JP6091764B2 - シミュレーション装置、シミュレーション方法および連係プログラム - Google Patents

Description

本発明は、シミュレーション装置、シミュレーション方法および連係プログラムに関する。

オペレータの訓練等の目的で、原子力発電プラント等の原子力プラントの状態をシミュレートする技術が知られている。例えば、特許文献１では、燃料が健全であるか否かを判定し、健全であるとき、燃料健全時のプラントモデルにてシミュレーションを実施し、健全でないとき、燃料破損時のプラントモデルにてシミュレーションを実施する技術が開示されている。

特開２０００−３３８８５４号公報

上記の技術のように、燃料が健全であるか否かに応じてプラントモデルを移行させる場合、プラントモデルの切り替えにともなって、シミュレートされる原子力プラントの状態が急激に変化し、不自然な挙動となる場合がある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なるモデルに基づくシミュレーションの切り替えを円滑に行うことができるシミュレーション装置、シミュレーション方法および連係プログラムを提供することを目的とする。

１つの態様において、原子力プラントの状態をシミュレートするシミュレーション装置は、重み決定部と、表示制御部とを備える。重み決定部は、第１のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第１のパラメータの値と第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第２のパラメータの値との重み付き平均値を算出するための重みを、第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第３のパラメータの値に基づいて決定する。表示制御部は、重み決定部によって決定される重みを用いて算出される重み付き平均値を原子力プラントの状態として表示する。

他の態様において、原子力プラントの状態をシミュレートするシミュレーション方法は、第１のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第１のパラメータの値と第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第２のパラメータの値との重み付き平均値を算出するための重みを、前記第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第３のパラメータの値に基づいて決定するステップと、前記重みを用いて算出される前記重み付き平均値を前記原子力プラントの状態として表示するステップとを含む。

他の態様において、連係プログラムは、原子力プラントの状態をシミュレートする第１のモデルと前記原子力プラントの状態をシミュレートする第２のモデルとを連係させる。連係プログラムは、前記第１のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第１のパラメータの値と前記第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第２のパラメータの値との重み付き平均値を算出するための重みを、前記第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第３のパラメータの値に基づいて決定するステップと、前記重みを用いて算出される前記重み付き平均値を前記原子力プラントの状態として表示するステップとをコンピュータに実行させる。

本発明に係るシミュレーション装置、シミュレーション方法および連係プログラムは、異なるモデルに基づくシミュレーションの切り替えを円滑に行うことができるという効果を奏する。

図１は、シミュレーション装置のブロック図である。 図２は、２つのシミュレータの連係の例を示す図である。 図３は、シミュレーションの開始時の状態を示す模式図である。 図４は、炉心露出が発生した場合の状態を示す模式図である。 図５は、炉心の状態がさらに悪化した場合の状態を示す模式図である。 図６は、炉心の損傷が開始した後の状態を示す模式図である。 図７は、シミュレーションの結果の例を示す図である。 図８は、シミュレーション装置の動作の例を示すフローチャートである。 図９は、起動制御処理の例を示すフローチャートである。 図１０は、重み決定処理の例を示すフローチャートである。 図１１は、重みを非線形的に変動させる例を示す図である。 図１２は、炉心損傷が発生するまでは汎用シミュレータのシミュレーション結果を用いる例を示す図である。 図１３は、汎用シミュレータのシミュレーション結果の精度が低下し始めた後は、重度障害シミュレータのシミュレーション結果を用いる例を示す図である。 図１４は、汎用シミュレータのシミュレーション結果と重度障害シミュレータのシミュレーション結果との平均値を用いる例を示す図である。

以下に、本発明に係るシミュレーション装置、シミュレーション方法および連係プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

まず、図１を参照しながら、本実施例に係るシミュレーション装置１０の構成について説明する。図１は、シミュレーション装置１０のブロック図である。シミュレーション装置１０は、原子力発電プラント等の原子力プラントの状態をシミュレートするコンピュータである。シミュレーション装置１０は、例えば、原子力プラントのオペレータの訓練のために用いられる。

図１に示すように、シミュレーション装置１０は、操作部１１と、表示部１２と、制御部１３と、記憶部１４とを有する。操作部１１は、オペレータの操作を受け付ける。操作部１１が受け付ける操作には、シミュレートされている原子力プラントが備える弁、ポンプ等の状態を変更して原子力プラントの稼働状況を変化させる操作が含まれる。表示部１２は、シミュレートされている原子力プラントの状態を表示する。表示部１２は、例えば、原子力プラントの中央制御室の制御盤または制御端末の画面に表示される情報と同様の情報を表示する。

制御部１３は、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶手段であるメモリとを備え、これらのハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。具体的には、制御部１３は、記憶部１４に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させる。そして、制御部１３は、ＣＰＵによる命令の実行結果に応じて、メモリおよび記憶部１４に対してデータの読み書きを行ったり、表示部１２に情報を表示したりする。

記憶部１４は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムおよびデータを記憶する。記憶部１４に記憶されるプログラムには、汎用シミュレータ１５と、重度障害シミュレータ１６と、連係プログラム１７とが含まれる。

汎用シミュレータ１５は、様々な状況の解析に広く対応した汎用的なモデルに基づいて原子力プラントの状態をシミュレートするプログラムである。重度障害シミュレータ１６は、炉心損傷等の重度の障害の解析に特化したモデルに基づいて原子力プラントの状態をシミュレートするプログラムである。汎用シミュレータ１５は、重度障害シミュレータ１６よりも原子力プラントの状態をシミュレートできる範囲が広く、一方、重度障害シミュレータ１６は、重度の障害の発生時の原子力プラントの状態を汎用シミュレータ１５よりも正確にシミュレートすることができる。

連係プログラム１７は、汎用シミュレータ１５と重度障害シミュレータ１６とを連係させる。具体的には、連係プログラム１７は、通常時には、汎用シミュレータ１５を用いてシミュレーションを行い、重度の障害が発生した場合には、使用するシミュレータを重度障害シミュレータ１６へ移行させる。連係プログラム１７は、シミュレータを移行させる際にオペレータに提示する原子力プラントの状態が急激に変化することがないように、２つのシミュレータの演算結果を徐々に移行させながらオペレータに提示する。

連係プログラム１７は、起動制御部１７ａと、操作反映部１７ｂと、重み決定部１７ｃと、表示制御部１７ｄとを含む。起動制御部１７ａは、汎用シミュレータ１５および重度障害シミュレータ１６の起動および停止を制御する。操作反映部１７ｂは、オペレータが原子力プラントの稼働状況を変化させるために行う操作を汎用シミュレータ１５のモデルおよび重度障害シミュレータ１６のモデルに反映させる。重み決定部１７ｃは、汎用シミュレータ１５の演算結果および重度障害シミュレータ１６の演算結果を徐々に切り替えながら提示するために用いる重みを決定する。表示制御部１７ｄは、重み決定部１７ｃの決定する重みに基づいて、２つのシミュレータの演算結果の重み付き平均値を算出して表示部１２に表示する。

なお、図１に示したシミュレーション装置１０は、例であり、当業者に明らかな範囲で任意に変更してよい。例えば、シミュレーション装置１０は、光ディスクおよびメモリカード等の可搬の記憶媒体に記憶された情報の読み取りが可能な媒体読取部をさらに備えてもよい。この場合、記憶部１４が記憶していることとしたプログラムおよびデータの全体または一部は、媒体読取部が読み取り可能な記憶媒体に記憶されてもよい。

例えば、シミュレーション装置１０は、他の装置と通信を行うための通信部をさらに備えてもよい。この場合、記憶部１４が記憶していることとしたプログラムおよびデータの全体または一部は、通信部による通信によって他の装置から取得されてもよい。操作部１１に対して行われることとした操作は、他の装置に対して行われ、通信部による通信によって他の装置からシミュレーション装置１０へ伝送されてもよい。表示部１２に表示されることとした情報は、通信部による通信によって他の装置へ伝送され、他の装置によって表示されてもよい。

次に、図２から図７を参照しながら、連係プログラム１７による２つのシミュレータの連係について説明する。図２は、２つのシミュレータの連係の例を示す図である。図３は、シミュレーションの開始時の状態を示す模式図である。図４は、炉心露出が発生した場合の状態を示す模式図である。図５は、炉心の状態がさらに悪化した場合の状態を示す模式図である。図６は、炉心の損傷が開始した後の状態を示す模式図である。図７は、シミュレーションの結果の例を示す図である。

図２に示すように、シミュレーションの開始時において（ステップＳ１１）、起動制御部１７ａは、汎用シミュレータ１５のみを起動する。汎用シミュレータ１５を起動することにより、図３に示すように、汎用シミュレータ１５が原子力プラントの状態をシミュレートするためのモデルデータ２２が生成される。モデルデータ２２は、原子力プラントの各部の状態を示すパラメータと、原子力プラントの稼働状況を変化させる操作に関するパラメータとを含む。モデルデータ２２は、所与の初期パラメータに基づいて生成され、制御部１３または記憶部１４に記憶される。

上述したように、汎用シミュレータ１５は、重度障害シミュレータ１６よりも原子力プラントの状態をシミュレートできる範囲が広い。このため、モデルデータ２２には、重度障害シミュレータ１６もシミュレートできる範囲に対応する共通パラメータ２２ａと、重度障害シミュレータ１６はシミュレートできない範囲に対応する固有パラメータ２２ｂとが含まれる。共通パラメータ２２ａは、例えば、原子炉モデル、蒸気発生器モデル、および格納容器モデルに関連するパラメータである。原子炉モデル、蒸気発生器モデル、および格納容器モデルに関連するパラメータには、例えば、炉心水位、被覆管（燃料被覆管）温度、加圧器圧力、格納容器内水素濃度、格納容器内圧力、格納容器内温度、蒸気発生器内圧力、蒸気発生器内広域水位等が含まれる。固有パラメータ２２ｂは、例えば、重度障害シミュレータ１６ではシミュレートできない範囲の電気系モデル、制御系モデル、機器モデル等に関連するパラメータである。

図３に示すように、操作反映部１７ｂは、操作部１１から入力される操作に対応する操作パラメータ２１をモデルデータ２２へ反映させる。これにより、例えば、弁の開度、ポンプの起動または停止等の操作に関するパラメータがモデルデータ２２内で更新される。汎用シミュレータ１５は、モデルデータ２２に含まれるパラメータ間の相関等に基づいてモデルデータ２２を更新する。

重み決定部１７ｃは、このような通常の状態では、汎用シミュレータ１５の演算結果のみに基づく値がオペレータに提示されるように重みを決定する。

表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲外の原子力プラントの状態については、固有パラメータ２２ｂに基づく値を表示部１２に表示する。

表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲内の原子力プラントの状態については、重み決定部１７ｃが決定する重みに基づいて、共通パラメータ２２ａと、重度障害シミュレータ１６によって生成されるモデルデータ２２に含まれる対応するパラメータとの重み付き平均値を算出して表示データ２３を求める。そして、表示制御部１７ｄは、表示データ２３を表示部１２に表示する。

この段階では、上述したように、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲外の原子力プラントの状態については、汎用シミュレータ１５の演算結果のみに基づく値がオペレータに提示されるように重みが決定される。このため、表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲内の原子力プラントの状態についても、共通パラメータ２２ａのみに基づく値を表示部１２に表示する。

汎用シミュレータ１５の演算結果、すなわち、モデルデータ２２に、重度の障害の発生の兆候がみつかった場合（ステップＳ１２）、起動制御部１７ａは、重度障害シミュレータ１６を起動する。重度の障害の発生の兆候とは、例えば、炉心露出（炉心上端の露出）である。重度障害シミュレータ１６を起動することにより、図４に示すように、重度障害シミュレータ１６が原子力プラントの状態をシミュレートするためのモデルデータ２４が生成される。モデルデータ２４は、原子力プラントの各部の状態を示すパラメータと、原子力プラントの稼働状況を変化させる操作に関するパラメータとを含む。

起動制御部１７ａは、重度障害シミュレータ１６の起動時に、汎用シミュレータ１５がシミュレートする原子力プラントの状態と重度障害シミュレータ１６がシミュレートする原子力プラントの状態とを一致させる。具体的には、起動制御部１７ａは、モデルデータ２４の各パラメータの初期値を、重度障害シミュレータ１６の起動時点でのモデルデータ２２の対応するパラメータの値に基づいて決定させる。

このように、重度の障害の発生の兆候がみつかった後に重度障害シミュレータ１６を起動し、汎用シミュレータ１５のモデルデータ２２を重度障害シミュレータ１６のモデルデータ２４に反映させることにより、シミュレートできる範囲が狭い重度障害シミュレータ１６を、精度よくシミュレーションを実行できる状態で起動することができる。重度障害シミュレータ１６が通常の状態から重度の障害の発生の兆候がみつかる状態までの過程を十分正確にシミュレートできる場合は、シミュレーションの開始時に、汎用シミュレータ１５と同様の初期パラメータを用いて、重度障害シミュレータ１６を起動してもよい。

図４に示すように、操作反映部１７ｂは、操作部１１から入力される操作に対応する操作パラメータ２１をモデルデータ２２およびモデルデータ２４へ反映させる。これにより、例えば、弁の開度、ポンプの起動または停止等の操作に関するパラメータがモデルデータ２２内およびモデルデータ２４内で更新される。汎用シミュレータ１５は、モデルデータ２２に含まれるパラメータ間の相関等に基づいてモデルデータ２２を更新する。重度障害シミュレータ１６は、モデルデータ２４に含まれるパラメータ間の相関等に基づいてモデルデータ２４を更新する。

重み決定部１７ｃは、この段階ではまだ汎用シミュレータ１５の演算結果の方が精度がよいと考えられるため、汎用シミュレータ１５の演算結果のみに基づく値がオペレータに提示されるように重みを決定する。この段階において重度障害シミュレータ１６の演算結果の精度が十分に高い場合、重み決定部１７ｃは、オペレータに提示される情報に重度障害シミュレータ１６の演算結果が反映されるように重みを決定してもよい。

表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲外の原子力プラントの状態については、固有パラメータ２２ｂに基づく値を表示部１２に表示する。

この段階では、上述したように、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲外の原子力プラントの状態については、汎用シミュレータ１５の演算結果のみに基づく値がオペレータに提示されるように重みが決定される。このため、表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲外の原子力プラントの状態についても、共通パラメータ２２ａのみに基づく値を表示部１２に表示する。

シミュレーションの結果が示す原子力プラントの状況がさらに悪化し、汎用シミュレータ１５のシミュレーションの精度が低下し始めた場合（ステップＳ１３）、重み決定部１７ｃは、オペレータに提示される情報に重度障害シミュレータ１６の演算結果が反映されるように重みを決定する。汎用シミュレータ１５のシミュレーションの精度が低下し始める場合とは、例えば、炉心が過熱状態となる場合である。

本実施例において、重み決定部１７ｃは、炉心が過熱状態であるか否かを、重度障害シミュレータ１６の演算結果、すなわち、モデルデータ２４が示す被覆管温度が閾値Ｔ１より高いか否かに基づいて判定する。閾値Ｔ１は、炉心露出が発生する際の被覆管温度よりも高い温度に設定される。重度障害シミュレータ１６の演算結果を用いるのは、この段階では、被覆管温度に関しては、重度障害シミュレータ１６の演算結果の方が汎用シミュレータ１５の演算結果よりも信憑性が高いと考えられるためである。重み決定部１７ｃは、炉心が過熱状態であるか否かを、汎用シミュレータ１５の演算結果、すなわち、モデルデータ２２が示す被覆管温度が閾値Ｔ１より高いか否かに基づいて判定してもよい。

この段階において、重み決定部１７ｃは、モデルデータ２４に含まれるパラメータの値が重み付き平均値に反映される比率を示す重みｗを以下の式を用いて決定する。

ｗ＝（Ｔｃ−Ｔ１）／（Ｔ２−Ｔ１）

ここで、Ｔｃは、モデルデータ２４が示す現在の被覆管温度である。Ｔｃは、モデルデータ２２が示す現在の被覆管温度であってもよい。Ｔ２は、オペレータに提示される情報としてモデルデータ２４のみに基づく値を表示部１２に表示すべき程度にまで汎用シミュレータ１５のシミュレーションの精度が低下する温度を示す閾値である。本実施例において、Ｔ２は、炉心損傷が開始する際の被覆管温度に設定される。

表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲外の原子力プラントの状態については、固有パラメータ２２ｂに基づく値を表示部１２に表示する。

表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲内の原子力プラントの状態については、図５に示すように、共通パラメータ２２ａの値を（１．０−ｗ）で重み付けし、モデルデータ２４に含まれる対応するパラメータの値をｗで重み付けして表示データ２３を求める。そして、表示制御部１７ｄは、表示データ２３を表示部１２に表示する。この段階では、被覆管温度が上昇するにつれて、オペレータに提示される情報に重度障害シミュレータ１６の演算結果が反映される比率が高まっていく。

オペレータに提示される情報としてモデルデータ２４のみに基づく値を表示部１２に表示すべき程度にまで汎用シミュレータ１５のシミュレーションの精度が低下した場合（ステップＳ１４）、起動制御部１７ａは、汎用シミュレータ１５を停止する。本実施例において、オペレータに提示される情報としてモデルデータ２４のみに基づく値を表示部１２に表示すべき程度にまで汎用シミュレータ１５のシミュレーションの精度が低下する場合とは、被覆管温度がＴ２よりも高くなる場合である。

その後、状況が改善しても、起動制御部１７ａは、汎用シミュレータ１５を起動しない。汎用シミュレータ１５は、炉心が損傷している原子力プラントの状態を精度よくシミュレートできないためである。

図６に示すように、操作反映部１７ｂは、操作部１１から入力される操作に対応する操作パラメータ２１をモデルデータ２４へ反映させる。これにより、例えば、弁の開度、ポンプの起動または停止等の操作に関するパラメータがモデルデータ２４内で更新される。重度障害シミュレータ１６は、モデルデータ２４に含まれるパラメータ間の相関等に基づいてモデルデータ２４を更新する。

重み決定部１７ｃは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲内の原子力プラントの状態については、重度障害シミュレータ１６の演算結果のみに基づく値がオペレータに提示されるように重みを決定する。

表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲外の原子力プラントの状態については、ステップＳ１４の時点での固有パラメータ２２ｂに基づく値を表示部１２に表示する。汎用シミュレータ１５のシミュレーション結果に、炉心損傷が発生した後も正確にシミュレートが可能なパラメータが含まれる場合には、炉心損傷が発生した後も汎用シミュレータ１５を動作させ、固有パラメータ２２ｂの最新の値に基づく値を表示部１２に表示してもよい。

この段階では、上述したように、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲外の原子力プラントの状態については、重度障害シミュレータ１６の演算結果のみに基づく値がオペレータに提示されるように重みが決定される。このため、表示制御部１７ｄは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲内の原子力プラントの状態については、モデルデータ２４に含まれるパラメータのみに基づく値を表示部１２に表示する。

このように、連係プログラム１７は、ステップＳ１３からステップＳ１４の範囲において、２つのシミュレータの演算結果がオペレータに提示される情報に反映される比率を、被覆管温度の変化に応じて変更する。このため、異なるモデルに基づくシミュレーションの切り替えが円滑に行われる。

図７において、線Ｌ１は、汎用シミュレータ１５によって算出されるある部位の温度の変動を示している。線Ｌ２は、重度障害シミュレータ１６によって算出される当該部位の温度の変動を示している。線Ｌ３は、オペレータに提示される当該部位の温度の変動を示している。図７に示すように、オペレータに提示される温度の変化を示す線Ｌ３は、２つのシミュレータによるシミュレーションの切り替えが行われるステップＳ１３からステップＳ１４の範囲において、滑らかに変化する。上記のような制御を行わない場合、例えば、ステップＳ１４の時点でシミュレータを移行させる際に、オペレータに提示される温度が、線Ｌ１が示す温度から線Ｌ２が示す温度へ急激に変化する。

次に、図８から図１０を参照しながら、シミュレーション装置１０の動作について説明する。図８は、シミュレーション装置１０の動作の例を示すフローチャートである。図９は、起動制御処理の例を示すフローチャートである。図１０は、重み決定処理の例を示すフローチャートである。図８から図１０の各フローチャートに示す処理手順は、制御部１３が連係プログラム１７、汎用シミュレータ１５、および重度障害シミュレータ１６を実行することにより実現される。図８に示すフローチャートが開始される時点で、連係プログラム１７は既に起動されている。

図８に示すように、制御部１３は、シミュレーションの開始を指示されると、まず、重みｗを初期設定する（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部１３は、汎用シミュレータ１５の演算結果に基づく値のみがオペレータに提示されるように重みｗを設定する。さらに、制御部１３は、汎用シミュレータ１５のモデルデータ２２を所与の値で初期設定する（ステップＳ１０２）。こうして初期処理が完了した後、制御部１３は、汎用シミュレータ１５を起動する（ステップＳ１０３）。

続いて、制御部１３は、起動しているシミュレータを用いてシミュレーションを実行する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１３は、重みｗを用いて表示データ２３を算出し（ステップＳ１０５）、表示データ２３に基づいて表示部１２の表示を更新する（ステップＳ１０６）。

続いて、制御部１３は、後述する起動制御処理を実行する（ステップＳ１０７）。起動制御処理において、制御部１３は、シミュレーションの結果に基づいて、シミュレータを起動または停止することがある。そして、制御部１３は、重みｗを更新するために、後述する重み決定処理を実行する（ステップＳ１０８）。

続いて、制御部１３は、操作パラメータ２１を取得する（ステップＳ１０９）。操作パラメータ２１に、シミュレーションの終了を示す指示が含まれている場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、制御部１３は、図８に示す処理手順を終了させる。さもなければ（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、制御部１３は、操作パラメータ２１を、起動しているシミュレータのモデルデータに反映させ（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０４以降を再実行する。

図９に示すように、起動制御処理において、制御部１３は、重度障害シミュレータ１６が起動しているかを判定する（ステップＳ２０１）。本実施例において、重度障害シミュレータ１６が起動しているということは、重度の障害の発生の兆候がみつかって解消されていないこと、または、炉心損傷が発生していることを意味する。

重度障害シミュレータ１６が起動していない場合（ステップＳ２０１，Ｎｏ）、制御部１３は、汎用シミュレータ１５のモデルデータ２２から炉心の状態に関するパラメータを取得する（ステップＳ２０２）。そして、制御部１３は、取得したパラメータに基づいて、炉心露出が発生しているかを判定する（ステップＳ２０３）。

炉心露出が発生している場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、制御部１３は、重度障害シミュレータ１６を起動する（ステップＳ２０４）。そして、制御部１３は、汎用シミュレータ１５のモデルデータ２２を、重度障害シミュレータ１６のモデルデータ２４に反映させ（ステップＳ２０５）、起動制御処理を終了させる。炉心露出が発生していない場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、制御部１３は、それ以上特に処理を行わずに、起動制御処理を終了させる。

重度障害シミュレータ１６が起動している場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、制御部１３は、汎用シミュレータ１５が起動しているかを判定する（ステップＳ２０６）。本実施例において、汎用シミュレータ１５および重度障害シミュレータ１６が起動しているということは、重度の障害の発生の兆候が解消されておらず、かつ、炉心損傷が発生していないことを意味する。

汎用シミュレータ１５が起動している場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、制御部１３は、汎用シミュレータ１５のモデルデータ２２から炉心の状態に関するパラメータを取得する（ステップＳ２０７）。そして、制御部１３は、取得したパラメータに基づいて、炉心露出が発生しているかを判定する（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８の判定は、重度障害シミュレータ１６のモデルデータ２４から取得した炉心の状態に関するパラメータに基づいて行ってもよい。

炉心露出が発生していない場合、すなわち、重度の障害の発生の兆候が解消されている場合（ステップＳ２０８，Ｎｏ）、制御部１３は、重度障害シミュレータ１６を停止し（ステップＳ２０９）、起動制御処理を終了させる。重度の障害の発生の兆候が解消された場合に重度障害シミュレータ１６を停止するのは、通常時の原子力プラントの状態を重度障害シミュレータ１６が精度よくシミュレートできないためである。重度障害シミュレータ１６が通常時の原子力プラントの状態を精度よくシミュレートできる場合は、重度障害シミュレータ１６を起動したままにしてもよい。

炉心露出が発生している場合、すなわち、重度の障害の発生の兆候が解消されていない場合（ステップＳ２０８，Ｙｅｓ）、制御部１３は、重度障害シミュレータ１６のモデルデータ２４から被覆管温度のパラメータを取得する（ステップＳ２１０）。そして、制御部１３は、被覆管温度が第２閾値Ｔ２よりも高いかを判定する（ステップＳ２１１）。本実施例において、被覆管温度が第２閾値Ｔ２よりも高いということは、炉心損傷が発生していることを意味する。

被覆管温度が第２閾値Ｔ２よりも高い場合（ステップＳ２１１，Ｙｅｓ）、制御部１３は、汎用シミュレータ１５を停止し（ステップＳ２１２）、起動制御処理を終了させる。被覆管温度が第２閾値Ｔ２よりも高くない場合（ステップＳ２１１，Ｎｏ）、制御部１３は、それ以上特に処理を行わずに、起動制御処理を終了させる。

重度障害シミュレータ１６は起動しているが、汎用シミュレータ１５が起動していない場合、すなわち、炉心損傷が既に発生している場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、制御部１３は、それ以上特に処理を行わずに、起動制御処理を終了させる。

図１０に示すように、重み決定処理において、制御部１３は、重度障害シミュレータ１６が起動しているかを判定する（ステップＳ３０１）。重度障害シミュレータ１６が起動していない場合、すなわち、重度の障害の発生の兆候が生じておらず、かつ、炉心損傷が発生していない場合（ステップＳ３０１，Ｎｏ）、制御部１３は、重みｗを０．０に設定し（ステップＳ３０２）、重み決定処理を終了させる。本実施例において、重みｗを０．０に設定するということは、汎用シミュレータ１５の演算結果に基づく値のみがオペレータに提示されるように重みｗを設定することを意味する。

重度障害シミュレータ１６が起動している場合（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）、制御部１３は、汎用シミュレータ１５が起動しているかを判定する（ステップＳ３０３）。汎用シミュレータ１５が起動していない場合、すなわち、炉心損傷が発生している場合（ステップＳ３０３，Ｎｏ）、制御部１３は、重みｗを１．０に設定し（ステップＳ３０８）、重み決定処理を終了させる。本実施例において、重みｗを１．０に設定するということは、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション範囲内の情報に関しては、重度障害シミュレータ１６の演算結果に基づく値のみがオペレータに提示されるように重みｗを設定することを意味する。

汎用シミュレータ１５が起動している場合（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）、制御部１３は、重度障害シミュレータ１６のモデルデータ２４から被覆管温度のパラメータを取得する（ステップＳ３０４）。そして、制御部１３は、被覆管温度が第１閾値Ｔ１よりも高いかを判定する（ステップＳ３０５）。本実施例において、被覆管温度が第１閾値Ｔ１よりも高いということは、炉心が過熱状態にあること、すなわち、汎用シミュレータ１５のシミュレーションの精度が低下していることを意味する。

被覆管温度が第１閾値Ｔ１よりも高くない場合（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、制御部１３は、重みｗを０．０に設定し（ステップＳ３０２）、重み決定処理を終了させる。被覆管温度が第１閾値Ｔ１よりも高い場合（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）、制御部１３は、被覆管温度が第２閾値Ｔ２よりも高いかを判定する（ステップＳ３０６）。

被覆管温度が第２閾値Ｔ２よりも高くない場合、すなわち、炉心損傷が発生していない場合（ステップＳ３０６，Ｎｏ）、制御部１３は、被覆管温度に応じて、０．０から１．０の範囲で重みｗを決定し（ステップＳ３０７）、重み決定処理を終了させる。被覆管温度が第２閾値Ｔ２よりも高い場合、すなわち、炉心損傷が発生している場合（ステップＳ３０６，Ｙｅｓ）、制御部１３は、重みｗを１．０に設定し（ステップＳ３０８）、重み決定処理を終了させる。

上述してきたように、本実施例では、汎用シミュレータ１５のシミュレーション結果の精度が低下し始めてから炉心損傷が発生するまでの期間において、２つのシミュレータのシミュレーション結果の重み付き平均値がオペレータに提示される。このため、異なるモデルに基づくシミュレーションの切り替えを円滑に行うことができる。

なお、上記の実施例で示したシミュレーション装置１０の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更することができる。例えば、汎用シミュレータ１５、重度障害シミュレータ１６、および連係プログラム１７は、統合されてもよいし、複数のモジュールに分割されてもよい。

上記の実施例では、被覆管温度の変化に比例して、重みｗを線形的に変動させる例を示したが、重みｗの決定の方式はこれに限定されない。例えば、図１１に示すように、被覆管温度の変化に対して、重みｗを所定の関数に基づいて非線形的に変動させてもよい。あるいは、図１２に示すように、炉心損傷が発生するまでは、汎用シミュレータ１５のシミュレーション結果に基づく値のみがオペレータに提示されるように重みｗを変動させてもよい。あるいは、図１３に示すように、汎用シミュレータ１５のシミュレーション結果の精度が低下し始めた後は、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション結果に基づく値のみがオペレータに提示されるように重みｗを変動させてもよい。あるいは、図１４に示すように、汎用シミュレータ１５のシミュレーション結果の精度が低下し始めてから炉心損傷が発生するまでの期間において、汎用シミュレータ１５のシミュレーション結果と重度障害シミュレータ１６のシミュレーション結果とを均等に反映した値がオペレータに提示されるように重みｗを変動させてもよい。

重み付き平均値を用いる代わりに、汎用シミュレータ１５のシミュレーション結果の精度が低下し始めてから炉心損傷が発生するまでの期間において、汎用シミュレータ１５のシミュレーション結果の値から、重度障害シミュレータ１６のシミュレーション結果の値へ１次遅れ等で漸近させた値がオペレータに提示されるようにしてもよい。

重みｗの決定の方式は、状況に応じて切り替えてもよい。重みｗの決定の方式は、シミュレーション結果に含まれるパラメータの特性や挙動に合わせて、パラメータ毎に好適なものが選択されてもよい。

上記の実施例では、被覆管温度に基づいて重みｗを決定する例を示したが、重みｗを決定するためのパラメータは、被覆管温度に限定されない。さらに、重みｗを決定するためのパラメータは、重みｗを適用するパラメータ毎に異なってもよい。例えば、炉心に関するパラメータについては、炉心温度に基づいて重みｗを決定してもよい。１次冷却材に関するパラメータについては、炉心出口温度に基づいて重みｗを決定してもよい。

加圧水型原子炉をシミュレートする場合、それぞれのループのパラメータの重みｗを、同一のループのパラメータに基づいて決定してもよい。例えば、ループＡのパラメータについては、ループＡの炉心出口温度に基づいて重みｗを決定し、ループＢのパラメータについては、ループＢの炉心出口温度に基づいて重みｗを決定してもよい。これにより破損ループと健全ループのそれぞれについて、適切な値をオペレータに提示することができる。

汎用シミュレーションプログラム１５のシミュレーション結果の精度を判定するためのパラメータは、重みｗを算出するためのパラメータとは別のパラメータであってもよい。

１０ シミュレーション装置
１１ 操作部
１２ 表示部
１３ 制御部
１４ 記憶部
１５ 汎用シミュレータ
１６ 重度障害シミュレータ
１７ 連係プログラム
１７ａ 起動制御部
１７ｂ 操作反映部
１７ｃ 重み決定部
１７ｄ 表示制御部
２１ 操作パラメータ
２２ モデルデータ
２２ａ 共通パラメータ
２２ｂ 固有パラメータ
２３ 表示データ
２４ モデルデータ

Claims (19)

1. プラントの状態をシミュレートするシミュレーション装置であって、
   前記プラントの第１のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる複数の第１のパラメータの値と前記プラントの第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる複数の第２のパラメータの値との重み付き平均値を算出するための重みを、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータに共通するパラメータであって、前記第１のパラメータの中の特定パラメータまたは前記第２のパラメータの中の特定パラメータの値に基づいて決定する重み決定部と、
   前記重み決定部によって決定される前記重みを用いて算出される前記重み付き平均値を前記プラントの状態として表示する表示制御部と
   を備えるシミュレーション装置。
2. 前記プラントは、原子力プラントである請求項１に記載のシミュレーション装置。
3. 前記第１のモデルは、前記プラントを広くシミュレーションする汎用モデルであり、
   前記第２のモデルは、前記汎用モデルの一部を高精度にシミュレーションする特化モデルである請求項１または２に記載のシミュレーション装置。
4. 前記特化モデルは、前記プラントの障害に特化したモデルである請求項３に記載のシミュレーション装置。
5. 前記重み決定部は、前記特定パラメータの値が第１の閾値を超過していない場合には、前記重み付き平均値が前記第１のパラメータの値と等しくなり、前記特定パラメータの値が前記第１の閾値よりも高く設定される第２の閾値を超過している場合には、前記重み付き平均値が前記第２のパラメータの値と等しくなるように、前記重みを決定する請求項１から４のいずれか１つに記載のシミュレーション装置。
6. 前記重み決定部は、前記特定パラメータの値が第１の閾値を超過し、かつ、前記特定パラメータの値が前記第２の閾値を超過していない場合には、前記特定パラメータの値が高くなるほど前記重み付き平均値が前記第２のパラメータの値に近くなるように、前記重みを決定する請求項５に記載のシミュレーション装置。
7. 前記プラントは、原子力プラントであり
   前記第２の閾値は、前記原子力プラントの炉心の損傷が始まっているか否かを判定するための閾値である請求項５または６に記載のシミュレーション装置。
8. 前記プラントは、原子力プラントであり、
   前記第１の閾値は、前記原子力プラントの炉心が過熱状態にあるか否かを判定するための閾値である請求項５から７のいずれか１つに記載のシミュレーション装置。
9. 前記第１のモデルは、少なくとも前記特定パラメータが第１の閾値を超過していない場合には、前記第２のモデルよりも前記プラントの状態を正確にシミュレートすることができるモデルであり、前記第２のモデルは、少なくとも前記特定パラメータが第２の閾値を超過している場合には、前記第１のモデルよりも前記プラントの状態を正確にシミュレートすることができるモデルである請求項５から８のいずれか１つに記載のシミュレーション装置。
10. シミュレーションの開始時には前記第１のモデルに基づくシミュレーションのみが行われ、前記第１のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれるパラメータが所定の条件を満たした場合に前記第２のモデルに基づくシミュレーションが開始されるように制御を行う起動制御部をさらに備える請求項１から９のいずれか１つに記載のシミュレーション装置。
11. 前記起動制御部は、前記第２のモデルに基づくシミュレーションが開始される際に、当該第２のモデルのパラメータの初期値として、現時点での前記第２のモデルのパラメータを反映させる請求項１０に記載のシミュレーション装置。
12. プラントの状態をシミュレートするシミュレーション方法であって、
    前記プラントの第１のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる複数の第１のパラメータの値と前記プラントの第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる第２のパラメータの値との重み付き平均値を算出するための重みを、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータに共通するパラメータであって、前記第１のパラメータの中の特定パラメータまたは前記第２のパラメータの中の特定パラメータの値に基づいて決定するステップと、
    前記重みを用いて算出される前記重み付き平均値を前記プラントの状態として表示するステップと
    を含むシミュレーション方法。
13. 前記プラントは、原子力プラントである請求項１２に記載のシミュレーション方法。
14. 前記第１のモデルは、前記プラントを広くシミュレーションする汎用モデルであり、
    前記第２のモデルは、前記汎用モデルの一部を高精度にシミュレーションする特化モデルである請求項１２または１３に記載のシミュレーション方法。
15. 前記特化モデルは、前記プラントの障害に特化したモデルである請求項１４に記載のシミュレーション方法。
16. プラントの状態をシミュレートする前記プラントの第１のモデルと前記プラントの状態をシミュレートする前記プラントの第２のモデルとを連係させる連係プログラムであって、
    前記第１のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる複数の第１のパラメータの値と前記第２のモデルに基づくシミュレーション結果に含まれる複数の第２のパラメータの値との重み付き平均値を算出するための重みを、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータに共通するパラメータであって、前記第１のパラメータの中の特定パラメータまたは前記第２のパラメータの中の特定パラメータの値に基づいて決定するステップと、
    前記重みを用いて算出される前記重み付き平均値を前記プラントの状態として表示するステップと
    をコンピュータに実行させる連係プログラム。
17. 前記プラントは、原子力プラントである請求項１６に記載の連係プログラム。
18. 前記第１のモデルは、前記プラントを広くシミュレーションする汎用モデルであり、
    前記第２のモデルは、前記汎用モデルの一部を高精度にシミュレーションする特化モデルである請求項１６または１７に記載の連係プログラム。
19. 前記特化モデルは、前記プラントの障害に特化したモデルである請求項１８に記載の連係プログラム。

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