運転モードを考慮した原型炉プラント設備のための所内電源構成検討

運転モードを考慮した
原型炉プラント設備のための所内電源構成検討
仕様書
平成28年7月
量子科学技術研究開発機構
核融合研究開発部門
六ヶ所核融合研究所
核融合炉システム研究開発部
核融合炉システム研究グループ
１．一般仕様
1.1 件名
運転モードを考慮した原型炉プラント設備のための所内電源構成検討
1.2 目的および概要
核融合出力約 1.5GW、主半径約 8.5m 規模の原型炉の概念設計にあたり、原型
炉本体及び周辺機器設備を含めた施設全体（以下、原型炉プラント設備）の構
成・主要な仕様と機能・規模を集約した原型炉プラント設備概念設計を段階的
に行う。本検討では、量子科学技術研究開発機構（以下，量研機構）が提示す
る原型炉パラメータ・運転条件に基づいてプラント設備全体の電源構成を検討
し、検討の手順、単線結線図、各機器の仕様、開発項目としてまとめる。
1.3 作業内容
・電源必要設備、範囲、種類の整理
・設備の必要時期の整理
・電源構成の条件整理
・考慮すべき規制の整理
・所内電源構成図の作成
・報告書の作成
1.4 提出書類
受注者は，次表に定める書類を提出すること。
書類
作業体制及び工程表
提出時期
契約締結後速やかに
部数
1部
打合わせ議事録
打合せ後速やかに
1部
報告書
納入時
3部
電子データ(報告書及び CAD 図)
納入時
1式
1.5 対象設備
ⅰ）炉内設備（トリチウム処理系、ブランケット冷却系、中間熱交換器）
ⅱ）１/2/３次冷却系設備（加圧器、蒸気発生器、１/２/３次冷却系循
環ポンプ、中間交換器他）、核融合炉特有設備（加熱・電流駆動系、
冷凍系、超伝導コイル系、トリチウム処理系、廃棄物処理系、保守
設備）、非常用設備（電源系含む）、電源、電気・計装、制御系設備、
タービン、発電機設備、Balance of plant (以下 BOP)設備
1.6
納入場所
青森県上北郡六ヶ所村大字尾駮字表舘 2 番地 166
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
六ケ所核融合研究所
1.7
管理研究棟 1 階核融合炉システム研究開発部 1
納期
平成 29 年 2 月 24 日
1.8
貸与品
受注者は、本作業にあたり必要な量子科学技術研究開発機構（以下、量研機
構と呼ぶ）が所有するこれまでの成果報告書を閲覧することができる。
1.9
検収条件
受注者は第 1.4 項に示した納入物件の員数確認、及び作業報告書が本仕様書
に定める技術仕様を満足することを確認し、検収とする。
1.10 産業財産権等
(1) 産業財産権の取扱い
本契約に関して発生する産業財産権の取扱については、別添１「産業財
産権特約条項」に定められたとおりとする。
(2) 技術情報の開示制限
受注者は、本契約を実施することによって得た技術情報を第三者に開示
しようとするときは、予め書面による量研機構の承認を得なければならな
いものとする。量研機構が本契約に関し、その目的を達成するため受注者
の保有する技術情報を了知する必要が生じた場合は、量研機構と受注者協
議の上、決定するもとする。
(3) 成果の公開
受注者は、本契約に基づく業務の内容及び成果について、発表若しくは
公開し、または特定の第三者に提供しようとするときは、予め書面による
量研機構の承認を得なければならないものとする。
1.11 機密の保持
本契約において作成され、または量研機構から貸与された資料は契約目的以
外に使用してはならない。ただし、事前に量研機構の承諾を得た場合にはこの
限りではない。
1.12 打合せ
作業の進行状況に応じて、量研機構担当者と適宜打合せを持つものとする。
また、BA 原型炉設計及び主要系統設備設計検討作業の円滑な実施のため、受注
者は量研機構が開催する BA 原型炉設計に係る作業連絡会および報告会に可能
な限り参加するものとする（開催時期は適宜。TV 会議システムによる参加も
可）。
1.13 グリーン購入法の推進
⑴ 本契約において、グリーン購入法（国等による環境物品等の調達の推進等
に関する法律）に適用する環境物品（事務用品、OA 機器等）が発生する場
合は、これを採用するものとする。
⑵ 本仕様に定める提出図書（納入印刷物）については、グリーン購入法の基
本方針に定める「紙類」の基準を満たしたものであること。
1.14 協議
本仕様書に記載されている事項及び本仕様書に記載のない事項について疑義
が生じた場合は，量研機構と協議のうえ，その決定に従うものとする。
2.技術仕様
2.1 作業概要
原型炉プラント設備における電源構成検討を行う。電源を必要とする設備
の抽出、および条件整理を行い、法規制も考慮に入れながら原型炉プラント
設備全体の概略電源構成を検討する。その結果を単線結線図の形でまとめる
ものとする。その際，現段階では決定できない概念検討上の技術的仮定項目
を明確にし，その項目については概念検討の詳細化に対応可能な最小限の裕
度を持たせる事とする。
2.2 原型炉本体仕様
プラズマ大半径約 8.5m 規模の原型炉を前提とする。
2.3 検討条件
1)本原型炉は３次系の蒸気タービンで発電を行うものとする。１次冷却水
は中間熱交換器を介して２次冷却水に伝熱する。２次系から３次側には
蒸気発生器を介して熱を伝える。これら冷却設備に加えその他 BOP 設備
についても電源構成を行う。
2)通常運転時は原則として原型炉で発電した電気の一部を所内設備に使用
し，外部系統電源は使用しないとする。
3)トロイダルコイル用電源設備について
•
立上げ時：初期励磁時間 24 時間とする
•
通常運転時：電流一定運転を行うとする．
•
クエンチ時：保護システムが必要．トロイダルコイルの絶縁耐電
圧範囲内で急速に消磁するとする．
4)ポロイダルコイル用電源設備
•
立上げ時：炉心プラズマ平衡立上げ計算による各 PF コイル系の
電流パターンを設定する．
•
不安定性発生時：βp ドロップ＝0.1 に対応する平衡起磁力を 1
秒のオーダで実現するとする．
•
各ポロイダルコイルシステムのピーク値から電源設計を行うとす
る
5)加熱電流駆動システム
•
定常運転時：常時電流駆動パワーが必要．
•
NBI 加速器電源については，1.5MeV の加速電圧を発生させるとする．
•
系統連係後、外部系統電源を利用せず、発電端電力を用いるとする
6)立上げ運転時の条件
•
炉心立上げ時にはプラズマ加熱のため約 300MW 系統電源より受電す
るとする
7)所内単独運転モードへの対応
•
原型炉の運転計画では、発電初期のパルス運転ならびに定常運転時
には系統連係は行わないとする．その際，所内電力は系統電源から
受電せず、発電端電力を用いるとする．また，余剰電力用の負荷装
置を設置するとする．
なお，上記検討条件の詳細パラメータは量研機構から提示するとする．
2.4 作業項目
2.4.1 電源必要設備、範囲、種類の整理
量研機構から提示する主要系統構成案（超伝導コイル運用条件、加熱電流
駆動システム運用条件、立上げ/定格時受電条件、トリチウム、及び放射線
防護の方針、１次系における各防護区画内の設備、機器構成などについてま
とめた物）を元とし、電源を必要とする設備を抽出、整理を行う。また、こ
れらに加え発電プラントとして必要と思われる設備（配開設備，計測制御設
備等）、及び受電設備と発電設備に関しても設備の抽出、整理を行う。抽出
された各設備における電源要求（交流、直流、電圧値などの制限）を明確化
する。これらの作業を元に、抽出した設備、及び主要構成機器と電源要求の
一覧表を成果物として作成する。
2.4.2 設備の必要時期の整理
2.4.1 の成果物、及び量研機構の提示する条件（各設備、及び機器の概略
消費電力等）をもとに、起動時、通常運転時、保守時、事故時、所内単独運
転時に必要な設備の整理を行う。整理の結果は１の成果物に追記する形でま
とめる物とする。追記された一覧表を元に事故時、及び保守時において外部
電源からの受電の要否、蓄電設備の要否、非常用電源設備の要否等を検討す
る。成果物として検討結果、手法、根拠をまとめた物を作成する。
2.4.3 電源構成の条件整理
2.4.1,及び 2.4.2 の成果物を元に各設備の他設備への影響の有無の確認
（高周波発生源など）、相互補完など系統を分けた電源供給の必要性の有無
について検討を行う。成果物として検討結果、手法、根拠をまとめた物を
作成する。
2.4.4 考慮する規制の整理
2.4.1 及び 2.4.2 の成果物を元に、現時点で適用を問われる可能性のある
規制の整理、電源構成検討において考慮すべき規制、前提条件の整理を行う。
成果物として整理結果をまとめた物を作成する。
2.4.5 所内電源構成図の作成
2.4.1 項から 2.4.4 項までの成果を元に、原型炉プラント設備における電
源構成を検討する。検討結果は単線結線図及び負荷リストの形でまとめる物
とする。また、現時点では決定できない、出来ていない事項や今後の要検討
項目を抽出し、まとめるものとする。成果物としてこれらの検討結果をまと
めた物を作成する。さらに、開発課題がある項目・機器についてはその内容
も合わせて取り纏める。
2.4.6 報告書の作成
2.4.1 項から 2.4.5 項までの成果を報告書としてまとめる。
以上
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