JP2008151712A

JP2008151712A - 炉心監視装置

Info

Publication number: JP2008151712A
Application number: JP2006341816A
Authority: JP
Inventors: Junichi Koyama; 淳一小山; Hisashi Shiragami; 久之白神; Tatsuya Iwamoto; 達也岩本; Takafumi Naka; 隆文中
Original assignee: Global Nuclear Fuel Japan Co Ltd
Current assignee: Global Nuclear Fuel Japan Co Ltd
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2026-12-19
Also published as: JP4919791B2

Abstract

【課題】的確な予測監視を行うことができる炉心監視装置を提供する。
【解決手段】原子炉炉心の状態量を取得して炉心特性を演算し、炉心特性実績データを生成する炉心特性実績演算部１と、この炉心特性実績演算部１で生成した炉心特性実績データを記憶する炉心特性実績データベース２と、運転計画データを記憶する運転計画データベース４と、炉心特性実績データベース２に炉心特性実績データが記憶されたとき、その記憶された最新の炉心特性実績データ及び運転計画データベース４に記憶された運転計画データに基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、炉心特性予測データを生成する炉心特性予測演算部５と、この炉心特性予測データ演算部５で生成した炉心特性予測データを記憶する炉心特性予測データベース６と、炉心特性予測データベース６に記憶された炉心特性予測データを表示する表示部９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置に関する。

原子炉においては、一般に、所望の発電機出力を得るための運転計画を設定し、この運転計画及び計画時点における炉心特性情報に基づいた計算モデルによって炉心特性の経時変化を予測演算して安全性を確認する。そして、この運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視するため、例えば、検出器等から取得した原子炉炉心の状態量に基づき炉心特性の実績値を演算し、運転制限値（例えば最大線出力密度や最小限界出力比といった熱的制限値）に達しないように監視する監視装置が知られている。

また、従来、例えば運転計画の設定時に演算した炉心特性の予測値（運転計画データ）から実績値（運転実績データ）が逸脱したときに運転計画の再立案が必要と判定し、警報信号を出力する運転実績偏差判定手段を備えた装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この運転実績偏差判定手段は、炉心特性の予測値と実績値とを対比して表示する表示手段と、炉心特性の予測値と実績値との偏差が所定の限界値を越えるとき、警報信号を出力するとともに、再立案に必要なデータを作成する評価手段とを備えている。

特開平８−１６６４８７号公報（６頁〜７頁、図２〜図５）

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、上記従来技術の表示手段は、運転計画の設定時に演算した炉心特性の予測値と実績値とを対比して表示することにより、炉心特性の予測値と実績値とのずれを確認することが可能となっている。ところが、運転計画の設定時に演算した炉心特性の予測値が得られるものの、実績値のずれに伴い修正されるべき予測値が得られなかった。すなわち、例えば炉心特性の実績値が予測値からずれたときに、将来的な炉心特性はどのように変化するか、はたして運転制限値にどれくらいまで近づくのか、運転計画を早期に変更したほうがよいかどうか等の的確な予測判断（予測監視）は、例えば監視者の経験等に依らなければならず、容易ではなかった。

本発明の目的は、的確な予測監視を行うことができる炉心監視装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置において、前記原子炉炉心の状態量を取得して炉心特性を演算し、炉心特性実績データを生成する炉心特性実績データ生成手段と、前記炉心特性実績データ生成手段で生成した炉心特性実績データを記憶する炉心特性実績データ記憶手段と、少なくとも１つの運転計画データを記憶する運転計画データ記憶手段と、前記炉心特性実績データ記憶手段に炉心特性実績データが記憶されたとき、その記憶された最新の炉心特性実績データ及び前記運転計画データ記憶手段に記憶された運転計画データに基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、炉心特性予測データを生成する炉心特性予測データ生成手段と、前記炉心特性予測データ生成手段で生成した炉心特性予測データを記憶する炉心特性予測データ記憶手段と、前記炉心特性予測データ記憶手段に記憶された炉心特性予測データを表示する表示手段とを備える。

本発明においては、炉心特性実績データ生成手段は、例えば設定時間毎にあるいは監視者の指示により原子炉炉心の状態量を取得して炉心特性を演算し、生成した炉心特性実績データを炉心特性実績データ記憶手段に記憶する。また、炉心特性予測データ生成手段は、炉心特性実績データ記憶手段に炉心特性実績データが記憶されたとき（例えば炉心特性実績データが記憶される度に又は所定の回数毎に）、その記憶された最新の炉心特性実績データ及び運転計画データ記憶手段に記憶された運転計画データ（詳細には、現状の運転計画データ及び他の運転計画データのうち少なくとも１つ）に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、生成した炉心特性予測データを炉心特性予測データ記憶手段に記憶する。そして、表示手段は、例えば現状の運転計画における炉心特性予測データを表示する。この炉心特性予測データは、運転計画設定時に演算された数値とは異なり、最新の炉心特性実績データに基づいて演算された精度の高い数値であるため、監視者は的確な予測監視を行うことができる。また、表示手段は、例えば他の運転計画に変更した場合の炉心特性予測データを表示する。これにより、監視者は運転計画の変更判断を的確に行うことができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記表示手段は、前記炉心特性実績データ記憶手段に記憶された炉心特性実績データとともに、前記炉心特性予測データ記憶手段に記憶された炉心特性予測データを表示する。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記炉心特性予測データと予め設定された運転制限値との関係を表す値が所定のしきい値を越えたかどうかを判定する判定手段を備え、前記表示手段は、前記判定手段で所定のしきい値を越えたと判定されたことを表示する。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記運転計画データ記憶手段に記憶された複数の運転計画データのうち少なくとも１つを選択可能な入力手段を備え、前記炉心特性予測データ生成手段は、前記炉心特性実績データ記憶手段に記憶された最新の炉心特性実績データ及び前記入力手段で選択した運転計画データに基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、炉心特性予測データを生成する。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記炉心特性予測データ生成手段は、前記炉心特性実績データ記憶手段に記憶された最新の炉心特性実績データ及び前記運転計画データ記憶手段に記憶された現状の運転計画データに基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算して、炉心特性予測データを生成する。

本発明によれば、的確な予測監視を行うことができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の炉心監視装置の一実施形態の機能構成を表すブロック図である。

この図１において、炉心監視装置は、例えば運転計画に従って運転する原子炉炉心（図示せず）を運転員（監視者）が監視するためのものであり、炉心特性実績演算部１と、炉心特性実績データベース２と、運転計画設定部３と、運転計画データベース４と、炉心特性予測演算部５と、炉心特性予測データベース６と、運転員が入力操作可能な入力部７と、表示制御部８と、及び表示部（モニタ）９とを備えている。

炉心特性実績演算部１は、定期的に（例えば１時間毎に）あるいは入力部７での指示入力に応じて、例えば検出器等から取得した原子炉炉心の状態量に基づいて炉心特性を演算し、炉心特性実績データ（詳細には、例えば日時、発電機出力、炉心熱出力、炉心流量、制御棒の挿入パターン、最大線出力密度及びその制限値に対する比率、最小限界出力比及びその制限値に対する比率等を含むデータ）を作成し、この作成した炉心特性実績データを炉心特性実績記データベース２に記憶するようになっている。

運転計画設定部３は、例えば所望の発電機出力を得るための運転計画データ（詳細には、発電機出力、炉心熱出力、炉心流量、及び制御棒の挿入パターン等を含むデータ）を作成し、この作成した運転計画データを運転計画データベース４に記憶するようになっている。なお、本実施形態の運転計画データベース４には、現状の運転計画データのみならず、他の運転計画データも複数記憶されている。

炉心特性予測演算部５は、例えば炉心特性実績データベース２に炉心特性実績データが記憶される度に（若しくは所定の回数毎でもよい）、その記憶された最新の炉心特性実績データ及び運転計画データベース４に記憶された運転計画データ（例えば発電機出力、炉心熱出力、炉心流量、及び制御棒の挿入パターンなど）に基づいた計算モデルにより、所定の期間（予め設定された期間又は入力部７で設定入力された期間であり、例えば１日〜２ヶ月程度）における炉心特性の経時変化を予測演算するようになっている。なお、この予測演算に用いられる運転計画データは、入力部７での設定入力に応じて、運転計画データベース４に記憶された現状の運転計画データ及び他の運転計画データのうちの少なくとも１つが選択されるようになっている。この炉心特性予測演算部５の制御手順を図２により説明する。図２は、炉心特性予測演算部５の制御処理内容を表すフローチャートである。

この図２において、まずステップ１００において、例えば炉心特性実績データベース２の情報により、炉心特性実績データが更新されたかどうかを判定する。例えば炉心特性実績データが更新されていない場合は、ステップ１００の判定が満たされず、この手順が繰り返し行われる。一方、例えば炉心特性実績データが更新された場合は、ステップ１００の判定が満たされ、ステップ１１０に移る。

ステップ１１０では、最新の炉心特性実績データを炉心特性実績データベース２から読み込み、ステップ１２０に進んで、入力部７で設定入力された運転計画データを運転計画データベース４から読み込む。そして、ステップ１３０に進み、読み込んだ炉心特性実績データの時刻を起点として、読み込んだ炉心特性実績データ及び運転計画データに基づいた計算モデルにより、所定の期間における炉心特性の経時変化を予測演算する。そして、ステップ１４０に進み、炉心特性予測データ（詳細には、計算モデルに入力した運転計画データの一部も含まれ、例えば予測期間の起点時刻及び終点時刻、発電機出力の経時変化、炉心熱出力の経時変化、炉心流量の経時変化、制御棒の挿入パターンの経時変化、最大線出力密度及びその制限値に対する比率の経時変化、最小限界出力比及びその制限値に対する比率の経時変化等を含むデータ）を生成して、炉心特性予測データベース６に記憶する。なお、入力部７で設定入力された運転計画データが複数ある場合は、各運転計画データに対し上述のステップ１１０〜１４０の手順が繰り返し行われる。

表示制御部８は、炉心特性実績データベース２に記憶された最新の炉心特性実績データ及び炉心特性予測データベース６に記憶された炉心特性予測データを読み込むとともに、入力部７での操作入力に応じて表示部（モニタ）９の画面表示を制御するようになっている。図３は、表示部９に表示される監視画面の一例を表す図である。

この図３において、監視画面１０は、炉心特性実績データを表示する現状監視領域１０ａと、炉心特性予測データを表示する予測監視領域１０ｂとで構成されている。現状監視領域１０ａには、日時、その日時における発電機出力、炉心熱出力、炉心流量、最大選出力密度及びその制限値に対する比率（MFLPD、運転制限値内であれば１．０より小さく運転制限値に近づくほど１．０に近づく指標値）、最小限界出力比及びその制限値に対する比率（MFLCPR、運転制限値内であれば１．０より小さく運転制限値に近づくほど１．０に近づく指標値）等が表示されている。予測監視領域１０ｂには、運転計画の種類（シナリオ）、予測期間の起点時刻及び終点時刻、その予測期間におけるMFLPDの最大値及びMFLCPRの最大値が表示されている。

また、表示制御部８は、MFLPDの最大値及びMFLCPRの最大値に対し、それぞれ予め設定された所定のしきい値を越えたかどうかを判定する機能を有している。そして、例えば所定のしきい値を越えない場合は予測監視領域１０ｂの予測情報欄に「---」と表示し、一方、例えば所定のしきい値を越えた場合は予測情報欄１０ｂに「制限値余裕減少」と表示させるようになっている。これにより、例えば現状の運転計画において「制限値余裕減少」と表示された場合、運転員は現状の運転計画を変更すべきと判断することができ、例えば他の運転計画において「制限値余裕減少」と表示された場合、運転員はその運転計画に変更すべきではないと判断することができるようになっている。

また、表示制御部８は、入力部７での操作入力に応じて、上記炉心特性予測データの詳細を表示する予測詳細画面を表示部９に表示させるようになっている。図４は、表示部９に表示される予測詳細画面の一例を表す図であり、図５は、表示部９に表示される予測詳細画面の他の例を表す図である。

図４に示す予測詳細画面１１は、任意の予測時刻（例えば入力部７で入力された時刻等）における炉心特性予測値を表示する画面であり、運転計画の種類、予測期間の起点時刻、及び予測時刻、その予測時刻における発電機出力、炉心熱出力、炉心流量、最大線出力密度及びその制限値に対する比率（MFLPD）、最小限界出力比及びその制限値に対する比率（MFLCPR）を表示している。また、予測詳細画面１１の制御棒表示領域１１ａには、予測時刻における制御棒の挿入深さ（図４中「Ｎ」で示す）が炉心領域毎に表示されており、出力分布表示領域１１ｂには、予測時刻における炉心軸方向の出力分布が表示されている。

図５に示す予測詳細画面１２は、任意の運転計画における任意の炉心特性予測値の経時変化を上下に表示する画面であり、入力部７で入力された運転計画及び炉心特性（図５では、発電機出力及びMFLPDを例示している）の経時変化を表示するようになっている。

以上のように構成された本実施形態においては、例えば表示部９に表示された監視画面１０の監視表示領域１０ａにより、運転員は炉心特性実績データを確認して原子炉炉心を監視することができる。また、例えば現状の運転計画における炉心特性の経時変化を予測することを意図して入力部７で設定入力した場合、監視画面１０の予測監視領域１０ｂには、現状の運転計画における炉心特性予測データが表示される。この炉心特性予測データは、運転計画設定時に演算された数値とは異なり、最新の炉心特性実績データに基づいて演算された精度の高い数値であるため、運転員は的確な予測監視を行うことができる。すなわち、現状の運転計画のまま運転した場合に炉心特性はどのように変化するか、はたして運転制限値にどれくらいまで近づくのか、早期に運転計画を変更したほうがよいかどうか等の予測判断を行うことができる。

また、例えば他の運転計画に変更した場合の炉心特性の経時変化を予測することを意図して入力部７で設定入力した場合、監視画面１０の予想監視領域１０ｂには、他の運転計画における炉心特性予測データが表示される。これにより、例えば現状の運転計画における炉心特性予想データと他の運転計画における炉心特性予想データとを比較し、運転計画を変更すべきかどうかの判断を的確に行うことができる。また、例えば監視画面１０の予想監視領域１０ｂに複数の他の運転計画における炉心特性予想データを表示した場合、それら炉心特性予想データを比較して、変更すべき運転計画の判断の一助とすることができる。また、例えば表示部９に予想詳細画面１１又は１２を表示して、炉心特性予想データの詳細を確認することができ、変更すべき運転計画の判断の一助とすることができる。

また、例えば運転計画の種類を入力部７で予め設定入力しておけば、炉心特性予測演算部５は、炉心特性実績データが更新される度に、その最新の炉心特性実績データ及び設定入力された運転計画データに基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算して、生成した炉心特性予測データを炉心特性データベース６に記憶し、表示制御部８は、表示部９の監視画面１０に表示する炉心特性予測データを自動更新するので、運転員の負担を軽減することができる。

なお、上記一実施形態においては、炉心特性実績データとともに炉心特性予測データを表示する監視画面１０を例にとって説明したが、これに限られず、例えば炉心特性実績データのみを表示する画面と炉心特性予測データを表示する画面とに分け、入力部７での操作入力に応じて切り替えるようにしてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、監視画面１０の予測監視領域１０ｂに、最大線出力密度及びその制限値に対する比率（MFLPD）、最小出力限界比及びその制限値に対する比率（MFLPD）を表示する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、これに代えて、例えば最大線出力密度及び線出力密度、最小限界出力比及び限界出力比を表示してもよい。また、例えば安定性減幅比等の他の炉心特性を表示してもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、炉心監視装置の機能構成を図１により説明し具体的な装置構成について言及しなかったが、例えば図６に示すように、上記炉心特性実績演算部１及び炉心特性実績データベース２を有する監視計算装置１３と、上記運転計画設定部３、運転計画データベース４、炉心特性予測演算部５、及び炉心特性予測データベース６を有する予測計算装置１４と、上記入力部７、表示制御部８、及び表示部９を有する表示装置１５とを備え、これら監視計算装置１３、予測計算装置１４、及び表示装置１５を互いにデータ通信が可能なようにＬＡＮ１６等で接続した構成としてもよい。この場合、炉心特性実績演算部１を有する監視計算装置１３と炉心特性予測演算部５を有する予測計算装置１４とを別体とするので、予測演算の時間短縮化を図ることが可能である。

本発明の炉心監視装置の一実施形態の機能構成を表すブロック図である。本発明の炉心監視装置の一実施形態を構成する炉心特性予測演算部の制御処理内容を表すフローチャートである。本発明の炉心監視装置の一実施形態を構成する表示装置に表示される監視画面の一例を表す図である。本発明の炉心監視装置の一実施形態を構成する表示装置に表示される予想詳細画面の一例を表す図である。本発明の炉心監視装置の一実施形態を構成する表示装置に表示される予想詳細画面の他の例を表す図である。本発明の炉心監視装置の一実施形態の装置構成を一例として表すブロック図である。

符号の説明

１炉心特性実績演算部（炉心特性実績データ生成手段）
２炉心特性実績データベース（炉心特性実績データ記憶手段）
４運転計画データベース（運転計画データ記憶手段）
５炉心特性予測演算部（炉心特性予測データ生成手段）
６炉心特定予測データベース（炉心特性予測データ記憶手段）
７入力部（入力手段）
８表示制御部（判定手段）
９表示部（表示手段）

Claims

運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置において、
前記原子炉炉心の状態量を取得して炉心特性を演算し、炉心特性実績データを生成する炉心特性実績データ生成手段と、
前記炉心特性実績データ生成手段で生成した炉心特性実績データを記憶する炉心特性実績データ記憶手段と、
少なくとも１つの運転計画データを記憶する運転計画データ記憶手段と、
前記炉心特性実績データ記憶手段に炉心特性実績データが記憶されたとき、その記憶された最新の炉心特性実績データ及び前記運転計画データ記憶手段に記憶された運転計画データに基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、炉心特性予測データを生成する炉心特性予測データ生成手段と、
前記炉心特性予測データ生成手段で生成した炉心特性予測データを記憶する炉心特性予測データ記憶手段と、
前記炉心特性予測データ記憶手段に記憶された炉心特性予測データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする炉心監視装置。
請求項１記載の炉心監視装置において、前記表示手段は、前記炉心特性実績データ記憶手段に記憶された炉心特性実績データとともに、前記炉心特性予測データ記憶手段に記憶された炉心特性予測データを表示することを特徴とする炉心監視装置。
請求項１記載の炉心監視装置において、前記炉心特性予測データと予め設定された運転制限値との関係を表す値が所定のしきい値を越えたかどうかを判定する判定手段を備え、前記表示手段は、前記判定手段で所定のしきい値を越えたと判定されたことを表示することを特徴とする炉心監視装置。
請求項１記載の炉心監視装置において、前記運転計画データ記憶手段に記憶された複数の運転計画データのうち少なくとも１つを選択可能な入力手段を備え、前記炉心特性予測データ生成手段は、前記炉心特性実績データ記憶手段に記憶された最新の炉心特性実績データ及び前記入力手段で選択した運転計画データに基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、炉心特性予測データを生成することを特徴とする炉心監視装置。
請求項１記載の炉心監視装置において、前記炉心特性予測データ生成手段は、前記炉心特性実績データ記憶手段に記憶された最新の炉心特性実績データ及び前記運転計画データ記憶手段に記憶された現状の運転計画データに基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算して、炉心特性予測データを生成することを特徴とする炉心監視装置。