特開 2025-95814 プラントの電力設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025095814

(43)【公開日】2025-06-26

(54)【発明の名称】プラントの電力設備

(51)【国際特許分類】

   G21D 3/04 20060101AFI20250619BHJP

   G21D 1/00 20060101ALI20250619BHJP

【ＦＩ】

G21D3/04 Q

G21D1/00 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023212120

(22)【出願日】2023-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】若林 千弘

(57)【要約】

【課題】プラントの電力設備において、非常時に適正に電力を確保可能とする。
【解決手段】プラントにおいて海水を冷却水して使用した後に放水する放水ピットと、放水ピットに配置される海水電池と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラントにおいて海水を冷却水して使用した後に放水する放水ピットと、
前記放水ピットに配置される海水電池と、
を備えるプラントの電力設備。

【請求項2】

前記放水ピットは、海水の流れ方向の上流側に使用済の海水を放水する放水管が設けられ、前記海水電池は、前記放水管の放水開口より海水の流れ方向の下流側に配置される、
請求項１に記載のプラントの電力設備。

【請求項3】

前記海水電池は、前記放水開口に対して海水の流れ方向の下流側に対向して配置される、
請求項２に記載のプラントの電力設備。

【請求項4】

前記海水電池は、上面が前記放水ピットに貯留される海水の水面より下方に位置する、
請求項１に記載のプラントの電力設備。

【請求項5】

前記海水電池は、複数のセルを有し、前記複数のセルは、海水の流れ方向に沿うと共に海水の流れ方向に交差する方向に間隔を空けて配置される、
請求項１に記載のプラントの電力設備。

【請求項6】

前記海水電池に接続される蓄電池を有する、
請求項１に記載のプラントの電力設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プラントの電力設備に関するものである。

【背景技術】

【0002】

原子炉格納容器は、岩盤等の堅固な地盤上に立設され、内部に原子炉が配置される。原子炉は、原子炉格納容器の基礎部に設けられたコンクリート構造物により支持される。原子力設備では、シビアアクシデントとして、通常使用する電源が喪失する事象が想定される。この場合、通常電源が喪失する事象の対策として、非常用電源を設置している。このような技術としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１５１２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された技術では、建屋内に非常用ディーゼル発電機を設置し、非常用ディーゼル発電機を作動することで、電力を確保するようにしている。ところが、地震に伴った津波が発生し、非常用ディーゼル発電機が浸水してしまうと、非常用ディーゼル発電機を作動させることができないという課題がある。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、非常時に適正に電力を確保可能とするプラントの電力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】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示のプラントの電力設備は、プラントにおいて海水を冷却水して使用した後に放水する放水ピットと、前記放水ピットに配置される海水電池と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示のプラントの電力設備によれば、非常時に適正に電力を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態のプラントの電力設備を表す正面概略図である。

【図2】図２は、本実施形態のプラントの電力設備を表す平面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に図面を参照して、本開示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開示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。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0010】

＜電力設備の構成＞
図１は、本実施形態のプラントの電力設備を表す正面概略図、図２は、本実施形態のプラントの電力設備を表す平面概略図である。

【0011】

図１および図２に示すように、電力設備１０は、原子力発電プラント１１に配置される。なお、電力設備１０は、原子力発電プラント１１に限らず、火力発電プラントや化学プラントなどに配置されていてもよい。原子力発電プラント１１は、両側に海１２，１３を挟んだ陸地１４に設置される。原子炉建屋１５は、陸地１４に設置され、内部に原子炉格納容器１６が設置される。原子炉格納容器１６は、内部に原子炉（図示略）が配置される。電力設備１０は、原子力発電プラント１１の取水設備１７に設けられる。

【0012】

原子炉建屋１５は、海岸の近傍に設置される。取水設備１７は、海岸の近傍に配置され、海水を冷却水として取水する。取水設備１７は、取水した海水を原子炉建屋１５に供給し、冷却水として使用する。取水設備１７は、原子炉建屋１５で使用された使用済の海水を放水する。

【0013】

取水設備１７は、取水ピット２１と、取水ポンプ２２と、取水管３２と、放水ピット２３と、放水管２４とを備える。

【0014】

取水ピット２１は、海１２から陸地１４側に凹んだ凹部形状をなして設けられる。取水ピット２１は、海１２から陸地１４に向けて長い形状をなす。取水ピット２１は、海１２から海水が流入して貯留される。取水ピット２１に隣接した陸地１４にポンプ建屋３１が設けられる。取水ポンプ２２は、ポンプ建屋３１の内部に配置される。取水ポンプ２２は、取水ピット２１の最奥部に配置され、取水部３２ａが取水ピット２１の海水に浸漬される。取水ポンプ２２は、上部に取水管３２の一端部が連結される。原子炉建屋１５は、内部に冷却装置３３が配置される。冷却装置３３は、取水管３２の他端部が連結される。

【0015】

取水ポンプ２２が作動すると、取水ポンプ２２は、取水部２２ａから取水ピット２１の海水を取り込む。取水ポンプ２２が取り込んだ海水は、取水管３２により冷却装置３３に供給される。このとき、取水ピット２１は、海１２から取水ポンプ２２に向けて海水の流れが発生する。

【0016】

冷却装置３３は、熱交換器である。冷却装置３３は、例えば、発電に使用された蒸気を海水により冷却する。冷却装置３３は、例えば、使用済燃料プールの冷却水を海水により冷却する。また、冷却装置３３は、例えば、原子力発電プラント１１で使用される各種機器を海水により冷却する。なお、冷却装置３３が複数設けられていた場合、取水管３２が複数の分岐し、取水ポンプ２２が取り込んだ海水を取水管３２により複数の冷却装置３３に供給される。また、冷却装置３３が複数設けられていた場合、取水ポンプ２２や取水管３２を複数組設けられる。

【0017】

放水ピット２３は、海１３から陸地１４側に凹んだ凹部形状をなして設けられる。放水ピット２３は、海１３から陸地１４に向けて長い形状をなす。放水ピット２３は、海１３の海水が貯留される。放水管２４は、一端部が冷却装置３３に連結され、他端部が放水ピット２３の最奥部に配置される。放水管２４は、他端部が放水ピット２３に配置される。この場合、放水管２４は、他端部にある放水開口は、放水ピット２３の海水に浸漬されていてもよいし、放水ピット２３の海水の水面より上方に位置していてもよい。

【0018】

冷却装置３３から使用済の海水が放水管２４に排出されると、放水管２４は、放水開口から放水ピット２３に海水を吐出する。このとき、放水ピット２３は、放水管２４から海１２に向けて海水の流れが発生する。

【0019】

電力設備１０は、取水設備１７に設けられる。すなわち、電力設備１０は、放水ピット２３と、海水電池４１と、蓄電池４２とを備える。

【0020】

海水電池４１は、放水ピット２３に配置される。海水電池４１は、放水ピット２３にて、放水管２４の放水開口２４ａより海水の流れ方向の下流側に配置される。海水電池４１は、放水管２４の放水開口２４ａに対して、海水の流れ方向の下流側に対向して配置されることが好ましい。このとき、海水電池４１は、上面が放水ピット２３に貯留される海水の水面より下方に位置する。放水管２４は、放水開口２４ａが鉛直方向の下方に向いていてもよいし、水平方向における海１３側に向いていてもよい。

【0021】

海水電池４１は、正極（カソード）と負極（アノード）との間にセパレータを配置したサンドイッチ構造のセル４１ａを有する。海水電池４１は、複数のセル４１ａを有する。海水電池４１は、アノードにマグネシウムやアルミニウムなどを適用し、カソードにファイバーカーボンなどを使用する。

【0022】

そして、海水電池４１は、複数のセル４１ａが海水の流れ方向に沿うと共に海水の流れ方向に交差する方向に間隔を空けて配置される。

【0023】

なお、放水ピット２３における海水電池４１の配置条件は、下記の条件であることが好ましい。
１．海水電池４１のセル４１ａを海水の流れ方向に沿って配置する。
２．放水ピット２３における海水の最低流速を０.１ｍ／ｓとする。放水ピット２３における海水の流速を０.１ｍ／ｓ以上とすると、セル４１ａに付着する生成物を除去することが可能となる。なお、海水の流速の設定は、放水管２４の放水開口２４ａと海水電池４１との距離、放水ピット２３の形状、放水管２４の放水開口２４ａからの海水の吐出量などを最適値に設定する。
３．放水ピット２３における海水の最高温度を３５℃とする。放水ピット２３における海水の温度を３５℃以下とすると、海水電池４１の発電効率を向上することができる。
４．海水電池４１のセル４１ａの上面が海水の水面から０.３ｍ以下の位置とする。海水電池４１のセル４１ａの上面が海水の水面から０.３ｍ以下に位置させることで、放水ピット２３における海水の波立ちによるセル４１ａの露出を抑制することができる。

【0024】

海水電池４１は、蓄電池４２が接続される。蓄電池４２は、原子炉建屋１５に配置され、電力線により海水電池４１に接続される。なお、蓄電池４２は、その用途により原子炉建屋１５以外の建屋に配置されてもかまわない。

【0025】

なお、放水ピット２３は、放水管２４からの放水がなくても、海１３からの海水の流入や流出により流れが発生し、海水電池４１に対して海水の流れを作用させることができ、海水電池４１は、発電を行うことができる。

【0026】

＜電力設備の作動＞
原子力発電プラント１１の通常運転時、取水ポンプ２２が作動することで、取水ピット２１から海水を取り込んで冷却装置３３に供給し、使用済の海水が放水管２４から放水ピット２３に放水される。このとき、放水ピット２３は、放水管２４から放水された海水が海１３に向けて流れることから、放水ピット２３に配置された海水電池４１が発電を行い、発電した電力が蓄電池４２に蓄電される。

【0027】

原子力発電プラント１１の非常時、通常電源が喪失すると、取水ポンプ２２の作動が停止し、冷却装置３３が機能しなくなるおそれがある。しかし、蓄電池４２は、海水電池４１が発電した電力が蓄電されていることから、蓄電池４２の電力を用いて取水ポンプ２２を作動することができる。取水ポンプ２２が作動すると、放水ピット２３で海水の流れが発生することから、海水電池４１が発電を行い、発電した電力を蓄電池４２に蓄電することができる。なお、蓄電池４２の電力は、取水ポンプ２２以外の設備にも供給することができる。

【0028】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係るプラントの電力設備は、原子力発電プラント１１において海水を冷却水して使用した後に放水する放水ピット２３と、放水ピット２３に配置される海水電池４１とを備える。

【0029】

第１の態様に係るプラントの電力設備によれば、原子力発電プラント１１の非常時に、通常電源が喪失しても、海水電池４１が発電した電力により取水ポンプ２２を作動することができる。すなわち、原子力発電プラント１１の非常時であっても、適正に電力を確保することができる。

【0030】

第２の態様に係るプラントの電力設備は、第１の態様に係るプラントの電力設備であって、さらに、放水ピット２３は、海水の流れ方向の上流側に使用済の海水を放水する放水管２４が設けられ、海水電池４１は、放水管の放水開口２４ａより海水の流れ方向の下流側に配置される。これにより、海水電池４１に対して海水の流れが作用することで、海水電池４１は、効率良く発電することができる。

【0031】

第３の態様に係るプラントの電力設備は、第１の態様または第２の態様に係るプラントの電力設備であって、さらに、海水電池４１は、放水開口２４ａに対して海水の流れ方向の下流側に対向して配置される。これにより、海水電池４１に対して効率良く海水を供給することができる。

【0032】

第４の態様に係るプラントの電力設備は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つに係るプラントの電力設備であって、さらに、海水電池４１は、上面が放水ピット２３に貯留される海水の水面より下方に位置する。これにより、海水電池４１の海水からの露出を抑制することができる。

【0033】

第５の態様に係るプラントの電力設備は、第４の態様に係るプラントの電力設備であって、さらに、海水電池４１は、複数のセル４１ａを有し、複数のセル４１ａは、海水の流れ方向に沿うと共に海水の流れ方向に交差する方向に間隔を空けて配置される。これにより、海水電池４１は、効率良く発電することができる。

【0034】

第６の態様に係るプラントの電力設備は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つに係るプラントの電力設備であって、さらに、海水電池４１に接続される蓄電池４２を有する。これにより、原子力発電プラント１１の非常時に、通常電源が喪失しても、蓄電池４２が蓄電した電力により取水ポンプ２２を作動することができる。すなわち、原子力発電プラント１１の非常時であっても、適正に電力を確保することができる。

【符号の説明】

【0035】

１０ 電力設備
１１ 原子力発電プラント
１２，１３ 海
１４ 陸地
１５ 原子炉建屋
１６ 原子炉格納容器
１７ 取水設備
２１ 取水ピット
２２ 取水ポンプ
２３ 放水ピット
２４ 放水管
３１ ポンプ建屋
３２ 取水管
３３ 冷却装置
４１ 海水電池
４１ａ セル
４２ 蓄電池

【図1】

【図2】