JP2018097544A - 評価装置、評価方法、コンピュータプログラム、及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から直接観測することが困難な対象物の作動状態を作動波形に基づいて評価する場合、作動波形の変化に柔軟に対応することができることを目的とする。【解決手段】評価装置は、学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器を記憶する記憶部と、対象アクチュエータを駆動する指令信号及び対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得するデータ取得部と、データ取得部に取得された指令信号の対象指令特徴量及び検出信号の対象検出特徴量を抽出する特徴量抽出部と、識別器と特徴量抽出部に抽出された指令信号の対象指令特徴量及び検出信号の対象検出特徴量とに基づいて対象部材の作動状態を評価する評価部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、評価装置、評価方法、コンピュータプログラム、及び記録媒体に関する。

原子炉の制御棒駆動装置（Control Rod Drive Mechanism：ＣＲＤＭ）は、原子力プラントの安全運転のために重要な装置である。制御棒駆動装置を安定して作動させるためには、制御棒駆動装置の作動状態を把握し評価する必要がある。しかし、制御棒駆動装置の作動状態を外部から直接観測することは困難である。そのため、制御棒駆動装置の作動波形を解析することによって制御棒駆動装置の作動状態を評価する方法が採用されている。特許文献１には、作動波形として制御棒駆動装置に供給される電流波形を解析する技術が開示されている。

特開２００２−２６７７８９号公報

制御棒駆動装置のような外部から直接観測することが困難な対象物の作動状態を作動波形に基づいて正確に解析するためには、作動波形の変化に柔軟に対応できる技術が要望される。

本発明の態様は、外部から直接観測することが困難な対象物の作動状態を作動波形に基づいて評価する場合、作動波形の変化に柔軟に対応することができることを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び前記学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器を記憶する記憶部と、対象アクチュエータを駆動する指令信号及び前記対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得するデータ取得部と、前記データ取得部に取得された前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記識別器と前記特徴量抽出部に抽出された前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量とに基づいて前記対象部材の作動状態を評価する評価部と、を備える評価装置が提供される。

本発明の第１の態様において、前記学習指令特徴量及び前記学習検出特徴量は、前記指令信号の原信号、前記原信号の１次微分値、及び前記検出信号の分散値を含んでもよい。

本発明の第１の態様において、前記学習部材は、前記学習アクチュエータによりステップ動作し、前記識別器を生成するための前記学習指令特徴量及び前記学習検出特徴量は、基準時点からの経過時間と前記ステップ動作のそれぞれにおける前記学習指令特徴量及び前記学習検出特徴量との関係を示す２次元画像化データを含んでもよい。

本発明の第１の態様において、前記学習部材及び前記対象部材は、原子炉の制御棒に連結される駆動シャフトを含み、前記駆動シャフトは、軸方向に一定間隔で設けられた複数の周溝を有し、前記学習アクチュエータ及び前記対象アクチュエータは、前記周溝の保持位置及び開放位置の一方から他方に移動可能なＳＧラッチを作動するＳＧコイルと、前記周溝の保持位置及び開放位置の一方から他方に移動可能なＭＧラッチを作動するＭＧコイルと、前記ＭＧラッチを前記駆動シャフトの軸方向に移動するＬＦコイルとを含んでもよい。

本発明の第２の態様に従えば、対象アクチュエータを駆動する指令信号及び前記対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得する工程と、前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量を抽出する工程と、学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び前記学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器と前記対象アクチュエータを駆動する指令信号の対象指令特徴量及び前記対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の対象検出特徴量とに基づいて前記対象部材の作動状態を評価する工程と、を含む評価方法が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、コンピュータに、対象アクチュエータを駆動する指令信号及び前記対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得する工程と、前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量を抽出する工程と、学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び前記学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器と前記対象アクチュエータを駆動する指令信号の対象指令特徴量及び前記対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の対象検出特徴量とに基づいて前記対象部材の作動状態を評価する工程と、を実行させるコンピュータプログラムが提供される。

本発明の第４の態様に従えば、コンピュータに、対象アクチュエータを駆動する指令信号及び前記対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得する工程と、前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量を抽出する工程と、学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び前記学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器と前記対象アクチュエータを駆動する指令信号の対象指令特徴量及び前記対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の対象検出特徴量とに基づいて前記対象部材の作動状態を評価する工程と、を実行させるコンピュータプログラムが記録された記録媒体が提供される。

本発明の態様によれば、外部から直接観測することが困難な対象物の作動状態を作動波形に基づいて評価する場合、作動波形の変化に柔軟に対応することができる。

図１は、第１実施形態に係る原子炉の一例を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る制御棒駆動装置の一部を示す断面図である。 図３は、第１実施形態に係る制御棒駆動装置の一例を示すブロック図である。 図４は、第１実施形態に係る抜去動作において電源制御装置から出力された指令信号に基づいてコイルに供給される電流波形及び加速度センサから出力される加速度波形を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る評価装置の一例を示すハードウェア構成図である。 図６は、第１実施形態に係る評価装置の一例を示す機能ブロック図である。 図７は、第１実施形態に係る指令信号の特徴量の抽出方法の一例を示す模式図である。 図８は、第１実施形態に係る検出信号の特徴量の抽出方法の一例を示す模式図である。 図９は、第１実施形態に係る評価方法の一例を示すフローチャートである。 図１０は、第１実施形態に係る学習データの一例を模式的に示す図である。 図１１は、第１実施形態に係る識別処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第１実施形態に係る学習処理及び識別処理の一例を模式的に示す図である。 図１３は、第１実施形態に係る識別処理の一例を模式的に示す図である。 図１４は、第２実施形態に係る２次元画像化データの一例を示す図である。 図１５は、本実施形態に係る２次元画像化データから作動タイミングを特定する方法を説明するための模式図である。 図１６は、本実施形態に係る２次元画像化データから作動タイミングを特定する方法を説明するための模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

第１実施形態．
［原子炉］
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る原子炉１の一例を模式的に示す図である。原子炉１は、加圧水型原子炉（Pressurized Water Reactor：ＰＷＲ）である。原子炉１は、原子炉容器１０と、原子炉容器１０の内部に配置される炉心２０と、制御棒３０と、制御棒駆動装置７０とを備える。

原子炉容器１０は、本体１１と、本体１１の上部に設けられる上蓋１２とを有する。本体１１は、一次冷却水が供給される入口ノズル１３と、一次冷却水が排出される出口ノズル１４とを有する。

炉心２０は、円筒状の炉心槽２１と、炉心槽２１の上部に接続される上部炉心板２２と、炉心槽２１の下部に接続される下部炉心板２３と、炉心槽２１の内部に配置される複数の燃料集合体２４とを有する。上部炉心板２２は、炉心支持ロッド２５を介して炉心支持板２６に支持される。炉心支持板２６は、本体１１に固定される。下部炉心板２３は、複数のラジアルキー２７を介して本体１１に固定される。

制御棒３０は、複数の燃料集合体２４の間に挿入可能である。複数の制御棒３０の上端部は、制御棒クラスタ３１に連結される。制御棒クラスタ３１は、案内管３２に上下方向に案内される。案内管３２は、上部炉心板２２に支持される。

制御棒駆動装置７０は、制御棒クラスタ３１を介して原子炉１の制御棒３０と連結される駆動シャフト２を有する。駆動シャフト２の少なくとも一部は、案内管３２の内部に配置される。制御棒駆動装置７０は、駆動シャフト２を上下方向に移動して、制御棒３０を上下方向に移動させる。制御棒駆動装置７０により制御棒３０が上下方向に移動されることにより、燃料集合体２４に対する制御棒３０の挿入量が調整される。燃料集合体２４に対する制御棒３０の挿入量が調整されることにより、炉心２０における核分裂反応が制御される。

［制御棒駆動装置］
図２は、本実施形態に係る制御棒駆動装置７０の一部を示す断面図である。制御棒駆動装置７０は、駆動シャフト２を案内する案内管３と、駆動シャフト２を間欠的に保持して移動可能な保持機構４と、駆動シャフト２を上下方向に移動する駆動機構５と、駆動シャフト２、案内管３、保持機構４、及び駆動機構５を収容するハウジング６と、駆動シャフト２の作動状態を検出するセンサ７とを備える。

駆動シャフト２は、上下方向に長い。駆動シャフト２の中心軸は、上下方向に延在する。制御棒駆動装置７０により、駆動シャフト２は、駆動シャフト２の軸方向に移動する。駆動シャフト２の表面に周溝２Ｒが設けられる。周溝２Ｒは、駆動シャフト２の中心軸を囲むように設けられる。周溝２Ｒは、駆動シャフト２の軸方向に一定間隔で複数設けられる。

保持機構４は、駆動シャフト２の周溝２Ｒの保持位置及び開放位置の一方から他方に移動可能な固定取手ラッチ（ＳＧラッチ）４２と、固定取手ラッチリンク（ＳＧリンク）４３を介してＳＧラッチ４２と連結される固定取手アーマチャ（ＳＧアーマチャ）４４と、ＳＧアーマチャ４４を介してＳＧラッチ４２を作動する固定取手コイル（ＳＧコイル）４５とを有する。

駆動機構５は、駆動シャフト２の周溝２Ｒの保持位置及び開放位置の一方から他方に移動可能な可動取手ラッチ（ＭＧラッチ）５２と、可動取手ラッチリンク（ＭＧリンク）５３を介してＭＧラッチ５２と連結される可動取手アーマチャ（ＭＧアーマチャ）５４と、ＭＧアーマチャ５４を介してＭＧラッチ５２を作動する可動取手コイル（ＭＧコイル）５５とを有する。

また、駆動機構５は、リフトアーマチャ（ＬＦアーマチャ）６４と、リフトアーマチャ６４を上下方向に移動させることによりＭＧアーマチャ５４及びＭＧラッチ５２を駆動シャフト２の軸方向に移動するリフトコイル（ＬＦコイル）６５とを有する。

保持機構４は、上下方向に移動する駆動シャフト２を間欠的に保持する。保持機構４は、ＳＧラッチ４２を周溝２Ｒの保持位置に配置することによって、駆動シャフト２を保持する。駆動シャフト２は、保持機構４に保持されることにより、上下方向に移動せずに静止する。

駆動機構５は、ＭＧラッチ５２を周溝２Ｒの保持位置に配置することによって、駆動シャフト２を保持する。駆動シャフト２がＭＧラッチ５２に保持された状態で、ＬＦコイル６５の作動によりＬＦアーマチャ６４が上下方向に移動することにより、駆動シャフト２が上下方向に移動する。

ＳＧコイル４５によりＳＧアーマチャ４４が励磁されると、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に移動する。ＳＧコイル４５によるＳＧアーマチャ４４の励磁が解除されると、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの開放位置に移動する。

ＭＧコイル５５によりＭＧアーマチャ５４が励磁されると、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に移動する。ＭＧコイル５５によるＭＧアーマチャ５４の励磁が解除されると、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの開放位置に移動する。

［制御棒駆動装置の動作］
次に、本実施形態に係る制御棒駆動装置７０の動作の一例について説明する。図３は、本実施形態に係る制御棒駆動装置７０の一例を示すブロック図である。ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５は、保持機構４及び駆動機構５を作動するアクチュエータである。保持機構４及び駆動機構５は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５により作動する部材である。

制御棒駆動装置７０は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５を駆動する指令信号を出力する電源８を有する。電源８は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５に指令信号として電流を出力する。ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５は、電源８から供給される電流に基づいて保持機構４及び駆動機構５を作動させることで駆動シャフト２を作動させる。

電源８は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５に対する電流の供給を制御して、駆動シャフト２及び制御棒３０を静止させる静止動作、駆動シャフト２を上昇して制御棒３０を炉心２０から引き抜く抜去動作、及び駆動シャフト２を下降して制御棒３０を炉心２０に挿入する挿入動作の少なくとも一つを実施する。

センサ７は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５により作動する保持機構４及び駆動機構５の作動状態を検出する。本実施形態において、センサ７は、保持機構４及び駆動機構５の作動状態として保持機構４及び駆動機構５において発生する振動を検出する。保持機構４及び駆動機構５の振動は、保持機構４及び駆動機構５において発生する音を含む。本実施形態において、センサ７は、保持機構４及び駆動機構５の加速度を検出する加速度センサを含む。加速度センサは、保持機構４及び駆動機構５の振動を検出可能である。なお、センサ７は、保持機構４及び駆動機構５において発生する振動又は音を検出可能であればよい。センサ７は、例えば、圧力センサ、振動センサ、ジャイロセンサ、及び斜行角センサの少なくとも一つを含んでもよい。

電源８からＳＧコイル４５に電流が供給され、ＳＧアーマチャ４４が励磁されると、ＳＧラッチ４２は周溝２Ｒの保持位置に配置される。電源８からＳＧコイル４５に供給される電流が低減又は停止され、ＳＧアーマチャ４４の励磁が解除されると、ＳＧラッチ４２は周溝２Ｒの開放位置に配置される。

電源８からＭＧコイル５５に電流が供給され、ＭＧアーマチャ５４が励磁されると、ＭＧラッチ５２は周溝２Ｒの保持位置に配置される。電源８からＭＧコイル５５に供給される電流が低減又は停止され、ＭＧアーマチャ５４の励磁が解除されると、ＭＧラッチ５２は周溝２Ｒの開放位置に配置される。

電源８からＬＦコイル６５に電流が供給され、ＬＦアーマチャ６４が励磁されると、ＬＦアーマチャ６４は上方に移動する。電源８からＬＦコイル６５に供給される電流が低減又は停止され、ＬＦアーマチャ６４の励磁が解除されると、ＬＦアーマチャ６４は下方に移動する。

（静止動作）
静止動作について説明する。駆動シャフト２を静止させるとき、電源８は、ＳＧアーマチャ４４を励磁する。ＳＧアーマチャ４４が励磁されることにより、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置される。ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置されることにより、駆動シャフト２及び制御棒３０は上下方向に移動せずに静止する。

（抜去動作）
次に、抜去動作について説明する。制御棒３０を炉心２０から引き抜くとき、電源８は、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置された状態で、ＭＧアーマチャ５４を励磁する。ＭＧアーマチャ５４が励磁されることにより、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に配置される。ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に配置された後、電源８は、ＳＧアーマチャ４４の励磁を解除する。ＳＧアーマチャ４４の励磁が解除されることにより、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの開放位置に配置される。ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に配置され、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの開放位置に配置された後、電源８は、ＬＦアーマチャ６４を励磁する。ＬＦアーマチャ６４が励磁されることにより、ＬＦアーマチャ６４は上方に移動する。ＬＦアーマチャ６４が上方に移動すると、ＬＦアーマチャ６４の爪６４ＦとＭＧアーマチャ５４の一部とが接触し、ＬＦアーマチャ６４と一緒にＭＧアーマチャ５４が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上方に移動する。これにより、駆動シャフト２が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上昇する。駆動シャフト２が上昇した後、電源８は、ＳＧアーマチャ４４を励磁する。ＳＧアーマチャ４４が励磁されることにより、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置される。ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置された後、電源８は、ＭＧアーマチャ５４の励磁を解除し、ＬＦアーマチャ６４の励磁を解除する。ＭＧアーマチャ５４の励磁が解除されることにより、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの開放位置に配置される。また、ＬＦアーマチャ６４の励磁が解除されることにより、ＬＦアーマチャ６４は下方に移動する。ＬＦアーマチャ６４が下方に移動すると、ＬＧアーマチャ６４の爪６４ＦはＭＧアーマチャ５４から離れる。上述の動作が繰り返されることにより、駆動シャフト２は周溝２Ｒの１ピッチ分ずつ上昇し、駆動シャフト２に連結された制御棒３０が１ピッチ分ずつ炉心２０から引き抜かれる。

（挿入動作）
次に、挿入動作について説明する。制御棒３０を炉心２０に挿入するとき、電源８は、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置された状態で、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの開放位置に配置される。ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの開放位置に配置された後、電源８は、ＬＦアーマチャ６４を励磁する。ＬＦアーマチャ６４が励磁されることにより、ＬＦアーマチャ６４は上方に移動する。ＬＦアーマチャ６４が上方に移動すると、ＬＦアーマチャ６４の爪６４ＦとＭＧアーマチャ５４の一部とが接触し、ＬＦアーマチャ６４と一緒にＭＧアーマチャ５４が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上方に移動する。ＬＦアーマチャ６４及びＭＧアーマチャ５４が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上方に移動した後、電源８は、ＭＧアーマチャ５４を励磁する。ＭＧアーマチャ５４が励磁されることにより、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に配置される。ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に配置された後、電源８は、ＳＧアーマチャ４４の励磁を解除し、ＬＦアーマチャ６４の励磁を解除する。ＳＧアーマチャ４４の励磁が解除されることにより、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの開放位置に配置される。また、ＬＦアーマチャ６４の励磁が解除されることにより、ＬＦアーマチャ６４は下方に移動する。ＬＦアーマチャ６４が下方に移動すると、ＬＦアーマチャ６４と一緒にＭＧアーマチャ５４が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ下方に移動する。これにより、駆動シャフト２が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ下降する。駆動シャフト２が下降した後、電源８は、ＳＧアーマチャ４４を励磁する。ＳＧアーマチャ４４が励磁されることにより、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置される。上述の動作が繰り返されることにより、駆動シャフト２は周溝２Ｒの１ピッチ分ずつ下降し、駆動シャフト２に連結された制御棒３０が１ピッチ分ずつ炉心２０に挿入される。

以下の説明においては、駆動シャフト２を周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上昇させる動作又は下降させる動作を適宜、１ステップ動作、と称する。

［電流信号及び加速度信号］
次に、本実施形態に係るＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＦコイル６５のそれぞれを駆動する指令信号である電流信号、及びセンサ７の検出信号である加速度信号について説明する。図４は、本実施形態に係る抜去動作においてＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＦコイル６５のそれぞれに供給される電流波形、及びセンサ７から出力される加速度波形の一例を示す図である。電流波形は、電源８からＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＦコイル６５のそれぞれに供給される電流の時間的変化を示す。加速度波形は、センサ７から出力される加速度信号の時間的変化を示す。

図４は、１ステップ動作における電流波形及び加速度波形を示す。図４に示すグラフにおいて、横軸は、１ステップ動作が開始されてからの経過時間を示す。縦軸は、ＳＧコイル４５に供給される電流値、ＭＧコイル５５に供給される電流値、ＬＦコイル６５に供給される電流値、及びセンサ７から出力される加速度値を示す。なお、図４は、便宜上、ＳＧコイル４５に供給される電流値、ＭＧコイル５５に供給される電流値、ＬＦコイル６５に供給される電流値、及びセンサ７から出力される加速度値を１本の縦軸で示しているが、それぞれ別の値である。

１ステップ動作の開始時点においては、制御棒駆動装置７０は静止動作している。１ステップ動作の開始時点においては、ＳＧコイル４５に電流が供給され、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置される。

駆動シャフト２を周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上方に移動させるとき、電源８からＭＧコイル５５に電流が供給される。ＭＧコイル５５に電流が供給されることにより、ＭＧアーマチャ５４が励磁され、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に移動する。

ＭＧコイル５５に電流を供給した時点をＴ_{Ｍｉｎ−Ｓ}とし、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に配置された時点をＴ_{Ｍｉｎ−Ｅ}とする。ＭＧコイル５５に電流が供給されてからＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に配置されるまでの間にタイムラグＴ_Ｍｉｎが生じる。また、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの保持位置に配置され、ＭＧラッチ５２と周溝２Ｒの内面とが接触したとき、振動（音）が発生する。センサ７は、時点Ｔ_{Ｍｉｎ−Ｅ}において発生した振動を示す加速度信号を出力する。

ＭＧコイル５５に電流を供給した後、電源８は、ＳＧコイル４５に対する電流の供給を低減又は停止する。ＳＧコイル４５に対する電流の供給が低減又は停止されることにより、ＳＧアーマチャ４４の励磁が解除され、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの開放位置に移動する。

ＳＧコイル４５に対する電流の供給が低減又は停止した時点をＴ_{Ｓｏｕｔ−Ｓ}とし、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの開放位置に配置された時点をＴ_{Ｓｏｕｔ−Ｅ}とする。ＳＧコイル４５に対する電流の供給が低減又は停止されてからＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの開放位置に配置されるまでの時間にタイムラグＴ_Ｓｏｕｔが生じる。また、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの開放位置に移動するとき、振動（音）が発生する。センサ７は、時点Ｔ_{Ｓｏｕｔ−Ｅ}において発生した振動を示す加速度信号を出力する。

ＳＧコイル４５に対する電流の供給を低減又は停止した後、電源８は、ＬＦコイル６５に電流を供給する。ＬＦコイル６５に電流が供給されることにより、ＬＦアーマチャ５４が励磁され、ＬＦアーマチャ６４は上方に移動する。ＬＦアーマチャ６４が上方に移動すると、ＬＦアーマチャ６４の爪６４ＦとＭＧアーマチャ５４の一部とが接触し、ＬＦアーマチャ６４と一緒にＭＧアーマチャ５４が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上方に移動する。これにより、駆動シャフト２が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上昇する。

ＬＦコイル６５に電流を供給した時点をＴ_{Ｌｉｎ−Ｓ}とし、駆動シャフト２が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上昇した時点をＴ_{Ｌｉｎ−Ｅ}とする。ＬＦコイル６５に電流が供給されてから駆動シャフト２が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上昇し終えるまでの間にタイムラグＴ_Ｌｉｎが生じる。また、駆動シャフト２が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上昇したとき、振動（音）が発生する。センサ７は、時点Ｔ_{Ｌｉｎ−Ｅ}において発生した振動を示す加速度信号を出力する。

ＬＦコイル６５に電流を供給した後、電源８は、ＳＧコイル４５に電流を供給する。ＳＧコイル４５に電流が供給されることにより、ＳＧアーマチャ４４が励磁され、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に移動する。

ＳＧコイル４５に電流を供給した時点をＴ_{Ｓｉｎ−Ｓ}とし、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置された時点をＴ_{Ｓｉｎ−Ｅ}とする。ＳＧコイル４５に電流が供給されてからＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置されるまでの間にタイムラグＴ_Ｓｉｎが生じる。また、ＳＧラッチ４２が周溝２Ｒの保持位置に配置され、ＳＧラッチ４２と周溝２Ｒの内面とが接触したとき、振動（音）が発生する。センサ７は、時点Ｔ_{Ｓｉｎ−Ｅ}において発生した振動を示す加速度信号を出力する。

ＳＧコイル４５に電流を供給した後、電源８は、ＭＧコイル５５に対する電流の供給を低減又は停止する。ＭＧコイル５５に対する電流の低減又は供給が停止されることにより、ＭＧアーマチャ５４の励磁が解除され、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの開放位置に移動する。

ＭＧコイル５５に対する電流の供給を低減又は停止した時点をＴ_{Ｍｏｕｔ−Ｓ}とし、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの開放位置に配置された時点をＴ_{Ｍｏｕｔ−Ｅ}とする。ＭＧコイル５５に対する電流の供給が低減又は停止されてからＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの開放位置に配置されるまでの間にタイムラグＴ_Ｍｏｕｔが生じる。また、ＭＧラッチ５２が周溝２Ｒの開放位置に移動するとき、振動（音）が発生する。センサ７は、時点Ｔ_{Ｍｏｕｔ−Ｅ}において発生した振動を示す加速度信号を出力する。

ＭＧコイル５５に対する電流の供給を低減又は停止した後、電源８は、ＬＦコイル６５に対する電流の供給を低減又は停止する。ＬＦコイル６５に対する電流の供給が低減又は停止されることにより、ＬＦアーマチャ６４の励磁が解除され、ＬＦアーマチャ６４は、周溝２Ｒの１ピッチ分だけ下方に移動する。

ＬＦコイル６５に対する電流の供給を低減又は停止した時点をＴ_{Ｌｏｕｔ−Ｓ}とし、ＬＦアーマチャ６４が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ下方に移動した時点をＴ_{Ｌｏｕｔ−Ｅ}とする。ＬＦコイル６５に対する電流の供給が低減又は停止されてからＬＦアーマチャ６４が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ下方に移動し終えるまでの間にタイムラグＴ_Ｌｏｕｔが生じる。また、ＬＦアーマチャ６４が周溝２Ｒの１ピッチ分だけ下方に移動するとき、振動（音）が発生する。センサ７は、時点Ｔ_{Ｌｏｕｔ−Ｅ}において発生した振動を示す加速度信号を出力する。

［評価装置の概要］
図３に示すように、本実施形態において、制御棒駆動装置７０は、評価装置１００と接続される。評価装置１００は、電源８及びセンサ７のそれぞれと接続される。評価装置１００は、電源８からＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５のそれぞれに出力される電流信号（指令信号）を取得する。また、評価装置１００は、センサ７から駆動シャフト２の加速度信号（検出信号）を取得する。評価装置１００は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５を駆動するために電源８から出力される電流信号と、センサ７で検出された加速度信号とに基づいて、駆動シャフト２を含む制御棒駆動装置７０の作動状態を評価する。

駆動シャフト２において、周溝２Ｒは、駆動シャフト２の軸方向に、例えば２００［個］以上３００［個］以下の数だけ設けられる。制御棒駆動装置７０は、駆動シャフト２を、２００［ステップ］以上３００［ステップ］以下の数だけステップ動作させる。本実施形態においては、駆動シャフト２のステップ数が、一例として２００［ステップ］であることとする。

制御棒駆動装置７０の検査において、保持機構４のＳＧラッチ４２及び駆動機構５のＭＧラッチ５２が全ての周溝２Ｒの保持位置に移動するように制御棒駆動装置７０が作動される。評価装置１００は、抜去動作及び挿入動作のそれぞれにおける制御棒駆動装置７０の作動状態を解析し評価する。

評価装置１００は、電流信号及び加速度信号に基づいて、ＳＧラッチ４２の作動とＭＧラッチ５２の作動とＬＦアーマチャ６４の作動とが適切な順序で実施されたか否かを評価する。また、評価装置１００は、電流信号及び加速度信号に基づいて、ＳＧラッチ４２の作動タイミング、ＭＧラッチ５２の作動タイミング、及びＬＦアーマチャ６４の作動タイミングが適切であるか否かを評価する。

以下の説明においては、加速度信号が出力された時点（時点Ｔ_{Ｍｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｓｏｕｔ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｌｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｓｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｍｏｕｔ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｌｏｕｔ−Ｅ}）を総称して適宜、作動タイミングＴｂ、と称し、電流信号が供給又は供給停止された時点（時点Ｔ_{Ｍｉｎ−Ｓ}、時点Ｔ_{Ｓｏｕｔ−Ｓ}、時点Ｔ_{Ｌｉｎ−Ｓ}、時点Ｔ_{Ｓｉｎ−Ｓ}、時点Ｔ_{Ｍｏｕｔ−Ｓ}、時点Ｔ_{Ｌｏｕｔ−Ｓ}）を総称して適宜、指令タイミングＴｃ、と称する。

加速度信号は、ノイズを含む場合がある。また、加速度信号は、制御棒駆動装置７０の経年変化に起因して変化する可能性がある。例えば、制御棒駆動装置７０の機構そのものの動作時間が変化するために、その結果として作動完了を示す加速度信号のタイミングが変化する可能性がある。また、加速度信号は、制御棒駆動装置７０の作動条件に起因して変化する可能性がある。また、加速度信号は、制御棒駆動装置７０の作動環境に起因して変化する可能性がある。また、加速度信号は、装置毎（駆動シャフト２ごと、制御棒駆動装置７０ごと、又は原子炉１ごと）に異なる可能性がある。このような状況下においては、作動タイミングＴｂを特定することが困難となる可能性がある。指令タイミングＴｃについても同様である。

本実施形態において、評価装置１００は、上述の状況下においても、作動タイミングＴｂ及び指令タイミングＴｃを精度良く特定できるように、機械学習を用いて、電流信号及び加速度信号を解析し評価する。

［評価装置のハードウェア構成］
図５は、本実施形態に係る評価装置１００の一例を示すハードウェア構成図である。評価装置１００は、コンピュータシステムを含む。図５に示すように、評価装置１００は、演算処理装置１０１と、記憶装置１０２と、ドライブ装置１０３とを備える。

演算処理装置１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む。記憶装置１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む。ドライブ装置１０３は、フラッシュメモリ又はハードディスクのようなストレージを含む。記憶装置１０２には、演算処理装置１０１の演算処理において実行されるコンピュータプログラム１０４が記憶される。コンピュータプログラム１０４は、演算処理装置１０１に読み込まれて実行される。

記録媒体１０５は、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、又は光磁気ディスクのような、光学的、電気的、又は磁気的に情報を記録する記録媒体でもよいし、ＲＯＭ又はフラッシュメモリのような、電気的に情報を記録する半導体メモリでもよい。

演算処理装置１０１の演算処理において実行されるコンピュータプログラム１０４が、記録媒体１０５に記録され、ドライブ装置１０３を介して演算処理装置１０１にインストールされてもよい。なお、演算処理装置１０１の演算処理において実行されるコンピュータプログラム１０４が、サーバから演算処理装置１０１に送信されインストールされてもよい。

評価装置１００は、センサ７、電源８、記録媒体１０５、入力装置１０６、及び出力装置１０７と接続される。

入力装置１０６は、操作者に操作されることにより入力データを生成する。入力装置１０６で生成された入力データは、演算処理装置１０１に出力される。入力装置１０６は、例えばコンピュータ用キーボード、マウス、及びタッチパネルの少なくとも一つを含む。

出力装置１０７は、例えば液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイを含み、演算処理装置１０１で生成された表示データを表示する。表示データは、画像データでもよいし文字データでもよい。なお、出力装置１０７が、印刷装置及び音声データを出力するスピーカ装置の少なくとも一方を含んでもよい。

［機能構成］
図６は、本実施形態に係る評価装置１００の一例を示す機能ブロック図である。図６に示すように、評価装置１００は、データ解析部２００と、データ記憶部３００と、出力制御部４００とを有する。

データ解析部２００は、データ取得部２１０と、特徴量抽出部２２０と、評価部２３０とを有する。データ解析部２００の機能は、演算処理装置１０１及び記憶装置１０２に含まれる。

データ記憶部３００は、記憶部３１０を有する。データ記憶部３００の機能は、記憶装置１０２に含まれる。

データ取得部２１０は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５を駆動する電流信号（指令信号）と、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５により作動する駆動シャフト２の作動状態を検出したセンサ７の加速度信号（検出信号）を取得する。

特徴量抽出部２２０は、データ取得部２１０に取得された電流信号の特徴量及び加速度信号の特徴量を抽出する。電流信号の特徴量は、電流信号に含まれる特徴量の集合（特徴量ベクトル）を含む。同様に、加速度信号の特徴量は、加速度信号に含まれる特徴量の集合（特徴量ベクトル）を含む。

記憶部３１０は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５を駆動する電流信号の特徴量と、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＧコイル６５により作動する駆動シャフト２の作動状態を検出したセンサ７の加速度信号の特徴量に基づいて生成された識別器を記憶する。

評価部２３０は、記憶部３１０に記憶されている識別器と、特徴量抽出部２２０に抽出された電流信号の特徴量及び加速度信号の特徴量とに基づいて、駆動シャフト２の作動状態を評価する。駆動シャフト２の作動状態の評価は、作動タイミングＴｂの特定及び指令タイミングＴｃの特定を含む。

［特徴量］
次に、本実施形態に係る特徴量の一例について説明する。図７は、本実施形態に係る電流信号（指令信号）の特徴量の抽出方法の一例を示す模式図である。図８は、本実施形態に係る加速度信号（検出信号）の特徴量の抽出方法の一例を示す模式図である。図７に示すように、本実施形態において、特徴量抽出部２２０は、電流信号の特徴量として、電流信号の原信号、及びその原信号の１次微分値を抽出する。また、図８に示すように、本実施形態において、特徴量抽出部２２０は、加速度信号の特徴量として、加速度信号の分散値又は標準偏差値を抽出する。

図７を参照しながら、電流信号の特徴量について説明する。駆動シャフト２を含む制御棒駆動装置７０の評価のために、指令タイミングＴｃを特定する必要がある。図７に示すように、特徴量抽出部２２０は、電流信号の原信号を１次微分する。これにより、電流の供給が開始される時点を示す指令タイミングＴｃ、及び電流の供給停止が開始される時点を示す指令タイミングＴｃが精度良く抽出される。

特徴量抽出部２２０は、ＳＧコイル４５に対する電流信号の原信号、ＭＧコイル５５に対する電流信号の原信号、及びＬＦコイル６５に対する電流信号の原信号のそれぞれについて１次微分値を抽出する。また、特徴量抽出部２２０は、異なる複数の時間ΔＴ［ｍｓｅｃ］のそれぞれについて電流信号を１次微分する。本実施形態においては、１次微分値として差分値が導出される。時間ΔＴは、差分時間間隔である。例えば、時間ΔＴが１０［ｍｓｅｃ］、２０［ｍｓｅｃ］、４０［ｍｓｅｃ］、８０［ｍｓｅｃ］、１００［ｍｓｅｃ］、及び２００［ｍｓｅｃ］のそれぞれについて差分値が算出される。

また、電流信号の特徴量は、電流信号の原信号も含む。図７に示すように、電流信号は、ＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＦコイル６５をオン状態にするための電流信号及びオフ状態にするための電流信号のみならず、中間状態にするための電流信号を含む場合がある。中間状態にするための電流値は、オン状態にするための電流値とオフ状態にするための電流値との間の電流値である。このように、電流信号は、オン状態及びオフ状態にするための電流信号のみならず、中間状態にするための電流信号を含む場合がある。換言すれば、電流信号自体に特徴がある。そのため、本実施形態においては、電流信号の特徴量として、１次微分された電流信号のみならず、原信号も抽出される。

次に、図８を参照しながら、加速度信号の特徴量について説明する。駆動シャフト２を含む制御棒駆動装置７０の評価のために、作動タイミングＴｂを特定する必要がある。図８に示すように、特徴量抽出部２２０は、加速度信号の原信号について分散値又は標準偏差値を抽出する。これにより、保持機構４及び駆動機構５の振動が開始される時点を示す作動タイミングＴｂが精度良く抽出される。

振動を示す加速度波形は、プラスの値とマイナスの値とを往復する波形となる。そのため、加速度信号の原信号から振動が開始される時点を示す作動タイミングＴｂを抽出することが困難となる可能性が高い。本実施形態においては、加速度波形の分散値が抽出される。図８に示すように、分散値を示す分散波形は、ゼロからプラスの値に立ち上がるように変化する。したがって、分散波形が算出されることにより、保持機構４及び駆動機構５の振動が開始される時点を示す作動タイミングＴｂは精度良く抽出される。

また、特徴量抽出部２２０は、異なる複数の時間ΔＴ［ｍｓｅｃ］のそれぞれについて加速度信号の分散値を抽出する。時間ΔＴは、分散値を算出するときの時間幅である。例えば、時間ΔＴが５［ｍｓｅｃ］、１０［ｍｓｅｃ］、２０［ｍｓｅｃ］、３０［ｍｓｅｃ］、及び４０［ｍｓｅｃ］のそれぞれについて分散値が算出される。

なお、加速度波形にノイズが含まれている場合、そのノイズの影響が分散波形に現れる可能性がある。そのため、本実施形態においては、分散波形についてローパスフィルタ処理が実施される。ローパスフィルタ処理が実施されることにより、ノイズの影響が低減された分散波形が生成される。これにより、作動タイミングＴｂは、より精度良く抽出される。

なお、特徴量抽出部２２０は、特徴量として、電流信号の２次微分値を抽出してもよいし、加速度信号を高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）して特徴量を抽出してもよい。また、特徴量抽出部２２０は、例えばＨＯＧ（Histograms of Oriented Gradients）のような公知の特徴量算出方法を用いて、電流信号の特徴量及び加速度信号の特徴量を抽出してもよい。

［評価方法］
次に、本実施形態に係る評価方法の一例について説明する。図９は、本実施形態に係る評価方法の一例を示すフローチャートである。図９に示すように、本実施形態に係る評価方法は、過去の電流信号の特徴量（学習指令特徴量）及び過去の加速度信号の特徴量（学習検出特徴量）に基づいて機械学習により生成された識別器を用いて未知の電流信号及び未知の加速度信号を識別する識別処理（ステップＳ１０）と、識別された電流信号及び加速度信号から指令タイミングＴｃ及び作動タイミングＴｂを特定する数値解析処理（ステップＳ２０）とを含む。

（学習処理）
学習処理は、過去において取得された、学習アクチュエータであるＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＦコイル６５を駆動する電流信号の特徴量（学習指令特徴量）、及びそのＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＦコイル６５により作動する学習部材である駆動シャフト２の作動状態を検出したセンサ７の加速度信号の特徴量（学習検出特徴量）に基づいて、識別器を生成する処理である。学習処理においては、学習指令特徴量と、学習検出特徴量と、正解データ（正解時間）とに基づいて、識別器が生成される。学習処理に使用される過去の電流信号及び過去の加速度信号は、例えば制御棒駆動装置７０の検査において取得され、記憶部３１０に記憶される。正解データ（正解時間）については、検査において評価結果に誤りがあった場合でも、作業者により手作業で評価結果の修正が行われる。そのため、常に正解データ（正解時間）が得られる。

識別器とは、学習アクチュエータを駆動する過去の電流信号の特徴量（学習指令特徴量）及び学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサ７の過去の加速度信号の特徴量（学習検出特徴量）を入力データとして、未知の電流信号に対応する特徴量（対象指令特徴量）及び未知の加速度信号を対応する特徴量（対象検出特徴量）のクラスに分類する機能を提供する機能部をいう。

学習処理において、特徴量抽出部２２０は、過去の電流信号及び過去の加速度信号から、作動タイミングＴｂ及び指令タイミングＴｃの分析に有効な信号を抽出する。本実施形態において、特徴量抽出部２２０は、記憶部３１０に記憶されている過去の電流信号の特徴量及び過去の加速度信号の特徴量（学習指令特徴量及び学習検出特徴量）を抽出する。図７及び図８を参照して説明したように、本実施形態において、特徴量は、電流信号の原信号、その原信号の１次微分値、及び加速度信号の分散値を含む。特徴量抽出部２２０は、過去の電流信号の原信号、原信号の１次微分値、及び過去の加速度信号の分散値を特徴量として抽出する。

特徴量抽出部２２０は、複数の電流信号及び複数の加速度信号それぞれから特徴量を抽出する。これにより、複数の特徴量を含むデータセットである学習データが生成される。複数の学習データがデータベースとして記憶部３１０に記憶される。

図１０は、本実施形態に係る学習データの一例を模式的に示す図である。図１０に示すように、１ステップ動作における複数の時点と特徴量と特定された作動タイミングＴｂ（時点Ｔ_{Ｍｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｓｏｕｔ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｌｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｓｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｍｏｕｔ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｌｏｕｔ−Ｅ}）とが対応付けられてデータ化されている。

本実施形態において、１ステップ動作に要する時間は、一例として９００［ｍｓｅｃ］であることとする。１［ｍｓｅｃ］ごとの複数の時点のそれぞれに、特徴量（学習指令特徴量及び学習検出特徴量）である電流信号の原信号、原信号の１次微分値、及び加速度信号の分散値が対応付けられる。また、特定された６つの作動タイミングＴｂ（時点Ｔ_{Ｍｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｓｏｕｔ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｌｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｓｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｍｏｕｔ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｌｏｕｔ−Ｅ}）が、６つの時点のそれぞれに対応付けられる。

なお、学習データは、複数の時点のそれぞれに対応付けられた全ての特徴量を含んでもよいし、選定された一部の時点に対応付けられた特徴量で構成されてもよい。

学習データが生成された後、機械学習アルゴリズムが選定される。機械学習アルゴリズムとして、決定木（Decision Tree）、ランダムフォレスト（Random Forest）、ブーティング（Booting）、及びサポートベクターマシン（Support Vector Machine：ＳＶＭ）などが例示される。本実施形態においては、ランダムフォレストが選定される。評価装置１００は、選定された機械学習アルゴリズムに基づいて学習データを学習する。これにより、識別器が生成される。生成された識別器は、記憶部３１０に記憶される。

（識別処理）
次に、識別処理について説明する。図１１は、本実施形態に係る識別処理の一例を示すフローチャートである。データ取得部２１０は、対象アクチュエータであるＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＦコイル６５を駆動する電流信号、及びそのＳＧコイル４５、ＭＧコイル５５、及びＬＦコイル６５により作動する対象部材である保持機構４及び駆動機構５の作動状態を検出したセンサ７の加速度信号を取得する（ステップＳ１１）。

特徴量抽出部２２０は、データ取得部２１０に取得された電流信号の特徴量（対象指令特徴量）及び加速度信号の特徴量（対象検出特徴量）を抽出する（ステップＳ１２）。図７及び図８を参照して説明したように、本実施形態において、特徴量は、電流信号の原信号、その原信号の１次微分値、及び加速度信号の分散値を含む。特徴量抽出部２２０は、電流信号の原信号、原信号の１次微分値、及び加速度信号の分散値を特徴量（対象指令特徴量及び対象検出特徴量）として抽出する。

評価部２３０は、記憶部３１０に記憶されている識別器と、特徴量抽出部２２０に抽出された電流信号の特徴量（対象指令特徴量）及び加速度信号の特徴量（対象検出特徴量）とに基づいて、取得した未知の電流信号及び未知の加速度信号を識別する（ステップＳ１３）。

図１２は、本実施形態に係る学習処理及び識別処理の一例を模式的に示す図である。上述のように、選定された機械学習アルゴリズムに基づいて学習データが機械学習され、識別器が生成される。未知データである電流信号及び加速度信号が識別器に入力される。識別器は、学習データを用いて未知データを識別するためのルールを含む。識別処理においては、未知データに対して識別器のルールに基づく演算が実施され、正解データの確率分布が導出される。これにより、データ取得部２１０に取得された電流信号及び加速度信号がどのような電流信号及び加速度信号なのかを識別することができる。識別器のルールに基づく演算が実施されることにより、例えばデータ取得部２１０に取得された電流信号及び加速度信号がノイズを含んでいても、学習データに基づいて、電流信号（電流信号の１次微分）及び加速度信号（加速度信号の分散）が抽出される。評価部２３０は、識別された電流信号及び加速度信号から作動タイミングＴｂを特定することができる。また、識別器を使って指令タイミングＴｃが特定されてもよい。識別された電流信号及び加速度信号を含む識別データは、出力制御部４００から出力装置１０７に出力される。

図１３は、本実施形態に係る識別処理の一例を模式的に示す図である。識別器は、ランダムフォレストを含む。図１３に示すように、１つの識別器は、複数の弱識別器を有する。複数の弱識別器はそれぞれ、決定木（Decision Tree）を含む。複数の弱識別器は、複数の学習データのそれぞれに基づいて生成される。

図１３に示すように、第１弱識別器の決定木は、非終端ノードに付される判定ラベル８１と、複数の終端ノードのそれぞれに付される複数のクラス８２とを有する。同様に、第２弱識別器から第Ｍ弱識別器の決定木はそれぞれ、非終端ノードに付される判定ラベル８１と、複数の終端ノードのそれぞれに付される複数のクラス８２とを有する。

なお、図１３は、第１弱識別器のクラス８２が、属性Ａ、属性Ｂ、及び属性Ｃを含み、第２弱識別器のクラス８２が、属性Ｂ、属性Ｃ、及び属性Ｄを含み、第Ｍ弱識別器のクラス８２が、属性Ａ、属性Ｂ、属性Ｃ、及び属性Ｄを含む例を示す。本実施形態においては、第１弱識別器から第Ｍ弱識別器のクラス８２はそれぞれ、属性Ａから任意の属性Ｘまでの属性を含む。

評価部２３０は、複数の弱識別器のそれぞれにおいて、決定木分析により、決定木の複数のクラス８２の中から、電流信号及び加速度信号の属性を決定する。評価部２３０は、複数の弱識別器のそれぞれにおいて決定された電流信号及び加速度信号に基づいて、電流信号及び加速度信号の最終的な属性を決定する。これにより、電流信号及び加速度信号が識別される。

（数値解析処理）
本実施形態においては、評価部２３０は、識別データである電流信号及び加速度信号から指令タイミングＴｃ及び作動タイミングＴｂを特定するために数値解析を実施する。これにより、指令タイミングＴｃ及び作動タイミングＴｂは、より精度良く特定される。本実施形態においては、評価部２３０は、識別された電流波形及び加速度波形の一部について微分処理を行って、指令タイミングＴｃ及び作動タイミングＴｂを特定する。評価部２３０は、例えば、識別器が出力する指令タイミングＴｃ及び作動タイミングＴｂの候補位置から数値解析処理を行う範囲を決定し，その対象範囲内の波形、分散処理結果を微分することにより変化点を抽出し、指令タイミングＴｃ及び作動タイミングＴｂを特定する。ここで、対象範囲を決定する方法として，識別器の出力する確率の最も高い時間を中心に一定の時間幅を対象範囲としてもよいし、識別器の出力する確率が予め設定した確率以上となる範囲を対象範囲とするなどとしてもよい。

［作用及び効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、特徴量が既知である過去の電流信号及び加速度信号に基づいて識別器が生成され、生成された識別器と電流信号及び加速度信号の特徴量とに基づいて、電流信号及び加速度信号についての作動タイミングＴｂの特定及び指令タイミングＴｃの特定を含む評価が実施される。これにより、電流信号及び加速度信号がノイズを含んでいたり、電流信号及び加速度信号の性状が制御棒駆動装置７０の経年変化、作動条件、及び作動環境などに起因して変化したり、装置間で異なったりしても、電流信号及び加速度信号の変化に柔軟に対応して、作動タイミングＴｂ及び指令タイミングＴｃを精度良く特定することができる。また、本実施形態においては、電流信号及び加速度信号を取得するだけで、制御棒駆動装置７０のような外部から直接観測することが困難な装置を精度良く評価することができる。

また、原子炉１には駆動シャフト２が複数（例えば５０本）設けられる。そのため、制御棒駆動装置７０の検査は多大な労力及び時間を要する。また、原子炉１が複数設けられている場合、検査に要する労力及び時間は更に多大となる。本実施形態においては、取得された電流信号及び加速度信号の性状が変化しても、容易に作動タイミングＴｂ及び指令タイミングＴｃを特定することができる。

第２実施形態．
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については説明を簡略又は省略する。

上述の実施形態においては、学習データは、図１０を参照して説明したように数値データであることとした。本実施形態においては、識別器を生成するための特徴量（学習指令特徴量及び学習検出特徴量）を含む学習データが、基準時点からの経過時間と駆動シャフト２のステップ動作のそれぞれにおける電流信号の特徴量（学習指令特徴量）又は加速度信号の特徴量（学習検出特徴量）との関係を示す２次元画像化データを含む例について説明する。

上述の実施形態と同様、駆動シャフト２は、周溝２Ｒの１ピッチ分だけ上昇又は下降するステップ動作を実施する。１つの駆動シャフト２のステップ数が例えば２００［ステップ］である場合、識別器を生成するための特徴量を含む学習データは、１ステップ動作の開始時点からの経過時間と２００［ステップ］のステップ動作のそれぞれにおける電流信号の特徴量又は加速度信号の特徴量との関係を示す２次元画像化データを含む。

図１４は、本実施形態に係る２次元画像化データの一例を示す図である。図１４において、２次元画像化データは、時間とステップとの関係を示すコンター図（等値線図）を含む。横軸は、１ステップ動作に要する時間を示す。本実施形態においては、一例として９００［ｍｓｅｃ．］とする。縦軸は、駆動シャフト２のステップ数である。本実施形態においては、制御棒駆動装置１００は、２００［ステップ］分だけ駆動シャフト２を移動可能であることとする。

図１４は、一例として、加速度信号のコンター図を示す。異なる複数の加速度が異なる色彩で表現される。例えば、加速度が低値の場合、青色で表現され、加速度が高値の場合、赤色で表現される。また、低値と高値との間の加速度の中間値は、異なる複数の加速度の値ごとに段階的に異なる色彩（例えば、藍色、緑色、黄色、及び橙色など）で表現される。なお、異なる複数の加速度が濃淡で表現されてもよい。

図１４に示すように、色彩が変化しているところは、振動が発生する作動タイミングＴｂ（時点Ｔ_{Ｍｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｓｏｕｔ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｌｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｓｉｎ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｍｏｕｔ−Ｅ}、時点Ｔ_{Ｌｏｕｔ−Ｅ}）を示す。

図１４は、単一の駆動シャフト２を駆動したときの２次元画像化データである。各ステップ動作における駆動シャフト２の振動状態が均一であれば、作動タイミングＴｂを示す色彩の変化部分は、縦に細く表示される。一方、各ステップ動作における駆動シャフト２の振動状態が不均一であれば、作動タイミングＴｂを示す色彩の変化部分は、乱れて表示されたり横に広く表示されたりする。本実施形態によれば、２次元画像化データにより、各ステップ動作における駆動シャフト２の振動状態が均一か否かを相対的に把握することができる。

なお、図１４は、加速度信号の分散値についてのコンター図を示す。電流信号についても同様のコンター図が生成される。

次に、図１４に示した２次元画像化データから作動タイミングＴｂを特定する方法について説明する。図１５及び図１６は、本実施形態に係る２次元画像化データから作動タイミングＴｂを特定する方法を説明するための模式図である。

図１５に示すように、複数の２次元画像化データが生成される。複数の２次元画像化データは、例えば、加速度信号の分散値についての２次元画像化データ、ＳＧコイル４５に供給される電流信号の２次元画像化データ、ＭＧコイル５５に供給される電流信号の２次元画像化データ、及びＬＦコイル６５に供給される電流信号の２次元画像化データなどを含む。図１５は、一例として、３つの２次元画像化データＤＡ，ＤＢ，ＤＣの模式図を示す。

２次元画像化データＤＡ，ＤＢ，ＤＣのそれぞれからサブ領域が抽出される。サブ領域は、２次元画像化データの一部の領域である。サブ領域は、ランダムな２点を探索する領域である。図１５に示すように、サブ領域は、現在識別しようとしている時間ｔを基準にして、プラス方向及びマイナス方向に範囲ＰＴ及び範囲ＰＳで定義された領域である。範囲ＰＴは、時間方向へ探索する範囲（単位：ｍｓｅｃ）である。範囲ＰＳは、ステップ方向へ探索する範囲（単位：ステップ数）である。

次に、図１６に示すように、抽出したサブ領域の範囲内で、ｎ組の２点をランダムに取得し、和、差、及び差の絶対値等を取得する。ランダムな２点は、同一の２次元画像化データから取得される２点、及び異なる２次元画像化データのそれぞれから取得する２点の両方を含む。例えば、２次元画像化データＤＡから２点が取得される場合と、２次元画像化データＤＡから１点が取得され２次元画像化データＤＢから１点が取得される場合とがある。なお、ｎは定数である。以下の説明においては、ランダムな２点の一方の点を適宜、注目点、と称し、他方の点を適宜、参照点、と称する。

本実施形態においては、注目点と参照点との差に基づいて、作動タイミングＴｂが特定される。例えば、６つの作動タイミングＴｂのうち、ある１つの作動タイミングＴｂを特定する場合、作動タイミングＴｂを示す点であると推測される注目点と、その注目点の近傍の参照点との和、差、及び差の絶対値等が算出される。注目点と参照点との和、差、及び差の絶対値等が算出されることにより、注目点と参照点との相対関係が導出される。注目点と参照点との相対関係は、同一の２次元画像化データにおける相対関係のみならず、異なる２次元画像化データにおける相対関係も含む。したがって、注目点の確からしさがより正確に導出される。また、参照点は注目点から離れた位置に指定されず、サブ領域から指定されるので、注目点と参照点との和、差、及び差の絶対値等に基づいて、作動タイミングＴｂを軽負担で特定することができる。

なお、上述の各実施形態においては、制御棒駆動装置７０の作動状態を評価する例について説明した。上述の各実施形態で説明した評価装置１００及び評価方法は、制御棒駆動装置７０のみならず、外部から直接観測することが困難であり、アクチュエータによりステップ動作（繰り返し動作）する部材を有する任意の対象装置に適用可能である。

１…原子炉、２…駆動シャフト、２Ｒ…周溝、３…案内管、４…保持機構、５…駆動機構、６…ハウジング、７…センサ、８…電源、１０…原子炉容器、１１…本体、１２…上蓋、１３…入口ノズル、１４…出口ノズル、２０…炉心、２１…炉心槽、２２…上部炉心板、２３…下部炉心板、２４…燃料集合体、２５…炉心支持ロッド、２６…炉心支持板、２７…ラジアルキー、３０…制御棒、３１…制御棒クラスタ、３２…案内管、４２…固定取手ラッチ（ＳＧラッチ）、４３…固定取手ラッチリンク（ＳＧリンク）、４４…固定取手アーマチャ（ＳＧアーマチャ）、４５…固定取手コイル（ＳＧコイル）、５２…可動取手ラッチ（ＭＧラッチ）、５３…可動取手ラッチリンク（ＭＧリンク）、５４…可動取手アーマチャ（ＭＧアーマチャ）、５５…可動取手コイル（ＭＧコイル）、６４…リフトアーマチャ（ＬＦアーマチャ）、６４Ｆ…爪、６５…リフトコイル（ＬＦコイル）、７０…制御棒駆動装置、８１…判定ラベル、８２…クラス、１００…評価装置、１０１…演算処理装置、１０２…記憶装置、１０３…ドライブ装置、１０４…コンピュータプログラム、１０５…記録媒体、１０６…入力装置、１０７…出力装置、２００…データ解析部、２１０…データ取得部、２２０…特徴量抽出部、２３０…評価部、３００…データ記憶部、３１０…記憶部、４００…出力制御部。

Claims (7)

1. 学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び前記学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器を記憶する記憶部と、
   対象アクチュエータを駆動する指令信号及び前記対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得するデータ取得部と、
   前記データ取得部に取得された前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
   前記識別器と前記特徴量抽出部に抽出された前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量とに基づいて前記対象部材の作動状態を評価する評価部と、
   を備える評価装置。
2. 前記学習指令特徴量及び前記学習検出特徴量は、前記指令信号の原信号、前記原信号の１次微分値、及び前記検出信号の分散値を含む、
   請求項１に記載の評価装置。
3. 前記学習部材は、前記学習アクチュエータによりステップ動作し、
   前記識別器を生成するための前記学習指令特徴量及び前記学習検出特徴量は、基準時点からの経過時間と前記ステップ動作のそれぞれにおける前記学習指令特徴量及び前記学習検出特徴量との関係を示す２次元画像化データを含む、
   請求項１又は請求項２に記載の評価装置。
4. 前記学習部材及び前記対象部材は、原子炉の制御棒に連結される駆動シャフトを含み、
   前記駆動シャフトは、軸方向に一定間隔で設けられた複数の周溝を有し、
   前記学習アクチュエータ及び前記対象アクチュエータは、前記周溝の保持位置及び開放位置の一方から他方に移動可能なＳＧラッチを作動するＳＧコイルと、前記周溝の保持位置及び開放位置の一方から他方に移動可能なＭＧラッチを作動するＭＧコイルと、前記ＭＧラッチを前記駆動シャフトの軸方向に移動するＬＦコイルとを含む、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の評価装置。
5. 対象アクチュエータを駆動する指令信号及び前記対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得する工程と、
   前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量を抽出する工程と、
   学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び前記学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器と前記対象アクチュエータを駆動する指令信号の対象指令特徴量及び前記対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の対象検出特徴量とに基づいて前記対象部材の作動状態を評価する工程と、
   を含む評価方法。
6. コンピュータに、
   対象アクチュエータを駆動する指令信号及び前記対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得する工程と、
   前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量を抽出する工程と、
   学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び前記学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器と前記対象アクチュエータを駆動する指令信号の対象指令特徴量及び前記対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の対象検出特徴量とに基づいて前記対象部材の作動状態を評価する工程と、
   を実行させるコンピュータプログラム。
7. コンピュータに、
   対象アクチュエータを駆動する指令信号及び前記対象アクチュエータにより作動する対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号を取得する工程と、
   前記指令信号の対象指令特徴量及び前記検出信号の対象検出特徴量を抽出する工程と、
   学習アクチュエータを駆動する指令信号の学習指令特徴量及び前記学習アクチュエータにより作動する学習部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の学習検出特徴量に基づいて生成された識別器と前記対象アクチュエータを駆動する指令信号の対象指令特徴量及び前記対象部材の作動状態を検出したセンサの検出信号の対象検出特徴量とに基づいて前記対象部材の作動状態を評価する工程と、
   を実行させるコンピュータプログラムが記録された記録媒体。

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