を冷却水として使用している。例えば、循環水ポンプにより海水を取り込んでタービン建屋内の復水器へ供給し、タービンから排出された蒸気（２次冷却材）を冷却する。また、海水ポンプにより海水を取り込んで原子炉建屋内の原子炉補機冷却水冷却器へ供給し、原子炉格納容器から排出された冷却水（１次冷却材）を冷却する。

【0004】

原子力発電プラントの取水設備は、常時、十分な冷却水量を確保することが重要であり、取水路における所定の水位を維持しなければならない。ところが、津波の発生時に、引き波により取水路の水位が低下してしまうおそれがある。即ち、津波は、沖合から海岸に近づいて海底が浅くなるにつれて波高が高くなり、海岸線で沖合の数倍に達する。そして、上陸した津波は、大きな水圧を伴って押し寄せた後、今度は海水を沖へ引きずり続ける引き波が作用する。このとき、取水路は、引き波により冷却水（海水）の水位が低下し、各種のポンプが冷却水を取水することができず、空気渦が発生して損傷するおそれがある。

【0005】

このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された原子力プラントの取水設備は、取水用共用開渠における海水取水口に、津波時における取水用共用開渠の海水の流出を防止するための堰を設け、堰の上端をポンプ建屋内に設けられた常用系海水ポンプにおける常用系海水ポンプ吸込口よりも下位に設定し、非常用系海水ポンプにおける非常用系海水ポンプ用吸込口により吸引する海水の有効水源エリアを確保するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０６−３２４１９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の原子力プラントの取水設備のように、取水路（取水用共用開渠）に堰を設けると、引き波の発生時に、取水路からの冷却水の流出を防止することができるが、通常時には、堰を越流する流れが強く速度分布が大きく変わり、ポンプ吸い込み口で水柱渦が発生したり、また、水面より空気を巻き込んだりするおそれがある。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決するものであり、取水槽に常時適正量の冷却水を確保することでポンプにより所定の冷却位置に冷却水を供給可能とする原子力発電プラントの取水設備を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するための本発明の原子力発電プラントの取水設備は、一端部が取水源に連通する取水路と、前記取水路の他端部に連結されて上方が開放する取水槽と、前記取水槽に設けられる取水ポンプと、前記取水路に設けられるサイフォン部と、前記サイフォン部に空気を供給可能な給気通路と、を有することを特徴とするものである。

【0010】

従って、取水源からの水が取水路を通して取水槽に流入するため、取水ポンプは、この取水槽の水を取水して所定の冷却位置に供給することができる。そして、引き波の発生時、取水槽の水が取水路を通して取水源側に流出しようとするが、このとき、給気通路から空気がサイフォン部に供給されることでこのサイフォン部が堰となり、取水槽からの水の流出が阻止される。その結果、取水槽に常時適正量の冷却水を確保することでポンプにより所定の冷却位置に冷却水を供給することができる。

【0011】

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記給気通路に開閉弁が設けられることを特徴としている。

【0012】

従って、通常時は、開閉弁を閉止し、給気通路からサイフォン部への給気を停止すると、サイフォン部が水で満たされるため、取水源からの水が取水路及びサイフォン部を通して取水槽に流入可能となる。一方、引き波の発生時は、開閉弁を開放し、給気通路からサイフォン部へ給気を行うと、取水源側と取水槽側とがサイフォン部により分断されるため、取水槽からの水の流出を防止して取水槽に適正量の冷却水が確保可能となる。

【0013】

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記取水槽の水位を計測する水位計と、水位計が計測した水位が予め設定された所定水位より低下したときに前記開閉弁を開放する制御装置とが設けられることを特徴としている。

【0014】

従って、引き波の発生時に、取水槽からの水が流出することで水位が低下し、制御装置は、水位計が計測した取水槽の水位が所定水位より低下したときに開閉弁を開放するため、ここで、給気通路からサイフォン部へ給気が行われ、取水源側と取水槽側とがサイフォン部により分断されることとなり、開閉弁を手動操作する必要がなく、自動的に開閉弁を開放して取水槽からの水の流出を防止することができ、信頼性を向上することができる。

【0015】

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記サイフォン部から空気を排出可能な排気装置が設けられることを特徴としている。

【0016】

従って、取水源からの水が取水路を通して取水槽に流入するとき、サイフォン部に内部空気が残留するため、排気装置によりサイフォン部内の空気を排出することで内部を水で満たすことができ、サイフォン部での水の流動を適正化し、取水ポンプが取水槽から適正に取水することができる。

【0017】

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記給気通路は、上端部が大気に開放して前記取水槽とほぼ同じ高さまで延出される大気開放管を有することを特徴としている。

【0018】

従って、引き波の発生時に、取水槽からの水が流出することで水位が低下すると、大気開放管の水位も低下してサイフォン部へ給気が行われるため、取水源側と取水槽側とがサイフォン部により分断され、取水槽からの水の流出を防止することができ、また、給気通路を大気開放管とすることで、装置を簡素化することができる。

【0019】

本発明の原子力発電プラントの取水設備では、前記サイフォン部は、水平方向の長さが鉛直方向の長さより大きく設定されることを特徴としている。

【0020】

従って、サイフォン部にて、水平方向の長さを鉛直方向の長さより大きく設定することで、サイフォン部の高さを低く抑えることで、装置の大型化を抑制することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の原子力発電プラントの取水設備によれば、取水路にサイフォン部を設け、このサイフォン部に給気通路を設けるので、引き波の発生時に、給気通路からサイフォン部に給気することでサイフォン部を堰とし、取水槽からの水の流出を阻止し、取水槽に常時適正量の冷却水を確保することでポンプにより所定の冷却位置に冷却水を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、第１実施形態の原子力発電プラントの取水設備を表す概略図である。

【図2】図２は、原子力発電プラントを表す概略構成図である。

【図3】図３は、原子力発電プラントにおける冷却水を用いた冷却系統を表す概略図である。

【図4】図４は、第２実施形態の原子力発電プラントの取水設備を表す概略図である。

【図5】図５は、第３実施形態の原子力発電プラントの取水設備を表す概略図である。

【図6】図６は、取水路の断面を表す図５のVI−VI断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に添付図面を参照して、本発明の原子力発電プラントの取水設備の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

【0024】

［第１実施形態］
図２は、原子力発電プラントを表す概略構成図、図３は、原子力発電プラントにおける冷却水を用いた冷却系統を表す概略図である。

【0025】

第１実施形態の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

【0026】

第１実施形態の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図２に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは配管１４，１５を介して連結されており、配管１４に加圧器１６が設けられ、配管１５に一次冷却水ポンプ１７が設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

【0027】

蒸気発生器１３は、配管１８を介して蒸気タービン１９と連結されており、この配管１８に主蒸気隔離弁２０が設けられている。蒸気タービン１９は、高圧タービン２１と低圧タービン２２を有すると共に、発電機（発電装置）２３が接続されている。また、高圧タービン２１と低圧タービン２２との間には、湿分分離加熱器２４が設けられており、配管１８から分岐した冷却水分岐配管２５が湿分分離加熱器２４に連結される一方、高圧タービン２１と湿分分離加熱器２４は低温再熱管２６により連結され、湿分分離加熱器２４と低圧タービン２２は高温再熱管２７により連結されている。

【0028】

蒸気タービン１９の各低圧タービン２２は、復水器２８を有しており、各低圧タービン２２から蒸気が排出される。また、この復水器２８は、配管１８からバイパス弁２９を有するタービンバイパス配管３０が接続されている。

【0029】

そして、この復水器２８は、配管３１が接続されており、復水ポンプ３２、グランドコンデンサ３３、復水脱塩装置３４、復水ブースタポンプ３５、低圧給水加熱器３６が接続されている。また、配管３１は、脱気器３７が連結されると共に、主給水ポンプ３８、高圧給水加熱器３９、主給水制御弁４０が設けられている。

【0030】

従って、蒸気発生器１３にて、高温高圧の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、配管１８を通して蒸気タービン１９（高圧タービン２１から低圧タービン２２）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１９を駆動して発電機２３により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン２１を駆動した後、湿分分離加熱器２４で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン２２を駆動する。そして、蒸気タービン１９を駆動した蒸気は、復水器２８で海水を用いて冷却されて復水となり、グランドコンデンサ３３、復水脱塩装置３４、低圧給水加熱器３６、脱気器３７、高圧給水加熱器３９などを通して蒸気発生器１３に戻される。そして、蒸気発生器１３は、配管１８，３１を介して蒸気タービン１９と連結されており、復水ブースタポンプ３５、主給水ポンプ３８などにより冷却水（蒸気）が循環している。

【0031】

ところで、上述した原子力発電プラントは、海岸や河川の近傍に設けられており、この海岸や河川に取水設備を設置し、海水や河川水を冷却水として使用している。図３に示すように、取水設備５０は、取水路５１と取水槽５２を有し、取水源としての海から海水を冷却水として取水槽５２に貯留可能となっている。取水槽５２は、取水ポンプとして、海水ポンプ５３と循環水ポンプ５４が設けられており、この海水ポンプ５３と循環水ポンプ５４は、貯水槽５２の冷却水（海水）を取水することができる。

【0032】

海水ポンプ５３は、取水管５５を介して原子炉建屋（図示略）内の原子炉補機冷却水冷却器５６に連結され、原子炉補機冷却水冷却器５６は、排水管５７を介して放水路５８に連結されている。原子炉補機冷却水冷却器５６は、例えば、原子炉格納容器１１（図２参照）内に設置された使用済燃料プール５９の冷却水を冷却するものであり、この使用済燃料プールの冷却水を循環する冷却水循環配管６０が配設され、冷却水循環配管６０にポンプ６１が設けられている。そのため、原子炉補機冷却水冷却器５６は、海水ポンプ５３が取水した海水と冷却水循環配管６０を循環する使用済燃料プール５９の冷却水（１次冷却水）との間で熱交換を行い、冷却水により１次冷却水を冷却することができる。なお、海水ポンプ５３が取水した海水は、原子炉補機冷却水冷却器５６により使用済燃料プールの冷却水を冷却するだけでなく、空調用冷凍機や非常用ディーゼル発電機用冷却器などを冷却する冷却水としていようされる。即ち、海水ポンプ５３が取水した海水は、原子炉格納容器１１内の１次冷却水を冷却するために使用される。

【0033】

循環水ポンプ５４は、取水管６２を介してタービン建屋（図示略）内の復水器２８に連結され、復水器２８は、排水管６３を介して放水路５８に連結されている。復水器２８は、前述したように、低圧タービン２２から排出された蒸気を冷却するものである。そのため、復水器２８は、循環水ポンプ５４が取水した冷却水と内部を流れる蒸気（２次冷却水）との間で熱交換を行い、冷却水により２次冷却水を冷却することができる。

【0034】

ところで、原子力発電プラントの取水設備５０は、津波の発生時に、引き波により取水槽５２の水位が低下し、海水ポンプ５３と循環水ポンプ５４が適正量の冷却水を取水することができなくなるおそれがある。そのため、本実施形態では、取水路５１に後述するサイフォン部を設けることで、引き波の発生時であっても、取水槽５２に常時適正量の冷却水を確保することで、各ポンプ５３，５４により冷却水を取水可能としている。

【0035】

ここで、原子力発電プラントの取水設備５０について詳細に説明する。図１は、第１実施形態の原子力発電プラントの取水設備を表す概略図である。

【0036】

原子力発電プラントの取水設備５０は、一端部が取水源としての海に連通する取水路５１と、この取水路５１の他端部に連結されて上方が開放する取水槽５２と、取水槽５２に設けられる海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４と、取水路５１に設けられるサイフォン部７１と、このサイフォン部７１に空気を供給可能な給気通路７２とを有している。

【0037】

取水槽５２は、所定量の冷却水を貯留可能であり、上方が開放されている。海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４は、この取水槽５２に貯留されている冷却水を取水可能であり、取水口５３ａ，５４ａが取水槽５２の底部の近傍まで延出されている。取水路５１は、配管であって、一端部が海に連通し、他端部が取水槽５２の側部に連結されている。

【0038】

サイフォン部７１は、取水路５１の配管と同径の配管であって、この取水路５１の中間部に設けられている。このサイフォン部７１は、第１傾斜部８１と上水平部８２と第２傾斜部８３とから構成されており、取水路５１とほぼ同様の通路面積に設定されている。ここで、取水槽５２は、サイフォン部７１における上水平部８２の底面高さＬ１より上方の通常水位Ｌ２まで冷却水を貯留可能であり、上水平部８２の底面高さＬ１が取水槽５２における予め設定された所定水位Ｌ３とほぼ同じ高さに設定されている。なお、所定水位Ｌ３とは、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４の吸込最低水位より高く、且つ、引き潮などにより低くなる通常最低水位より低い水位である。

【0039】

給気通路７２は、一端部（下端部）がサイフォン部７１の上水平部８２に連通し、他端部（上端部）が大気に開放されている。この給気通路７２は、電磁式開閉弁７３が設けられている。また、取水槽５２は、冷却水の水位を計測する水位計７４が設けられている。制御装置７５は、電磁式開閉弁７３及び水位計７４が接続されており、水位計７４が計測した冷却水の水位に基づいて電磁式開閉弁７３を開閉可能となっている。具体的には、制御装置７５は、水位計７４が計測した冷却水の水位が所定水位Ｌ３より低下したときに電磁式開閉弁７３を開放する。

【0040】

また、給気通路７２は、サイフォン部７１の上水平部８２と電磁式開閉弁７３との間に排気通路７６が設けられており、この排気通路７６に真空ポンプ７７が設けられている。制御装置７５は、真空ポンプ７７を駆動制御可能となっている。ここで、サイフォン部７１から空気を排出可能な本発明の排気装置は、排気通路７６と真空ポンプ７７により構成される。なお、この排気通路７６を給気通路７２に連結したが、サイフォン部７１の上水平部８２に直接連結してもよい。

【0041】

従って、海からの海水は、図１に実線で表す矢印にように、取水路５１を通して取水槽５２に流入するが、サイフォン部７１があるため、上水平部８２に空気が残留する。そのため、制御装置７５は、真空ポンプ７７を駆動することで、上水平部８２に残留する空気を給気通路７２及び排気通路７６を通して排出し、サイフォン部７１の上水平部８２を海水で充満させる。そのため、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４を作動すると、各取水口５３ａ，５４ａから冷却水（海水）を吸入して所定の冷却位置に供給することができる。

【0042】

一方、津波により引き波が発生したとき、取水槽５２の冷却水が、図１に点線で表す矢印のように、取水路５１を通して海に流出する。取水槽５２の冷却水が流出すると、取水槽５２に貯留されている冷却水の水位が低下する。制御装置７５は、水位計７４が計測した冷却水の水位を監視しており、水位計７４が計測した冷却水の水位が所定水位Ｌ３より低下したときに電磁式開閉弁７３を開放する。すると、外部の空気が給気通路７２を通してサイフォン部７１の上水平部８２に供給され、このサイフォン部７１が堰として機能する。

【0043】

即ち、サイフォン部７１の上水平部８２の底面高さＬ１が取水槽５２における所定水位Ｌ３とほぼ同じ高さに設定されていることから、引き波がサイフォン部７１の第２傾斜部８３から取水槽５２までの冷却水に対して作用することはなく、この冷却水の外部流出が阻止される。その結果、取水槽５２に所定量の冷却水が確保されることとなり、少なくとも海水ポンプ５３は、所定の冷却位置に冷却水を供給することができる。このとき、一般的には、海水ポンプ５３のみを稼動し、循環水ポンプ５４を停止することから、加圧水型原子炉１２を停止する。

【0044】

なお、津波及び引き波の影響がなくなったら、制御装置７５は、電磁式開閉弁７３を閉止し、真空ポンプ７７を駆動して上水平部８２に残留する空気を排出することで、サイフォン部７１の上水平部８２を海水で充満させる。すると、再び、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４を作動することができる。

【0045】

このように第１実施形態の原子力発電プラントの取水設備にあっては、一端部が海に連通する取水路５１と、取水路５１の他端部に連結されて上方が開放する取水槽５２と、取水槽５２に設けられる海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４と、取水路５１に設けられるサイフォン部７１と、サイフォン部７１に空気を供給可能な給気通路７２とを設けている。

【0046】

従って、海からの海水が取水路５１を通して取水槽５２に流入するため、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４は、この取水槽５２の冷却水を取水して所定の冷却位置に供給することができる。そして、引き波の発生時、取水槽５２の冷却水が取水路５１を通して海側に流出しようとするが、このとき、給気通路７２から空気がサイフォン部７１に供給されることでこのサイフォン部７１が堰となり、取水槽５２からの冷却水の流出が阻止される。その結果、取水槽５２に常時適正量の冷却水を確保することで海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４により所定の冷却位置に冷却水を供給することができる。

【0047】

第１実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、給気通路７２に電磁式開閉弁７３を設けている。従って、通常時は、電磁式開閉弁７３を閉止し、給気通路７２からサイフォン部７１への給気を停止すると、サイフォン部７１が水で満たされるため、海からの冷却水が取水路５１及びサイフォン部７１を通して取水槽５２に流入可能となる。一方、引き波の発生時は、電磁式開閉弁７３を開放し、給気通路７２からサイフォン部７１へ給気を行うと、海側と取水槽５２側とがサイフォン部７１により分断されるため、取水槽５２からの冷却水の流出を防止して取水槽に適正量の冷却水が確保可能となる。

【0048】

第１実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、取水槽５２の水位を計測する水位計７４と、水位計７４が計測した水位が予め設定された所定水位より低下したときに電磁式開閉弁７３を開放する制御装置７５を設けている。従って、引き波の発生時に、取水槽５２からの冷却水が流出することで水位が低下し、制御装置７５は、水位計７４が計測した取水槽５２の水位が所定水位より低下したときに電磁式開閉弁７３を開放するため、ここで、給気通路７２からサイフォン部７１へ給気が行われ、海側と取水槽５２側とがサイフォン部７１により分断されることとなり、電磁式開閉弁７３を手動操作する必要がなく、自動的に電磁式開閉弁７３を開放して取水槽５２からの冷却水の流出を防止することができ、信頼性を向上することができる。

【0049】

第１実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、サイフォン部７１から空気を排出可能な排気装置として排気通路７６及び真空ポンプ７７を設けている。従って、海からの冷却水が取水路５１を通して取水槽５２に流入するとき、サイフォン部７１に内部空気が残留するため、真空ポンプ７７を駆動することで、サイフォン部７１に残留する空気を排気通路７６を通して排出し、サイフォン部７１を冷却水で充満させることができ、サイフォン部７１での冷却水の流動を適正化し、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４が取水槽５２から適正に取水することができる。

【0050】

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の原子力発電プラントの取水設備を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0051】

第２実施形態において、図４に示すように、原子力発電プラントの取水設備９０は、一端部が取水源としての海に連通する取水路９１と、この取水路９１の他端部に連結されて上方が開放する取水槽９２と、取水槽９２に設けられる海水ポンプ９３及び循環水ポンプ９４と、取水路９１に設けられるサイフォン部９５と、このサイフォン部９５に空気を供給可能な給気通路としての大気開放管９６とを有している。

【0052】

取水槽９２は、所定量の冷却水を貯留可能であり、上方が開放されている。海水ポンプ９３及び循環水ポンプ９４は、この取水槽９２に貯留されている冷却水を取水可能であり、取水口９３ａ，９４ａが取水槽９２の底部の近傍まで延出されている。取水路９１は、配管であって、一端部が海に連通し、他端部が取水槽９２の側部に連結されている。

【0053】

サイフォン部９５は、取水路９１の配管と同径の配管であって、この取水路９１の中間部に設けられている。このサイフォン部９５は、第１傾斜部１０１と上水平部１０２と第２傾斜部１０３とから構成されており、取水路９１とほぼ同様の通路面積に設定されている。大気開放管９６は、一端部（下端部）がサイフォン部９５の上水平部１０２に連通し、他端部（上端部）が大気に開放されている。この大気開放管９６は、サイフォン部９５における上水平部１０２から取水槽９２とほぼ同じ高さまで上方に延出されている。ここで、取水槽９２は、サイフォン部９５における上水平部１０２の天井面高さＬ１１より上方の通常水位Ｌ１２まで冷却水を貯留可能であり、大気開放管９６における冷却水の液面高さＬ１３と、取水槽９２における冷却水の通常水位Ｌ１２とが同等となる。また、サイフォン部９５における上水平部１０２の底面高さＬ１５が取水槽９２における予め設定された所定水位Ｌ１４とほぼ同じ高さに設定されている。なお、所定水位Ｌ１４とは、海水ポンプ９３及び循環水ポンプ９４の吸込最低水位より高く、且つ、引き潮などにより低くなる通常最低水位より低い水位である。

【0054】

従って、海からの海水は、図４に実線で表す矢印のように、このとき、取水路９１を通して取水槽９２に流入する。このとき、取水槽９２の通常水位Ｌ１２がサイフォン部９５における上水平部１０２の天井面高さＬ１１より高く、この上水平部１０２に大気開放管９６が設けられていることから、サイフォン部９５内の空気が大気開放管９６を通して排出され、サイフォン部９５の上水平部１０２が海水で充満される。そのため、海水ポンプ９３及び循環水ポンプ９４を作動すると、各取水口９３ａ，９４ａから冷却水（海水）を吸入して所定の冷却位置に供給することができる。

【0055】

一方、津波により引き波が発生したとき、取水槽９２の冷却水が、図４に点線で表す矢印のように、取水路９１を通して海に流出する。取水槽９２の冷却水が流出すると、取水槽９２に貯留されている冷却水の水位が低下する。このとき、取水槽９２の冷却水の水位が低下すると、大気開放管９６における冷却水の液面高さＬ１３も低下し、大気開放管９６を通してサイフォン部９５の上水平部１０２に給気される。そして、サイフォン部９５の上水平部１０２の底面高さＬ１５が取水槽９２における所定水位Ｌ１４とほぼ同じ高さに設定されていることから、引き波がサイフォン部９５の第２傾斜部１０３から取水槽９２までの冷却水に対して作用することはなく、この冷却水の外部流出が阻止される。その結果、取水槽９２に所定量の冷却水が確保されることとなり、少なくとも海水ポンプ９３は、所定の冷却位置に冷却水を供給することができる。

【0056】

このように第２実施形態の原子力発電プラントの取水設備にあっては、一端部が海に連通する取水路９１と、取水路９１の他端部に連結されて上方が開放する取水槽９２と、取水槽９２に設けられる海水ポンプ９３及び循環水ポンプ９４と、取水路９１に設けられるサイフォン部９５と、サイフォン部９５に空気を供給可能な給気通路としての大気開放管９６とを設けている。

【0057】

従って、海からの海水が取水路９１を通して取水槽９２に流入するため、海水ポンプ９３及び循環水ポンプ９４は、この取水槽９２の冷却水を取水して所定の冷却位置に供給することができる。そして、引き波の発生時、取水槽９２の冷却水が取水路９１を通して海側に流出しようとするが、このとき、大気開放管９６から空気がサイフォン部９５に供給されることでこのサイフォン部９５が堰となり、取水槽９２からの冷却水の流出が阻止される。その結果、取水槽９２に常時適正量の冷却水を確保することで海水ポンプ９３及び循環水ポンプ９４により所定の冷却位置に冷却水を供給することができる。また、給気通路を大気開放管９６とすることで、装置を簡素化することができる。

【0058】

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態の原子力発電プラントの取水設備を表す概略図、図６は、取水路の断面を表す図５のVI−VI断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0059】

第３実施形態において、図５に示すように、原子力発電プラントの取水設備１１０は、一端部が取水源としての海に連通する取水路５１と、この取水路５１の他端部に連結されて上方が開放する取水槽５２と、取水槽５２に設けられる海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４と、取水路５１に設けられるサイフォン部１１１と、このサイフォン部１１１に空気を供給可能な給気通路７２とを有している。

【0060】

ここで、取水路５１、取水槽５２、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４、給気通路７２については、上述した第１実施形態と同様であることから説明は省略する。

【0061】

サイフォン部１１１は、取水路５１の中間部に設けられており、第１傾斜部１１２と上水平部１１３と第２傾斜部１１４とから構成されている。このサイフォン部１１１は、図５及び図６に示すように、上水平部１１３における水平方向の長さ（幅）Ｗが、鉛直方向の長さ（高さ）Ｈより大きく設定されている。但し、サイフォン部１１１における第１傾斜部１１２と上水平部１１３と第２傾斜部１１４は、ほぼ同様の通路面積に設定され、且つ、取水路５１ともほぼ同様の通路面積に設定されている。

【0062】

なお、本実施形態における原子力発電プラントの取水設備１１０の作用は、上述した第１実施形態と同様であることから説明は省略する。

【0063】

このように第３実施形態の原子力発電プラントの取水設備にあっては、一端部が海に連通する取水路５１と、取水路５１の他端部に連結されて上方が開放する取水槽５２と、取水槽５２に設けられる海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４と、取水路５１に設けられるサイフォン部１１１と、サイフォン部１１１に空気を供給可能な給気通路７２とを設けている。

【0064】

従って、海からの海水が取水路５１を通して取水槽５２に流入するため、海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４は、この取水槽５２の冷却水を取水して所定の冷却位置に供給することができる。そして、引き波の発生時、取水槽５２の冷却水が取水路５１を通して海側に流出しようとするが、このとき、給気通路７２から空気がサイフォン部１１１に供給されることでこのサイフォン部１１１が堰となり、取水槽５２からの冷却水の流出が阻止される。その結果、取水槽５２に常時適正量の冷却水を確保することで海水ポンプ５３及び循環水ポンプ５４により所定の冷却位置に冷却水を供給することができる。

【0065】

第３実施形態の原子力発電プラントの取水設備では、サイフォン部１１１における上水平部１１３は、水平方向の長さＷが鉛直方向の長さＨより大きく設定されている。従って、サイフォン部１１１の高さを低く抑えることで、装置の大型化を抑制することができる。

【0066】

なお、上述した実施形態では、サイフォン部を第１傾斜部と上水平部と第２傾斜部とから構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、サイフォン部を第１鉛直部と上水平部と第２鉛直部とから構成してもよく、また、上水平部を湾曲部としてもよい。

【0067】

また、上述した実施形態では、サイフォン部の位置は、なるべく取水源側に設けることが望ましい。

【0068】

また、上述した実施形態では、本発明の原子力発電プラントの取水設備を加圧水型原子炉に適用して説明したが、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）に適用することもでき、いずれの原子炉に適用してもよい。

【符号の説明】

【0069】

１１ 原子炉格納容器
１２ 加圧水型原子炉
１３ 蒸気発生器
１９ 蒸気タービン
２３ 発電機
５０，９０，１１０ 取水設備
５１，９１ 取水路
５２，９２ 取水槽
５３，９３ 海水ポンプ
５４，９４ 循環水ポンプ
７１，９５，１１１ サイフォン部
７２ 給気通路
７３ 電磁式開閉弁
７４ 水位計
７５ 制御装置
９６ 大気開放管（給気通路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】