JP6264920B2 - Utilization system of steam turbine for nuclear power generation - Google Patents

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Description

本発明は、主として廃炉中の原子力発電所に設置された蒸気タービンを活用する際に適用される原子力発電用蒸気タービンの利用システムに関する。   The present invention relates to a utilization system of a steam turbine for nuclear power generation which is applied mainly when utilizing a steam turbine installed in a nuclear power plant in a decommissioning furnace.

原子力発電所は、設計寿命の経過その他の理由により、廃炉(廃止措置)と呼ばれる解体撤去作業が順次予定されており、40年以上の運転は原則として認めないとの原子力安全規制強化を受けて、現在、老朽化による廃炉だけでも既に数基が廃炉の対象となっている。   Nuclear power plants are scheduled to be dismantled and removed, which is called decommissioning (decommissioning), due to the passage of the design life and other reasons. In principle, nuclear power plants are not allowed to operate for more than 40 years. At present, only a few decommissioning reactors are already subject to decommissioning.

廃炉は、商業用軽水炉については国内では未だ実績がないが、運転終了後、使用済燃料の搬出、系統除染、安全貯蔵、解体撤去といった工程で行う必要があり、数十年の期間を要すると言われている。   Decommissioning has not yet been conducted in Japan for commercial light water reactors, but after completion of operation, it has to be carried out in processes such as removal of spent fuel, system decontamination, safe storage, and demolition removal. It is said that it is necessary.

ここで、廃炉中においては、各工程の内容に応じた電力供給が長期間必要となるため、タービンを解体撤去せず、廃炉中の発電設備として活用すべきであるとの提言が一部でなされており(非特許文献1,2)、非特許文献1には、コンバインドサイクル発電のように、ガスタービンの排熱を排熱回収ボイラーで回収し、この排熱で水を蒸気に変えた後、該蒸気を原子力発電所の蒸気タービンに供給する点が開示されている。   Here, in the decommissioning, it is necessary to supply power according to the contents of each process for a long time. Therefore, it is recommended that the turbine should be used as power generation equipment in the decommissioning without dismantling and removing the turbine. (Non-patent Documents 1 and 2). In Non-patent Document 1, the exhaust heat of the gas turbine is recovered by an exhaust heat recovery boiler as in combined cycle power generation, and water is converted into steam by this exhaust heat. After changing, it is disclosed that the steam is fed to the steam turbine of a nuclear power plant.

「原発に有終の美を」、[平成26年2月1日検索]、インターネット<http://kabu-m-hikari.com/newpage1.htm>“Beautiful beauty for nuclear power plant”, [Search on February 1, 2014], Internet <http://kabu-m-hikari.com/newpage1.htm> 「原子力発電所の既存蒸気タービン及び発電機・送電設備の有効活用についての提言」、[平成26年2月1日検索]、インターネット<http://www.niira-accord.jp/1830>“Proposals for effective use of existing steam turbines and generators / transmission facilities at nuclear power plants”, [Search on February 1, 2014], Internet <http://www.niira-accord.jp/1830>

しかしながら、コンバインドサイクル発電は、熱効率を改善すべく、ガスタービンの燃焼温度が1000゜Cから1300゜C、さらに1500゜Cへと高められ、それに伴って蒸気タービンもより高温に対応できるよう改良されてきているところ、原子力発電所では、燃料被覆材に用いられているジルコニウムの耐熱性の関係で冷却水の温度をあまり高くすることができないため、蒸気タービンの入口温度も300゜C未満に抑えられている。   However, combined cycle power generation has been improved so that the combustion temperature of the gas turbine is increased from 1000 ° C to 1300 ° C, and further 1500 ° C, and the steam turbine can cope with higher temperatures in order to improve thermal efficiency. However, at the nuclear power plant, the temperature of the cooling water cannot be made very high due to the heat resistance of the zirconium used in the fuel coating material, so the inlet temperature of the steam turbine is also kept below 300 ° C. It has been.

すなわち、火力発電所の蒸気タービンであれば、蒸気条件が550゜Cを上回るため(ターボ機械協会Webサイト)、上述したガスタービンと組み合わせることで熱効率の高いコンバインドサイクル発電を実現することができるが、蒸気条件が300゜Cを下回る原子力発電所の蒸気タービンでは、ガスタービンの優れた性能を生かすことは難しい。   That is, in the case of a steam turbine of a thermal power plant, the steam condition exceeds 550 ° C. (Turbomachine Association website), so combined cycle power generation with high thermal efficiency can be realized by combining with the gas turbine described above. In the steam turbine of a nuclear power plant where the steam conditions are below 300 ° C., it is difficult to take advantage of the excellent performance of the gas turbine.

ちなみに、最近のガスタービンコンバインドサイクル発電では、ガスタービンの燃焼条件を1700゜C/25〜35気圧、排熱回収ボイラからの蒸気を約650゜C〜700゜C/170気圧とすることにより、60%を超える熱効率を実現可能なものも開発されているが(NEDOプロジェクト 実用化ドキュメント)、このようなガスタービンであれば、原子力発電所の蒸気タービンとの組み合わせはますます困難になる。   By the way, in the recent gas turbine combined cycle power generation, by setting the combustion condition of the gas turbine to 1700 ° C / 25 to 35 atmospheres and the steam from the exhaust heat recovery boiler to about 650 ° C to 700 ° C / 170 atmospheres, Some have been developed that can achieve thermal efficiency exceeding 60% (NEDO Project Practical Document), but with such a gas turbine, it will become increasingly difficult to combine it with a steam turbine in a nuclear power plant.

一方、ガスタービンの排ガスを蒸気タービンに直接供給する方法も考えられるが、上述したようにガスタービンの排熱温度が550゜Cを上回るため、火力発電所の蒸気タービンであればともかく、原子力発電所の蒸気タービンへの直接供給は、耐熱性や耐圧性の観点でやはり困難となる。   On the other hand, a method of directly supplying the gas turbine exhaust gas to the steam turbine is also conceivable. However, since the exhaust heat temperature of the gas turbine exceeds 550 ° C. as described above, the nuclear power generation is possible regardless of the steam turbine of the thermal power plant. However, direct supply to the steam turbine is difficult in terms of heat resistance and pressure resistance.

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ガスタービンの優れた性能を生かしつつ、原子力発電所の蒸気タービンを有効に活用することが可能な原子力発電用蒸気タービンの利用システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a system for using a steam turbine for nuclear power generation that can effectively utilize the steam turbine of a nuclear power plant while utilizing the excellent performance of the gas turbine. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムは請求項1に記載したように、ガスタービンの回転軸に圧縮機の回転軸を連結するとともに、該圧縮機の吐出側を原子力発電所に設置された蒸気タービンの吸気側に連通接続した原子力発電用蒸気タービンの利用システムであって、前記ガスタービンの排気側を熱交換器を介して前記圧縮機と前記蒸気タービンとをつなぐ空気流路に接続したものである。   In order to achieve the above object, a system for using a steam turbine for nuclear power generation according to the present invention connects a rotary shaft of a compressor to a rotary shaft of a gas turbine and discharges the compressor as described in claim 1. A system for using a steam turbine for nuclear power generation having a side connected to an intake side of a steam turbine installed in a nuclear power plant, wherein the compressor and the steam turbine are connected to an exhaust side of the gas turbine via a heat exchanger Connected to the air flow path connecting the two.

また、本発明に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムは、前記蒸気タービンの排気側を前記圧縮機の吸気側に連通接続することで、該蒸気タービンを含む空気流路を循環流路としたものである。   Further, in the system for using a steam turbine for nuclear power generation according to the present invention, the exhaust passage side of the steam turbine is connected to the intake side of the compressor so that the air passage including the steam turbine is a circulation passage. Is.

また、本発明に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムは請求項3に記載したように、ガスタービンの回転軸に圧縮機の回転軸を連結するとともに、該圧縮機の吐出側を原子力発電所に設置された蒸気タービンの吸気側に連通接続した原子力発電用蒸気タービンの利用システムであって、前記蒸気タービンの排気側を前記圧縮機の吸気側に連通接続することで、該蒸気タービンを含む空気流路を循環流路としたものである。   In addition, the system for using a steam turbine for nuclear power generation according to the present invention, as described in claim 3, connects the rotary shaft of the compressor to the rotary shaft of the gas turbine, and the discharge side of the compressor is connected to the nuclear power plant. A system for using a steam turbine for nuclear power generation connected to the intake side of a steam turbine installed in the steam turbine, including the steam turbine by connecting the exhaust side of the steam turbine to the intake side of the compressor The air flow path is a circulation flow path.

本発明に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムにおいては、ガスタービンの回転軸に圧縮機の回転軸を連結するとともに、該圧縮機の吐出側を原子力発電所に設置された蒸気タービンの吸気側に連通接続してある。   In the system for using a steam turbine for nuclear power generation according to the present invention, the rotary shaft of the compressor is connected to the rotary shaft of the gas turbine, and the discharge side of the compressor is the intake side of the steam turbine installed in the nuclear power plant Is connected in communication.

このようにすると、上述した圧縮機は、ガスタービンの作動に応答して外気を取り込むとともに、その外気から高温の圧縮空気を生成し、原子力発電所の蒸気タービンでは、該圧縮空気の膨張仕事によって蒸気と同様にタービン翼を回転させ、蒸気タービンに連結された発電機によって発電が行われる。   If it does in this way, while the compressor mentioned above takes in outside air in response to the operation of a gas turbine, high temperature compressed air is generated from the outside air, and in the steam turbine of a nuclear power plant, by the expansion work of this compressed air The turbine blades are rotated in the same manner as the steam, and power is generated by a generator connected to the steam turbine.

ガスタービンは任意に構成することが可能であり、例えば天然ガスや液体水素を燃料とすることができる。   The gas turbine can be arbitrarily configured, for example, natural gas or liquid hydrogen can be used as fuel.

ガスタービンの回転軸に圧縮機の回転軸を連結する構成は、ガスタービンの回転軸から圧縮機の回転軸へと回転トルクが伝達される形であればどのような連結でもかまわず、同軸に直接連結する、適当な減速機を介して同軸に連結する、回転軸が非同軸となるように公知の回転駆動機構を介して連結するといった態様を適宜選択することが可能である。   The configuration in which the compressor rotation shaft is connected to the gas turbine rotation shaft may be any connection as long as rotational torque is transmitted from the gas turbine rotation shaft to the compressor rotation shaft. It is possible to appropriately select a mode of direct connection, coaxial connection through an appropriate reduction gear, or connection through a known rotational drive mechanism so that the rotation shaft is non-coaxial.

ガスタービンを用いた発電を行いつつ、原子力発電所の蒸気タービンで発電を行うにあたり、ガスタービンを用いた発電は、ガスタービンのみによる発電とすることはできるが、これに代えて、ガスタービンとの組み合わせに適した蒸気タービンによる発電を併せて行う、いわゆるコンバインドサイクル発電とするのが望ましい。   When performing power generation using a steam turbine at a nuclear power plant while generating power using a gas turbine, power generation using a gas turbine can be performed only by a gas turbine. It is desirable to use so-called combined cycle power generation in which power generation by a steam turbine suitable for the combination is performed.

圧縮機から吐出される圧縮空気は、該圧縮機で断熱圧縮を受けることにより高温状態になっているが、これだけでは原子力発電所の蒸気タービンを十分に回転させることができない場合、圧縮機と原子力発電所の蒸気タービンとをつなぐ空気流路にガスタービンの排気側を熱交換器を介して接続した構成とすることができる。   The compressed air discharged from the compressor is in a high temperature state due to adiabatic compression by the compressor, but if this alone cannot sufficiently rotate the steam turbine of the nuclear power plant, the compressor and the nuclear power It can be set as the structure which connected the exhaust side of the gas turbine through the heat exchanger to the air flow path which connects with the steam turbine of a power plant.

かかる構成によれば、ガスタービンの排熱により、圧縮機から吐出された圧縮空気をさらに加熱することができるため、原子力発電所の蒸気タービンを十分に回転させることが可能となる。   According to this configuration, the compressed air discharged from the compressor can be further heated by the exhaust heat of the gas turbine, so that the steam turbine of the nuclear power plant can be sufficiently rotated.

ここで、加圧水型原子炉(以下、PWR)では、原子炉内を循環する一次冷却系から熱交換器(蒸気発生器)を介して蒸気タービンを循環する二次冷却系へと熱エネルギーが伝熱されるため、該蒸気タービンは、供用中、運転・保守上の放射線防護対策が不要になっており、運転中止後も、放射能で汚染された状態ではない。   Here, in a pressurized water reactor (hereinafter referred to as PWR), heat energy is transferred from a primary cooling system circulating in the reactor to a secondary cooling system circulating in a steam turbine via a heat exchanger (steam generator). Since the steam turbine is heated, no radiation protection measures for operation and maintenance are required during operation, and the steam turbine is not contaminated with radioactivity even after the operation is stopped.

そのため、本発明における原子力発電所がPWRである場合には、蒸気タービンから排出されるガスをそのまま大気に放出することが可能である。   Therefore, when the nuclear power plant in the present invention is a PWR, the gas discharged from the steam turbine can be released to the atmosphere as it is.

一方、沸騰水型原子炉(以下、BWR)の場合、原子炉内を循環する冷却水がそのまま蒸気タービンを循環するため、該蒸気タービンは、供用中、放射能汚染を受け、運転中止後も内部が放射能汚染された状態となるが、この場合において、蒸気タービンの排気側を圧縮機の吸気側に連通接続することで、該蒸気タービンを含む空気流路を循環流路としたならば、蒸気タービン内の放射性物質が大気に放出されるのを防止することができる。   On the other hand, in the case of a boiling water reactor (hereinafter referred to as BWR), since the cooling water circulating in the reactor circulates in the steam turbine as it is, the steam turbine is subjected to radioactive contamination during operation, and even after the operation is stopped. In this case, if the exhaust gas side of the steam turbine is connected to the intake side of the compressor, the air flow path including the steam turbine is used as a circulation flow path. The radioactive material in the steam turbine can be prevented from being released to the atmosphere.

第1実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム1のブロック図。The block diagram of the utilization system 1 of the steam turbine for nuclear power generation concerning 1st Embodiment. 変形例に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムのブロック図。The block diagram of the utilization system of the steam turbine for nuclear power generation concerning a modification. 別の変形例に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムのブロック図。The block diagram of the utilization system of the steam turbine for nuclear power generation concerning another modification. 第2実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム41のブロック図。The block diagram of the utilization system 41 of the steam turbine for nuclear power generation concerning 2nd Embodiment. 変形例に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムのブロック図。The block diagram of the utilization system of the steam turbine for nuclear power generation concerning a modification. 別の変形例に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムのブロック図。The block diagram of the utilization system of the steam turbine for nuclear power generation concerning another modification.

以下、本発明に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。   Embodiments of a system for using a steam turbine for nuclear power generation according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムを示したブロック図である。同図に示すように、本実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム1は、タービン建屋という形でPWR型の原子力発電所内に設置された発電設備11とそれに隣接設置されたコンバインドサイクル発電設備2とを組み合わせたものであって、該コンバインドサイクル発電設備は、取り込まれた外気を圧縮するガスタービン用圧縮機3と、該ガスタービン用圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃焼させる燃焼室4と、該燃焼室で生成された燃焼ガスで回転するガスタービン5と、該ガスタービンの回転軸に連結された発電機6と、ガスタービン5から吐出される排ガスが供給される排熱回収ボイラー7と、該排熱回収ボイラーで生成された蒸気が供給されるコンバインド用蒸気タービン8と、該コンバインド用蒸気タービンからの蒸気を水に戻して排熱回収ボイラー7に送り込む復水器9とで構成してあり、ガスタービン用圧縮機3,ガスタービン5、発電機6及びコンバインド用蒸気タービン8は、それらの回転軸を互いに連結してある。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a system for using a steam turbine for nuclear power generation according to a first embodiment. As shown in the figure, a steam turbine utilization system 1 according to this embodiment includes a power generation facility 11 installed in a PWR type nuclear power plant in the form of a turbine building and a combined cycle power generation installed adjacent thereto. The combined cycle power generation facility is a combination of the facility 2, and the combined cycle power generation facility mixes and burns the gas turbine compressor 3 that compresses the taken-out outside air, and the compressed air and fuel from the gas turbine compressor. A combustion chamber 4, a gas turbine 5 that rotates with combustion gas generated in the combustion chamber, a generator 6 that is connected to a rotating shaft of the gas turbine, and an exhaust gas to which exhaust gas discharged from the gas turbine 5 is supplied A heat recovery boiler 7, a combined steam turbine 8 to which steam generated by the exhaust heat recovery boiler is supplied, and the combined steam turbine? And a condenser 9 for returning the steam to water and sending it to the exhaust heat recovery boiler 7. The gas turbine compressor 3, the gas turbine 5, the generator 6 and the combined steam turbine 8 are rotated. The shafts are connected to each other.

一方、発電設備11は、蒸気タービン12と該蒸気タービンの回転軸に連結された発電機13とで構成してある。   On the other hand, the power generation facility 11 includes a steam turbine 12 and a generator 13 connected to the rotating shaft of the steam turbine.

ここで、ガスタービン5の回転軸には、本実施形態の圧縮機14を連結してあるとともに、該圧縮機の吐出側を蒸気タービン12の吸気側に連通接続してある。   Here, the compressor 14 of this embodiment is connected to the rotating shaft of the gas turbine 5, and the discharge side of the compressor is connected to the intake side of the steam turbine 12.

ガスタービン5は、天然ガスや液体水素を燃料としたガスタービンで構成することが可能である。   The gas turbine 5 can be composed of a gas turbine using natural gas or liquid hydrogen as fuel.

本実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム1を構築するにあたっては、廃炉(廃止措置)を受けて運転が中止された後、まず、原子力発電所の敷地内に発電設備11に隣接させる形でコンバインドサイクル発電設備2を設置する。   In constructing the nuclear power generation steam turbine utilization system 1 according to the present embodiment, after the operation is stopped due to the decommissioning (decommissioning), first, adjacent to the power generation facility 11 in the site of the nuclear power plant The combined cycle power generation facility 2 is installed in such a way that

一方、蒸気タービン12に接続されている主蒸気管を、それまで接続されていた原子炉内の蒸気発生器(図示せず)から圧縮機14の吐出側へとつなぎ代える。   On the other hand, the main steam pipe connected to the steam turbine 12 is connected to the discharge side of the compressor 14 from the steam generator (not shown) in the nuclear reactor connected so far.

次に、コンバインドサイクル発電設備2を運転稼働する。   Next, the combined cycle power generation facility 2 is operated.

このようにすると、圧縮機14においては、ガスタービン5の作動に応答して外気が取り込まれ、その外気から高温の圧縮空気が生成されるとともに、該圧縮空気は、上述した主蒸気管を介して蒸気タービン12の吸気側に供給される。   If it does in this way, in the compressor 14, outside air will be taken in response to the action | operation of the gas turbine 5, high temperature compressed air will be produced | generated from the outside air, and this compressed air will pass through the main steam pipe mentioned above. To the intake side of the steam turbine 12.

そして、蒸気タービン12では、供給された圧縮空気の膨張仕事によってタービン翼が回転し、該蒸気タービンに連結された発電機13で発電が行われる。   In the steam turbine 12, the turbine blades are rotated by the expansion work of the supplied compressed air, and power is generated by the generator 13 connected to the steam turbine.

蒸気タービン12によって発電機13で発電された電力は、コンバインドサイクル発電設備2で発電された電力とともに、原子炉を冷却するための電力、使用済み核燃料を使用済燃料貯蔵プールで数年間にわたり冷却し続けるための電力、その他原子力発電所内で必要となる電力として用いればよい。   The electric power generated by the generator 13 by the steam turbine 12 cools the power generated by the combined cycle power generation facility 2 as well as the power for cooling the nuclear reactor and spent nuclear fuel in the spent fuel storage pool for several years. It can be used as power to continue and other power required in nuclear power plants.

以上説明したように、本実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム1によれば、ガスタービン5の回転軸に圧縮機14の回転軸を連結するとともに、該圧縮機の吐出側を原子力発電所に設置された蒸気タービン12の吸気側に連通接続するようにしたので、ガスタービン5の回転エネルギーによって高温の圧縮空気が圧縮機14で生成されるとともに、該圧縮空気で蒸気タービン12を回転させて発電機13を駆動することが可能となり、かくして廃炉になった原子力発電所の発電設備11を、運転中止後に原子力発電所内で必要となる電力をまかなう手段として有効に活用することが可能となる。   As described above, according to the nuclear power generation steam turbine utilization system 1 according to the present embodiment, the rotary shaft of the compressor 14 is connected to the rotary shaft of the gas turbine 5 and the discharge side of the compressor is connected to the nuclear power plant. Since the steam turbine 12 is connected to the intake side of the steam turbine 12 installed in the power plant, high-temperature compressed air is generated by the compressor 14 due to the rotational energy of the gas turbine 5, and the steam turbine 12 is compressed with the compressed air. It is possible to drive the generator 13 by rotating it, so that the power generation equipment 11 of the nuclear power plant that has become a decommissioned reactor can be effectively used as a means to cover the power required in the nuclear power plant after the operation is stopped. It becomes possible.

また、本実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム1によれば、蒸気タービン12における耐熱性に配慮してガスタービン5の出力を抑えて出口温度を下げるといった対策が不要であるため、圧縮機14によるトルク負荷がガスタービン5に若干作用するものの、コンバインドサイクル発電設備2にその性能を十分に発揮させることが可能となる。   In addition, according to the nuclear power generation steam turbine utilization system 1 according to the present embodiment, there is no need to take measures such as suppressing the output of the gas turbine 5 and lowering the outlet temperature in consideration of heat resistance in the steam turbine 12. Although the torque load due to the compressor 14 slightly acts on the gas turbine 5, the combined cycle power generation facility 2 can sufficiently exhibit its performance.

本実施形態では特に言及しなかったが、原子力発電所の蒸気タービン12を圧縮機14による高温圧縮空気で十分に回転させることができない場合には、図2に示したように、圧縮機14の吐出側と蒸気タービン43の吸気側とをつなぐ空気流路21にガスタービン5の排気側を熱交換器22を介して接続した構成とすればよい。   Although not particularly mentioned in the present embodiment, when the steam turbine 12 of the nuclear power plant cannot be sufficiently rotated by the high-temperature compressed air by the compressor 14, as shown in FIG. What is necessary is just to set it as the structure which connected the exhaust side of the gas turbine 5 via the heat exchanger 22 to the air flow path 21 which connects the discharge side and the intake side of the steam turbine 43.

ここで、同図に示した変形例では、ガスタービン5の排気側を直接接続するのではなく、該ガスタービンの排気側が連通接続された排熱回収ボイラー7を介して接続してある。   Here, in the modification shown in the figure, the exhaust side of the gas turbine 5 is not directly connected, but is connected via an exhaust heat recovery boiler 7 that is connected to the exhaust side of the gas turbine.

かかる構成によれば、ガスタービン5の排熱により、圧縮機14から吐出された圧縮空気をさらに加熱することができるため、原子力発電所の蒸気タービン12を十分に回転させることが可能となる。   According to such a configuration, the compressed air discharged from the compressor 14 can be further heated by the exhaust heat of the gas turbine 5, so that the steam turbine 12 of the nuclear power plant can be sufficiently rotated.

また、本実施形態では、ガスタービン5をコンバインドサイクル発電設備2の構成要素として設置するようにしたが、本発明における原子力発電用蒸気タービンの利用システムは、必ずしもこのような形態でガスタービンを備える必要はなく、ガスタービン5の排熱を利用したコンバインド用蒸気タービン8による発電を省略してもかまわない。   Moreover, in this embodiment, although the gas turbine 5 was installed as a component of the combined cycle power generation equipment 2, the utilization system of the steam turbine for nuclear power generation in this invention is necessarily provided with a gas turbine in such a form. There is no need, and the power generation by the combined steam turbine 8 using the exhaust heat of the gas turbine 5 may be omitted.

図3はかかる変形例を示したものであり、ガスタービン5の排気側を、熱交換器22を介して、圧縮機14と蒸気タービン12とをつなぐ空気流路21に接続してある。   FIG. 3 shows such a modification, and the exhaust side of the gas turbine 5 is connected to an air flow path 21 that connects the compressor 14 and the steam turbine 12 via a heat exchanger 22.

このようにすれば、ガスタービン5の排熱により、圧縮機14から吐出された圧縮空気が大幅に昇温されることとなり、かくして発電設備11の能力を大幅に高めることが可能となる。   If it does in this way, the exhaust air of gas turbine 5 will raise the temperature of the compressed air discharged from compressor 14 greatly, and it becomes possible to raise the capability of power generation equipment 11 significantly in this way.

[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. Note that components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図4は、第2実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システムを示したブロック図である。同図に示すように、本実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム41は、タービン建屋という形でBWR型の原子力発電所内に設置された発電設備42とそれに隣接設置されたコンバインドサイクル発電設備2とを組み合わせたものであって、発電設備42は、蒸気タービン43と該蒸気タービンの回転軸に連結された発電機44とで構成してあり、ガスタービン5の回転軸には圧縮機14を連結してあるとともに、該圧縮機の吐出側を蒸気タービン43の吸気側に連通接続してあるが、第1実施形態とは異なり、蒸気タービン43の排気側を圧縮機14の吸気側に連通接続することで、該蒸気タービンを含む空気流路を循環流路45としてある。   FIG. 4 is a block diagram showing a nuclear power generation steam turbine utilization system according to the second embodiment. As shown in the figure, a steam turbine utilization system 41 according to this embodiment includes a power generation facility 42 installed in a BWR nuclear power plant in the form of a turbine building and a combined cycle power generation installed adjacent thereto. The power generation equipment 42 is composed of a steam turbine 43 and a generator 44 connected to the rotary shaft of the steam turbine, and a compressor is connected to the rotary shaft of the gas turbine 5. 14, and the discharge side of the compressor is connected to the intake side of the steam turbine 43. Unlike the first embodiment, the exhaust side of the steam turbine 43 is connected to the intake side of the compressor 14. The air flow path including the steam turbine is used as the circulation flow path 45 by being connected in communication.

第2実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム41を構築するにあたっては、廃炉(廃止措置)を受けて運転が中止された後、まず、原子力発電所の敷地内に発電設備42に隣接させる形でコンバインドサイクル発電設備2を設置する。   In constructing the nuclear power generation steam turbine utilization system 41 according to the second embodiment, after the operation is stopped in response to the decommissioning (decommissioning), first, the power generation facility 42 is installed in the site of the nuclear power plant. The combined cycle power generation facility 2 is installed adjacent to each other.

一方、蒸気タービン43に接続されている主蒸気管を、それまで接続されていた原子炉(図示せず)から圧縮機14の吐出側へとつなぎ代える。   On the other hand, the main steam pipe connected to the steam turbine 43 is connected from the reactor (not shown) connected so far to the discharge side of the compressor 14.

次に、コンバインドサイクル発電設備2を運転稼働する。   Next, the combined cycle power generation facility 2 is operated.

このようにすると、圧縮機14においては、ガスタービン5の作動に応答して、蒸気タービン43からの戻り空気が取り込まれ、その戻り空気から高温の圧縮空気が生成されるとともに、該圧縮空気は、上述した主蒸気管を介して蒸気タービン43の吸気側に供給される。   In this way, in the compressor 14, in response to the operation of the gas turbine 5, return air from the steam turbine 43 is taken in, high-temperature compressed air is generated from the return air, and the compressed air is Then, it is supplied to the intake side of the steam turbine 43 through the main steam pipe described above.

そして、蒸気タービン43では、供給された圧縮空気の膨張仕事によってタービン翼が回転し、該蒸気タービンに連結された発電機44で発電が行われる。   In the steam turbine 43, the turbine blades are rotated by the expansion work of the supplied compressed air, and the generator 44 connected to the steam turbine generates power.

蒸気タービン43によって発電機44で発電された電力は第1実施形態と同様、コンバインドサイクル発電設備2で発電された電力とともに、原子炉を冷却するための電力、使用済み核燃料を使用済燃料貯蔵プールで数年間にわたり冷却し続けるための電力、その他原子力発電所内で必要となる電力として用いればよい。   The power generated by the generator 44 by the steam turbine 43 is the same as that of the first embodiment, together with the power generated by the combined cycle power generation facility 2, the power for cooling the nuclear reactor, the spent nuclear fuel is used as the spent fuel storage pool. Therefore, it may be used as electric power for continuing cooling for several years or other electric power required in a nuclear power plant.

以上説明したように、本実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム41によれば、ガスタービン5の回転軸に圧縮機14の回転軸を連結するとともに、該圧縮機の吐出側を原子力発電所に設置された蒸気タービン43の吸気側に連通接続するようにしたので、ガスタービン5の回転エネルギーによって高温の圧縮空気が圧縮機14で生成されるとともに、該該圧縮空気で蒸気タービン43を回転させて発電機44を駆動することが可能となり、かくして廃炉になった原子力発電所の発電設備42を、運転中止後に原子力発電所内で必要となる電力をまかなう手段として有効に活用することが可能となる。   As described above, according to the nuclear power generation steam turbine utilization system 41 according to the present embodiment, the rotary shaft of the compressor 14 is connected to the rotary shaft of the gas turbine 5 and the discharge side of the compressor is connected to the nuclear power plant. Since it is connected to the intake side of the steam turbine 43 installed in the power plant, high-temperature compressed air is generated by the compressor 14 by the rotational energy of the gas turbine 5, and the steam turbine 43 is generated by the compressed air. It is possible to drive the generator 44 by rotating the power generator 44, and thus effectively use the power generation equipment 42 of the nuclear power plant that has been decommissioned as a means to cover the power required in the nuclear power plant after the operation is stopped. Is possible.

また、本実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム41によれば、蒸気タービン43における耐熱性に配慮してガスタービン5の出力を抑えて出口温度を下げるといった対策が不要であるため、圧縮機14によるトルク負荷がガスタービン5に若干作用するものの、コンバインドサイクル発電設備2にその性能を十分に発揮させることが可能となる。   Moreover, according to the utilization system 41 of the steam turbine for nuclear power generation according to the present embodiment, a measure such as suppressing the output of the gas turbine 5 and lowering the outlet temperature in consideration of heat resistance in the steam turbine 43 is unnecessary. Although the torque load due to the compressor 14 slightly acts on the gas turbine 5, the combined cycle power generation facility 2 can sufficiently exhibit its performance.

また、本実施形態に係る原子力発電用蒸気タービンの利用システム41によれば、蒸気タービン43の排気側を圧縮機14の吸気側に連通接続することで、該蒸気タービンを含む空気流路を循環流路45としたので、蒸気タービン43内の放射性物質が大気に放出されるのを防止することができる。   Further, according to the utilization system 41 of the steam turbine for nuclear power generation according to the present embodiment, the exhaust side of the steam turbine 43 is connected to the intake side of the compressor 14 to circulate the air flow path including the steam turbine. Since the flow path 45 is used, it is possible to prevent radioactive substances in the steam turbine 43 from being released to the atmosphere.

本実施形態では特に言及しなかったが、原子力発電所の蒸気タービン43を圧縮機14による高温圧縮空気で十分に回転させることができない場合には、図5に示したように、圧縮機14の吐出側と蒸気タービン43の吸気側とをつなぐ空気流路21にガスタービン5の排気側を熱交換器22を介して接続した構成とすればよい。   Although not particularly mentioned in the present embodiment, when the steam turbine 43 of the nuclear power plant cannot be sufficiently rotated by the high-temperature compressed air by the compressor 14, as shown in FIG. What is necessary is just to set it as the structure which connected the exhaust side of the gas turbine 5 via the heat exchanger 22 to the air flow path 21 which connects the discharge side and the intake side of the steam turbine 43.

ここで、同図に示した変形例では、ガスタービン5の排気側を直接接続するのではなく、該ガスタービンの排気側が連通接続された排熱回収ボイラー7を介して接続してある。   Here, in the modification shown in the figure, the exhaust side of the gas turbine 5 is not directly connected, but is connected via an exhaust heat recovery boiler 7 that is connected to the exhaust side of the gas turbine.

かかる構成によれば、ガスタービン5の排熱により、圧縮機14から吐出された圧縮空気をさらに加熱することができるため、原子力発電所の蒸気タービン43を十分に回転させることが可能となる。   According to such a configuration, the compressed air discharged from the compressor 14 can be further heated by the exhaust heat of the gas turbine 5, so that the steam turbine 43 of the nuclear power plant can be sufficiently rotated.

また、本実施形態では、ガスタービン5をコンバインドサイクル発電設備2の構成要素として設置するようにしたが、本発明における原子力発電用蒸気タービンの利用システムは、必ずしもこのような形態でガスタービンを備える必要はなく、ガスタービン5の排熱を利用したコンバインド用蒸気タービン8による発電を省略してもかまわない。   Moreover, in this embodiment, although the gas turbine 5 was installed as a component of the combined cycle power generation equipment 2, the utilization system of the steam turbine for nuclear power generation in this invention is necessarily provided with a gas turbine in such a form. There is no need, and the power generation by the combined steam turbine 8 using the exhaust heat of the gas turbine 5 may be omitted.

図6はかかる変形例を示したものであり、ガスタービン5の排気側を、熱交換器22を介して、圧縮機14と蒸気タービン12とをつなぐ空気流路21に接続してある。   FIG. 6 shows such a modification, and the exhaust side of the gas turbine 5 is connected to an air flow path 21 that connects the compressor 14 and the steam turbine 12 via a heat exchanger 22.

このようにすれば、ガスタービン5の排熱により、圧縮機14から吐出された圧縮空気が大幅に昇温されることとなり、かくして発電設備42の能力を大幅に高めることが可能となる。   If it does in this way, the exhaust air of gas turbine 5 will raise the temperature of the compressed air discharged from compressor 14 greatly, and it becomes possible to raise the capability of power generation equipment 42 greatly in this way.

1,41 原子力発電用蒸気タービンの利用システム
5 ガスタービン
12 蒸気タービン
14 圧縮機
21 空気流路
22 熱交換器
45 循環流路
1,41 Utilization system of steam turbine for nuclear power generation 5 Gas turbine 12 Steam turbine 14 Compressor 21 Air flow path 22 Heat exchanger 45 Circulation flow path

Claims (3)

ガスタービンの回転軸に圧縮機の回転軸を連結するとともに、該圧縮機の吐出側を原子力発電所に設置された蒸気タービンの吸気側に連通接続した原子力発電用蒸気タービンの利用システムであって、前記ガスタービンの排気側を熱交換器を介して前記圧縮機と前記蒸気タービンとをつなぐ空気流路に接続したことを特徴とする原子力発電用蒸気タービンの利用システム。 A system for using a steam turbine for nuclear power generation in which a rotation shaft of a compressor is connected to a rotation shaft of a gas turbine, and a discharge side of the compressor is connected to an intake side of a steam turbine installed in a nuclear power plant. A system for using a steam turbine for nuclear power generation, wherein the exhaust side of the gas turbine is connected to an air flow path connecting the compressor and the steam turbine via a heat exchanger. 前記蒸気タービンの排気側を前記圧縮機の吸気側に連通接続することで、該蒸気タービンを含む空気流路を循環流路とした請求項1記載の原子力発電用蒸気タービンの利用システム。 The system for using a steam turbine for nuclear power generation according to claim 1, wherein the exhaust passage side of the steam turbine is connected in communication with the intake side of the compressor so that the air passage including the steam turbine is a circulation passage. ガスタービンの回転軸に圧縮機の回転軸を連結するとともに、該圧縮機の吐出側を原子力発電所に設置された蒸気タービンの吸気側に連通接続した原子力発電用蒸気タービンの利用システムであって、前記蒸気タービンの排気側を前記圧縮機の吸気側に連通接続することで、該蒸気タービンを含む空気流路を循環流路としたことを特徴とする原子力発電用蒸気タービンの利用システム。 A system for using a steam turbine for nuclear power generation in which a rotation shaft of a compressor is connected to a rotation shaft of a gas turbine, and a discharge side of the compressor is connected to an intake side of a steam turbine installed in a nuclear power plant. A system for using a steam turbine for nuclear power generation, wherein the exhaust passage side of the steam turbine is connected in communication with the intake side of the compressor so that the air passage including the steam turbine is a circulation passage.
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