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原子炉ガスタービン発電システムの運転方法

国内特許コード P140011026
整理番号 13850
掲載日 2014年10月10日
出願番号 特願2013-008359
公開番号 特開2014-139529
出願日 平成25年1月21日(2013.1.21)
公開日 平成26年7月31日(2014.7.31)
発明者
  • 佐藤 博之
  • ヤン ジングロン
  • 大橋 弘史
  • 橘 幸男
  • 國富 一彦
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 原子炉ガスタービン発電システムの運転方法
発明の概要 【解決課題】大気温度の変動が生じても、原子炉の定格出力運転を維持することができる大気冷却型発電システムの運転方法を提供する。
【解決手段】原子炉タービン発電システムにおいて、一次冷却系10にはインベントリ調整弁16a及び16bが設けられており、二次冷却系20には大気温度計測系23が設けられている。インベントリ調整弁16a及び16bは、大気温度計測系23にて計測された屋外の大気温度の変動に基づいて開閉が調節され、一次冷却系10に冷却材を注入もしくは排出して、一次冷却系圧力を増加もしくは減少させて、原子炉流量を制御し、原子炉出口温度を一定に維持する。インベントリ調整弁16a及び16bの開閉制御は、インベントリ制御系17によって行われる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



原子炉ガスタービン発電システムは、周囲温度の変動の影響を受けにくい海水を二次冷却系の冷却材からの熱除去用熱媒体として使用することが多い。しかし、2011年3月に発生した東日本大震災での東京電力福島第一原子力発電所の津波被害をうけ、二次冷却系の冷却材からの熱を除去するために海水を用いる現状の原子炉ガスタービン発電システムの運転方法の脆弱性が指摘されている。二次冷却系の冷却材からの熱を除去する熱交換媒体として大気を用いることができれば、大量の海水を用いる必要がなくなり、原子炉を海岸近辺に設置する必然性が減少する。





本発明者らは、二次冷却系の冷却材からの熱を除去する熱交換媒体として大気を用いる原子炉ガスタービン発電システム(以後「大気冷却型発電システム」と略す)を提案している(非特許文献1)。本発明者らが提案した大気冷却型発電システムは、原子炉と、発電用タービン、圧縮機、発電機、再生熱交換器及び前置冷却器を具備するガスタービン発電系と、原子炉とガスタービン発電系との間で熱交換する一次冷却系と、ガスタービン発電系からの排熱を大気中に放出する空気冷却器を具備する二次冷却系と、を具備する。





しかし、非特許文献1に開示されている大気冷却型発電システムでは、大気温度が変動した場合に、二次冷却系及び一次冷却系を介して大気温度の変動が原子炉に伝播してしまうことから、原子炉下流にあるタービン翼の健全性を損なわせないため、又はタービン入口温度条件を確保するため、制御棒の位置が変更されてしまい、原子炉出力が低下し、又は定格値を超過してしまうなどの問題があった。すなわち、大気温度上昇時には、原子炉出口温度が上昇し、制御棒が挿入され、原子炉出力は低下する。一方、大気温度下降時には、原子炉出口温度が降下し、制御棒が引き抜かれ、原子炉出力は上昇するため、結果的に原子炉出力が定格値を超過することになる。このように、従来の大気冷却型発電システムでは、大気温度の変動の影響が大きく、原子炉の定格出力運転を維持することが困難である。

産業上の利用分野



本発明は、二次冷却系の冷却材からの熱を除去するための熱交換媒体として大気を用いる原子炉ガスタービン発電システムの運転方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
原子炉との熱交換に用いる冷却材を循環させる一次冷却系と、一次冷却系からの排熱を除去する二次冷却系と、を具備し、二次冷却系の冷却材からの熱を除去するための熱交換媒体として大気を用いる原子炉ガスタービン発電システムの運転制御方法であって、当該二次冷却系の大気の温度を測定し、当該大気の温度の変動幅に応じて、一次冷却系に設けられたインベントリ調整弁の開閉を制御し、一次冷却系へ冷却材を注入もしくは排出させ、原子炉出口温度を制御する、原子炉ガスタービン発電システムの運転方法。

【請求項2】
測定した大気温度の設定温度からの変動幅を求め、当該変動幅に応じた一次冷却系の圧力設定値を算出して、想定される圧力偏差を相殺するために必要な冷却材の流量となるようにインベントリ調整弁の開閉を制御する、請求項1に記載の原子炉ガスタービン発電システムの運転方法。

【請求項3】
一次冷却系の冷却材として、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラジウム、窒素、二酸化炭素又はこれらの混合物を用いる、請求項1又は2に記載の運転方法。

【請求項4】
原子炉との熱交換に用いる冷却材を循環させる一次冷却系と、一次冷却系からの排熱を除去する二次冷却系と、を具備する、原子炉の熱を利用して発電する原子炉ガスタービン発電システムにおいて、二次冷却系の冷却材からの熱を除去するための熱交換媒体として大気を用い、
一次冷却系に設けられた1以上のインベントリ調整弁と、
二次冷却系に設けられた大気温度計測系と、
当該大気温度計測系により計測された大気温度に基づいて、当該インベントリ調整弁の開閉を制御する制御系と、
を具備する原子炉ガスタービン発電システム。

【請求項5】
一次冷却系の冷却材としてヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラジウム、窒素、二酸化炭素又はこれらの混合物を用いる、請求項4に記載の原子炉ガスタービン発電システム。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2013008359thum.jpg
出願権利状態 公開
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