JP2010175262A - Marine mobile type nuclear power plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地震や津波などの自然災害に対する耐性を有する海上移動式原子力発電プラントに関し、より詳細には、全方向に回転可能な推進器を備えた海上移動式原子力発電プラントに関する。 The present invention relates to a marine mobile nuclear power plant having resistance to natural disasters such as earthquakes and tsunamis, and more particularly to a marine mobile nuclear power plant equipped with a propulsion device that can rotate in all directions.
従来の陸上に設置される原子力発電所の設備は、地震、津波、台風等の自然災害時に大きな衝撃や応力を受けた場合でも安全性を確保するために、これらの自然災害に耐えることができる十分な強度や耐震性を持たせる必要がある。また、万一の事故の場合に放射性物質の漏洩による被害を少なくするため、原子力発電所の周囲に広大な面積を占有する必要がある。さらには、原子力発電所の建設のためには、地権者及び周辺の広い範囲の住民の同意が必要であることから、新たな立地が困難になっている。 Conventional nuclear power plant facilities installed on land can withstand these natural disasters in order to ensure safety even in the event of a large impact or stress during natural disasters such as earthquakes, tsunamis, or typhoons. It is necessary to have sufficient strength and earthquake resistance. In the event of an accident, it is necessary to occupy a vast area around the nuclear power plant in order to reduce the damage caused by the leakage of radioactive materials. Furthermore, the construction of a nuclear power plant requires the consent of the landowner and a wide range of residents, making it difficult to establish a new location.
そこで、陸上よりも立地上の制約が少ない海上に構築した建造物に原子力発電設備を載置する建造方法が提案されている。定置式の海上構造物である原子力発電設備の設計例としては、浅海に構築された人工の島、他所で建造された浮上建造物を浅海に着底させる人工地盤、浅海に係留した浮き桟橋又は船舶状の構造物が挙げられる。しかし、人工島や人工地盤は地震時に受ける衝撃や応力が地上施設とあまり変わらないにも関わらず、地震時の津波や台風の影響は通常の陸上施設より大きいと考えられる。一方、桟橋又は船舶状の浮上構造物は、地震時の衝撃や応力は陸上施設よりはるかに小さいが、海面の上下・傾斜につれて構造物も動揺を生じて台風や津波の影響を最も受け易いという問題点がある。 Therefore, a construction method has been proposed in which a nuclear power generation facility is placed on a structure constructed on the sea with less locational restrictions than on land. Examples of the design of nuclear power generation facilities that are stationary offshore structures include artificial islands constructed in shallow water, artificial ground for landing floating structures constructed elsewhere, floating piers moored in shallow water, A ship-like structure is mentioned. However, even though artificial islands and artificial ground are not much different from ground facilities in impact and stress during earthquakes, the effects of tsunamis and typhoons during earthquakes are considered to be greater than normal land facilities. On the other hand, piers or ship-like floating structures have much smaller impacts and stresses during earthquakes than onshore facilities, but they are also most susceptible to the effects of typhoons and tsunamis because the structures also shake as the sea level rises and falls. There is a problem.
また、原子力発電設備は運転の安全性を確保するため、定期的な点検及び保守作業を行なうと共に、継続的な操業のために使用済み燃料を交換する必要がある。これらの作業は少なくとも数カ月を要することから、この期間内に台風や季節風による荒天に遭遇することが避けられない。従って、上記のような定置式の海上施設に搭載した原子力発電設備では、荒天下での安全性を確保しながら点検・保守と燃料交換を海上で行なうことの技術的な困難性が大きく、安全性を確保し難い。 Moreover, in order to ensure the safety of operation of nuclear power generation facilities, it is necessary to perform periodic inspections and maintenance work, and to change spent fuel for continuous operation. Since these operations take at least several months, it is inevitable to encounter stormy weather due to typhoons and seasonal winds during this period. Therefore, nuclear power generation equipment installed in stationary offshore facilities such as those described above has great technical difficulties in conducting inspections, maintenance and fuel replacement at sea while ensuring safety in stormy weather. It is difficult to secure sex.
そこで、例えば特開平5−87962号公報には、大部分が水中にあり、水面を貫通する部分の断面積が排水量に比して小さな半潜水式浮上構造物内に原子力発電装置を搭載した原子力発電設備が提案されている。このような半潜水式浮上構造物は、外洋上で暴風雨や津波に遭遇しても大きな応力や衝撃を受ける恐れがなく、構造物自体の安全性は高くなるという利点を有するが、原子力発電装置の大部分が水中にあるため、万一事故が発生した場合は、事故の影響が直接海水に及び、環境汚染の危惧が大きくなる。また、この原子力発電設備は建造・支援施設に曳航して保守作業を行うことができるが、このような曳航作業を行うためには余分な時間とコストが必要となる。 Therefore, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-87962, a nuclear power plant in which a nuclear power generator is mounted in a semi-submersible floating structure that is mostly in water and the cross-sectional area of the portion penetrating the water surface is smaller than the amount of drainage. Power generation facilities have been proposed. Such a semi-submersible floating structure has the advantage that even if it encounters a storm or tsunami on the open ocean, there is no risk of receiving a large stress or impact, and the safety of the structure itself is increased. Since most of the water is in the water, if an accident occurs, the impact of the accident directly affects seawater, increasing the risk of environmental pollution. In addition, this nuclear power generation facility can be towed to a construction / support facility to perform maintenance work, but extra time and cost are required to perform such towing work.
また、特開平11−38172号公報には、原子炉系を収納する原子炉建屋およびタービン系を収納するタービン建屋を搭載した海洋浮体装置と、この海洋浮体装置が組み込まれたプラットホームなどを備える海上原子力発電プラントが提案されている。この原子炉系を収納する原子炉建屋およびタービン系を収納するタービン建屋を搭載した海洋浮体装置は、プラットホームから切り離し、検査設備を完備しているドック設備のある場所へ曳航して定期検査を行うことができる。しかし、定期検査のたびに、原子炉建屋およびタービン建屋を搭載した海洋浮体装置をプラットホームから切り離すのは煩雑な作業であると共に膨大なコストを要し、また安全性の確保も困難である。従って、地震、津波、台風等の自然災害に対して十分な耐性を有すると共に、安全、迅速、低コストで保守作業を行うことを可能とする海上移動式原子力発電プラントの開発が望まれている。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-38172 discloses a marine floating body device equipped with a reactor building that houses a nuclear reactor system and a turbine building that houses a turbine system, and a platform equipped with the marine floating body device. A nuclear power plant has been proposed. The marine floating body device equipped with the reactor building that houses the reactor system and the turbine building that houses the turbine system is separated from the platform, and towed to a place with a dock facility that is equipped with inspection facilities, and is periodically inspected. be able to. However, it is a cumbersome task to separate the marine floating body apparatus equipped with the reactor building and turbine building from the platform at every periodic inspection, which requires a huge cost and is difficult to ensure safety. Therefore, it is desired to develop a marine mobile nuclear power plant that has sufficient resistance to natural disasters such as earthquakes, tsunamis, and typhoons, and that can perform maintenance work safely, quickly, and at low cost. .
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、地震、津波、台風等の自然災害から生じる大きな衝撃や応力に対して十分な耐性を有すると共に、自然災害の回避あるいは定期点検等の保守作業のために曳航作業を必要としない海上移動式原子力発電プラントの提供を目的とするものである。 The present invention has been made in view of these disadvantages, and has sufficient resistance to large impacts and stresses caused by natural disasters such as earthquakes, tsunamis, and typhoons, and avoids natural disasters or performs maintenance such as periodic inspections. The purpose is to provide an offshore mobile nuclear power plant that does not require towing work.
上記課題を解決するためになされた発明の第一の態様は、
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された複数の水中フロート、この水中フロートに付設され、海中に半没水した複数本のコラム、及びこのコラムにより支持された箱型プラットホームで構成されたセミサブ型の浮体構造物と、
この箱型プラットホームに載置され、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムと
を備える海上移動式原子力発電プラントである。
The first aspect of the invention made to solve the above problems is as follows:
A plurality of submersible floats each having a plurality of propellers that can rotate independently in all directions, a plurality of submersibles attached to the submersible floats, submerged in the sea, and supported by the columns A semi-sub floating structure composed of open box platforms,
A nuclear power generation facility mounted on this box platform and connected to the land facility by cable;
An offshore mobile nuclear power plant equipped with an automatic ship position maintenance system.
このような海上移動式原子力発電プラントによれば、各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された複数の水中フロートを備えていることから、360度の範囲内で任意のいずれの方向にもこの原子力発電プラントを移動させることができる。従って、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合に、所望の場所まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、この水中フロートと、この水中フロートに付設され、海中に半没水した複数本のコラムと、このコラムによって支持された箱型プラットホームとで構成されたセミサブ型の浮体構造物を用いることによって、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することが可能であり、これらに対して十分な耐性を有する。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、箱型プラットホームの上面あるいは内部に、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備が載置されることによって、例えば、自然災害に対する耐性が特に要求される原子炉等の系統のみを設置し、かつその他の施設をメンテナンス等が容易な陸上に設置して、両者の間をケーブルで接続することが可能となり、それによって、原子力発電プラントの設計、運転、保守についての柔軟性を確保することができる。さらに、当該海上移動式原子力発電プラントは、自動船位保持システム(DPS)を備えることによって、現在位置を正確に保持することが可能である。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、推進器を有することにより、自然災害発生時や、保守作業時において、所望の位置までこの原子力発電プラントを移動させることが可能となる。加えて、当該海上移動式原子力発電プラントを、遠方の地域、例えば南米、アフリカ等の発展途上国の沿岸まで航行移動させることによって、陸上施設の整備のみで原子力発電を行うことができ、国際社会への寄与が可能となる。 According to such a marine mobile nuclear power plant, a plurality of propulsors that can be independently rotated in all directions are provided with a plurality of underwater floats mounted on the bottom, and therefore within a range of 360 degrees. The nuclear power plant can be moved in any direction. Therefore, when a natural disaster such as an earthquake, tsunami, or typhoon occurs, or when maintenance work such as periodic inspection is necessary, the nuclear power plant can be easily moved to a desired location. In addition, the offshore mobile nuclear power plant includes a semi-sub-substructure composed of the underwater float, a plurality of columns attached to the underwater float and submerged in the sea, and a box platform supported by the column. By using a floating structure of the mold, it is possible to mitigate the effects of large impacts and stresses resulting from natural disasters, and have sufficient resistance to these. In addition, the offshore mobile nuclear power plant is particularly required to be resistant to natural disasters, for example, by placing nuclear power generation equipment connected to land facilities by cables on the top or inside of a box platform. It is possible to install only a system such as a nuclear reactor and install other facilities on land where maintenance and the like are easy and connect them with cables. Maintenance flexibility can be ensured. Further, the offshore mobile nuclear power plant can accurately maintain the current position by providing an automatic ship position maintaining system (DPS). Further, the offshore mobile nuclear power plant has a propulsion device, so that the nuclear power plant can be moved to a desired position when a natural disaster occurs or maintenance work is performed. In addition, by navigating the offshore mobile nuclear power plant to the coast of developing countries such as South America and Africa, it is possible to generate nuclear power only by developing land facilities. Can be contributed to.
上記課題を解決するためになされた発明の第二の態様は、
各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された台船を備えた台船型の浮体構造物と、
この台船に載置され、ケーブルにより陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムと
を備える海上移動式原子力発電プラントである。
The second aspect of the invention made to solve the above problems is as follows:
A trolley type floating structure having a trolley with a plurality of propulsors each independently capable of rotating in all directions mounted on the bottom;
A nuclear power generation facility mounted on this carriage and connected to the onshore facility by cable;
An offshore mobile nuclear power plant equipped with an automatic ship position maintenance system.
このような海上移動式原子力発電プラントによれば、各々独立して全方向に回転可能な複数基の推進器が底部に搭載された台船を備えていることから、360度の範囲内で任意のいずれの方向にもこの原子力発電プラントを移動させることができる。従って、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合に、所望の場所まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、複数基の推進器が底部に搭載された台船型の浮体構造物を用いることによって、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することが可能であり、これらに対して十分な耐性を有する。また当該海上移動式原子力発電プラントは、台船の上面あるいは内部に、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備が載置され、さらに自動船位保持システム(DPS)を備えることによって、上記本発明の第一の態様の海上移動式原子力発電プラントと同様の作用効果を有する。 According to such a marine mobile nuclear power plant, a plurality of propulsors each independently capable of rotating in all directions are provided with a base ship mounted at the bottom, so that any arbitrary range of 360 degrees is possible. The nuclear power plant can be moved in either direction. Therefore, when a natural disaster such as an earthquake, tsunami, or typhoon occurs, or when maintenance work such as periodic inspection is necessary, the nuclear power plant can be easily moved to a desired location. In addition, the offshore mobile nuclear power plant can mitigate the effects of large impacts and stresses caused by natural disasters by using a stand-type floating structure with multiple propellers mounted on the bottom. Yes, it has sufficient resistance to these. Further, the offshore mobile nuclear power plant includes the nuclear power generation facility connected to the land facility by a cable on the upper surface or inside of the carriage, and further includes an automatic ship position maintaining system (DPS). The first embodiment has the same operational effects as the offshore mobile nuclear power plant.
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおいては、箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、少なくとも原子炉、蒸気タービン、復水器及び給水ポンプを含み、この原子力発電設備と、発電に必要なその他の設備が配置された陸上施設との間がケーブルで接続可能に構成されていてよい。地震、津波、台風等の自然災害に対する耐性が特に要求される原子炉、蒸気タービン、復水器及び給水ポンプ等の原子力発電の基本サイクルを形成する設備のみを海上移動式プラントとして設置し、かつその他の施設を陸上に設置し、両者の間をケーブルで接続することによって、事故に対する安全性を確実に確保すると同時に、原子力発電プラントの設計、運転、保守についての柔軟性を高めることができる。 In the marine mobile nuclear power plant according to the first or second aspect, the nuclear power generation equipment mounted on the box platform or the trolley includes at least a nuclear reactor, a steam turbine, a condenser, and a feed water pump. The nuclear power generation facility may be configured to be connectable with a cable between a land facility where other facilities necessary for power generation are arranged. Only the facilities that form the basic cycle of nuclear power generation, such as nuclear reactors, steam turbines, condensers and feedwater pumps that are particularly required to withstand natural disasters such as earthquakes, tsunamis, and typhoons are installed as offshore mobile plants; and By installing other facilities on land and connecting them with cables, it is possible to ensure safety against accidents and at the same time increase the flexibility of the design, operation and maintenance of nuclear power plants.
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおいては、箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、陸上施設によって運転される構成としてもよい。この海上の原子力発電設備と各種ケーブルで接続された陸上施設が有する運転系統を用いて原子力発電設備を運転することによって、交代運転の引継ぎ作業がスムーズとなり、より安全かつ効率的な運営が可能となる。また、交代人員の宿舎等の施設を設置することによって、運転員の体調管理や緊急時のマンパワーの確保等が容易になる。 In the marine mobile nuclear power plant according to the first or second aspect, the nuclear power generation equipment mounted on the box platform or the trolley may be operated by the land facility. By operating the nuclear power generation facility using the operating system of the onshore facility connected to this offshore nuclear power generation facility with various cables, the takeover work of the replacement operation becomes smooth, and safer and more efficient operation is possible. Become. In addition, by installing facilities such as dormitories for replacement personnel, it becomes easier to manage the physical condition of the driver and secure manpower in an emergency.
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおける自動船位保持システムは、GPS衛星からの情報に基づいた制御機能を有するものであることが好ましい。海上移動式原子力発電プラントの平常運転時には、安全運転または陸上施設との確実な接続の必要性から、同じ位置を長期間に渡って維持することが望ましい。このような場合、原子力発電プラントが、GPS衛星からの情報に基づいた制御機能を有する自動船位保持システムを装備することによって、現在位置の情報を推進器の運転に関連づけて、正確に同じ位置を留まることが可能となる。 The automatic ship position maintaining system in the marine mobile nuclear power plant according to the first or second aspect preferably has a control function based on information from a GPS satellite. During normal operation of the offshore mobile nuclear power plant, it is desirable to maintain the same position for a long period of time because of the need for safe operation or reliable connection with onshore facilities. In such a case, the nuclear power plant is equipped with an automatic ship position maintenance system having a control function based on information from GPS satellites, so that the current position information is related to the operation of the propulsion unit so that the exact same position can be obtained. It is possible to stay.
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントにおいては、箱型プラットホーム又は台船に載置された原子力発電設備が、送電ケーブル及び/又は信号ケーブルによって陸上施設と接続可能に構成されていてよい。箱型プラットホーム又は台船、及び陸上設備に、それぞれ原子力発電プラントの系統を分割して設置する場合(例えば、原子炉、蒸気タービン等の原子力発電の基本サイクルを形成する設備のみを海上に設置し、その他の系統を陸上に設置する場合)において、海陸間の設備を必要に応じて送電ケーブル及び/又は信号ケーブルによって接続することによって、確実かつ安定的な需要地への電力供給と、効率的かつ安全な運転及び保全作業が可能となる。 In the offshore mobile nuclear power plant according to the first or second aspect, the nuclear power generation equipment mounted on the box platform or the trolley is configured to be connectable to the land facility by a power transmission cable and / or a signal cable. It may be. When the nuclear power plant system is divided and installed on box-type platforms or trolleys, and onshore equipment (for example, only equipment that forms the basic cycle of nuclear power generation, such as nuclear reactors and steam turbines, is installed on the sea. When installing other systems on land), connecting the equipment between the sea and the land with transmission cables and / or signal cables as necessary, it is possible to supply power to reliable and stable demand areas and efficiently In addition, safe operation and maintenance work is possible.
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントは、セミサブ型又は台船型の浮体構造物に備えられた推進器(例えばアジマススラスター)の補助翼として、サイドスラスターを更に備えていてよい。この原子力プラントが、推進器に加えてサイドスラスターを備えることによって、複数基の推進器の1つ以上に不具合が発生した場合には確実な運航が可能となり、また、短時間で目的地点まで移動する必要がある場合には運航時間を短縮することができる。 The offshore mobile nuclear power plant according to the first or second aspect may further include a side thruster as an auxiliary wing of a propulsion device (for example, an azimuth thruster) provided in a semi-sub-type or a carrier type floating structure. . This nuclear power plant is equipped with a side thruster in addition to a propulsion device, so that if one or more of the multiple propulsion devices malfunctions, reliable operation is possible, and it can move to a destination point in a short time. If it is necessary to do so, the operation time can be shortened.
上記第一又は第二の態様の海上移動式原子力発電プラントのセミサブ型又は台船型の浮体構造物は、原子力発電設備の点検、修理、燃料交換を行うことが可能な海上基地を備えた他の移動式の浮体構造物と接続可能に構成されていてもよい。原子力発電設備の点検、修理、燃料交換を行うことが可能な海上基地を、定置式ではなく移動可能な浮体構造物として構成した場合に、このような浮体構造物として構成された海上基地と、原子力発電装置が載置されたセミサブ型又は台船型の浮体構造物とを接続可能に構成することにより、この原子力発電プラントの移動距離及び時間の短縮、並びに点検、修理等の保守作業の容易化が促進される。 The semi-sub or pontoon type floating structure of the offshore mobile nuclear power plant according to the first or second aspect described above is provided with other offshore bases capable of inspecting, repairing and refueling nuclear power generation facilities. It may be configured to be connectable to a movable floating structure. When a marine base capable of inspecting, repairing and refueling nuclear power generation facilities is configured as a floating structure that is movable rather than stationary, a marine base configured as such a floating structure, By connecting to a semi-sub or carrier type floating structure on which a nuclear power plant is mounted, the travel distance and time of the nuclear power plant can be shortened, and maintenance work such as inspection and repair can be facilitated. Is promoted.
本明細書において、「推進器」とは、360度いずれの方向にも回転させることができる、海上の浮体構造物に備えられた推進動力装置を意味し、アジマススラスターと称されるものが含まれる。複数基の推進器は各々独立して操作することが可能である。また、「サイドスラスター」とは、推進器の代替または補助のために、海上の浮体構造物に備えられた方向固定型の推進動力装置を意味する。また、「自動船位保持システム」(Dynamic Positioning System:略語DPS)は、GPS衛星、水底に設置した音波発生装置、陸上に設置された光波発生装置などから得られる情報に基づいて、「船の現在位置」を特定すると同時に、風や波の方向や速さを瞬時に予測して定点に留まるための制御システムである。 In this specification, “propulsion unit” means a propulsion power unit provided in a floating structure at sea that can be rotated in any direction of 360 degrees, and includes what is called an azimuth thruster. It is. A plurality of propulsion devices can be operated independently. The “side thruster” means a fixed-direction propulsion power unit provided in a floating structure at sea for the purpose of substituting or assisting a propulsion device. The “Automatic Positioning System” (abbreviation DPS) is based on information obtained from GPS satellites, sound wave generators installed on the bottom of the water, light wave generators installed on land, etc. It is a control system for specifying the "position" and at the same time predicting the direction and speed of wind and waves instantly and staying at a fixed point.
本明細書において、「水中フロート」とは、底部に複数基の推進器を搭載し、海中に半没水した複数本のコラムを介して箱型プラットホームとこれに載置された原子力発電設備を支持することができる程度の浮力を備えた、水中型のフロートを意味する。また、「台船」とは、底部に複数基の推進器を搭載し、原子力発電設備を支持することができる程度の浮力を備えた、半没水型のフロートを意味し、他にメガフロートとも称されるものである。 In this specification, “underwater float” means that a plurality of propulsion devices are mounted at the bottom, and a box-type platform and a nuclear power generation facility mounted on this are installed through a plurality of columns submerged in the sea. It means an underwater type float with sufficient buoyancy that can be supported. “Boat” means a semi-submersible float equipped with several propulsion units at the bottom and capable of supporting nuclear power generation facilities. It is also called.
本明細書において「海上」とは、川の河口流域や、半島又は入江状の地形によって外洋から仕切られた海域を含むものとする。また、「箱型プラットホーム」とは、水中フロートに付設されたコラムによって支持され、原子力発電のための設備群を載置するための基礎構造物を意味し、一般的には、鋼鉄のフレーム及びコンクリート等によって形成されている。また、箱型プラットホーム又は台船に載置された「原子力発電設備」とは、原子力発電に必要な一連の施設の少なくとも一部(例えば、原子炉、蒸気タービン等)を意味する。さらに、「陸上施設」とは、台船に載置された「原子力発電設備」と協働して発電作業を行うための施設を意味し、台船に載置された設備以外の発電設備、運転管理室、運転人員の宿泊室等を含む概念である。なお、「陸上施設」及び陸上施設と海上移動式原子力発電プラントとのインターフェースである「ケーブル」は、本発明の範囲に包含されるものではない。 In this specification, “the sea” includes a estuary basin of a river and a sea area partitioned from the open ocean by a peninsula or a cove-shaped topography. The “box platform” is supported by a column attached to the underwater float, and means a basic structure for mounting a group of facilities for nuclear power generation. It is made of concrete. Further, the “nuclear power generation facility” placed on a box platform or a trolley means at least a part of a series of facilities necessary for nuclear power generation (for example, a nuclear reactor, a steam turbine, etc.). Furthermore, “onshore facility” means a facility for performing power generation work in cooperation with “nuclear power generation equipment” placed on a trolley, and power generation equipment other than equipment placed on a trolley, It is a concept that includes an operation management room, an accommodation room for a driver, and the like. The “land facility” and the “cable” that is an interface between the land facility and the offshore mobile nuclear power plant are not included in the scope of the present invention.
以上説明したように、本発明の海上移動式原子力発電プラントは、360度の範囲内で任意のいずれの方向にも移動させることができ、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合などには、所望の場所まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することが可能であり、これらに対して十分な耐性を有する。 As described above, the offshore mobile nuclear power plant of the present invention can be moved in any direction within a range of 360 degrees, and when a natural disaster such as an earthquake, tsunami, or typhoon occurs. It is possible to easily move the nuclear power plant to a desired location. In addition, the offshore mobile nuclear power plant can alleviate the effects of large impacts and stresses caused by natural disasters, and has sufficient resistance to these.
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図1は、本発明の一実施形態に係る海上移動式原子力発電プラントを示す模式的図である。図2は、図1の原子力発電プラントとは異なる実施形態に係る海上移動式原子力発電プラントを示す模式的図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic diagram showing an offshore mobile nuclear power plant according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing an offshore mobile nuclear power plant according to an embodiment different from the nuclear power plant of FIG. 1.
図1の海上移動式原子力発電プラント1は、セミサブ型の浮体構造物2、原子力発電設備3及びGPS受信機4を主に備えている。
The marine mobile nuclear power plant 1 in FIG. 1 mainly includes a semi-sub floating structure 2, a nuclear
セミサブ型の浮体構造物2は、複数基の推進器5と、複数の水中フロート6と、複数本のコラム7と、箱型プラットホーム8とを有する。
The semi-sub-type floating structure 2 includes a plurality of
複数基の推進器5は、水中フロート6の底部に設置され(図1中では、紙面表側と裏側の2つの水中フロートに対して各々4基の合計8基を例示)、各々独立して全方向に回転可能となっている。複数基の推進器5の方向と推進力を調整することによって、セミサブ型の浮体構造物2を所望の位置まで正確かつ迅速に移動することができる。推進器5のプロペラの直径は、特に限定されないが、原子力発電設備の規模により約2m以上10m以下の直径のものを用いることができる。3m以上4m以下の直径のプロペラを有する推進器が最も一般的である。また、推進器5の設置基数は特に限定されないが、典型的には4基以上16基以下とすることができる。推進器5は、図示するように、水中フロート6の底部にほぼ均等に設置してもよいし、片方の端部付近に集中して設置してもよい。推進器5の動力源としては、プロペラと直結した電動機をポッド内に設置し、後述する発電機17から得られた電力を供給する電気推進方式を用いることができる。海上移動式原子力発電プラント1は、複数基の推進器5を備えることによって、任意の方向に向かって、所望の速度で移動することが可能である。海上移動式原子力発電プラント1の推進速度は任意に調整することが可能であるが、例えば、約5km/時から30km/時に至るまでの推進速度とすることができる。
A plurality of
複数の水中フロート6の各々には、底部に複数基の推進器5(図1中では4基を例示)、上部に半没水した複数本のコラム7(図1中では4本を例示)が設置されている。図1においては、合計2個(2列)の水中フロート6が例示されている(紙面裏側にも同一の水中フロートを設置)。水中フロート6は、それ自身と後述するコラム7とで合わせて、複数基の推進器を懸垂し、かつ複数本のコラム、箱型プラットホーム及び原子力発電設備を支持することができる程度の浮力を備えている必要がある。水中フロート6としては、内部に中空部を有するロワーハルと称される浮力体を使用する(例えば、特開2001−71991号公報参照)。水中フロート6はバラストタンクを有し、タンク中の水量で浮力を調整できるように構成されている。水中フロート6は、万一の損傷の場合でも浮力変動を最小限に抑制可能なように、中空部が、隔壁によって複数の室に区切られていてもよい。水中フロート6の材質としては例えば、耐海水性を有する鋼鉄、合金、ステンレスなどを挙げることができるが、適宜、これらの金属と合成樹脂やガラス補強繊維とを組み合わせて用いることもできる。水中フロート6の外壁は、塗装によって耐海水性を補強することが好ましい。また、各々の水中フロート6の大きさとしては、例えば2×104m3以上2×105m3以下とすることができる。
Each of the plurality of
複数本のコラム7は、水中フロート6の各々の上部に設置され、箱型プラットホーム8及びこれに載置された原子力発電設備3を支持している。図2においては、水中フロート6の各々に対して4本設置されたコラム7が例示されている(紙面裏側の水中フロートに設置されたコラムの記載は省略)。コラム7は、それ自身と上述した水中フロート6とで合わせて、複数基の推進器を懸垂し、かつ複数本のコラム、箱型プラットホーム及び原子力発電設備を支持することができる程度の強度を備えている必要がある。コラム7の各々は、内部に少なくとも一つの中空部を有し、これを通じて推進器の着脱や箱型プラットフォームと水中フロート間のアクセスの為のエレベーター、階段、配管スペース、水中フロート内部の換気のための通風装置などを設けていてよい。またコラム7の材質としては、水中フロート6と同じものを使用することができる。浮体コラム7の断面形状は、特に限定されないが、波浪に対する抵抗性向上の観点から、円形又は楕円形が好ましい。また、各々のコラムの断面の大きさとしては、断面形状が円形の場合において、例えば、直径約3m以上20m以下、長さ15m以上80m以下とすることができる。
A plurality of
箱型プラットホーム8は、複数の水中フロート6及び複数本のコラム7に支持されて、後述する原子力発電設備3の基板を構成する。箱型プラットホーム8は、主に鋼鉄及びコンクリートから形成されている。箱型プラットホーム8の面積及び平均厚さは、原子力発電設備3を安定的に載置することが可能である限りにおいて特に限定されない。例えば、箱型プラットホーム8の面積は約4×104m2以上1×106m2以下、その平均厚さは約10m以上50m以下とすることができる。また、プラットホームの底面(最下部)と海面(静水時の海面)との最短距離Hは、例えば8m以上20m以下、好ましくは10m以上15m以下とすることができる。津波の波高は最大で30m前後であるが、海域によっても異なるので、Hは、設置する海域の波高を考慮して設定することが望ましい。箱型プラットホーム8には、後述する原子力発電設備3(各設備を接続する配管群を含む)以外に、運転員や保守作業員の宿泊施設、海水の脱塩処理装置、ヘリコプター発着場、桟橋、各種クレーンなどを備えていてもよい。
The
原子力発電設備3は、原子炉9、原子炉回りの補機10、蒸気タービン11、発電機12、復水器(コンデンサー)13、給水ポンプ14、取水管15、排水管16及び運転管理室17を有する。また、原子力発電設備3と陸上施設(図示せず)とは、インターフェースである送電ケーブル18及び信号ケーブル19によって接続される。
The nuclear
原子炉9は、原子炉圧力容器の中に、燃料棒を収容した燃料集合体と、核***の連鎖反応を制御する制御棒と、核***により発生した熱により温められた気水混合流を水分と蒸気とに分離する気水分離器などを有する。核燃料としては、一般的にウラン235やプルトニウム239が用いられる。原子炉回りの補機10は、原子炉9の作動に連関する補助装置群である。蒸気タービン11は、原子炉圧力容器内で発生した蒸気の熱エネルギーを、タービンを回転させることによって運動エネルギーに変換した上で、そのエネルギーを発電機12に供給する。蒸気タービン11は、原子炉圧力を制御する圧力制御系と、タービン速度を制御する速度制御系によって制御される。発電機12は、蒸気タービン11から供給された運動エネルギーから電気エネルギー(電力)を発生させる。原子力発電の熱効率は一般的に約30%である。原子力発電における発電量の調整は、主に原子炉出力を調整する再循環流量制御と、タービンに供給する蒸気量を制御することによって発電機の出力を制御するタービン制御とにより行っている。発電機12から発生した電力は、送電ケーブル18によって、変電設備等を経て需要地へ送られる。
The nuclear reactor 9 contains a fuel assembly containing fuel rods in a reactor pressure vessel, a control rod for controlling the chain reaction of nuclear fission, and an air-water mixture stream heated by heat generated by the nuclear fission as moisture. It has a steam separator that separates into steam. As nuclear fuel, uranium 235 and plutonium 239 are generally used. The
復水器(コンデンサー)13は、蒸気タービンから発生した蒸気を凝縮し、給水ポンプ14は、復水器13によって凝縮された水を原子炉9に再度供給する。復水器13は、冷却媒体として取水管15から海水を取得し、蒸気の冷却に用いることによって温められた海水を排水管16から排出する。運転管理室17は、平常運転時において、原子力発電設備3の運転系統を有する陸上施設と信号ケーブル19によって接続されており、当該設備内の各装置と有機的に連結されている。また、運転管理室17は、そこから直接運転員によって運転及び管理を行えるように構成されている。運転管理室17は、原子力発電設備3の運転及び管理に加えて、複数基の推進器5の各々の運転制御を行う機能を有する。
The condenser (condenser) 13 condenses the steam generated from the steam turbine, and the
陸上施設と接続された送電ケーブル18及び信号ケーブル19としては公知のものを用いることができ、必要に応じて一部を海底に埋設又は敷設してよい。送電ケーブル18及び信号ケーブル19は、それぞれ適当な箇所にケーブル間の接続部(図示せず)を有し、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合などの移動時には、その接続部からケーブルを分断することができるように構成するとよい。送電ケーブル18及び信号ケーブル19がそのような接続部を有することによって、海上移動式原子力発電プラント1の早急な移動が必要なときには、迅速に移動可能な態勢を整えることが可能となる。
As the
原子力発電設備3の各部間、及び原子力発電設備3と陸上施設に含まれる発電に必要なその他の設備との間を接続するプロセス流体の配管は、耐海水性を有する公知の炭素鋼又は合金鋼を用いることができる。また、原子力発電設備3と陸上施設に含まれる発電に必要なその他の設備との間を接続するプロセス流体の配管としては、高温流体に対する耐熱性を確保できる範囲で、波浪の衝撃を吸収可能な柔軟性を有するプロピレン系樹脂の配管(例えば、特開2007−39474号公報に記載されているような、プロピレン樹脂、無機粒子及びゴム成分を含む樹脂組成物)を用いることが好ましい。また、原子力発電設備3と陸上施設に含まれる発電に必要なその他の設備との間を接続するプロセス流体の配管の継手としては、波浪による振動に耐えうる柔軟性を持たせる必要があることから、十分な耐熱性を有する非金属製伸縮継手を用いることが好ましい。このような継手として、筒状の二重導管と、これら2つの導管と連結するための連結具と、流体を外部に洩らさないための気密層、その外側に気密層の強度を補うための補強層が積層された筒状の非金属製積層伸縮材とからなる継手を用いることができる(例えば、特開2001−263562号公報参照)。このような気密層の材質としては、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム等のエラストマー材料を用いることができる。また、この補強層の材質としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスチアゾール繊維、アラミド繊維などを用いることができる。
The piping of the process fluid that connects between each part of the nuclear
GPS受信機4は、グローバル・ポジショニング・システム(GPS:Global Positioning System;全地球測位システム)を用い、GPS衛星からの信号を受信することで、現在位置を正確に把握することができるシステムである。DPS(図示せず)は、GPS衛星から得られたデータに基づいて、「船の現在位置」を特定すると同時に、風や波の方向や速さを瞬時に予測して定点に留まるための制御機構を有する。地震等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合に、海上移動式原子力発電プラント1を移動する時には、このプラントの正確な現在位置を知ることができ、安全且つ迅速な移動が可能となる。DPSは、GPS衛星から得られるデータの他に、水底に設置した音波発生装置や陸上に設置された光波発生装置などから得られる情報に基づいて、「船の現在位置」を特定可能なように構成してもよい。 The GPS receiver 4 is a system capable of accurately grasping the current position by receiving a signal from a GPS satellite using a global positioning system (GPS: Global Positioning System). . DPS (not shown) specifies the "current position of the ship" based on data obtained from GPS satellites, and at the same time, controls for instantaneously predicting the direction and speed of wind and waves and staying at a fixed point It has a mechanism. When a natural disaster such as an earthquake occurs, or when maintenance work such as periodic inspections is necessary, when moving the offshore mobile nuclear power plant 1, it is possible to know the exact current position of this plant, Rapid movement is possible. In addition to data obtained from GPS satellites, DPS can identify the “current position of a ship” based on information obtained from a sound wave generator installed at the bottom of the water or a light wave generator installed on land. It may be configured.
本実施形態の海上移動式原子力発電プラントは、360度いずれの方向にも安全且つ迅速に移動することができ、その上、各々の推進器を独立して作動させることによって、方向及び速度の微調整が可能である。従って、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合や、定期点検等の保守作業が必要な場合に、安全な地域や点検ドッグが設置された箇所等まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、海上に浮かぶセミサブ型の浮体構造物上に原子力発電設備を備えるため、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することが可能であり、これらに対して十分な耐性を有する。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、海上施設と陸上施設とに機能を分割し、それらをケーブルで接続する構成を備えるため、プラントの設計、運転、保守を柔軟に行うことが可能である。さらには、当該海上移動式原子力発電プラントは、GPS衛星からの情報に基づいた制御機能を有するDPSを備えることによって、所望の位置まで又は現在位置にこの原子力発電プラントを正確に移動・保持することが可能となる。 The offshore mobile nuclear power plant of the present embodiment can move safely and quickly in any direction of 360 degrees, and in addition, by operating each propulsion unit independently, the direction and speed can be adjusted slightly. Adjustment is possible. Therefore, when a natural disaster such as an earthquake, tsunami, or typhoon occurs, or when maintenance work such as periodic inspection is required, the nuclear power plant can be easily moved to a safe area or a place where an inspection dog is installed. It becomes possible. In addition, since the offshore mobile nuclear power plant is equipped with a nuclear power generation facility on a semi-sub floating structure floating on the sea, it is possible to mitigate the effects of large impacts and stresses caused by natural disasters. It has sufficient resistance to it. In addition, since the offshore mobile nuclear power plant has a configuration in which functions are divided into offshore facilities and onshore facilities and these are connected by cables, the design, operation, and maintenance of the plant can be performed flexibly. . Further, the offshore mobile nuclear power plant can accurately move and hold the nuclear power plant up to a desired position or the current position by providing a DPS having a control function based on information from GPS satellites. Is possible.
図2の海上移動式原子力発電プラント20は、台船型の浮体構造物21、原子力発電設備22及びGPS受信機23を主に備えている。
The ocean mobile
台船型の浮体構造物21は、複数基の推進器24と台船25とを有する。
The trolley
複数基の推進器24は、台船25の底部に搭載されている以外は上記実施形態における複数基の推進器5と同じである。なお、図2において、2列で合計8基の推進器24が例示されている(紙面裏側の列の4基の推進器は記載を省略)。
The plurality of
台船25は、底部に複数基の推進器24(図2中では8基を例示)が設置されている。台船25は、複数基の推進器を懸垂し、かつ原子力発電設備を支持することができる程度の浮力を備えている必要がある。台船25としては、水量で浮力を調整できるバラストランクを有し、隔壁によって多数の中空部に仕切られた単一構造体が用いられる。また、そのような単一構造体の替わりに、同一サイズの中空ブロック体を半潜水式にて一定間隔を設けて所定配列で配置・接続したものとすることができる(例えば特開2008−95417号公報参照)。台船25の材質としては、上記実施形態における水中フロート6と同様に、例えば、耐海水性を有する鋼鉄、合金、ステンレスなどを挙げることができるが、適宜、これらの金属と合成樹脂やガラス補強繊維とを組み合わせて用いることもできる。台船25の外壁は、塗装によって耐海水性を補強することが好ましい。また、台船25の大きさとしては、例えば、1×105m3以上1×106m3以下とすることができる。台船25は、推進器24の補助駆動源としての燃料と搭載するためのタンクを有していることが好ましい。
A plurality of propulsion devices 24 (eight examples are illustrated in FIG. 2) are installed on the bottom of the
原子力発電設備22は、原子炉26、原子炉回りの補機27、蒸気タービン28、発電機29、復水器(コンデンサー)30、給水ポンプ31、取水管32、排水管33及び運転管理室34を有する。また、原子力発電設備22と陸上施設(図示せず)とは、インターフェースである送電ケーブル35及び信号ケーブル36によって接続される。これらの原子力発電設備22が有する各設備、送電ケーブル35、信号ケーブル36、及びGPS受信機23、並びに各設備間の配管は、上記実施形態における原子炉9、原子炉回りの補機10、蒸気タービン11、発電機12、復水器(コンデンサー)13、給水ポンプ14、取水管15、排水管16、運転管理室17、送電ケーブル18、信号ケーブル19、及びGPS受信機4、並びに各設備間の配管と同じものを用いることができるので、ここでは説明を省略する。
The nuclear
本実施形態の海上移動式原子力発電プラントは、上記実施形態のものと同様の利点を有する。すなわち、この海上移動式原子力発電プラントは、360度いずれの方向にも安全且つ迅速に移動することができ、各々の推進器を独立して作動させることによって、方向及び速度の微調整が可能である。従って、地震、津波、台風等の自然災害が生じた場合などには、安全な地域や点検ドッグが設置された箇所等まで容易に原子力発電プラントを移動することが可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、海上に浮かぶ台船型の浮体構造物上に原子力発電設備を備えるため、自然災害から生じる大きな衝撃や応力による影響を緩和することができる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、海上施設と陸上施設とに機能を分割し、それらをケーブルで接続する構成を備えるため、プラントの設計、運転、保守を柔軟に行うことが可能である。さらには、当該海上移動式原子力発電プラントは、GPS衛星からの情報に基づいて作動するDPSを備えることによって、所望の位置まで又は現在位置にこの原子力発電プラントを正確に移動・保持することができる。 The offshore mobile nuclear power plant of this embodiment has the same advantages as those of the above embodiment. In other words, this offshore mobile nuclear power plant can move safely and quickly in any direction of 360 degrees, and by operating each propulsion unit independently, it is possible to finely adjust the direction and speed. is there. Therefore, when a natural disaster such as an earthquake, tsunami, or typhoon occurs, it is possible to easily move the nuclear power plant to a safe area or a place where an inspection dog is installed. In addition, since the offshore mobile nuclear power plant includes a nuclear power generation facility on a stand-type floating structure floating on the sea, it is possible to mitigate the effects of large impacts and stresses caused by natural disasters. In addition, since the offshore mobile nuclear power plant has a configuration in which functions are divided into offshore facilities and onshore facilities and these are connected by cables, the design, operation, and maintenance of the plant can be performed flexibly. . Furthermore, the offshore mobile nuclear power plant can accurately move and hold the nuclear power plant up to a desired position or the current position by providing a DPS that operates based on information from GPS satellites. .
本発明による海上移動式原子力発電プラントは、上記の実施形態に限定されるものではない。この海上移動式原子力発電プラントは、セミサブ型又は台船型の浮体構造物が、原子力発電設備の点検、修理、燃料交換等のための海上基地を備えた他の浮体構造物と接続可能に構成されていてよい。セミサブ型又は台船型の浮体構造物自体が他の移動式の浮体構造物との接続手段を有することによって、陸上あるいは海上定置式の基地まで移動する必要なく、任意の位置で点検、修理、燃料交換等の作業を行うことが可能となる。また、このような海上基地を備えた他の浮体構造物にも複数基の推進器が備えられている場合には、本発明による海上移動式原子力発電プラントと他の移動式の浮体構造物との迅速な接続が可能となる。この接続手段は、セミサブ型又は台船型の浮体構造物と他の浮体構造物が確実に接続可能である限りは特に限定されないが、例えば、双方または一方の浮体構造物の箱型プラットホーム又は台船に備えられた主に鋼鉄製の連絡橋を架橋する手段が考えられる。 The offshore mobile nuclear power plant according to the present invention is not limited to the above embodiment. This offshore mobile nuclear power plant is configured so that a semi-sub or pontoon type floating structure can be connected to other floating structures equipped with a marine base for inspection, repair, refueling, etc. of nuclear power generation facilities. It may be. Inspection, repair, fuel at any position without the need to move to a land or marine stationary base by having a semi-sub or carrier type floating structure itself connected to other mobile floating structures. It is possible to perform work such as replacement. In addition, in the case where another floating structure equipped with such a marine base is also provided with a plurality of propulsion devices, the offshore mobile nuclear power plant according to the present invention and other mobile floating structures Can be connected quickly. The connecting means is not particularly limited as long as the semi-sub or floating type floating structure can be reliably connected to the other floating structure. For example, the box type platform or the flat ship of both or one floating structure can be used. A means of bridging the main steel bridge built in the can be considered.
本発明による海上移動式原子力発電プラントの箱型プラットホーム又は台船に載置される原子力発電設備は、原子炉、蒸気タービン、復水器、及び給水ポンプの系統に限定されず、例えば、原子炉及び蒸気タービンの系統のみを海上施設とし、その他の設備を陸上施設として備えてもよい。 The nuclear power generation equipment mounted on the box platform or the trolley of the offshore mobile nuclear power plant according to the present invention is not limited to the reactor, steam turbine, condenser, and feed pump system, for example, the nuclear reactor. In addition, only the steam turbine system may be provided as an offshore facility, and other facilities may be provided as an onshore facility.
本発明の海上移動式原子力発電プラントは、地震、津波、台風等の自然災害に対する十分な耐性を有するため、運転の安全性が高められると共に、国民への安定かつ平和的な電力供給が可能となる。また、当該海上移動式原子力発電プラントは、遠方の地域まで航行移動させることが可能であるから、国際社会に大きな貢献を提供できる。 The offshore mobile nuclear power plant of the present invention has sufficient resistance to natural disasters such as earthquakes, tsunamis, typhoons, etc., so that the safety of operation is enhanced and stable and peaceful power supply to the public is possible. Become. In addition, since the offshore mobile nuclear power plant can be moved to a distant area, it can greatly contribute to the international community.
1 海上移動式原子力発電プラント
2 セミサブ型浮体構造物
3 原子力発電設備
4 GPS受信機
5 推進器
6 水中フロート
7 コラム
8 箱型プラットホーム
9 原子炉
10 原子炉補機
11 蒸気タービン
12 発電機
13 復水器
14 給水ポンプ
15 取水管
16 排水管
17 運転管理室
18 送電ケーブル
19 信号ケーブル
H 箱型プラットホームの底面と海面との最短距離
20 海上移動式原子力発電プラント
21 台船型浮体構造物
22 原子力発電設備
23 GPS受信機
24 推進器
25 台船
26 原子炉
27 原子炉補機
28 蒸気タービン
29 発電機
30 復水器
31 給水ポンプ
32 取水管
33 排水管
34 運転管理室
35 送電ケーブル
36 信号ケーブル
1 Marine mobile nuclear power plant 2
Claims (8)
この箱型プラットホームに載置され、ケーブルによって陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムと
を備える海上移動式原子力発電プラント。 A plurality of submersible floats each having a plurality of propellers that can rotate independently in all directions, a plurality of submersibles attached to the submersible floats, submerged in the sea, and supported by the columns A semi-sub floating structure composed of open box platforms,
A nuclear power generation facility mounted on this box platform and connected to the land facility by cable;
Offshore mobile nuclear power plant with automatic ship position retention system.
この台船に載置され、ケーブルにより陸上施設と接続される原子力発電設備と、
自動船位保持システムと
を備える海上移動式原子力発電プラント。 A trolley type floating structure having a trolley with a plurality of propulsors each independently capable of rotating in all directions mounted on the bottom;
A nuclear power generation facility mounted on this carriage and connected to the onshore facility by cable;
Offshore mobile nuclear power plant with automatic ship position retention system.
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