JP2012163647A - プラント操作訓練システム及びプラント操作訓練方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転員のプラント操作能力向上に寄与し、低コストで運転員のプラント操作訓練を行う。
【解決手段】 記録装置１２には、詳細模擬情報として、例えば、シミュレータ３によって模擬されていない裏盤の情報や、中央監視カメラで確認できる現地盤の画像等が記録され、運転員Ｐは、指導員Ｑによって、シミュレーションの進行に合わせて選択されて、表示装置１３に表示された詳細模擬情報を見て、状況を判断して制御盤５を操作する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、原子力発電プラント等のプラントの操作を訓練するためのプラント操作訓練システム及びプラント操作訓練方法に関する。

従来より、原子力発電プラントのシミュレータは、主要な中央制御盤は模擬されているが、その中央制御盤以外の設備や、補助盤等については、模擬されていない（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照。）。したがって、訓練の際に、事故対応上模擬されていない盤等について、中央制御室の運転員が状況を確認したい場合でも、必要な情報が入手できないため、状況把握ができない。このため、必要な情報は、指導員が口頭等で訓練情報として提供している。

特開平８−２４１０２７号公報 特開２００６−３５０６８１号公報 特開２００７−７９２８１号公報

しかしながら、上記従来技術においては、運転員は、指導員からの情報に基づいて、判断や報告を行うが、指導員の情報をこのまま単に復唱するだけの場合もあるので、判断能力の向上にはつながらない。また、必要な設備をシミュレータに追加する場合は、費用が億円単位となる上、全てをシミュレータで模擬することは困難である。また、導入後もメンテナンスや改造等に要するランニングコストも嵩む。

この発明は、前記の課題を解決し、運転員のプラント操作能力向上に寄与することができるとともに、低コストで運転員のプラント操作訓練を行うことができるプラント操作訓練システム及びプラント操作訓練方法を提供することを目的としている。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、プラントの操作を訓練するために用いられるプラント操作訓練システムであって、模擬プラントをシミュレートするシミュレータと、前記シミュレータに接続され、前記模擬プラントを操作するための操作装置と、前記シミュレータによる模擬機能を補充するための補充模擬情報を記録する補充情報記録装置と、前記補充情報記録装置に接続され、前記補充模擬情報を出力する補充情報出力装置とを備えたことを特徴としている。

請求項１の発明では、補充情報記録装置にシミュレータによる模擬機能を補充するための補充模擬情報が記録され、この補充模擬情報を補充情報出力装置が出力する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のプラント操作訓練システムであって、前記補充情報出力装置からは、前記シミュレータによるシミュレーションの内容及び進行状況に応じて、適合する前記補充模擬情報が出力されることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のプラント操作訓練システムであって、前記補充模擬情報は、前記プラントを監視制御するための中央制御室に配置され前記シミュレータによって模擬されていない盤の模擬表示画像情報を含むことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１、２又は３に記載のプラント操作訓練システムであって、前記補充模擬情報は、前記プラントを監視制御するための中央制御室において監視カメラによる確認が可能な現場に配置された盤の模擬監視画像情報を含むことを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載のプラント操作訓練システムであって、プラント操作の訓練状況を記録する訓練状況記録装置と、前記訓練状況記録装置に接続され、記録された訓練状況を再生出力する再生出力装置とを備えたことを特徴としている。

請求項６の発明は、プラントの操作を訓練するためのプラント操作訓練方法であって、模擬プラントをシミュレートするシミュレータと、前記シミュレータに接続され、前記模擬プラントを操作するための操作装置と、前記シミュレータによる模擬機能を補充するための補充模擬情報を記録する補充情報記録装置と、前記補充情報記録装置に接続され、前記補充模擬情報を出力する補充情報出力装置とを用い、前記補充情報出力装置からは、前記シミュレータによるシミュレーションの内容及び進行状況に応じて、適合する前記補充模擬情報が出力されることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、補充情報記録装置にシミュレータによる模擬機能を補充するための補充模擬情報が記録され、この補充模擬情報を補充情報出力装置が出力するので、運転員のプラント操作能力向上に寄与することができるとともに、低コストで運転員のプラント操作訓練を行うことができる。

請求項２の発明によれば、補充情報出力装置からは、シミュレータによるシミュレーションの内容及び進行状況に応じて、適合する補充模擬情報が出力されるので、運転員のプラント操作能力向上に一段と寄与することができる。

請求項３の発明によれば、補充模擬情報として、模擬表示画像情報を用いるので、訓練に役立つ具体的な詳細情報を提示することができる。

請求項４の発明によれば、補充模擬情報として、模擬監視画像情報を用いるので、訓練に役立つ具体的な詳細情報を提示することができる。

請求項５の発明によれば、訓練状況記録装置には、プラント操作の訓練状況が記録され、再生出力装置が、記録された訓練状況を再生出力するので、訓練状況を確認し、プラント操作能力を効率的に向上させることができる。

請求項６の発明によれば、補充情報記録装置にシミュレータによる模擬機能を補充するための補充模擬情報が記録され、補充情報出力装置から、シミュレータによるシミュレーションの内容及び進行状況に応じて、適合する補充模擬情報が出力されるので、運転員のプラント操作能力向上に寄与することができるとともに、低コストで運転員のプラント操作訓練を行うことができる。

この発明の一実施の形態によるプラント操作訓練システムの構成を説明するための説明図である。 同プラント操作訓練システムの詳細模擬情報を表示するための表示装置における表示例を示す図である。 同表示装置における表示例を示す図である。 同表示装置における表示例を示す図である。 同表示装置における表示例を示す図である。 同表示装置における表示例を示す図である。 同表示装置における表示例を示す図である。 同表示装置における表示例を示す図である。 同表示装置における表示例を示す図である。 同プラント操作訓練システムにおける訓練シナリオ例を説明するための説明図である。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

図１は、この発明の一実施の形態によるプラント操作訓練システムの構成を説明するための説明図、図２乃至図９は、同プラント操作訓練システムの詳細模擬情報を表示するための表示装置における表示例を示す図、図１０は、同プラント操作訓練システムにおける訓練シナリオ例を説明するための説明図である。

図１に示すように、この実施の形態のプラント操作訓練システム１は、シミュレータ３と、模擬プラントの状況を表示する表示装置４ａと、操作履歴を表示する表示装置４ｂと、制御盤５と、マイクロフォン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅと、ビデオカメラ７ａ，７ｂ，７ｃと、ミキシング装置８と、撮影画像を表示する表示装置９ａ，９ｂ，９ｃと、スピーカ１１と、ミキシング装置８に接続された記録装置１２と、中央制御室で確認可能で運転員Ｐに提供するための詳細模擬情報（補充模擬情報）を表示するための表示装置１３と、訓練監視情報を表示するための表示装置１４と、スピーカ１５とを備えている。

シミュレータ３は、例えば、原子力発電プラントを模擬した模擬プラントをシミュレートする。シミュレータ３は、模擬プラントの状況を表示するための映像信号を表示装置４ａへ出力し、運転員Ｐが制御盤５で操作した履歴を表示するための映像信号を表示装置４ｂへ出力する。運転員Ｐの訓練状況を監視する指導員Ｑは、模擬プラントの状況や運転員Ｐの操作履歴を、表示装置４ａ，４ｂを見て随時把握する。

制御盤５は、シミュレータ３に接続され、運転員Ｐがシミュレータ３でシミュレートされた模擬プラントの操作を行うために用いられ、例えば、タービン振動計等の模擬プラントの状況を示す装置と、模擬プラントを操作する操作ボタン等を有している。マイクロフォン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、運転員Ｐが操作を行っているときの音声をとらえる。また、マイクロフォン６ｅは、指導員Ｑが運転員Ｐの操作状況を見ながら述べるコメントや解説等の音声をとらえる。ビデオカメラ７ａ，７ｂ，７ｃは、様々な角度から運転員Ｐの操作状況を撮影するために用いられる。指導員Ｑは、ミキシング装置８の操作部８ｂを用いて、ビデオカメラ７ａ，７ｂ，７ｃの撮影位置やズーム倍率を、運転員Ｐの動きに合わせて遠隔操作する。

ミキシング装置８は、制御部８ａと、操作部８ｂと、記録部８ｃとを有している。ミキシング装置８には、撮影情報を表示する表示装置９ａ，９ｂ，９ｃと、スピーカ１１とが接続されている。ビデオカメラ７ａ，７ｂ，７ｃから出力される映像信号による映像は、それぞれ対応する表示装置９ａ，９ｂ，９ｃで確認することができ、マイクロフォン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅから出力された音声信号による音声は、スピーカ１１で確認することができる。ビデオカメラ７ａ，７ｂ，７ｃから出力される映像信号による映像は、例えば、ビデオテープレコーダ等から構成される記録部８ｃで、それぞれビデオテープ等に記録されている。

ミキシング装置８は、指導員Ｑによる操作部８ｂを用いた操作によって、ビデオカメラ７ａ，７ｂ，７ｃから出力される映像信号、シミュレータ３から出力される模擬プラントの状況や、運転員Ｐが制御盤５で操作した履歴を表示するための映像信号のなかから、所定数（例えば、４つ）の映像信号を選択する。また、ミキシング装置８は、制御部８ａの制御のもと、選択された４つの映像信号を表示装置１４の画面上の４分割した領域にそれぞれ並べて表示するために、画素間引き等の処理で圧縮して合成し、合成映像信号を生成する。また、ミキシング装置８は、マイクロフォン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅからそれぞれ出力された複数の音声信号を合成した合成音声信号を出力する。

記録部１２は、例えば、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤレコーダ）や、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＨＤＤ（ハードディスクレコーダ）、ビデオテープレコーダ等から構成され、ＤＶＤや、ＨＤ、ビデオテープ等に、詳細模擬情報が記録されるほか、訓練監視情報として、ビデオテープ等に、ミキシング装置８で生成された合成映像信号及び合成音声信号が同期して記録される。

詳細模擬情報は、中央制御室に配置されシミュレータ３によって模擬されていない盤の模擬表示画像情報と、中央制御室において中央監視カメラ（監視カメラ）による確認が可能な現場に配置された盤等の模擬監視画像情報を含んでいる。模擬表示画像情報は、シミュレータ３によって模擬されていない中央制御盤の裏盤（例えば、燃料プール制御盤（図３参照。）や、火災報知器盤（図９参照。））の画像を含み、模擬監視画像情報は、中央監視カメラで確認できる現地盤等（例えば、使用済み燃料プール廻り（図２参照。）や、ドレン移送制御盤（図４参照。）、ＨＢ制御盤（図６参照。））の画像を含んでいる。

詳細模擬情報は、映像（ＤＶＤ、ビデオテープ等）や、写真（ディジタルカメラ画像等）、画像（ファイル等）等として記録される。詳細模擬情報は、例えば、予め必要な写真や画像をディジタルカメラで撮影して、記録装置１２に入力される。こうした画像や映像は、予めビデオテープやＤＶＤ等に記録されたものを、記録装置１２において用いても良い。

表示装置１３は、上記詳細模擬情報を表示し、中央制御室の運転員Ｐは、表示された詳細模擬情報を見て、状況を判断して対応操作を検討する。表示装置１３は、指導員Ｑによるミキシング装置８の操作部８ｂの操作によって、例えば、使用済み燃料プール溢水時の詳細模擬情報として、例えば、図２に示すように、中央監視カメラによる使用済み燃料プール廻りの漏洩状況画面を表示する。また、表示装置１３は、図３に示すように、中央制御室裏盤の燃料プール制御盤の模擬画面を表示する。

また、表示装置１３は、ＴＣＷ系（タービン補機冷却系）冷却水漏洩時の詳細模擬情報として、図４及び図５に示すように、中央監視カメラによるラド制御室のドレン移送制御盤の模擬画面を表示する。また、表示装置１３は、所内ボイラトリップ時に、図６乃至図８に示すように、中央監視カメラによる所内ボイラ（ＨＢ）制御盤の模擬画面を表示する。また、表示装置１３は、火災発生時に、図９に示すように、中央制御室裏盤の火災報知器盤の模擬画面を表示する。

表示装置１４は、訓練監視情報として、合成映像信号による映像を表示し、スピーカ１５は、合成音声信号による音声を再生する。

次に、図１０を参照して、プラント操作訓練システム１の動作について説明する。例えば、以下のようなシナリオに沿って、シミュレータ３が、原子力発電プラントを模擬した模擬プラントをシミュレートするものとする。運転員Ｐは、制御盤５を用いて模擬プラントを操作する。ここで、運転員Ｐは、指導員Ｑによって、シミュレーションの進行に合わせて選択されて、表示装置１３に表示された詳細模擬情報を見て、制御盤５を操作する。また、指導員Ｑは、表示装置４ａ，４ｂ等の画像を確認しながら、指導を行う。

定格熱出力運転時に（ステップＳＡ１１（図１０））に、大規模地震が発生すると、振動上昇により主タービンがトリップし（ステップＳＡ１２）、原子炉がスクラムする（ステップＳＢ１１）。

さらに、以下のようなトラブルが相次いで発生する。すなわち、挿入操作でＳＲＭ（中性子源領域モニタ）検出器全挿入不可（ステップＳＢ１２）、使用済み燃料プールからの溢水（ステップＳＣ１１）、ＴＣＷ系冷却水漏洩（ステップＳＤ１１）、格納容器内漏洩発生（ステップＳＥ１１）、所内ボイラトリップ（ステップＳＦ１１）、ＩＡ系統（計装用圧縮空気系統）漏洩（ステップＳＧ１１）といった事故（故障）が多重に発生する。さらに、二次的災害として火災が発生し、負傷者が発見される。また、主タービン振動上昇により、発電機廻りの水素ガス放出（ステップＳＨ１１）、ＭＳＩＶ（主蒸気隔離弁）閉（ステップＳＩ１１）といった処置がなれる。

また、使用済み燃料プールからの溢水（ステップＳＣ１１）後、汚染拡大防止措置がなされ（ステップＳＣ１２）、漏洩水のサンプリング及び外部への放出経路の遮断がなされる（ステップＳＣ１３）。また、ＴＣＷ系冷却水漏洩（ステップＳＤ１１）後、漏洩箇所が隔離され（ステップＳＤ１２）、補機冷却水の隔離の影響による制限等が生じる（ステップＳＤ１３）。

また、所内ボイラトリップ（ステップＳＦ１１）後、ドラム本体等に異常がない場合、所内ボイラが再起動され、グランドシールが確保され（ステップＳＦ１２）、タービン（Ｔｂ）減速の監視が強化される（ステップＳＦ１３）。また、ＩＡ系統漏洩（ステップＳＧ１１）後、漏洩箇所が隔離され（ステップＳＧ１２）、ＩＡ圧力が確保される（ステップＳＧ１３）。また、発電機廻りの水素ガス放出（ステップＳＨ１１）後、ガス置換され（ステップＳＨ１２）、水素ガスに対する安全処置が施される。（ステップＳＨ１３）。

指導員Ｑは、ミキシング装置８の操作部８ｂを操作し、上記シナリオに沿って、適切なタイミングで詳細模擬情報を表示装置１３に表示させる。例えば、使用済み燃料プール溢水（ステップＳＣ１１）後、表示装置１３は、指導員Ｑの操作部８ｂの操作によって、対応する詳細模擬情報として、例えば、図２に示すように、中央監視カメラによる使用済み燃料プール廻りの漏洩状況画面を表示する。

また、表示装置１３は、図３に示すように、中央制御室裏盤の燃料プール制御盤の模擬画面を表示する。ここで、「燃料プール水位低」、「スキマサージタンク水位」警報が点灯している。運転員Ｐは、表示装置１３を見て、大地震が発生して、使用済み燃料プールから水が溢れ、使用済み燃料プール水位が低下したと判断する。また、運転員Ｐは、使用済み燃料プールからＦＰＣ（燃料プール冷却浄化系）スキマサージタンクへの流入がなくなり、スキマサージタンクの水位低下により、ＦＰＣポンプがトリップしていると判断する。

また、ＴＣＷ系冷却水漏洩（ステップＳＤ１１）後、表示装置１３は、指導員Ｑの操作部８ｂの操作によって、対応する詳細模擬情報として、例えば、図４及び図５に示すように、中央監視カメラによるラド制御室のドレン移送制御盤の模擬画面を表示する。図４では、「Ｔ／Ｂ（タービン建屋）逆洗水ポンプ室床ドレンサンプタンク水位高」警報が点灯し、図５では、加えて、「Ｔ／Ｂ逆洗水ポンプ室床ドレンサンプ水位高」警報が点灯している。

運転員Ｐは、図４に示す模擬画面を見て、Ｔ／Ｂ逆洗水ポンプ室で、床ドレンサンプタンクに大量の流入があって水位高となり、ポンプが２台起動し、タンク水位が上昇していると判断する。また、運転員Ｐは、図５に示す模擬画面を見て、さらに流入が続いて２台運転でも処理しきれなくて、サンプタンクからオーバーフローし、さらにサンプポンプが水没して、サンプポンプがトリップしていると判断する。

また、所内ボイラトリップ（ステップＳＦ１１）後、表示装置１３は、指導員Ｑの操作部８ｂの操作によって、対応する詳細模擬情報として、図６乃至図８に示すように、中央監視カメラによるＨＢ制御盤の模擬画面を表示する。図６は、警報が発生していない平常時の模擬画面を示す。図７では、３号所内ボイラで、「ドラム水位異常低」、「ドラム水位」警報が点灯し、４号所内ボイラで、「ドラム水位異常低」、「ドラム水位」警報が点灯している。

運転員Ｐは、図７に示す模擬画面を見て、地震発生により、所内ボイラが「ドラム水位異常低」となってトリップしていると判断する。図８では、３号所内ボイラで、「ドラム水位」警報が点灯し、４号所内ボイラで、「ドラム水位」警報が点灯している。運転員Ｐは、図８に示す模擬画面を見て、所内ボイラ復旧操作途中で、警報が「ドラム水位低」まで復旧したと判断する。

また、表示装置１３は、火災発生時の模擬情報として、図９に示すように、中央制御室裏盤の火災報知器盤の模擬画面を表示する。ここで、「常用電気室（南）」警報が点灯して火災検知を示している。なお、訓練中の様子は記録装置１２に記録され、訓練後の事後研修で、指導員Ｑが批評を行う際に、または運転員Ｐが自身の訓練状況を確認する際に、記録装置１２から合成映像信号及び合成音声信号が再生され、表示装置１４及びスピーカ１５から出力される。

こうして、この実施の形態の構成によれば、記録装置１２には、詳細模擬情報として、例えば、シミュレータ３によって模擬されていない裏盤の情報や、中央監視カメラで確認できる現地盤の画像等が記録され、運転員Ｐは、指導員Ｑによって、シミュレーションの進行に合わせて選択されて、表示装置１３に表示された詳細模擬情報を見て、状況を判断して制御盤５を操作するので、特に多重故障時の運転員のプラント操作能力向上に寄与することができるとともに、低コストで運転員のプラント操作訓練を行うことができる。

すなわち、訓練上運転員Ｐに必要な情報を表示できることで、運転員Ｐの判断技能を向上させることができる。また、上述した詳細模擬情報は、全て一般の市販品（汎用品）を用いて簡単にかつ短時間で作成することができ、こうした詳細模擬情報を記録装置１２に記録し、表示装置１３に表示させることで、訓練効果を増進させることができる。しかも、大型で高機能の高価な装置を購入する必要もなく、模擬詳細情報の作成やシミュレータの改造等を専門の製造者等に発注する必要もないので、初期投資及び維持費用等のコストを大幅に抑制することができる。また、従来は、模擬されていない範囲のトラブル対応訓練は、適切な情報提供ができないことから、訓練効果を考慮して省略していたものがあったが、事前に提供情報を作成することで、広範囲に亘り訓練を実施することができる。また、記録装置１２にプラント操作の訓練状況が記録され、表示装置１４が、記録された訓練状況を出力するので、訓練状況を確認し、プラント操作能力を効率的に向上させることができる。

以上、この発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述した実施の形態では、詳細模擬情報を表示させるタイミングを、指導員が判断する場合について述べたが、その少なくとも一部を自動化し、この判定機能を、例えばミキシング装置の制御部に担わせても良い。また、同時に複数の詳細模擬情報を表示させる必要がある場合には、複数の詳細模擬情報を表示画面に分割表示させても良いし、シミュレーションの進行状況や運転員の操作状況に応じて、指導員が表示順序を選択するようにしても良い。

また、指導員が資料を撮影するための可搬ビデオカメラを備え、この映像信号もミキシング装置８で選択可能としても良い。指導員が用いる可搬ビデオカメラと、指導員の音声が入力されるマイクロフォン６ｅ（図１参照。）とを用いて映像及び音声を記録しておくことで、事後研修において、運転員は、例えば直前に実施された訓練の状況を効率的に確認することができる。ここで、指導員が資料を撮影した場合には、撮影した資料画像を必ず表示装置１４に表示させ、指導員が話している場合には、指導員の音声のみを記録・再生させることが好ましい。これにより、指導員の音声の聞漏しや、資料の見逃しを防止することができる。また、シミュレータと記録装置及び表示装置等とは、一体化して設けても良い。

原子力発電プラントのほか、火力発電プラントや化学プラント等の他のプラントの操作訓練においても適用できる。

１ プラント操作訓練システム
３ シミュレータ
５ 制御盤（操作装置）
１２ 記録装置（補充情報記録装置、訓練状況記録装置）
１３ 表示装置（補充情報出力装置）
１４ 表示装置（再生出力装置）

Claims (6)

1. プラントの操作を訓練するために用いられるプラント操作訓練システムであって、
   模擬プラントをシミュレートするシミュレータと、前記シミュレータに接続され、前記模擬プラントを操作するための操作装置と、前記シミュレータによる模擬機能を補充するための補充模擬情報を記録する補充情報記録装置と、前記補充情報記録装置に接続され、前記補充模擬情報を出力する補充情報出力装置とを備えた
   ことを特徴とするプラント操作訓練システム。
2. 前記補充情報出力装置からは、前記シミュレータによるシミュレーションの内容及び進行状況に応じて、適合する前記補充模擬情報が出力されることを特徴とする請求項１に記載のプラント操作訓練システム。
3. 前記補充模擬情報は、前記プラントを監視制御するための中央制御室に配置され前記シミュレータによって模擬されていない盤の模擬表示画像情報を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラント操作訓練システム。
4. 前記補充模擬情報は、前記プラントを監視制御するための中央制御室において監視カメラによる確認が可能な現場に配置された盤の模擬監視画像情報を含むことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のプラント操作訓練システム。
5. プラント操作の訓練状況を記録する訓練状況記録装置と、前記訓練状況記録装置に接続され、記録された訓練状況を再生出力する再生出力装置とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のプラント操作訓練システム。
6. プラントの操作を訓練するためのプラント操作訓練方法であって、
   模擬プラントをシミュレートするシミュレータと、前記シミュレータに接続され、前記模擬プラントを操作するための操作装置と、前記シミュレータによる模擬機能を補充するための補充模擬情報を記録する補充情報記録装置と、前記補充情報記録装置に接続され、前記補充模擬情報を出力する補充情報出力装置とを用い、
   前記補充情報出力装置からは、前記シミュレータによるシミュレーションの内容及び進行状況に応じて、適合する前記補充模擬情報が出力される
   ことを特徴とするプラント操作訓練方法。

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