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NUCLEAR REACTOR GAS TURBINE POWER GENERATION SYSTEM OPERATION METHOD

Patent code P140011026
File No. 13850
Posted date Oct 10, 2014
Application number P2013-008359
Publication number P2014-139529A
Patent number P6083861
Date of filing Jan 21, 2013
Date of publication of application Jul 31, 2014
Date of registration Feb 3, 2017
Inventor
  • (In Japanese)佐藤 博之
  • (In Japanese)ヤン ジングロン
  • (In Japanese)大橋 弘史
  • (In Japanese)橘 幸男
  • (In Japanese)國富 一彦
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
Title NUCLEAR REACTOR GAS TURBINE POWER GENERATION SYSTEM OPERATION METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an atmospheric cooling type power generation system operation method that enables a rated output operation of a nuclear reactor even when a change in an atmospheric temperature occurs.
SOLUTION: In the nuclear reactor power generation system, inventory adjustment valves 16a and 16b are provided in a primary cooling system 10, and an atmospheric temperature measurement system 23 is provided in a secondary cooling system 20. An opening and closing of the inventory adjustment valves 16a and 16b are adjusted on the basis of a change in an outdoor atmospheric temperature measured by the atmospheric temperature measurement system 23 to inject or release a coolant to the primary cooling system 10, and thereby, a pressure of the primary cooling system is increased or reduced to control a nuclear reactor flow rate, and a nuclear reactor outlet temperature is kept constant. The opening/closing control of the inventory adjustment valves 16a and 16b is performed by an inventory control system 17.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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、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して原子炉定格出力運転を維持する、原子炉ガスタービン発電システムの運転方法。

【請求項2】
 
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、窒素、二酸化炭素又はこれらの混合物を用いる、請求項1に記載の運転方法。

【請求項3】
 
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、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当該インベントリ調整弁の開閉を制御して原子炉定格出力運転を維持する制御系と、
を具備する原子炉ガスタービン発電システム。

【請求項4】
 
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、窒素、二酸化炭素又はこれらの混合物を用いる、請求項3に記載の原子炉ガスタービン発電システム。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2013008359thum.jpg
State of application right Registered
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