JP6633313B2

JP6633313B2 - 原子力プラント監視支援システム

Info

Publication number: JP6633313B2
Application number: JP2015144574A
Authority: JP
Inventors: 太俊金川; 山本　昭夫; 昭夫山本; 和信倉橋; 清照鈴木; 真輝星野; 健荒川
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: JP2017027328A

Description

本発明の実施形態は、例えば原子力プラント等で事故が発生した場合、当該プラントの状況を的確に監視することができるプラント監視支援システムに関する。

原子力プラント等で事故が発生した場合、当該プラントに関する各種情報を共有し、異常事態を関係機関に通報する必要があるが、そのような技術として、プラントの監視制御サーバの情報をウエブサーバに取り込み、関係機関に配信することが知られている（特許文献１）。

原子力プラントで事故が発生した場合、当該プラント設備の監視／制御を行う中央制御室、原子力プラントのサイト内に設置された事故対策の立案や意思決定を行う緊急時対策所、及び後方支援を行う電力会社本店等のオフサイトの間で、相互にプラント情報を共有しながら、事故対策にあたっている。

プラント情報は各所で必要となるが、必要とするプラント情報のデータ内容や精度はそれぞれの場所で異なっている。例えば、緊急時対策所では過度に詳細なプラント情報は意思決定を阻害する要因になりうるため、それぞれの役割、目的に応じたプラント情報を監視画面等に表示することが必要となる。

ところで、緊急時における緊急時対策所の重要な役割として、事前に区分された緊急事態のうち、今回の緊急事態がどの緊急事態区分に属するかの情報、すなわちＥＡＬ（Emergency Action Level；緊急時活動レベル）のどの項目に該当するか等の情報を関係機関に通報することが挙げられる。

特開２０１４−２３３０６０号公報

上述したように、緊急時対策所の担当者（例えば、原子力防災管理者／支援スタッフ、以下、「人間系」ともいう。）が、現在の事象が図３に例示するＥＡＬ（緊急時活動レベル）の１つの項目に該当すると判定した場合、直ちに関係機関に通報する必要があるが、判定項目及び判定条件は多岐に渡るため（例えば、警戒事態：１３種、施設敷地緊急事態：２５種、全面緊急事態：２４種）、過酷事故の状況下での運用を考慮した場合、迅速で的確なＥＡＬの判定を行うことは困難である。

一方、ＥＡＬの項目には、プラントデータから人間系が総合的に判定することが可能な項目（例えば、図３のＡＬ２１（原子炉冷却機能の異常；警戒事態））と、プラントデータだけではなくプラントの挙動から人間系が総合的に判定する必要がある項目（例えば、図３のＧＥ２３（原子炉除熱機構の異常、全面緊急事態））がある。

前者については、各ＥＡＬ項目に関連づけられたプラントデータが予め定められた閾値を逸脱したか否か等を監視することで、ＥＡＬの判定が可能であるが、ＥＡＬの項目は多岐に渡り、また関連するパラメータも複数存在する可能性があるため、人間系が迅速にＥＡＬの判定を行うことは困難であった。

また、後者については、プラントデータの閾値から一義的に判断できるものではなく、例えば、ＧＥ３２の場合、関連パラメータ（例えば、復水器の除熱機能、残留熱除去系の除熱機能、圧力抑制プールの冷却機能、等）の情報に基づいて総合的な判断が必要となるため、人間系による総合的な判定を迅速かつ的確に行うことは困難であった。

本発明に係る実施形態は、上記課題を解決するためになされたものであり、人間系による判定をシステム的に支援するためのプラント監視支援システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の実施形態に係る原子力プラント監視支援システムは、緊急時活動レベルの各項目について異常通知を行うか否かの判定条件が保存されたプラント監視サーバと、前記プラント監視サーバに各種プラントデータを出力する信号処理装置と、前記プラント監視サーバに接続され前記各種プラントデータを蓄積するプラントデータベースと、前記緊急時活動レベルの各項目をマトリックス状に表示する表示装置と、人間系の要求又は判断結果の少なくとも一方が入力される入力装置と、関係機関に異常と判断された前記緊急時活動レベルの項目を通報する通報装置と、を備えた原子力プラント監視支援システムであって、前記プラント監視サーバは、前記緊急時活動レベルの少なくとも１つの項目が前記異常通知を行うとの判定条件を満たした場合に、前記表示装置に表示された当該項目を強調表示することで人間系に異常通知を実施するとともに、人間系から異常通知要因の表示要求があった場合に異常通知要因を表示し、人間系からの異常通知判断に基づいて緊急時活動レベルの項目、異常通知要因及び通報判断時刻の少なくとも何れかを前記プラントデータベースに記録し、人間系からの異常通報指示に基づいて関係機関に異常通報することを特徴とする。

本発明に係るプラント監視支援システムの実施形態によれば、人間系による判断に必要な情報を適時に提供することで、人間系によるＥＡＬについての総合的な判断をシステム的に支援することができる。

第１の実施形態に係るプラント監視支援システムの構成図。第１の実施形態に係るプラント監視支援システムのフロー図（異常通報時）。第１の実施形態に係るＥＡＬマトリックス表の模式図（その１）。（ａ）は第１の実施形態に係るＥＡＬマトリックス表の模式図（その２）、（ｂ）は異常通知要因の表示例を示す図。第１の実施形態に係るＥＡＬマトリックス表の模式図（その３）。（ａ）〜（ｄ）は第１の実施形態に係る早期異常通知の説明図。第１の実施形態に係るプラント監視支援システムのフロー図（異常通報解除時）。第２の実施形態に係るプラント監視支援システムのフロー図。第３の実施形態に係るプラント監視支援システムの構成図。第４の実施形態に係るプラント監視支援システムの構成図。

以下、本発明に係るプラント監視支援システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係るプラント監視支援システムについて、図１〜図６を用いて説明する。

（構成）
本実施形態のプラント監視支援システムは、図１に示すように、現場に設置された複数のセンサー１とアクチュエータ２、及びセンサー１とアクチュエータ２からの信号を収集しデジタル処理を行う信号処理装置３と、信号処理装置３からデータを収集するプラント監視サーバ４と、プラント監視サーバ４によって収集したデータを蓄積するプラントデータベース５と、プラント監視サーバ４内に保存されたＥＡＬ判定条件６と、プラント監視サーバ４で作成する支援画面を表示する表示装置７と、人間系の要求／判断結果を入力する入力装置８と、人間系がＥＡＬ通報を行うと判断した際に、当該ＥＡＬの項目及び内容を通報用フォーマットに変換し印刷する印刷装置９と、関係機関にＥＡＬの通報を行う通報装置１０と、から構成される。

（ＥＡＬの判定・通報）
次に、本実施形態に係るプラント監視支援システムを用いて、ＥＡＬの判定・通報を行う際の作業内容を、図２〜図５を用いて説明する。

図２は、プラント監視支援システムのフロー図で、左側がプラント監視支援システムのタスク項目、右側が人間系（緊急時対策所の原子力防災管理者／支援スタッフ）のタスク項目である。

はじめに、プラント監視サーバ４は、図３に例示するＥＡＬの各項目がマトリックス的に構成されたＥＡＬ（緊急時活動レベル）マトリックス表を表示装置７に表示する。
ここで、プラント監視サーバ４では、ＥＡＬの各項目毎に、少なくとも１つのプラントデータが関連づけられ、各プラントデータ毎に閾値が設定されている（ＥＡＬ判定条件６）。

次に、プラント監視サーバ４は、信号処理装置３から、複数のセンサー１、アクチュエータ２の信号を読み込み（Ｓ１）、プラントデータベース５に蓄積するとともに（Ｓ２）、各ＥＡＬ項目毎に、関連づけられたプラントデータがＥＡＬ判定条件６に該当するか否か、具体的には設定された閾値以下か否かを判定する（Ｓ３）。

あるＥＡＬ項目のプラントデータが閾値から逸脱していると判定した場合には、異常通知を表示装置７に出力し（Ｓ４）、当該ＥＡＬ項目（本例では、便宜上、ＡＬ２１とする）を、例えば黄色点滅等により強調表示して人間系に通知する（図３のＡＬ２１参照）。

人間系では、この異常通知を表示装置７の画面上で確認し（Ｍ１）、入力装置８により異常通知に至った要因の表示を要求する（Ｍ２）。なお、人間系が異常通知を確認した後は、当該ＥＡＬ項目（ＡＬ２１）は黄色点滅から黄色点灯に変わる（図４）。

プラント監視サーバ４は、人間系から異常通知要因の表示要求を受けた場合、図４（ｂ）に示すように、異常通知要因（関連プラントデータと閾値との関連図等）をポップ表示手段等により表示装置７に表示する（Ｓ５）。

人間系は、表示装置７に表示された異常通知要因に関する表示情報（図４（ｂ））から当該ＥＡＬ項目がＥＡＬ判定条件に該当するか否かを総合的に検討する（Ｍ３）。そして、ＥＡＬ判定条件に該当すると判断した場合には、関係機関へ通報する必要があるため、入力装置８により、例えば図４（ｂ）に示す通報ボタンを押下することで、異常通報判断をプラント監視サーバ４に出力する（Ｍ４）。一方、ＥＡＬ判定条件に該当しないと判断した場合には、例えば図４（ｂ）に示す解除ボタンを押下することで、Ｍ１に戻る。

プラント監視サーバ４は、人間系からの異常通報判断に基づいて、当該ＥＡＬ項目、異常通知要因、通報判断がなされた時刻を意思決定のタイミングとしてプラントデータベース５に記録する（Ｓ６）。

そして、ＥＡＬ判定項目のステータス及び画面表示を更新し（Ｓ７、Ｓ８）、関係データを異常通報用フォーマットに変換し、印刷装置９により報告書を自動的に作成するとともに（Ｓ９）、人間系に異常通報準備完了通知を出力する（Ｓ１０）。

人間系は、この異常通報準備完了通知を受信した場合、報告書を確認した上で、関係機関に異常通報を送信するようにプラント監視サーバ４に異常通報の送信を指示する（Ｍ５）。
プラント監視サーバ４は、人間系から異常通報指示を受信すると、プラント監視サーバ４に接続された通報手段を介して、自動的に関係機関へ異常通報を送信する（Ｓ１１）。

異常通報後、プラント監視サーバ４は、ＥＡＬ判定項目のステータスを変更する処理を行い（Ｓ１２）、次いで、画面表示を変更する処理を行う（Ｓ１３）。なお、本例では、異常通報後、当該ＥＡＬ項目（ＡＬ２１）は赤色点灯に変わる（図５のＡＬ２１参照）。
なお、関係機関への通報は、人間系により行うことも可能である。

（異常通知要因の具体例）
ここでは、図２のＳ５で表示される異常通知要因の具体例を、ＥＡＬ判定項目ＡＬ２１（警戒事態：原子炉冷却機能の異常（冷却材の漏えい））を例に説明する。

前述したように、プラント監視サーバ４は、図２のＳ３（閾値判定ステップ）の判定結果に基づいて、図３に示すように、異常情報とともに、異常に該当する可能性がある項目（本例ではＡＬ２１）を例えば黄色で点滅点灯させることで、人間系に報知する（図３）。

人間系は、Ｍ２の異常通知要因の表示要求によりＳ５でポップ表示されたＡＬ２１に関する各種情報（図４（ｂ））を確認する。その際、プラント監視サーバ４は、ポップ表示する情報として、ＡＬ２１に関連づけられた各種プラントデータをポップ表示させる。なお、人間系が点滅している項目を確認した後は、点滅状態から点灯状態に変更される。

ポップ表示する情報として、図４（ｂ）に示すように、例えば、ＡＬ２１では、格納容器ＨＣＷドレンサンプポンプ出口流量、格納容器ＬＣＷドレンサンプポンプ出口流量、ドライウエルクーラドレン流量及びＬＤＳ放射線モニタのデータをそれぞれの閾値を併せてポップ表示し、これらのデータが閾値を逸脱しているか否か等によって、人間系がＡＬ２１の判定条件に該当するか否かを総合的に判断する（Ｍ３）。

（早期異常通知）
上述したＥＡＬの判定フローでは、少なくとも１のプラントデータが閾値を逸脱したか否かによって異常を通知しているが（図６（ａ））、閾値に達する前に早期に異常通知を行うことも可能である。

以下に、ＡＬ２１を例に、早期異常通知例（ｂ）〜（ｄ）を説明する。
早期異常通知（ｂ）では、図６（ｂ）に示すように、閾値以下の値を通知設定値として、少なくとも１のプラントデータが閾値を逸脱した場合に異常通知を行う。この通知設定値は予め人間系により設定される。

早期異常通知（ｃ）では、図６（ｃ）に示すように、プラントデータの上昇（又は下降）傾向から閾値逸脱を予測し異常通知を行う。すなわち、少なくとも１のプラントデータが一定時間上昇（又は下降）した場合、その変化率から閾値逸脱を予測し異常通知する。

早期異常通知（ｄ）では、図６（ｄ）に示すように、複数のプラントデータについて、全プラントデータの上昇（又は下降）傾向から閾値逸脱を予測し異常通知を行う。単独のパラメータでは軽微な傾向を示していても、その他の判定条件関連パラメータの傾向を複合的に監視することで、早期異常判定（ｃ）より早期段階で異常通知を行うことができる。

これらの早期異常通知によれば、プラントデータが閾値を逸脱する前に、異常を早期に通知することが可能となるため、プラント異常の早期発見と、異常通知の迅速化を図ることができる。

（通報解除）
事故対応の結果、プラントデータがＥＡＬ判定条件６に該当しなくなった場合、すなわち、プラントデータが設定された閾値の範囲内になった場合、異常通報の解除措置を行う。この異常通報解除フローを図７により説明する。

まず、プラント監視サーバ４は、信号処理装置３から、センサー１、アクチュエータ２のプラントデータを読み込み（Ｓ２０）、プラントデータベース５に蓄積する（Ｓ２１）。

プラント監視サーバ４は、プラントデータベース５に蓄積されたプラントデータがＥＡＬ判定条件６に該当するか否か、具体的には設定された閾値以下か否かを判定する（Ｓ２２）。当該プラントデータが閾値から逸脱していないと判定した場合には、復旧通知を表示装置７に出力する（Ｓ２３）。プラントデータが閾値から逸脱している場合はＳ２０に戻る。

人間系は表示装置７の復旧通知を確認し（Ｍ１０）、当該項目をクリックすることによりプラント監視サーバ４に復旧通知要因の表示を要求する。
プラント監視サーバ４にポップアップ表示により普及通知要因を表示し（Ｓ２４）、人間系はその表示内容に基づいてＥＡＬ判定条件６に非該当かを総合的に判断する（Ｍ１２）。そして、ＥＡＬ判定条件６に非該当と判断した場合は、例えば図４（ｂ）に示す解除ボタンを押下することで、異常通報解除判断をプラント監視サーバ４に通知する（Ｍ１３）。

プラント監視サーバ４は、人間系からの異常通報解除判断に基づいて、異常通報解除内容と通報解除指示が出力された時刻を意思決定のタイミングとしてプラントデータベース５に記録する（Ｓ２５）。

そして、ＥＡＬ判定項目のステータス及び画面表示を更新し（Ｓ２６、Ｓ２７）、通報用フォーマットに基づいて、印刷装置９により報告書を自動的に作成し（Ｓ２８）、人間系に異常通報解除準備完了通知を出力する（Ｓ２９）。

人間系は、この通報解除準備完了通知を受信した場合、報告書を確認した上で、関係機関に異常通報解除を通報するようにプラント監視サーバ４に異常通報解除を指示する（Ｍ５）。

プラント監視サーバ４は、人間系から異常通報解除指示を受信すると、プラント監視サーバ４に接続された通報手段を介して、自動的に関係機関への通信処理を行う（Ｓ３０）。なお、関係機関への通報は、人間系により行うことも可能である。
次に、プラント監視サーバ４は、ＥＡＬ判定項目のステータスを変更する処理を行い（Ｓ３１）、次いで、画面表示を変更する処理を行う（Ｓ３２）。

（効果）
本実施形態によれば、人間系（原子力防災管理者／支援スタッフ）がＥＡＬ判定を行う際に、プラント監視支援システムが各段階において判断に必要な情報を人間系に提示し、また、データ記録、関係機関への通報等を自動的に行うことで、ＥＡＬ項目の総合的な判断、事故対応時の状況把握、関係機関間のコミュニケーション及び事故後の解析等を迅速かつ的確に行うことができる。

［第２の実施形態］
本実施形態では、ＥＡＬの判定において、各ＥＡＬ項目に関連づけられたプラントデータだけではなく、他の関連パラメータ等の関連情報も加えて総合的な判断が必要となるＥＡＬ項目の判定フローを図８により説明する。

まず、人間系は、入力装置８により、ＥＡＬ判定項目の関連情報表示をプラント監視サーバ４に要求する。プラント監視サーバ４はこの要求を受けると、表示装置７に関連情報を集約表示する（Ｓ５０）。人間系は、表示された関連情報に基づいて、ＥＡＬ判定条件に該当するか否かを総合的に判断する（Ｍ２１）。そして、ＥＡＬ判定条件に該当すると判断した場合には、関係機関へ通報する必要があるため、入力装置８により異常通報指示をプラント監視サーバ４に出力する（Ｍ２２）。一方、ＥＡＬ判定条件に該当しないと判断した場合にはＭ２０に戻る。

プラント監視サーバ４は、人間系からの異常通報指示に基づいて、その後の処理（Ｓ５１〜Ｓ５８）を行うが、この処理は図２のＳ６以下と同様なので、説明を省略する。

本実施形態によれば、複雑な判定が要求されるＥＡＬ項目についても、関係する情報を人間系に提示することで、ＥＡＬ項目の総合的な判断、事故対応時の状況把握、関係機関間のコミュニケーション及び事故後の解析等を迅速かつ的確に行うことができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るプラント監視支援システムについて、図９を用いて説明する。
本実施形態は、第１の実施形態のプラント監視支援システムにおいて、プラント監視サーバ４からサイト外伝送用ネットワーク１１を介して原子力プラントのサイト外に設置した配信用サーバ１２に伝送し、配信用サーバ１２にてサイト内の表示装置７と同様の情報をサイト外表示装置１３に表示することで、サイト外の関係機関と、サイト内の人間系（原子力防災管理者／支援スタッフ）との情報共有を可能にするものである。

本実施形態によればサイト内でＥＡＬ判定を行った際の根拠となる情報を、サイト外の関係機関と共有できるため、ＥＡＬ通報の連絡、受入時の円滑なコミュニケーションが可能となる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係るプラント監視支援システムについて、図１０を用いて説明する。
本実施形態は、第３の実施形態のプラント監視システムにおいて、訓練シミュレータ１４にて設定された模擬プラントデータを集約する訓練サーバ１５からの信号と、信号処理装置３からの信号を信号切替装置１６を介してプラント監視サーバに収集することで、実機（表示装置７等）を用いた訓練を可能とするものである。

本実施形態によれば訓練シミュレータ１４の模擬プラントデータをもとに、サイト内外で情報共有を行いながら事故時の通報に関する訓練が実施可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…センサー、２…アクチュエータ、３…信号処理装置、４…プラント監視サーバ、５…プラントデータベース、６…緊急時活動レベル（ＥＡＬ）判定条件、７…表示装置、８…入力装置、９…印刷装置、１０…通報装置、１１…サイト外伝送用ネットワーク、１２…配信用サーバ、１３…サイト外表示装置、１４…訓練シミュレータ、１５…訓練サーバ、１６…信号切替装置

Claims

緊急時活動レベルの各項目について異常通知を行うか否かの判定条件が保存されたプラント監視サーバと、前記プラント監視サーバに各種プラントデータを出力する信号処理装置と、前記プラント監視サーバに接続され前記各種プラントデータを蓄積するプラントデータベースと、前記緊急時活動レベルの各項目をマトリックス状に表示する表示装置と、人間系の要求又は判断結果の少なくとも一方が入力される入力装置と、関係機関に異常と判断された前記緊急時活動レベルの項目を通報する通報装置と、を備えた原子力プラント監視支援システムであって、
前記プラント監視サーバは、
前記緊急時活動レベルの少なくとも１つの項目が前記異常通知を行うとの判定条件を満たした場合に、前記表示装置に表示された当該項目を強調表示することで人間系に異常通知を実施するとともに、人間系から異常通知要因の表示要求があった場合に異常通知要因を表示し、
人間系からの異常通知判断に基づいて緊急時活動レベルの項目、異常通知要因及び通報判断時刻の少なくとも何れかを前記プラントデータベースに記録し、
人間系からの異常通報指示に基づいて関係機関に異常通報することを特徴とする原子力プラント監視支援システム。
前記判定条件は、前記緊急時活動レベルの各項目に関連づけられた少なくとも１のプラントデータが予め定められた閾値から逸脱したか否か、又は逸脱する可能性があるか否かであることを特徴とする請求項１記載の原子力プラント監視支援システム。
前記異常通知要因は、予め定められた閾値から逸脱したか、又は逸脱する可能性がある前記プラントデータであることを特徴とする請求項２記載の原子力プラント監視支援システム。
前記異常通知要因は、前記プラントデータと他の関連情報であることを特徴とする請求項３記載の原子力プラント監視支援システム。
前記プラント監視支援システムは、関係機関に通報する必要があると判断された前記緊急時活動レベルの項目、前記異常通知要因、時刻を印刷するための印刷装置をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の原子力プラント監視支援システム。
前記プラント監視支援システムは、前記異常通報を行った前記緊急時活動レベルの項目が前記異常通知を行わないとの判定条件を満たした場合に、前記異常通報を解除するための情報を前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の原子力プラント監視支援システム。
前記プラント監視サーバは信号切替装置に接続され、当該信号切替装置は前記信号処理装置又は訓練サーバに切替可能に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の原子力プラント監視支援システム。