JP5122725B2 - 原子炉の炉心ローディングパターンを開発するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
式中、「par」は図9に列挙されているクライアント入力制約のうちのいずれかであれば良い。これらのパラメータは評価のための可能な候補になりうるであろうパラメータであるばかりではなく、原子炉の適切な炉心構成を判定するために一般に使用されているパラメータでもあることを理解すべきである。総合的な目標関数は全ての制約パラメータの総計である。すなわち、
OBJTOT = SUM(par =1, 31){OBJpar} (2)
式1に関して説明すると、RESULTがCONSより小さい場合(例えば、制約の違反がない)、差は0にリセットされ、目標関数は0になる。従って、0の目標関数値は、ある特定の制約が違反されなかったことを示す。正の目標関数は、修正を必要とすると思われる違反を表す。更に、シミュレーション結果は特殊座標(i, j, k)及び時間座標(照射線量ステップ)(例えば、炉心エネルギーサイクルにおける特定の時間)で提供されても良い。従って、ユーザはどの時間座標(例えば、照射線量ステップ)にその問題が位置しているかを見て取ることができる。そのため、炉心ローディングパターンは識別された照射線量ステップでのみ修正されても良い。
・臨界パワー比(Critical Power Ratio、CPR)マージンが炉心周囲に向かって低すぎる場合、より反応性の高い(照射のより少ない)燃料を炉心中心に向かって移動させる
・EOC時にMFLPD(例えば、熱マージン制約)問題がある場合、より反応性の高い燃料を問題の場所へ移動させる
・BOC時に炉心の周囲に運転停止マージン(ShutDown Margin、SDM)問題がある場合、より反応性の低い燃料を周囲に向かって配置する
エネルギーに不利益な移動
・EOC時に最小臨界パワー比(Minimum Critical Power Ratio、MCPR)マージンが低すぎる場合、より反応性の低い(照射のより多い)燃料を問題の場所へ移動させる
・EOC時にKW/ftマージン(MAPLHGR)が低すぎる場合、より反応性の低い燃料を問題の場所へ移動させる
過剰マージンの追加エネルギーへの変換
・EOC時に炉心の中心に余分なMCPRマージンがある場合、より反応性の高い未使用燃料を周囲の場所から炉心中心へ移動させる
図16は、本発明の一実施例に従って目標関数を採用する最適化プロセスのフローチャートを示す。この最適化プロセスは、特開2003-327076に開示されている。
Claims (9)
- 原子炉炉心に燃料棒を装荷するローディングパターンのデザインを開発する方法において、
原子炉の炉心に適用可能な1組の制約を定義する定義過程と、
前記定義された1組の制約に基づいて、炉心に燃料棒を仮想的に装荷する試験用のローディングパターンデザインを決定する試験ローディングパターン決定過程と、
前記試験用ローディングパターンデザインに従ってローディングされたときの前記原子炉炉心の動作をシミュレートして、複数のシミュレーション結果を生成するシミュレーション過程と、
前記複数のシミュレーション結果を前記一組の制約と比較して、違反された制約を判定する違反判定過程と、
シミュレーション中に前記試験用ローディングパターンによって違反された制約と、試験用ローディングパターンの修正するための手続き上の勧告とを示すデータを、ユーザに表示提示する修正手続き提示過程と、
を具備し、
前記制約は、原子炉稼動に用いられる動作パラメータ、原子炉動作に使用される設計制約、炉心安全制約、それらの動作制約及び安全制約に対するマージン、原子炉プラント特有の制約のうちの少なくとも1つに関連する制約であること、
前記シミュレーション結果は、前記制約に関するパラメータのシミュレーション結果であること、
前記手続き上の勧告は、制約違反に対処するために前記ローディングパターンデザインに対してどのような修正を実行する必要があるかに関する勧告であること、
前記試験ローディングパターン決定過程が、
以前に解析された試験用炉心ローディングパターンであるか否かを確定する過程と、
以前に試験用炉心ローディングパターンが全く解析されていなかった場合、試験用炉心ローディングパターンを、以前のシミュレーションにおける類似の炉心に対して使用された炉心ローディングパターンデザイン、評価されるべき原子炉に類似している原子炉からの炉心ローディングパターンデザインに基づいて選択されても良く、および評価されるべき原子炉プラントにおける以前の炉心エネルギーサイクルで使用された実際の炉心ローディングパターンデザインから選択する過程と、
を含むこと
を特徴とする方法。 - 前記定義過程は、
前記シミュレーション過程を実行するため必要な入力変数に適用される入力制約であって、ユーザが入力した当該原子炉特有の制約及び炉心性能基準に関連した入力制約を定義する過程と、
前記シミュレーション結果に適用可能な結果制約であって、原子炉稼動に用いられる動作パラメータ、炉心安全制約、それらの動作制約及び安全制約に対するマージン、並びに前記ユーザが入力したこの原子炉特有の制約のうちの少なくとも1つに関連する結果制約とを定義する過程と、
を更に含み、
前記入力制約と前記結果制約は前記比較過程において評価されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記修正手続き提示過程は、
前記比較過程が、全ての制約が、満足されているか、または受け入れ可能なマージンの範囲内で満足されていることを示した場合に、受け入れ可能ローディングパターンデザインに関連するデータを提供する過程を、
更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - さらに、
試験用ローディングパターンデザインを修正して、派生ローディングパターンを派生させて作成する過程と、
シミュレーション中に前記派生ローディングパターンデザインにより違反された制約を示すデータを展開するために、前記シミュレーション過程、前記比較過程及び前記修正手続き提示過程を反復し、前記ローディングパターンデザイン、制約、シミュレーション結果及び各比較からの比較結果データに関連する情報を、選択的に格納する過程と、
前記派生ローディングパターンデザインのN回の繰り返しを開発するために、N回の繰り返しのうちの選択されたいくつかの繰り返しに対して、前記修正過程、前記シミュレーション過程、前記比較過程及び前記修正手続き提示過程を、ある特定の繰り返しにおける比較過程で全ての制約が満足されたか、または、受け入れ可能なマージンの範囲内で満足されたことが示されるまで繰り返し反復する過程と、
原子炉の受け入れ可能なローディングパターンデザインに関連するデータを出力する過程と、
を更に含む請求項1記載の方法。 - 原子炉の炉心に燃料棒を装荷するローディングパターンデザインを開発する装置(1000)において、
原子炉の炉心に適用可能な一組の制約を受信するインタフェース(230)と、
前記一組の制約を格納するメモリ(250)と、
前記メモリから前記一組の制約を読み出し、読み出した制約に基づいて、前記原子炉炉心に燃料棒を仮想的に装荷するための試験用ローディングパターンデザインを決定するプロセッサ(210、400)と、
前記試験用パターンデザインに従ってローディングされた炉心に対して原子炉動作のシミュレーションを実行して、複数のシミュレーション結果を生成するシミュレータとを具備し、
前記プロセッサ(210、400)は、前記複数のシミュレーション結果を前記一組の制約と比較して違反された制約を判定し、この違反制約に基づいて試験用ローディングパターンを修正するための手続き上の勧告と生成すること、
前記インタフェース(230)は、前記プロセッサにより判定された違反制約と修正手続き勧告とをユーザに表示のために提示すること、
前記制約は、原子炉稼動に用いられる動作パラメータ、原子炉動作に使用される設計制約、炉心安全制約、それらの動作制約及び安全制約に対するマージン、原子炉プラント特有の制約のうちの少なくとも1つに関連する制約であること、
前記シミュレーション結果は、前記制約に関するパラメータのシミュレーション結果であること、
前記手続き上の勧告は、制約違反に対処するために前記ローディングパターンデザインに対してどのような修正を実行する必要があるかに関する勧告であること、
前記試験ローディングパターンの決定が、
以前に解析された試験用炉心ローディングパターンであるか否かを確定し、
以前に試験用炉心ローディングパターンが全く解析されていなかった場合、試験用炉心ローディングパターンを、以前のシミュレーションにおける類似の炉心に対して使用された炉心ローディングパターンデザイン、評価されるべき原子炉に類似している原子炉からの炉心ローディングパターンデザインに基づいて選択されても良く、および評価されるべき原子炉プラントにおける以前の炉心エネルギーサイクルで使用された実際の炉心ローディングパターンデザインから選択する
を含むこと
を特徴とする装置(1000)。 - 前記メモリ(250)は、更に、試験用ローディングパターンデザイン、制約、シミュレーション結果及び前記比較からのデータに関連する情報を格納する構成であり、前記メモリ(250)は、プロセッサ(210、400)と、シミュレータと、インタフェース(230)を介して前記プロセッサ(210、400)及びシミュレータのうちの少なくとも1つと通信するユーザ(300、350)とのうちの少なくとも1つによってアクセス可能であり、
前記プロセッサ(210、400)は、1つ以上の制約の違反に基づいて炉心ローディングパターンデザインを修正するために、前記インタフェース(230)を介してユーザ(300、350)に手続き勧告を提供する請求項5記載の装置(1000)。 - 前記インタフェース(230)は、ユーザ(300、350)によりインターネット又はイントラネットのいずれか一方を介してアクセス可能であるグラフィカルユーザインタフェース(GUI)であり、
前記ユーザ(300、350)は、前記GUIを介して制約を入力し、制約は、プラント特有の炉心性能パラメータ及び動作原子炉パラメータに対する原子炉プラント特有の制約に関連していることを特徴とする請求項5又は6に記載の装置(1000)。 - 前記インタフェース(230)は、1つ以上の制約の違反を示すデータに応答して、派生ローディングパターンデザインを作成するために前記試験用ローディングパターンデザインを修正するとの指令を受信し、
前記シミュレータは、前記派生ローディングパターンデザインに対してシミュレーションを繰り返し、
前記プロセッサ(210、400)は、前記シミュレーション結果を前記制約と比較し、
前記インタフェース(230)は、シミュレーション中に派生ローディングパターンデザインにより違反された制約を示すデータをユーザに提示することを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の装置(1000)。 - N番目の派生ローディングパターンデザインごとに、1つ以上の制約の違反を示すデータに応答して、
選択されたN回の前記繰り返しに対して、前記インタフェース(230)、前記シミュレータ及び前記プロセッサ(210、400)は、ローディングパターンデザインの修正機能、シミュレーション機能、比較機能及びデータ提示機能のN回の繰り返しを実行し、
メモリ(250)は、ローディングパターンデザイン、制約、シミュレーション結果及び前記比較からのデータ、に関連する情報を格納することを特徴とする請求項8記載の装置(1000)。
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