JP2005114728A - 燃料プールからの核燃料の回収を容易にする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 原子炉の新たなサイクルのための装荷マップにおいて１つ以上の燃料プールに廃棄された核燃料を使用する方法及び装置を提供する。
【解決手段】 核燃料の炉心テンプレートを作成し且つ編集する装置はグラフィカルユーザインタフェース（１２）と、ユーザが少なくとも１つの燃料プールの中に存在する燃料バンドルによって装荷マップを選択的にポピュレートすることを可能にするためにグラフィカルユーザインタフェース（１２）を制御するプロセッサ（１４）とを含む。
【選択図】 図１

Description

各々が様々な属性を有する複数の燃料バンドルの、原子炉の炉心における配置を表す情報を装荷マップと呼ぶ。従来の炉心デザインにおいては、装荷マップは経験に基づく試行錯誤の反復プロセスである。

炉心設計担当者は、一般に、プラントサイクルエネルギー条件、熱限界及び動作限界、運転停止マージンなどの特定の品質臨界係数を受け取る。炉心設計担当者は、更に、炉心のレイアウトに関する情報、すなわち、炉心内部で核燃料バンドルがどのように位置決めされるかの指示を有する。品質臨界係数のうちのいくつかはレイアウトにも関わっているであろう。例えば、炉心設計担当者はレイアウト内部におけるいくつかの燃料バンドルの位置決めを要求する入力を受信することがある。

この情報が与えられると、炉心設計担当者は経験及び時間の経過に伴って開発してきた様々な経験則に基づいて、原子炉の炉心における燃料バンドルの初期位置決めを推量する。特に、炉心設計担当者は炉心に配置すべき未使用燃料バンドルの数と、使用すべき未使用燃料バンドルの型とを推量する。未使用燃料バンドルは、まだ照射を受けていない燃料バンドルである。同じ型の燃料バンドルはほぼ同じ属性を有する。属性は燃料バンドルのウラニウム装荷、平均濃縮度、ガドリニア装荷、軸方向ゾーンの数、製品ライン及び熱機械的特性を含むが、それらには限定されない。異なる型の未使用燃料バンドルは１つ以上の異なる属性を有する。使用すべき未使用燃料バンドルの数を決定するとき、炉心設計担当者は、現在炉心に存在する燃料バンドルの中で再利用すべき燃料バンドルの数も決定している。現在炉心に存在する燃料バンドルを再利用することは、燃料バンドルを現在の場所に残すか、又は燃料バンドルを炉心の別の場所へ移動することを意味する。

炉心デザインの一部として、炉心設計担当者は、コントロールブレード位置、炉心流量などの炉心の他の動作パラメータを更に判定する。それらの動作制御パラメータを指定したならば、初期炉心デザインに対して米国原子力規制委員会（ＮＲＣ）が許可したシミュレーションプログラムが実行される。シミュレーションの結果に基づいて、炉心設計担当者は経験と経験則を利用して、設計において認知された問題を解決し、一般に、特に品質臨界係数に関してデザインを改善する。それらの変更は装荷マップの変更を含むであろう。このプロセスは炉心設計担当者がデザインに満足するまで繰り返される。

本発明は、原子炉の新たなサイクルのための装荷マップにおいて１つ以上の燃料プールに廃棄された核燃料を使用する方法及び装置を提供する。

一実施例では、コンピュータプロセッサの制御の下にあるグラフィカルユーザインタフェースが、少なくとも１つの燃料プールの中に存在する燃料バンドルによって装荷マップを選択的にポピュレートする能力をユーザに提供する。例えば、コンピュータプロセッサは、少なくとも１つの燃料プールデータベースを格納するメモリを含んでいても良い。燃料プールデータベースは燃料プールの中に存在する燃料バンドルの少なくとも一部のリストを含み、ユーザは装荷マップを作成するときにそれらの燃料バンドルのうちのどれを使用すべきかを選択できる。

一実施例においては、燃料プールデータベースはリストに記載された燃料バンドルに関する１つ以上の属性を指示し、グラフィカルユーザインタフェースは、選択プロセスを補助するために１つ以上の燃料プールデータベース管理ツールを含む。例えば、ツールは燃料プールデータベースをフィルタリングし且つ／又は分類することを実行しても良い。

更に別の実施例では、グラフィカルユーザインタフェースは、ユーザが異なる型の未使用燃料バンドルによって装荷マップを選択的にポピュレートすることを更に可能にするために制御される。例えば、コンピュータプロセッサは、少なくとも１つの未使用燃料バンドル型データベースを格納するメモリを含んでいても良い。未使用燃料バンドル型データベースは未使用燃料バンドル型のリストを含み、ユーザは装荷マップを作成するときにそれらの燃料バンドルのうちのどれを使用すべきかを選択できる。

一実施例においては、未使用燃料バンドル型データベースはリストに記載された燃料バンドル型に関する１つ以上の属性を指示し、グラフィカルユーザインタフェースは、選択プロセスを補助するために１つ以上の未使用燃料バンドル型データベース管理ツールを含む。例えば、ツールは未使用燃料バンドル型データベースをフィルタリングし且つ／又は分類することを実行しても良い。

そこで、１つ以上の燃料プールから回収された燃料バンドルを含む装荷マップを使用して原子炉を運転することができるであろう。

本発明は、単なる例として提示され、従って、本発明を限定していない以下の詳細な説明及び添付の図面から更に完全に理解されるであろう。図面中、同様の要素は同じ図中符号により表されている。

全般的な構造
図１は、本発明による構造の一実施例を含む。図示されるように、サーバ１０はプロセッサ１４に接続されたグラフィカルユーザインタフェース１２を含む。プロセッサ１４はメモリ１６に接続されている。サーバ１０はユーザ入力装置１８（例えば、ディスプレイ、キーボード及びマウス）により直接にアクセス可能である。サーバ１０はイントラネット２０及びインターネット２４を介してコンピュータ２２及び２６によってもアクセス可能である。図１に示す構造の動作については以下に詳細に説明する。

テンプレートの作成
ユーザは入力装置１８、コンピュータ２６又はコンピュータ２８を経て、グラフィカルユーザインタフェース１２を介してサーバ１０をアクセスし、本発明の一実施例に従ってメモリ１６に格納されている装荷マップエディタプログラムを実行する。装荷マップエディタは、テンプレートと呼ばれる原子炉の炉心の図形表現を作成し、編集する。しかし、テキストファイルなどの、この情報を搬送する別の形態もテンプレートであると考えて良い。図２は、本発明の装荷マップエディタを使用して本発明の方法論に従って設計された、一部完成した状態のテンプレートの1/4炉心画面図を示す。

装荷マップエディタが最初に実行されるとき、ユーザはファイルメニュー３０を介して、以前に作成されていたテンプレートをアクセスするか又は新たなテンプレートを開始するかを任意に選択できる。ユーザが新たなテンプレートを開始するものと仮定すると、装荷マップエディタは、テンプレートを作成するべき原子炉を識別することをユーザに要求する。次に、装荷マップエディタはメモリ１８に格納されている原子炉プラント特性を含むリレーショナルデータベースから、識別された原子炉のジオメトリを検索する。次に、装荷マップエディタは、検索されたプラント特性に基づいて、番号付けされた行及び列によって適切な大きさのブランク無色燃料バンドルフィールド３６を表示する（図２の行６、列３の燃料バンドル位置の場合など）。

燃料バンドルフィールド３６の中で、ユーザは、例えば、入力装置１８、コンピュータ２６及びコンピュータ２２と関連するマウスを使用して、可能な燃料バンドル位置のアレイのうちの燃料バンドル位置３８にある実際の燃料バンドルの型（未使用、再挿入又はロック状態）及びグループ分けを識別するために、その燃料バンドル位置をクリックする。テンプレートに関して言えば、燃料グループは１バンドル、２バンドル、４バンドル又は８バンドルと、鏡像関係又は回転対称として実行されうるグループ内の燃料バンドルの対称対設定とから成る。図２の右側に示されるように、装荷マップエディタはこの割り当てタスクを実行するためのいくつかのツールを提供する。特に、ツールはLoad Type（装荷型）４０、Bundle Grouping（燃料バンドルグループ分け）５０及びNumbering Mode（番号付けモード)６０の各見出しを含む。

Load Type型４０のツール見出しの下では、装荷マップエディタはFresh（未使用）ラジオボタン４２、Reinsert（再挿入）ラジオボタン４４及びLocked（ロック状態）ラジオボタン４６を含む。Freshラジオボタン４２、Reinsertラジオボタン４４及びLockedラジオボタン４６は未使用、再挿入及びロック状態の燃料バンドルカテゴリにそれぞれ対応している。例えば、ユーザは所望のカテゴリを選択するために所望のラジオボタンをクリックし、次に、そのカテゴリを燃料バンドル位置３８に割り当てるために燃料バンドルフィールド３６の中の燃料バンドル位置３８をクリックする。未使用燃料バンドルカテゴリは、まだ照射されていない燃料バンドルを挿入することを指示する。そこで、装荷マップエディタは燃料バンドル位置３８の下部に「Ｆ」及び番号「Ｎ」を表示する。「Ｆ」は未使用燃料バンドルカテゴリを指示し、番号「Ｎ」はＮ番目の未使用燃料型３８を指示する。装荷マップエディタが炉心に割り当てられた燃料バンドル型の数のカウントを維持していることは理解されるであろう。各位置で同じ「Ｆ」及び「Ｎ」の値を指定することにより、複数の燃料バンドル位置に同じ燃料バンドル型を割り当てることができる。

ロック状態燃料バンドルカテゴリは、実際の原子炉の炉心において関連する燃料バンドル位置を現在占めている燃料バンドルが新たな炉心装荷マップを作成する際にその位置にとどまるべきであることを指示する。ロック状態燃料バンドルカテゴリが割り当てられた場合、装荷マップエディタは燃料バンドル位置３８に「Ｌ」及び番号「Ｎ」を表示する。「Ｌ」はロック状態燃料バンドルカテゴリを指示し、番号「Ｎ」はＮ番目のロック状態燃料バンドルグループを指示する。

再挿入燃料バンドルカテゴリは、既に照射されている燃料バンドルを挿入することを指示する。再挿入燃料バンドルカテゴリが割り当てられた場合、装荷マップエディタは燃料バンドル位置３８に番号「Ｎ」を表示するだけである。この番号は燃料バンドル位置３８の優先度を示す。番号及び番号により指示される優先度についてはNumbering Mode（番号付けモード）６０見出しに関して以下に詳細に説明する。

一実施例では、装荷マップエディタは割り当てられたカテゴリと関連する色によって燃料バンドル位置３８を表示する。例えば、未使用は青、ロック状態は黄色、再挿入は紫色で表示される。

Bundle Grouping５０見出しの下では、装荷マップエディタは「１」ラジオボタン、「２」ラジオボタン、「４」ラジオボタン及び「８」ラジオボタンを含む。例えば、ユーザが「１」ラジオボタンをクリックすることにより「１」ラジオボタンが選択された場合、ユーザにより燃料バンドル位置３８に割り当てられたカテゴリは選択された燃料バンドル位置３８のみと関連している。「２」ラジオボタンを選択し、燃料バンドル位置３８にカテゴリを割り当てると、そのカテゴリは選択された燃料バンドル位置と、選択された燃料バンドル位置に対して１８０度対称の位置にある燃料バンドル位置とに割り当てられる。「４」ラジオボタンを選択すると、装荷マップエディタはユーザに回転対称か、鏡像対称のいずれかを選択することを要求する。回転対称は、オブジェクトがその周囲をある角度だけ回転し、それでもオブジェクトが同じに見える（すなわち、オブジェクトが回転している間に何度か完全に一致する）ような中心点が存在することを示す画像特性である。鏡像対称（又は線対称）は分割線の両側にある部分の大きさ、形状及び相対位置の一致を示す。回転対称が選択されたときにユーザがカテゴリを燃料バンドル位置に割り当てると、カテゴリは選択された燃料位置と、選択された燃料バンドル位置に対して回転対称の関係にある他の象限の各々にある燃料バンドル位置３８とに割り当てられる。鏡像対称が選択されたときにユーザが燃料バンドル位置にカテゴリを割り当てると、カテゴリは選択された燃料バンドル位置と、選択された燃料バンドル位置に対して対称である他の象限の各々にある燃料バンドル位置とに割り当てられる。

「８」ラジオボタンを選択すると、装荷マップエディタは燃料バンドルフィールド３６全体を８分円対称、すなわち、対称に切り分けられた８切れのパイとして考える。「８」ラジオボタンが選択されたときに燃料バンドル位置にカテゴリを割り当てると、そのカテゴリは選択された燃料バンドル位置３８と、選択された燃料バンドル位置３８に対して対称である他の８切れのパイ部分の各々にある燃料バンドル位置３８とに割り当てられる。

Numbering Mode６０見出しの下では、装荷マップエディタはAutomatic（自動）ラジオボタン６２と、Manual（手動操作）ラジオボタン６４とを含む。Automaticラジオボタン６２を選択することにより自動番号付けモードを選択することと、Manualラジオボタン６４を選択することにより手動番号付けモードを選択することは、Reinsertラジオボタン４４又はFreshラジオボタン４２が選択されたときにのみ許可される。Lockedラジオボタン４６が選択された場合には、一般に番号付けモードは適用不可能である。

Automaticラジオボタン６２が選択されると、再挿入燃料バンドルカテゴリを割り当てられている燃料バンドル位置３８の番号のカウントを維持している装荷マップエディタは、再挿入燃料バンドルカテゴリを割り当てられた次の燃料バンドル位置３８にカウント＋１を割り当てる。割り当てられた番号は燃料バンドル位置３８の下部に表示される。同様に、装荷マップエディタは未使用燃料バンドル型のカウントを維持している。燃料バンドル位置３８に未使用燃料バンドルカテゴリが割り当てられると、先にＮと呼ばれていた、カウント＋１がその位置に割り当てられる。未使用燃料バンドル位置の下部には「Ｆ」及びＮの値が表示される。

Manualラジオボタン６４が選択された場合には、装荷マップエディタは再挿入燃料バンドルカテゴリを割り当てられた燃料バンドル位置３８の番号のカウントを維持するが、その番号を燃料バンドル位置３８に割り当てない。その代わりに、ユーザが燃料バンドル位置３８にカーソルを位置決めし、手動操作により番号を入力しても良い。先に示唆した通り、割り当てられる番号は割り当てられる優先度を表す。優先度は、照射済み燃料バンドルの属性に基づく、照射済み燃料バンドルを装荷する順序を示す。属性はＫ無限（燃料バンドルのエネルギー含量を表す周知の尺度である）、燃料バンドルの照射量（燃料バンドルにおけるウラニウムの積算メガワット‐日毎メートルトンの累積）、燃料バンドルの滞留時間（燃料バンドルが炉心に滞留していた時間の長さ）などを含むが、それらに限定されない。一実施例では、再挿入される燃料バンドル位置と関連する色の色合いは割り当てられる優先度と関連して変化する（より明るく又はより暗く）。

本発明による装荷マップエディタは、ビューメニュー３４及びズームスライドボタン７０を介していくつかの表示オプションを更に提供する。ズームスライドボタン７０をクリックし、左右にドラッグすることによりズームスライドボタン７０を調整すると、表示されている燃料バンドルフィールド３６の大きさが拡大、縮小される。ビューメニュー３４によって、ユーザはテンプレートの1/4象限を見るか、又はテンプレートの全体の炉心図を見るかを選択できる。更に、ユーザはいくつかのテンプレート属性を表示するか否かを制御できる。特に、ビューメニュー３４は装荷テンプレートにコントロールブレード、燃料バンドル座標、炉心座標などを表示するオプションを含む。

装荷テンプレートを作成したならば、ユーザはファイルメニュー３０の「Save（セーブ）」又は「Save As（セーブアズ）」オプションのいずれかを選択することにより、テンプレートが一部しか作成されていない場合でも、テンプレートをメモリ１８にセーブできるであろう。

先に論じたように、新たなテンプレートを作成するのではなく、以前に作成されたテンプレートを見て、任意にそれを編集しても良い。ユーザはファイルメニュー３０を使用して、「open（開く）」オプションを選択する。そこで、装荷マップエディタはメモリ１８又はメモリ１８の１つのディレクトリに格納されているアクセス可能テンプレートを表示する。ユーザは、例えば、アクセス可能テンプレートのうちの１つをクリックすることにより、１つのアクセス可能テンプレートを選択する。そこで、装荷マップエディタは選択されたテンプレートを表示する。

次に、ユーザは選択されたテンプレートを編集しても良い。例えば、燃料バンドル位置３８を選択した後、ユーザは編集メニューに従って、その燃料バンドル位置３８に割り当てられているカテゴリを「clear（クリア）」しても良い。この燃料バンドル位置３８に割り当てられたカテゴリの他に、装荷マップエディタは関連する燃料バンドル位置３８に割り当てられたカテゴリもクリアする。関連する燃料バンドル位置３８とは、クリアするために選択された燃料バンドル位置３８にカテゴリが割り当てられたときに選択された燃料バンドルグループ分けに基づいて、クリアするために選択された燃料バンドル位置３８と共にその燃料バンドルカテゴリを割り当てられていた燃料バンドル位置３８である。

未使用カテゴリ又は再挿入カテゴリを割り当てられた燃料バンドル位置３８がクリアされるとき、装荷マップエディタはそのカテゴリと関連する番号付けを調整する。未使用燃料バンドルカテゴリの場合、これは他の燃料バンドル位置が同じ未使用燃料バンドル型を割り当てられているか否かに基づく条件付きアクションである。特に、装荷マップエディタは、同じカテゴリを割り当てられていて、より大きい番号を付されている燃料バンドル位置が削除された燃料バンドル位置の最小番号から始めて順次番号付けし直されるように、カスケード動作を実行する。例えば、４４、４３、４２と番号付けされた再挿入燃料バンドル位置がクリアされたならば、番号４５を有する再挿入燃料バンドル位置が４２と番号付し直され、番号４６を有する再挿入燃料バンドル位置が４３と番号付し直されるであろう。それ以降も同様である。また、装荷マップエディタはクリアされるべきカテゴリを割り当てられた燃料バンドル位置の総カウントも変更する。

割り当てのない燃料バンドル位置が編集を通して作成される場合、ユーザは先に説明したようなテンプレートを作成するための方式と同じ方式により、同じツールを使用して、割り当てなし燃料バンドル位置に新たにカテゴリを割り当てても良い。それを実行する際に、ユーザは、例えば、新たに割り当てられる再挿入燃料バンドル位置に既存の優先度を手動操作により割り当てることを決定しても良い。この場合、既にこの番号を有する再挿入燃料バンドル位置と、それより大きい番号を有する各々の再挿入燃料バンドル位置は１ずつ増分される。

別の代替方法として、ユーザは１つの原子炉に関する既存のテンプレートを同じ大きさ及び同じ物理的燃料バンドル構成を有する別の原子炉に適応させることを望んでも良い。これを実行するために、ユーザは装荷テンプレートの複製を作成するためにファイルメニュー３０において「save as」機能を使用しても良い。その後に続く燃料バンドルフィールドの変更は複製テンプレートにも適用される。

「スクラッチ」からテンプレートを作成すること又は既存のテンプレートを編集することに加えて、ユーザは装荷マップエディタに以前に装荷された炉心からテンプレートを導き出させても良い。装荷マップエディタにおいて、ユーザはファイルメニュー３０を使用して「auto-generate template（テンプレート自動生成）」オプションを選択する。そこで、装荷マップエディタはメモリ１８に格納されているアクセス可能燃料サイクルのリストを表示する。各燃料サイクルは原子炉の燃料サイクルに関する実際の装荷マップに対応している。メモリ１８が異なる原子炉のサイクルに関する装荷マップを格納していても良いことは理解されるであろう。従って、装荷マップエディタにより表示されるサイクルのリストは原子炉とサイクルの双方を識別する。このリストから、ユーザはテンプレートが導き出されるサイクル（これ以降、「選択されたサイクル」と呼ばれる）を選択する。次に、装荷マップエディタは選択されたサイクルに対する装荷マップをアクセスする。

次に、ユーザは導出プロセスの入力パラメータを入力するためのダイアログボックスを提示される。入力パラメータはテンプレートを導き出すための１次属性（例えば、照射量、Ｋ無限など）、許容レベル（以下に詳細に説明する）、グループリスト番号（８、４、２の燃料バンドルグループ分け）、４のグループに対する燃料バンドル対称性及び各グループリスト番号に対する割り当ての最大数を含む。例えば、ユーザは１次属性としてＫ無限を入力し、０．２（以下に詳細に説明するように、これは燃料バンドルグループを形成するために使用される）の許容レベルを入力しても良い。更に、ユーザは８及び４のグループが許可され、４のグループは鏡像対称性を有するべきであり、最大で１４の４のグループが許可されることを入力しても良い。一実施例では、装荷マップエディタはユーザにドロップダウンメニューを提供する。ユーザはドロップダウンメニューで与えられるオプションからテンプレートに望まれるリストメンバを選択する。それらのオプションは８、４及び２のグループ、８及び４のグループ、４及び２のグループ（炉心テンプレートの短軸上で４のグループを強制する）、並びに４及び２のグループを含む。グループごとに割り当ての最大数を選択するとき、ユーザは最小グループサイズから最大グループサイズの順にこのデータを入力する。しかし、最大グループの割り当ての最大数はより小さなグループの割り当ての最大数に基づいて自動的に判定されるため、この値はユーザにより入力されない。

ユーザが入力パラメータを入力したならば、装荷マップエディタはテンプレートを生成し始める。

まず、装荷マップエディタは、ロック状態燃料バンドル位置が許可されるか否かをユーザに質問し、許可されるのであれば、装荷マップエディタは、選択されたサイクルの前のサイクルを選択されたサイクルが識別されたのと同じ方式で識別することをユーザに要求する。次に、装荷マップエディタは選択されたサイクルの装荷マップを識別された原子炉の以前のサイクルの装荷マップと比較する。特に、原子炉の燃料バンドル位置ごとに、装荷マップエディタは、選択されたサイクル及び以前のサイクルの装荷マップが同じ燃料バンドル位置において同じ通し番号を有する燃料バンドルを有するか否かを判定する。有していれば、燃料バンドル位置は装荷テンプレートでロック状態燃料バンドルカテゴリを割り当てられる。

ロック状態燃料バンドル位置が識別された後、装荷マップエディタは未使用燃料バンドル位置を識別する。特に、まだロック状態燃料バンドル位置として識別されていない燃料バンドル位置ごとに、装荷マップエディタは選択された装荷マップの特性から、その燃料バンドル位置における燃料バンドルが未使用燃料バンドルであるか否かを判定する。識別された未使用燃料バンドルごとに、装荷マップエディタは選択された装荷マップの特性から未使用燃料バンドルの型を更に判定する。次に、装荷マップエディタはテンプレートの関連する燃料バンドル位置に未使用燃料バンドルカテゴリを割り当て、燃料バンドル位置に型カウント番号Ｎを割り当てる。選択された装荷マップの中に位置する未使用燃料バンドルの型ごとに、装荷マップエディタはその型にカウント値を割り当てる。同じ型の未使用燃料バンドルを有しているべき未使用燃料バンドル位置が装荷テンプレートにおいて同じ値「Ｎ」により識別されるように、このカウント値は、その後、未使用燃料バンドルカテゴリ割り当てと共に燃料バンドル位置に割り当てられる。

次に、装荷マップエディタは、識別された未使用燃料バンドルカテゴリ位置が何らかの燃料バンドルグループを形成するか否かを判定する。先に述べたように、ユーザはテンプレートにおいて許可された燃料バンドルグループメンバを識別する。燃料バンドルグループメンバはグループメンバリストを形成する。未使用燃料バンドルカテゴリを割り当てられた燃料バンドル位置ごとに、装荷マップエディタは、まず、その燃料バンドル位置（これ以降、「現在燃料バンドル位置」と呼ばれる）が既に１つのグループに割り当てられているか否かを判定する。割り当てられていれば、装荷マップエディタは次の燃料バンドル位置へ進む。割り当てられていない場合には、装荷マップエディタはグループメンバリストから最大グループを選択し、現在燃料バンドル位置と共にそのようなグループを形成する燃料バンドル位置の各々を識別する。グループを形成している燃料バンドル位置の各々が未使用燃料バンドルカテゴリを割り当てられており、現在燃料バンドル位置と同じ型である場合、装荷マップエディタはその燃料バンドル位置のグループを１つのグループとして記録する。グループを形成している燃料バンドル位置の各々が未使用燃料バンドルカテゴリを割り当てられていないか、又は燃料バンドルの１つが現在燃料バンドル位置と同じ型ではない場合には、装荷マップエディタはグループメンバリストの中の次に大きい燃料バンドルグループについて上述のプロセスを実行する。１つのグループが形成されるまで、又はグループメンバリストに試験すべきグループがなくなるまで、このプロセスは継続的に反復される。グループメンバリストのメンバの試験が終了し、グループが形成されなかったならば、現在燃料バンドル位置は１つのグループに属さないとして記録される。

次に、装荷マップエディタは再挿入燃料バンドル位置を識別する。ロック状態燃料バンドルカテゴリ又は未使用燃料バンドルカテゴリに割り当てられなかったテンプレートの燃料バンドル位置は再挿入燃料バンドルカテゴリを割り当てられる。次に、装荷マップエディタは、再挿入燃料バンドルカテゴリ位置が何らかの燃料バンドルグループを形成するか否かを判定する。再挿入燃料バンドルカテゴリを割り当てられた燃料バンドル位置ごとに、装荷マップエディタは、まず、その燃料バンドル位置（これ以降、「現在燃料バンドル位置」と呼ばれる）が既に１つのグループに割り当てられているか否かを判定する。割り当てられていれば、装荷マップは次の燃料バンドル位置へ進む。割り当てられていない場合には、装荷マップエディタはグループメンバリストから最大グループを選択し、現在燃料バンドル位置と共にそのグループを形成する燃料バンドル位置の各々を識別する。グループを形成している燃料バンドル位置の各々が再挿入燃料バンドルカテゴリを割り当てられていない場合、装荷マップエディタは、グループメンバリストの次に大きいグループが全ての再挿入燃料バンドル位置を含むか否かを判定する。グループメンバリストからのグループがいずれも再挿入燃料バンドルのグループに至らない場合には、装荷マップエディタは現在燃料バンドル位置を１つのグループに属さないとして記録する。

グループが形成されたならば、装荷マップエディタはそのグループの平均属性値を計算する。先に述べたように、ユーザはテンプレートを導き出すときに使用すべき１次属性を識別している。この場合、装荷マップエディタは、平均属性値を計算するために、テンプレートにおいて関連するグループを形成している、選択された装荷マップの中の各燃料バンドルの属性値を使用する。次に、装荷マップエディタはグループ中の燃料バンドルごとの属性値が平均属性から許容レベル以内にあるか否かを判定する。この場合にも、許容レベルは先に述べたようにユーザが入力する設計パラメータである。

グループ中の各燃料バンドルの属性値が平均属性値から許容レベル以内にある場合、装荷マップエディタはテンプレートの関連する燃料バンドル位置を１つのグループに属するとして記録する。そうでない場合には、装荷マップエディタはグループメンバリストの次に大きい燃料バンドルグループに対して上述のプロセスを実行する。１つのグループが形成されるか、又はグループメンバリストに試験すべきグループがなくなるまで、このプロセスは継続的に繰り返される。グループメンバリストのメンバの試験が終了し、グループが形成されなかった場合には、現在燃料バンドル位置は１つのグループに属さないとして記録される。

次に、装荷マップエディタはグループメンバリストの中のグループに関するユーザ指定最大値に違反したか否かを判定する。違反していれば、エディタはグループ再組み合わせ及びランク付けのプロセスを実行する。例えば、２のグループの数がユーザ指定最大値を超えていた場合には、エディタは次の動作を実行する。２のグループごとに、装荷マップエディタは別の２のグループがユーザにより入力された対称性条件に適合する４のグループを形成しているか否かを判定する。次に、装荷マップエディタは新たに形成された４のグループになりうるグループごとに平均属性値及び標準偏差を判定し、最小標準偏差に基づいて４のグループになりうるグループをランク付けする。次に、２のグループのリストがユーザ入力に基づいて許容される最大数を超えなくなるまで、最高ランクを付けられたグループ（すなわち、最小の標準偏差を有するグループ）が４のグループに割り当てられる。４のグループになりうるグループのうち、割り当てられなかったグループは２のグループのままである。次に、ユーザ入力パラメータが８のグループを許可し、４のグループに関するユーザ指定最大値が違反されていたと仮定して、４のグループを８のグループに組み合わせるために同じプロセスが実行される。

最終ステップとして、再挿入燃料バンドルは、先に説明したようにテンプレートに現れる優先度番号を割り当てられる。燃料バンドル位置は、（１）その燃料バンドル位置がグループの一部を形成しない場合は装荷マップにおける関連する位置にある燃料バンドルの属性値に基づいて、又は（２）燃料バンドル位置がグループの一部を形成する場合にはグループの平均属性値に基づいてランク付けされる。そこで、同じ平均属性を有する燃料バンドルが同じ優先度番号を割り当てられるように、このランク付けによって優先度番号が割り当てられる。

これでテンプレート導出プロセスは完了し、その結果、得られたテンプレートが装荷マップエディタに表示され、ユーザはその後の使用に備えてテンプレートをセーブできる。

以上説明したような本発明を使用して、炉心設計担当者は装荷マップの初期デザインと関連するその経験と経験則を捕らえれば良い。更に、他の者がこの知識を利用して、テンプレートを改善したり、既存の炉心デザインに適応させたりすることもできるであろう

装荷マップの作成
本発明による装荷マップエディタは、ユーザが装荷テンプレートから装荷マップを生成することを可能にする追加機能を含む。更に、装荷マップエディタは、ユーザにその時点で１つ以上の燃料プールに存在している燃料バンドルを再装荷するというオプションを与えることにより、装荷マップを作成する際の融通性を更に向上させる。

先に論じたように装荷マップエディタを使用して炉心テンプレートをアクセスし、作成し且つ／又は編集した後、ユーザはそのテンプレートを使用して装荷マップを作成しても良い。ユーザはファイルメニュー３０から「load（装荷）」オプションを選択する。そこで、装荷マップエディタは、テンプレートアクセスウィンドウ、テンプレート情報ウィンドウ、再装荷ウィンドウ及び未使用再装荷ウィンドウを含む装荷画面を表示する。テンプレートアクセスウィンドウは、メモリ１８に格納されている装荷テンプレートを選択するためのドロップダウンメニューをユーザに提供する。テンプレート情報ウィンドウは選択された装荷テンプレートに関する概要情報を表示する。概要情報は装荷テンプレートにおける未使用燃料バンドル型の数、再挿入燃料バンドル位置の数及びロック状態燃料バンドル型の数を含むが、それらに限定されない。概要情報は、装荷マップを作成するときに現在追加される未使用燃料バンドル型の数及び再挿入燃料バンドルの数を更に指示していても良い。

図３は、装荷マップエディタにより表示される再装荷ウィンドウの一実施例を含む。ウィンドウはフィルタード燃料プールテーブル１００及び再装荷プール２００という２つの部分に分割されている。フィルタード燃料プールテーブル１００は（１）ロック状態燃料バンドル位置３８にある燃料バンドルを除いて、考慮すべき原子炉に現在ある照射済み燃料バンドルと、（２）当該原子炉及び他の原子炉の１つ以上の燃料プールにある燃料バンドルとを記載する。周知のように、原子炉から除去された照射済み燃料バンドルは燃料プールとして知られているものの中に蓄積される。同じ場所に配置された２つ以上の原子炉の炉心からの燃料バンドルは同じ燃料プールに蓄積されても良い。

図３に示すように、フィルタード燃料プールテーブル１００は各々の照射済み燃料バンドルをその通し番号及びバンドル名によって列挙している。各燃料バンドルは、品質保証の面からバンドルの追跡可能度を保証するために使用される独自の通し番号を割り当てられている。バンドル名は、燃料バンドル製品ライン並びにウラニウム及びガドリニア装荷などの核特性を識別するために使用される文字ストリング識別子である。フィルタード燃料プールテーブル１００は、リストに記載されている各照射済み燃料バンドルの１つ以上の属性も記載している。それらの属性はＫ無限、照射量及びバンドルが炉心に存在していた最前の燃料サイクル番号を含む。照射済み燃料バンドルの追加属性は１）バンドル製品ライン、２）初期ウラニウム装荷、３）初期ガドリニウム装荷、４）軸方向ゾーンの数、５）バンドルが炉心に存在していた以前から最新までの履歴燃料サイクル番号、６）履歴燃料サイクルの各々について燃料バンドルが存在していた対応する原子炉、７）積算滞留時間、及び８）継続原子炉運転に対するバンドルの使用性を反映するパラメータである燃料バンドル系図を含むであろう。

燃料バンドル系図はいくつかのファクターから判定されるが、最も重要であるのは、現在故障中である燃料バンドル又はバンドルが将来故障を引き起こす可能性を検出するために設計された、目視による又は他の何らかの非破壊試験手続きによる燃料の検査である。故障のメカニズムは燃料バンドルの腐食、異物衝突及び機械的湾曲などの項目を含む。系図に影響を及ぼすもう１つの要因は、損傷した燃料棒をウラニウムを含有する燃料棒、あるいはこれ以降は「ファントム」燃料棒と呼ばれる非ウラニウム含有燃料棒（例えば、ステンレス鋼）のいずれかであれば良い交換用燃料棒と交換することを含む修理プロセスである、可能な燃料バンドル再構成である。系図属性はウラニウム燃料棒によって再構成された場合の「ＲＵ」、ファントム燃料棒によって再構成された場合の「ＲＰ」、腐食による損傷の場合の「ＤＣ」、異物による損傷の場合の「ＤＤ」及び湾曲による損傷の場合の「ＤＢ」であろう。「ブランク」になっている系図属性は損傷を受けておらず、使用可能であるバンドルを指定すると考えられるであろう。

バンドル系図を除いて、属性はデータベース内で履歴燃料サイクルとの直接的関係を経てポピュレートされる。「ブランク」でない指定の場合の燃料系図属性は、燃料検査及び再構成サービスに結び付いた別個のプロセスを経てデータベースに入力される。このプロセスにおいて、燃料プールの燃料バンドルは検査され、その検査から燃料バンドルの系図が確認される。次に、バンドル状態プログラムがアクセスされる。バンドル状態プログラムは、ユーザによりアクセスされる「Fuel Inspection（燃料検査）」のためのＧＵＩメニューを提供する。ユーザは「Fuel Inspection」メニューからプルダウンメニュー「Add（追加）」をクリックし、バンドルの通し番号と、異物で損傷したバンドルに対応する「ＤＤ」などの系図指定とをキーボードから入力するためのポップアップを提示される。このようにして入力される系図データは燃料プールデータベースと関連している。ユーザは更に「Fuel Inspection」メニューから「Census（センサス）」オプションをクリックしても良い。このオプションを選択すると、燃料プールデータベースの問い合わせが実行され、ユーザは、先に説明したように、非ヌル系図指定を含む燃料バンドルに関するバンドル通し番号及び対応する属性データのリストを提示される。ユーザは、バンドルエントリを選択し、系図属性フィールドを起動する「Modify（修正）」オプションを右クリックし、修正された系図情報を入力することにより、既存の系図情報を変更することを選択しても良い。例えば、以前に損傷された燃料バンドルが再構成されていても良い。あるいは、ユーザは、バンドル系図状態をヌルに戻す効果を有する「Delete（削除）」オプションを右クリックしても良い。

再装荷燃料プールテーブル２００は、燃料バンドルごとに、フィルタード燃料プールテーブル１００により提供されるのと同じ情報を提供する。更に、再装荷燃料プールテーブル２００は装荷テンプレートに記載されているような燃料バンドルグループごとの優先度番号２０２を指示する。装荷テンプレートに関して先に説明したように、再挿入燃料バンドルは１、２、４又は８バンドルのグループとして割り当てられる。従って、図３は、最高の優先度の再挿入燃料バンドル位置は４燃料バンドルのグループであり、次に高い優先度の再挿入燃料バンドルは８燃料バンドルのグループであることを示している。

再装荷燃料プールテーブル２００は、燃料バンドルをフィルタード燃料プールテーブル１００から再装荷燃料プールテーブル２００へ移動することによりポピュレートされる。更に図３に示すように、再装荷ウィンドウは、ユーザがフィルタード燃料プールテーブル１００から燃料バンドルを選択し、再装荷燃料プールテーブル２００へ移動させるのを補助するためのツール１２０のセットを更に含む。ツール１２０のセットはフィルタツール１３０、右移動ツール１６０、左移動ツール１７０及び削除ツール１８０を含むが、それらに限定されない。

ユーザは、例えば、フィルタツール１３０をクリックすることによりフィルタツール１３０を選択する。これにより、図４に示すようなフィルタウィンドウが開く。図示されるように、フィルタウィンドウはフィルタード燃料プールテーブル１００に記載されているのと同じ属性を列挙しており、ユーザは属性と関連する選択ボックス１３２をクリックすることにより、属性に基づいてフィルタリングすることを指示できる。１つの属性が選択されると、関連する選択ボックス１３２の中にチェックマークが表示される。ユーザは、関連する選択ボックスを再度クリックすることにより属性の選択を解除することもできる。この場合、チェックマークは消去されるであろう。

属性ごとに、フィルタウィンドウはその属性と関連する１つ以上のフィルタ特性を表示する。例えば、Ｋ無限属性のフィルタ特性の場合、ユーザはより大きい、未満又は等しいというフィルタオペレータ１３４を選択し、そのフィルタオペレータ１３４と関連するフィルタ量１３６を入力する。図４に示すように、ユーザはＫ無限に基づくフィルタリングを選択し、より大きいフィルタオペレータを選択し、１．２のフィルタ量を入力している。その結果、装荷マップエディタはフィルタード燃料プールテーブル１００の燃料バンドルをフィルタリングして、１．２より大きいＫ無限を有する燃料バンドルのみを表示するであろう。別の例として、照射量属性も関連するフィルタオペレータ及びフィルタ量を有する。

属性のフィルタ特性がその属性によって決まることは理解されるであろう。また、フィルタ特性を指示するための他の方法も可能であることも理解されるであろう。例えば、サイクル属性の場合、フィルタウィンドウはサイクル番号を選択するためのドロップダウンメニューを提供する。図４はサイクル属性のドロップダウンメニューから選択されたサイクル２及び４を示す。その結果、装荷マップエディタはフィルタード燃料プールテーブル１００をフィルタリングして、最も近い時点の滞留がサイクル２又はサイクル４であった燃料バンドルのみを表示する。同様に、ユーザは系図、製品ラインなどに基づいて燃料バンドルをフィルタリングすることを選択しても良い。フィルタリングのための属性が選択され、フィルタ特性が入力されたならば、ユーザはＯＫ選択ボックスをクリックすることにより、装荷マップエディタにこの情報に基づいてフィルタード燃料プールテーブルをフィルタリングさせる。あるいは、ユーザはＣＡＮＣＥＬ選択ボックスをクリックすることにより、フィルタ動作をキャンセルしても良い。

フィルタード燃料プールテーブル１００は、その中に記載されている燃料バンドルをフィルタリングするためのフィルタリングメカニズムを更に提供する。ユーザは、フィルタード燃料プールテーブルの属性見出しをクリックすることにより、フィルタード燃料プールテーブル１００を属性の昇順又は降順に分類しても良い。ユーザが属性をクリックすると、装荷マップエディタは「Sort Ascending（昇順分類）」及び「Sort Descending（降順分類）」のオプションを有するポップアップメニューを表示する。そこで、フィルタード燃料プールテーブル１００は、ユーザによりクリックされたオプションに基づいて属性の昇順又は降順にフィルタリングされる。

フィルタード燃料プールテーブル１００から再装荷燃料プールテーブル２００へ燃料バンドルを移動するために、ユーザは、フィルタード燃料プールテーブル１００の中の１つ以上の燃料バンドルをハイライトするためにクリックし、ドラッグすることにより、それらの燃料バンドルを選択する。次に、ユーザは右移動ツール１６０をクリックする。これにより、選択された燃料バンドルは再装荷燃料プールテーブル２００の中の最高の優先度を持つ、ポピュレートされていない燃料バンドル位置をポピュレートする。あるいは、ユーザはハイライトされた燃料バンドルをクリックし、再装荷燃料プールテーブル２００の優先度セクションのうちの１つへドラッグする。

再装荷燃料プールテーブル２００にある燃料バンドルを選択し、左移動ツール１７０をクリックすることにより、燃料バンドルは再装荷燃料プールテーブル２００からフィルタード燃料プールテーブル１００に戻されても良い。あるいは、選択された燃料バンドルをクリックし、ドラッグしてフィルタード燃料プールテーブル１００まで戻しても良い。

削除ツール１８０は、フィルタード燃料プールテーブル１００又は再装荷燃料プールテーブル２００のいずれかから燃料バンドルを削除する機能をユーザに提供する。ユーザはいずれか一方のテーブルの１つ以上の燃料バンドルを選択し、削除ツールをクリックして、選択された燃料バンドルをテーブルから削除すれば良い。

次に、未使用燃料バンドルのテンプレートへの装荷を説明する。図５は、装荷マップエディタにより表示される未使用装荷ウィンドウの一実施例を示す。ウィンドウは未使用バンドル型テーブル３００及び未使用バンドルプールテーブル４００という２つの部分に分割されている。未使用バンドル型テーブル３００は利用可能な未使用燃料バンドル型を記載している。

図５に示すように、未使用バンドル型テーブル３００は各々の未使用燃料バンドル型をそのバンドル名により列挙している。バンドル名は、燃料バンドル製品ライン並びにウラニウム装荷及びガドリニア装荷などの核特性を識別するために使用される文字ストリング識別子である。未使用燃料バンドル型テーブル３００は、記載されている各々の未使用燃料バンドル型の１つ以上の属性を更に列挙する。それらの属性はＫ無限、燃料バンドル製品ライン、平均ウラニウム‐２３５濃縮度、燃料バンドルに含有されるガドリニア可燃性毒物の（総燃料重量の関数としての）百分率、ガドリニア含有燃料棒の数及び軸方向ゾーンの数を含むと思われる。軸方向ゾーンは、軸方向に沿って均質であるバンドルの横断面スライスにより定義される。未使用バンドルの他の属性は、様々なバンドル照射量値に対して計算される、Ｒ係数及び局所ピーキングなどの予測熱挙動のパラメータを含むであろう。Ｒ係数は臨界出力比（ＣＰＲ）に対する入力として使用され、燃料棒出力の重み付き軸方向積分から判定される。局所ピーキングは燃料棒ピークペレット及びクラッド温度の尺度である。

未使用バンドルプールテーブル４００は、燃料バンドルごとに、未使用バンドル型テーブル３００により提供されるのと同じ情報を提供する。更に、未使用バンドルプールテーブル４００は装荷テンプレートのみ使用バンドルの型ごとの型番号４０２を指示し、次に、装荷テンプレートにあるその型の未使用燃料バンドルの数を指示する。図５は、未使用燃料バンドル位置の第１の型が４燃料バンドルのグループであり、未使用燃料バンドルの次の型が８燃料バンドルのグループであることを示している。

未使用バンドルプールテーブル４００は、未使用バンドル型テーブル３００から未使用バンドルプールテーブル４００へ燃料バンドルを移動することによりポピュレートされる。更に図５に示すように、未使用装荷ウィンドウは、ユーザが未使用バンドル型テーブル３００から燃料バンドルを選択し、それらを未使用バンドルプールテーブル４００へ移動するのを補助するために、先に説明したのと同じフィルタツール１３０、右移動ツール１６０及び削除ツール１８０を含む。未使用燃料バンドルの属性は再挿入燃料バンドルとは異なるため、フィルタリング特性もそれに従って異なることは理解されるであろう。図５に示すように、装荷マップエディタは、更に、フィルタード燃料プールテーブル１００が分類されたのと同じ方式で未使用バンドル型テーブル３００を属性の昇順又は降順にフィルタリングする。

燃料の移動先は未使用バンドル型テーブル３００の右側に配置されたグループ分け未使用燃料バンドルプールテーブル４００で選択されなければならないため、未使用燃料バンドルの選択移動プロセスは燃焼済み燃料を移動するためのプロセスとは異なる。すなわち、ユーザが未使用バンドル型テーブル３００から未使用バンドル型を選択した後、ユーザは未使用燃料バンドルプールテーブル４００の１つ以上の燃料バンドル位置を選択する。右移動ツール１６０を選択することにより、未使用燃料バンドルプールテーブル４００の選択された燃料バンドル位置は選択された未使用バンドル型によってポピュレートされる。あるいは、ユーザはバンドル型をクリックし、それを未使用燃料バンドルプールテーブル４００の中へドラッグしても良い。フィルタード燃料プールテーブル１００の場合とは異なり、未使用燃料型は未使用バンドル型テーブル３００から除去されず、燃料バンドルとして未使用バンドルプールテーブル４００へコピーされる。

先に詳細に説明したツールを使用して再挿入及び未使用燃料バンドル位置３８が充填されたならば、ユーザは装荷画面に表示された「populate（ポピュレート）」ボタンをクリックして、装荷マップを表示させれば良い。次に、ユーザはファイルメニュー３０の「Save」又は「Save As」オプションを使用することにより作成された装荷マップをセーブしても良い。

装荷マップを作成した後、ユーザは、本発明の方法論に従って作成された装荷マップを使用して原子炉の炉心性能などに関してシミュレーションを実行しても良い。

ユーザが燃料プールの資源を求めることを可能にすることにより、本発明は装荷マップの作成により大きな融通性をもたらし、更に原子炉の炉心を装荷する際の総費用を低減できるであろう。

以上、本発明を説明したが、本発明を数多くの方法により変形できることは自明であろう。そのような変形は本発明の趣旨の範囲からの逸脱としてみなされるべきではなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

本発明による構造の一実施例を示す図。 本発明の装荷マップエディタを使用して本発明の方法論に従って設計された、一部完成した状態のテンプレートの画面を示す図。 本発明の装荷マップエディタにより表示された再装荷ウィンドウを示す図。 本発明の装荷マップエディタにより表示されたフィルタウィンドウを示す図。 本発明の装荷マップエディタにより表示された未使用装荷ウィンドウを示す図。

符号の説明

１０…サーバ、１２…グラフィカルユーザインタフェース、１４…プロセッサ、１６…メモリ、１８…入力装置、２０…イントラネット、２２…コンピュータ、２４…インターネット、２６…コンピュータ、１００…フィルタード燃料プールテーブル、２００…再装荷燃料プールテーブル、３００…未使用バンドル型テーブル、４００…未使用バンドルプールテーブル

Claims (10)

1. 燃料プールからの核燃料の回収を容易にする方法において、
   ユーザが少なくとも１つの燃料プールの中に存在する燃料バンドルによって装荷マップを選択的にポピュレートすることを可能にするグラフィカルユーザインタフェース（１２）を提供することから成る方法。
2. 燃料プールの中に存在する燃料バンドルの少なくとも一部のリストを含む少なくとも１つの燃料プールデータベース（１００）を格納することを更に含み、
   前記提供する過程は、ユーザが装荷マップをポピュレートするために前記燃料プールデータベース（１００）から燃料バンドルを選択することを可能にするグラフィカルユーザインタフェースを提供する請求項１記載の方法。
3. 前記燃料プールデータベースはリストに記載された燃料バンドルに関する１つ以上の属性を指示する請求項２記載の方法。
4. 前記提供する過程は、選択プロセスを補助するための１つ以上の燃料プールデータベース管理ツール（１２０）を含むグラフィカルユーザインタフェースを提供する請求項２記載の方法。
5. 前記提供する過程は、ユーザが異なる種類の未使用燃料バンドルによって前記装荷マップを選択的にポピュレートすることを更に可能にするグラフィカルユーザインタフェースを提供する請求項１記載の方法。
6. 未使用燃料バンドル型のリストを含む少なくとも１つの未使用燃料バンドル型データベース（３００）を格納することを更に含み、
   前記提供する過程は、ユーザが前記装荷マップをポピュレートするために前記未使用燃料バンドル型データベース（３００）から未使用燃料バンドル型を選択することを可能にするグラフィカルユーザインタフェースを提供する請求項５記載の方法。
7. 前記未使用燃料バンドル型データベースは、リストに記載された未使用燃料バンドル型に関する１つ以上の属性を指示する請求項６記載の方法。
8. 前記提供する過程は、未使用燃料バンドル型選択プロセスを補助するための１つ以上の未使用燃料バンドル型管理ツールを含むグラフィカルユーザインタフェースを提供する請求項６記載の方法。
9. 原子炉の新たな装荷マップにおいて少なくとも１つの燃料プールの中に存在する核燃料バンドルを使用することから成る方法。
10. 少なくとも１つの燃料プールから回収された１つ以上の燃料バンドルを含む原子炉を運転することから成る方法。

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