JPH065675Y2 - 浮揚式原子力発電プラント - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は原子力発電プラントに関する。更に詳述する
と、本考案は原子力発電プラントをバージ（浮体）に搭
載してドッグ内に浮揚させる浮揚式原子力発電プラント
に関する。

（従来の技術） 現在の我が国の原子力発電所は、冷却水や耐震性確保等
の立地条件との関係から、全て海岸近くの岩盤上に立地
している。しかし、将来の電力需要全体の伸びと原子力
発電への依存度の高まり等を考慮すると、岩盤立地のみ
では将来適当な立地点が不足するし、廃炉の場合に炉に
比べて寿命の長い他の施設も併せて廃棄せざると得ず不
経済である。反面、発電所の大型化によって需要の伸び
に対応しようとする場合、電力需要の伸びの低迷、系統
運用におけるベース電源比率、送電費用の増大等を考慮
すると、その市場規模が将来必ずしも大きくなるとは云
えず、むしろ投資リスクの問題を生じる可能性さえもあ
る。

こういったことから、現在、従来と異なるプラント概念
で経済性のある中小型の次世代技術開発の必要性が高ま
りつつある。その一環として、従来、第５図に示すよう
に、浮体101の上に原子力発電設備102を搭載し、掘込み
ドッグ103内あるいは海上に浮かせて係留する浮揚式原
子力発電プラント方式が提案されている。この浮揚式原
子力発電プラントは、海岸の近くに構築された掘込みド
ッグ103内にバージ（浮体）101を浮かせ、その上に発電
施設102を載置し、ドッグ103の外の送電設備104へ電力
を供給するようにしたものである。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の浮揚式原子力発電プラントは、ド
ッグ103内の水105によって水平方向の免震性を確保して
いるため、少なくともバージ101の吃水下高さΔＨより
も大きな隙間ΔＬをドッグ103との間に設けなければな
らない。例えば１００万ｋｗクラスの大型炉にあって
は、吃水下高さΔＨは２０ｍ程となるので、少なくとも
２０ｍ以上の隙間ΔＬをバージ101とドッグ103との間に
設けなければならない。このため、可撓性がなく免震性
を確保できない配管系で接続された発電関連設備をバー
ジ101側とドッグ103側とに別けて設備することはでき
ず、全ての設備を同一バージ上に載置しなければならな
い。したがって、従来の浮揚式原子力発電プラントによ
ると、浮体プラント全体の重量が極めて大重量化し、ド
ッグ全体が大型化してしまうため、生体遮蔽用コンクリ
ートの量やバージ重量等が嵩む。また、バージの大型化
は洩航して修理工場等に移送したりあるいは製造工場か
ら搬入すること等を困難とし、既存の造船用ドッグの使
用を不可能とする。このため、設備コストが高価なもの
となる。

本考案は、小型かつ軽量であると共に経済的な浮揚式原
子力発電プラントを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本考案の浮揚式原子力発電
プラントは、ドッグの内側壁面あるいはバージの外側壁
面に免震ダンパー構造物を設けると共に前記バージの底
面に下方が開放された空気室を設けてバージとドッグ内
の水との間に空気層を形成するようにしている。

（作用） したがって、地震等の外力が作用するとき、免震ダンパ
ー構造物及び空気層の移動によって振動が減衰され、地
震の影響がドッグ内に浮ぶバージに伝播することがな
い。

（実施例） 以下、本考案の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第４図に本考案を実施した掘込み浮揚式原子力発電所の
配置例を平面概略図で示す。この発電所は一部の発電設
備を搭載したバージ（浮体）１と、ドッグ２および地上
設備３に大きく分類できる。本実施例は２機の発電プラ
ントを有する場合である。尚、本考案による発電所の立
地点は従来の原子力発電所と同様、多量の冷却水が必要
であるため海岸（場所によっては河川）に面した場所が
選定される。従って防波堤４および物揚げ場などの港湾
施設は従来の地上式と基本的には同じであるが、建設時
に原子力圧力容器などの大物機器の搬入を考慮する必要
がないため、物揚げ場の設計は簡易化されている。ま
た、図中符号５は取水口、６は生体遮蔽を兼ねた堀込み
ドッグの一部である。

前記バージ１部は、第３図に示すように、通常、鋼板を
溶接して組立てられた浮力体で、その先端部（ドッグの
山側）に原子炉が載置されると共にその周囲を生体遮蔽
用コンクリートの壁１８が設けられている。このバージ
１には機能上および安全上必要となる最少限の機器・設
備を搭載する。基本的には原子炉本体、蒸気・復水系設
備で原子炉建屋、補助建屋及びタービン建屋を搭載して
おり、全て工場においてバージ１と一緒に造られる。建
屋の配置はペニンシュラ型若しくは半島型、Ｉ型とも呼
ばれるもので、バージ１の発電所サイトまでの曳航とバ
ージ１をサイトのドッグ内に挿入した後のドッグの封鎖
作業を容易にする。尚、バージ１には保守点検や燃料交
換時に職員の生体遮蔽に必要なコンクリートを搭載する
が、遮蔽体の一部を掘込みドッグで兼ねる（第４図の符
号６）などコンクリートの量ができるだけ少なくなるよ
うな設備の配置を工夫しバージ重量の低減が図られてい
る。

このバージ１は第２図（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、
下部に空気室１１を、側壁外周面には免震ダンパー構造
物１２が設けられている。下部の空気室１１はバージ１
の底を鋼板で包囲しかつ仕切ることによって多数のブロ
ックに区画されて成るもので、ブロック間で空気が移動
できる。空気室１１内の空気はバージ、発電プラント及
び空気ダンパーを含む浮体の浮力で決まる水深位置の水
圧に保たれている。側面の免震ダンパー構造物１２はバ
ージ１から分離できる構造でかつある程度の大きさの個
々に独立した小ブロックから成り、バージ１の周辺を覆
っている。本実施例の場合、第２図（Ｂ）に示すよう
に、Ｌ型のフック１３をバージ１側と免震ダンパー構造
物１２側とに夫々互いに噛み合うように向き合せて取付
け、免震ダンパー構造物１２を下方に移動させてバージ
１から引き離す場合にだけ取外せるように設けられてい
る。また、免震ダンパー構造物１２としては、空気ダン
パーが採用されている。空気ダンパー１２は、例えば第
２図（Ａ）に示すように、２枚の鋼板１４とこれらを連
結するフレキシブル部材１５および緩衝用のバネ１６か
ら構成されている。フレキシブル部材１５は、通常可撓
性の有る強靱なプラスチックなどから成るベローズ等が
採用される。また、バネ１６は水圧によって鋼板１４の
間で構成される空気室１９が圧潰しないように抵抗とな
る。この免震ダンパー構造１２は、適宜大きさの幾つも
のブロックに区画され、各々独立したユニットに構成さ
れ、破損時にその部分だけを交換可能なように設計され
ている。バージ側面部の免震ダンパー構造物１２の空気
室１９とバージ下部の空気室１１とは配管１７で接続さ
れて空気室１１，１９内の空気が互いに移動し合えるよ
うに設けられ、空気の圧縮性と移動効果を利用して地震
によってバージに働く上下左右全ての力を減衰させバー
ジの免震性を高めるようにしている。また、免震ダンパ
ー構造物１２は、第１図（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、
ドッグ２側に設置することも可能である。この場合、免
震ダンパー構造物１２は、２枚の鋼板１４を伸縮自在な
ベローズ１５で連結すると共にこれらの間に緩衝用バネ
１６を介在させる一方、上方へ向けて伸縮可能なベロー
ズ１５で区画された伸縮可能な副空気室１９ａを上部に
設けた、各々独立した多数のブロックに構成されてい
る。

掘込みドッグ２は通常コンクリート製である。土木設備
の作業量やバージ設備と地上設備との接続を考えると、
ドッグはできるだけ小さくすることが好ましいが、それ
は耐震上問題とならない強度を持ち、かつ地震時にバー
ジに影響を与えないような設計と大きさを備えたもので
なければならない。本実施例の場合、ドッグ２の内側壁
面あるいはバージ１の外側壁面に設けられた免震ダンパ
ー１２によって地震が減衰されるため、バージ１とドッ
グ２との間の隙間は少なくとも１〜２ｍ程度有れば足り
る。そこで、ドッグ２はバージ１の形状寸法に合わせて
設計されており、バージ１を係留する係留基礎と山側
（海岸の反対側）は一部を高くし生体遮蔽を兼ねてい
る。バージ１をドッグ２内に配置し係留した後は海と遮
断するためドッグの入口は塞がれる。入口密閉後、ドッ
グ２内の水はバージの腐食やドッグの劣化を防ぐため淡
水に取替えられる。また図示していないが、ドッグ２内
の水位を常に一定に保つため、ドッグ２の壁には水位が
ある高さになるとドッグ内の水が外部に流れ出る溢水口
が設けてある。溢水口の水位は海面の水位よりやや高め
にしてある。また雨水などがドッグ内に浸水しないよう
にドッグ開放部はバージに取付けられた浸水防止カバー
で覆われている。尚、バージ１とドッグ２とは一般に係
留装置２０によって連結され、風等によってバージ１が
漂うのを防いでいる。

地上設備３は厳しい耐震性や安全性が要求されない設備
で、強固な岩盤上に設置することを必ずしも必要とされ
ないものである。これには超高圧開閉所３１、サービス
建屋３２、廃棄物処理・貯蔵設備３３、希ガス・ホール
ドアップ建屋３４、補給水設備３５およびその他のプラ
ントの運転機能上問題とならない設備が含まれる。

（考案の効果） 以上の説明より明らかなように、本考案の浮揚式原子力
発電プラントは、ドッグの側壁面あるいはバージの側壁
面に免震ダンパー構造物を設けると共に前記バージの底
面に下方が開放された空気室を設けてバージとドッグ内
の水との間に空気層を形成しているので、地震等の外力
が作用するとき、免震ダンパー構造物及び空気の移動に
よって振動が減衰され、地震の影響がドッグ内に浮ぶバ
ージに伝播することがない。したがって、掘込みドッグ
とバージとの間の隙間を狭くでき、その形状が従来方式
に比べ大幅に縮小できると共に発電所の諸設備のうち電
気設備、廃棄物処理設備、あるいは生体遮蔽用コンクリ
ートの一部など発電プラントの運用機能が損なわれない
範囲の設備を地上に設置することが可能となるため、バ
ージプラントが軽量かつコンパクトにできる。例えば、
本発明者の試算によると、従来方式のバージ重量は電気
出力１００万ＫＷで２３万トン程度になるが、本考案方
式によるとバージ重量は約１３万トン程にまで低減でき
る。その試算の一例を表１に示す。

また、掘込みドッグが小型となるため土木工事費が低減
する。

更に、在来の地上式原子力プラントの開発路線の延長で
導入が可能であるため、新たに発生する開発課題がな
い。しかも、津波や波浪などによる影響を受けず、それ
らに対応する設計や対策設備が不要である。またドッグ
周辺にある建屋の遮蔽により、バージプラントへの風の
影響も小さくなり設計の外力条件が容易となる。

更に、バージ１が軽量かつコンパクトにできるため、既
存の造船ドッグで一貫した建造が可能となるし、洩航し
てドッグへの搬入搬出できる。従来の浮揚式プラントは
そのバージ形状が大きいため、１００万ＫＷ級のプラン
トの製作には全てを最後まで既存の造船用ドッグ内で建
造することは不可能であるが、本方式はプラントがコン
パクトであることから既存の造船用のドッグで充分に建
造が可能である。加えて、浮体プラント設備にコンクリ
ート部分が少ないので工場製作も容易になる。

また、機器・装置の修繕性に優れている。標準化と工場
における製作の容易さにより、プラントの信頼性が向上
すると共に保守点検の自動化や原子炉の固有の安全性や
燃料の高燃焼度化といった高度の技術導入を促進できる
可能性も秘めている。

また、立地・廃炉問題の解決に大きく貢献できる。一般
にコンクリート構造物はその物理的な耐用年数が長いの
に対し、原子炉本体や蒸気条件の厳しい機械設備の耐用
年数は比較的短い。本方式では耐用年数の長い設備はで
きるだけ機能が損なわれない範囲で地上に設置し、寿命
の短い設備をバージに載せていることから、廃炉時に古
いバージをドッグから取出し新設のバージプラントと交
換することで発電所の再利用ができる。耐用年数が過ぎ
た古い設備は、専用の解体場所に曳航し処分できるし、
解体作業はコンクリート廃棄物が少ないため楽なものと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す図で、（Ａ）はドッグ
とバージの一部を示す拡大断面図、（Ｂ）は免震ダンパ
ー構造物の一例を示す斜視図、（Ｃ）はドッグの斜視図
である。第２図は他の実施例を示す図で、（Ａ）は概略
断面図、（Ｂ）は免震ダンパー構造物のＡ部詳細図であ
る。第３図（Ａ）はバージの一例を示す一部切欠き側面
図、第３図（Ｂ）はその平面図である。第４図は本考案
の浮揚式原子力発電プラントの配置例を示す概略平面図
である。第５図は従来の浮揚式原子力発電プラントの概
略平面図である。 １……バージ、２……ドッグ、３……地上発電設備、 １１……バージ下部の空気室、 １２……免震ダンパー構造物。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ドッグ内に浮かせたプラント搭載バージ上
   に原子力発電設備を載置するようにした浮揚式原子力発
   電プラントにおいて、前記ドッグの内側壁面あるいは前
   記バージの外側壁面に免震ダンパー構造物を設けると共
   に前記バージの底面に下方が開放された空気室を設けて
   バージとドッグ内の水との間に空気層を形成したことを
   特徴とする浮揚式原子力発電プラント。
2. 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項に記載の免
   震ダンパー構造物は空気ダンパーであることを特徴とす
   る浮揚式原子力発電プラント。