JP6723911B2 - 燃料配置確認方法及び燃料配置確認装置 - Google Patents

Description

本発明は、沸騰水型原子炉の燃料交換作業に係る燃料配置確認方法及び燃料配置確認装置に関する。

原子力発電所の沸騰水型原子炉内に装荷された燃料集合体は、使用後に使用済燃料集合体として保管プールに保管される。使用済燃料集合体の炉心から保管プールへの移動、及び、新しい燃料集合体の炉心への装荷は、定期検査での一工程として実施されている。このとき、所定の位置から燃料集合体が取り出されているか、また、所定の位置に燃料集合体が装荷されたかを確認するため、燃料集合体の上部に設けられたハンドルに刻印された刻印番号を水中カメラなどによって撮像し、撮像画像から人による目視で番号が正しいか判断している。
従来の配置確認では、水中カメラ１体を用いて、多数配列された燃料集合体を１列ごとに確認していたことから、全ての燃料集合体の刻印番号確認には非常に時間が掛かっていた。そこで、時間短縮を可能とする技術として、例えば、特許文献１に記載される技術が提案されている。特許文献１には、撮影装置、投光器、及び投光器角度調整装置を移動装置に設置し、制御装置により移動装置を原子炉内の燃料撮影位置に移動させる燃料集合体装荷確認装置が開示されている。また、撮影装置の撮影高さは、撮影装置の解像度に応じて、認識可能な燃料集合体の数が撮影可能な高さに制御すると同時に、撮影時における移動座標は、撮影燃料がだぶらないように移動制御される。そして、撮影された画像に対し燃料集合体の刻印番号部分の文字強調処理及び燃料集合体全体の輪郭部分の強調処理などを実施し、燃料集合体の刻印番号を文字認識処理する旨記載されている。

特開平９-３０４５７６号公報

燃料集合体の刻印番号をより効率的に確認するには、より多くの燃料集合体を一括で撮像できることが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載される技術では、燃料集合体の刻印番号を文字認識できない場合には、使用者による燃料集合体の刻印番号の目視による確認及び入力操作を要するものであり、そもそも、水中密度差によって光のランダムな屈折が生じ、光が直進しないことから撮像画像において歪みが発生する、所謂、水ゆらぎについては何ら考慮されていない。

そこで、本発明は、水中撮像距離を大きくし広域を一括撮像すると共に水ゆらぎを考慮し燃料集合体の刻印番号の確認を良好に行い得る燃料配置確認方法及び燃料配置確認装置を提供する。

上記課題を解決するため、本発明に係る燃料配置確認方法は、沸騰水型原子炉の燃料交換作業に係る燃料配置確認方法であって、移動装置に取り付けられた撮像機により燃料集合体の上部に刻印された燃料集合体番号を撮像し、前記移動装置を走査し前記撮像機による撮像を、少なくとも配置確認の対象となる燃料集合体に対し繰り返し実行し、取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成することにより、少なくとも配置確認の対象となる燃料集合体の全体画像データを生成し、前記全体画像データを表示部に表示することを特徴とする。
また、本発明に係る燃料配置確認装置は、沸騰水型原子炉の燃料交換作業において用いられる燃料配置確認装置であって、炉心に装荷された燃料集合体の上部に刻印された燃料集合体番号を撮像する撮像機と、前記撮像機を保持し、前記燃料集合体の上方であって水平面内を走査する移動装置と、前記移動装置を走査し前記撮像機による撮像を、少なくとも配置確認の対象となる燃料集合体に対し繰り返し実行し、取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成することにより、少なくとも配置確認の対象となる燃料集合体の全体画像データを生成し、前記全体画像データを表示部へ出力する燃料配置確認処理部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、水中撮像距離を大きくし広域を一括撮像すると共に水ゆらぎを考慮し燃料集合体の刻印番号の確認を良好に行い得る燃料配置確認方法及び燃料配置確認装置を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施例に係る燃料配置確認装置の全体構成を確認対象とする燃料集合体と共に概略的に示す図である。 図１に示す燃料配置確認装置を構成する燃料配置確認処理部の機能ブロック図である。 図２に示す燃料配置確認処理部の処理フロー図である。 改良型沸騰水型原子炉の概略構成図である。 炉心及び燃料貯蔵プールの上部外観を示す図である。 炉心上部の外観を示す図である。 認識率低下領域（視認性低下領域）を含む撮像画像の一例を示す図である。 認識率低下領域（視認性低下領域）及び認識可能領域（刻印文字認識可能領域）の判定結果についての一例を示す図である。 複数の認識可能領域及び選択合成画像データの一例を示す図である。 複数の選択合成画像データをマージ処理し全体画像データを得る一例を示す図である。

本明細書において、沸騰水型原子炉とは、再循環ポンプを備え減速材としての冷却水を原子炉圧力容器外へ通流し再び原子炉圧力容器内のダウンカマへ流入させることで冷却水を循環させる通常の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）、インターナルポンプを備える改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）、チムニによる冷却水の自然循環方式を用いることで、ＢＷＲにおける再循環ポンプまたはＡＢＷＲにおけるインターナルポンプを不要とする高経済性単純化沸騰水型原子炉（Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ：ＥＳＢＷＲ）、資源再利用型沸騰水型原子炉（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ−Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｂｏｉｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ：ＲＢＷＲ）などを含む。なお、資源再利用型沸騰水型原子炉（ＲＢＷＲ）においては、制御棒の水平断面形状はＹ字形状を有する。
以下では、本発明に係る燃料配置確認方法及び燃料配置確認装置が適用される沸騰水型原子炉として、改良型沸騰水型原子炉（ＡＢＷＲ）を一例に説明する。
図４は、改良型沸騰水型原子炉の概略構成図である。図４に示すように、改良型沸騰水型原子炉１０は、原子炉圧力容器１１内に円筒状の炉心シュラウド１６が設けられ、炉心シュラウド１６内に、複数体の燃料集合体（図示せず）が装荷された炉心１２が設置されている。また、原子炉圧力容器１１内には、炉心１２を覆うシュラウドヘッド２０、シュラウドヘッド２０に取り付けられ上方へと延伸する気水分離器１８、及び気水分離器１８の上方に配される蒸気乾燥器１９が設けられている。
上部格子板１４が、シュラウドヘッド２０の下方で炉心シュラウド１６内に配され、炉心シュラウド１６に取り付けられて炉心１２の上端部に位置している。炉心支持板１３が、炉心１２の下端部に位置して炉心シュラウド１６内に配され、炉心シュラウド１６に設置されている。また、複数の燃料支持金具１５が炉心支持板１３に設置されている。
また、原子炉圧力容器１１内には、燃料集合体の核反応を制御するため炉心１２へ複数の水平断面十字状の制御棒（図示せず）を挿入可能とする制御棒案内管２２が設けられている。原子炉圧力容器１１の底部より下方に設置された制御棒駆動機構ハウジング（図示せず）内に制御棒駆動機構２３を備え、制御棒は制御棒駆動機構２３に連結されている。

原子炉圧力容器１１の底部である下鏡２４に、その下方より原子炉圧力容器１１の内部へ貫通するよう複数のインターナルポンプ２１が設置されている。複数のインターナルポンプ２１は、複数の制御棒案内管２２の最外周部より外側であって、環状に相互に所定の間隔にて離間し、複数台配されている。これにより、インターナルポンプ２１は、制御棒案内管２２などと干渉することはない。そして、各インターナルポンプ２１のインペラが、円筒状の炉心シュラウド１６と原子炉圧力容器１１の内面との間に形成される環状のダウンカマ１７内に位置付けられている。原子炉圧力容器１１内の冷却水は、各インターナルポンプ２１のインペラにより、ダウンカマ１７を介して、下鏡２４側から炉心１２へ供給される。炉心１２内に流入する冷却水は、燃料集合体（図示せず）の核反応により加熱され気液二相流となり、気水分離器１８へ流入する。気水分離器１８を通流する気液二相流は、湿分を含む蒸気（気相）と水（液相）に分離され、液相は再び冷却水としてダウンカマ１７へ降下する。一方、蒸気（気相）は、蒸気乾燥器１９へと導入され湿分が除去された後、主蒸気配管２５を介してタービン（図示せず）へ供給される。復水器などを介して給水配管２６より原子炉圧力容器１１内に流入する冷却水は、ダウンカマ１７内を下方へと通流する（降下する）。このように、インターナルポンプ２１は、炉心１２で発生する熱を効率良く冷却するため、冷却水を炉心１２へ強制循環させる。
以下、図面を用いて本発明の実施例である、燃料配置確認方法及び燃料配置確認装置を改良型沸騰水型原子炉１０に適用した場合について説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る燃料配置確認装置の全体構成を確認対象とする燃料集合体と共に概略的に示す図であり、図２は、図１に示す燃料配置確認装置を構成する燃料配置確認処理部の機能ブロック図である。

図１では、上述の改良型沸騰水型原子炉１０の上蓋（図示せず）が取り外され、原子炉圧力容器１１内に設置される気水分離器１８及び蒸気乾燥器１９が取り外された状態を示している。燃料配置確認装置１は、炉心１２に装荷された撮像対象である燃料集合体２７の上面を撮像する撮像機２、撮像機２を燃料集合体２７の方向に向けて固定する固定具４、固定具４が取り付けられオペレーションフロア（運転床）高さを走査する移動装置としての台車５、少なくとも撮像機２により撮像された画像と移動装置としての台車５への制御信号を伝送する伝送ケーブル６、伝送ケーブル６の一方端に接続される燃料配置確認処理部３、入力部７、及び表示部８を備える。入力部７は、例えば、キーボード及び／又はマウスなどの入力装置からなる。検査員（作業員）は、入力部７により、例えば、撮像機２による撮像開始位置の情報、移動装置としての台車５による走査順、撮像機２の撮像視野のサイズ、炉心１２内に装荷される全ての燃料集合体２７のマップ（座標データ）、各種閾値などを予め入力する。また、表示部８は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイなどの表示装置を有し、詳細後述する、炉心１２に装荷された撮像対象である燃料集合体２７の配置の確認結果の画像データを表示する。
なお、図１に示す例では、撮像機２の撮像部が水面付近の水中に位置付けられる場合を示しているが、これに限られず、撮像機２の撮像部が、水面より上部、すなわち、気中に位置付けられるよう構成しても良い。撮像機２の撮像部が気中に位置付けられる場合は、撮像機２の撮像部が水面付近の水中に位置付けられる場合と比較し、水中撮像距離、すなわち、撮像機２の撮像部から撮像対象である燃料集合体２７の上面までの距離が大きくなり広域を一括撮像する点で望ましい。換言すれば、撮像機２の撮像部が気中に位置付けられる場合は、撮像機２の撮像部が水面付近の水中に位置付けられる場合と比較し、撮像視野を広げることが可能となる。

また、図１に示す例では、撮像機２を燃料集合体２７の方向に向けて固定する固定具４が取り付けられオペレーションフロア（運転床）高さを走査する移動装置として、台車５を用いる場合を示しているが、これに限られるものでは無い。例えば、移動装置としての台車５に代えて燃料交換機を用いても良い。移動装置として燃料交換機を用いる場合においては、炉心１２内の燃料集合体２７の交換作業時に逐次、燃料集合体２７の配置を確認することができる。以下では、移動装置の一例として台車５を用いる場合について説明する。なお、移動装置として台車５を用いる場合においては、燃料交換機による炉心１２に装荷される燃料集合体２７を、例えば４バッチにて交換作業終了後に、台車５を設置し、燃料集合体２７の配置の確認作業を行う。

図２に示すように、燃料配置確認処理部３は、入出力Ｉ／Ｆ３１、台車制御部３２、画像取得部３３、領域選択処理部３４、画像合成処理部３５、及び記憶部３６を備え、これらは相互に内部バス３７にてアクセス可能に接続されている。燃料配置確認処理部３を構成する、台車制御部３２、画像取得部３３、領域選択処理部３４、及び画像合成処理部３５は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。

台車制御部３２は、内部バス３７を介して記憶部３６へアクセスし、記憶部３６に予め格納される、撮像機２による撮像開始位置の情報、撮像機２の撮像視野のサイズ及び／又は移動装置としての台車５による走査順を読み出し、入出力Ｉ／Ｆ３１を介して移動装置としての台車５へ制御信号を出力する。これにより、撮像機２を燃料集合体２７の方向に向けて固定する固定具４が取り付けられた移動装置としての台車５は、オペレーションフロア（運転床）高さを撮像開始位置まで移動すると共に走査する。
画像取得部３３は、入出力Ｉ／Ｆ３１を介して撮像機２へ撮像指示を出力すると共に、入出力Ｉ／Ｆ３１及び内部バス３７を介して、撮像機２の撮像部により撮像された炉心１２に装荷された撮像対象である燃料集合体２７の上面の撮像画像データを取得する。なお、撮像機２の撮像部により撮像される画像は、静止画または動画である。静止画の場合には、移動装置としての台車５により、撮像機２が撮像視野のサイズに応じてステップ的に位置決めされた時点で静止画を撮像する。動画の場合には、移動装置としての台車５にてステップ的に移動される間に撮像される動画中の静止画データが撮像機２の位置（台車５の位置との関係から定まる）と対応付けて画像取得部３３に取り込まれると共に、内部バス３７を介して記憶部３６に格納される。

領域選択処理部３４は、内部バス３７を介して画像取得部３３より転送される燃料集合体２７の上面の撮像画像データから、画像合成処理に用いる画像領域を選択する。画像合成処理に用いる画像領域の選択の詳細については後述する。
画像合成処理部３５は、内部バス３７を介して領域選択処理部３４より転送される、選択された複数の画像領域を合成する。そして、画像合成処理部３５は、合成された全体画像データを記憶部３６へ内部バス３７を介して格納すると共に、内部バス３７及び入出力Ｉ／Ｆ３１を介して表示部８へ出力する。
なお、記憶部３６は、更に、上述のように、入力部７を介して予め入力される、例えば、撮像機２による撮像開始位置の情報、移動装置としての台車５による走査順、撮像機２の撮像視野のサイズ、炉心１２内に装荷される全ての燃料集合体２７のマップ（座標データ）、各種閾値などを格納している。

次に、燃料配置確認処理部３による処理の流れについて説明する。図３に燃料配置確認処理部３の処理フロー図を示す。
開始ステップＳ１１において番号確認工程が開始されると、台車移動ステップＳ１２では、台車制御部３２は、内部バス３７を介して記憶部３６へアクセスし、記憶部３６に格納される撮像開始位置の情報及び炉心１２内に装荷される全ての燃料集合体２７のマップ（座標データ）を読み出し、入出力Ｉ／Ｆ３１を介して移動装置としての台車５へ制御信号を出力する。当該制御信号に基づき移動装置としての台車５は、撮像機２が燃料集合体２７の刻印番号を撮像する位置（撮像開始位置）となるまで移動する。
台車停止ステップＳ１３では、移動装置としての台車５は、撮像開始位置に到達すると停止する。
複数画像撮像ステップＳ１４では、撮像機２は、入出力Ｉ／Ｆ３１を介して画像取得部３３より出力される撮像指示に基づき、撮像対象である燃料集合体２７の上面を複数回撮像する。すなわち、撮像機２は、同一撮像位置（ここでは、撮像開始位置）にて複数回撮像を実行する。この撮像された複数の撮像画像は、伝送ケーブル６、入出力Ｉ／Ｆ３１、及び内部バス３７を介して画像取得部３３へ入力される。

画像選択合成ステップＳ１５では、領域選択処理部３４は、画像取得部３３より転送される、同一撮像位置（ここでは、撮像開始位置）にて複数回撮像された複数の撮像画像データに基づき、詳細後述する、検査員（作業員）により視認可能な領域（認識可能領域）と認識率低下領域とを識別し、上記複数の撮像画像データのなかから認識可能領域を選択し合成することで選択合成画像データを生成する領域選択合成処理を実行する。

全領域完了判定ステップＳ１６では、領域選択処理部３４は、番号確認対象の燃料集合体の全体領域が撮像されたか否かを判定する。ここで、番号確認対象の燃料集合体の全体領域が撮像されたか否かの判定は、領域選択処理部３４が内部バス３７を介して記憶部９３６へアクセスし、記憶部３６に予め格納される、撮像機２の撮像視野のサイズ、撮像機２による撮像位置、と炉心１２内に装荷される全ての燃料集合体のマップ（座標データ等）を参照し、「番号確認対象の燃料集合体の全体領域」と「走査される撮像機２の撮像視野と撮像位置」との関係から、全領域が完了したか否かを判定する。
全領域完了判定ステップＳ１６における判定結果が「否」の場合には、上述の台車移動ステップＳ１２に戻り、台車制御部３２は、内部バス３７を介して記憶部３６へアクセスし、記憶部３６に格納される走査順に基づき次の撮像位置となるまで台車５が移動するよう制御する。そして、台車停止ステップＳ１３、複数画像撮像ステップＳ１４、画像選択合成ステップＳ１５、及び全領域完了判定ステップＳ１６までの処理を繰り返し実行する。

一方、全領域完了判定ステップＳ１６における判定の結果、全領域が完了した場合には複数領域画像マージステップＳ１７へ進む。

複数領域画像マージステップＳ１７では、画像合成処理部３５は、上述の画像選択合成ステップＳ１５にて領域選択処理部３４により生成された複数の選択合成画像データを取得し、撮像位置に合わせてマージすることで、全体画像データを生成する。
画像保存・画像表示ステップＳ１８では、画像合成処理部３５は、複数領域画像マージステップＳ１７にて生成した全体画像データを、内部バス３７を介して記憶部３６の所定の記憶領域に格納すると共に、内部バス３７及び入出力Ｉ／Ｆ３１を介して表示部８へ生成した全体画像データを出力する。これにより、表示部８の画面上に全体画像データが表示される。

以下、上述の各ステップにおける詳細について個別に説明する。
先ず、図５を用いて、撮像機２を搭載した移動装置としての台車５の移動の詳細について説明する。図５は、炉心１２及び燃料貯蔵プール９の上部外観を示す図である。移動装置としての台車５は、炉心１２及び燃料貯蔵プール９上の平面を、直交する２軸の並行移動の組み合わせによって任意位置に移動可能な構造となっている。具体的には、図５に示すように、炉心１２及び燃料貯蔵プール９の上方には、二条平行に相互に所定の間隔にて離間すると共に、炉心１２及び燃料貯蔵プール９が設置される領域を跨るよう延伸するレール５１が設けられている。また、この二条平行に設けられたレール５１に対し直交すると共に、相互に所定の間隔にて離間し移動装置としての台車５が走行可能なレール５２が設けられている。二本のレール５２上に移動装置としての台車５が載置されると、先ず、二本のレール５２は、上記二本のレール５１上を炉心１２及び燃料貯蔵プール９の上方の所望の位置まで摺動または滑動する。その後、移動装置としての台車５が二本のレール５２上を走行することにより、撮像機２を燃料集合体２７の方向に向けて固定する固定具４が取り付けられた台車５が所望の位置に位置付けられる。なお、図５に示すように、燃料貯蔵プール９には、相互に隣接する四体の燃料集合体２７で構成されるセル単位にて、使用済燃料集合体及び新しい燃料集合体が貯蔵されている。
上述の図３における台車移動ステップＳ１２において、移動装置としての台車５は、予め指定された、撮像する燃料集合体２７の上方に撮像機２が配置される位置まで、燃料配置確認処理部３を構成する台車制御部３２からの制御信号により移動し、台車停止ステップＳ１３において、燃料配置確認処理部３を構成する台車制御部３２からの制御信号により、指定位置で移動装置としての台車５が停止される。

次に、図６を用いて、複数画像撮像ステップＳ１４における、撮像機２による撮像の詳細について説明する。図６は炉心上部の外観を示す図であり、炉心１２に装荷された燃料集合体２７の上部外観の一部を示している。正方に区切られた上部格子板１４の中心位置に水平断面十字形状の制御棒２８が配置され、制御棒２８を囲むよう、その四方に燃料集合体２７が一体ずつ装荷されている。燃料集合体２７の上部にはハンドル２９が取り付けられており、制御棒２８のブレード方向と４５度をなす角度で、四体の燃料集合体２７のハンドル２９が制御棒２８の中心を囲むように、燃料集合体２７が装荷されている。これら四体の燃料集合体２７及び制御棒２８にて１つのセルが構成される。燃料集合体２７のハンドル２９の上部に、ハンドル向きに沿って燃料集合体番号が刻印されている。すなわち、炉心１２を上部から覗くと、炉心１２に装荷されている全ての燃料集合体２７の刻印番号を観測することができる。図６に示す例では、左上部に装荷されるセルをなす四体の燃料集合体２７の刻印番号は、当該セル内において、左上部に装荷されている燃料集合体２７が「Ａ１ＡＡ０１」、右上部に装荷されている燃料集合体２７が「Ａ１ＡＡ０２」、右下部に装荷されている燃料集合体２７が「Ａ１ＡＡ０３」、及び左下部に装荷されている燃料集合体２７が「Ａ１ＡＡ０４」である。複数画像撮像ステップＳ１４では、画像取得部３３からの撮像指示により、撮像機２を用いて、図６と同様の領域の撮像が実施される。すなわち、図６は、撮像機２の撮像部による撮像視野に相当する。このとき、同一位置での撮像を複数回実施する。すなわち、同一の領域を撮像した画像を複数枚取得する。画像取得部３３にて取得された複数の撮像画像データは、内部バス３７を介して領域選択処理部３４へ転送され、領域選択処理部３４にて上述の画像選択合成ステップＳ１５が実行される。
次に、図７から図９を用いて、画像選択合成ステップＳ１５にて領域選択処理部３４により実行される画像処理の詳細について説明する。図７は認識率低下領域（視認性低下領域）を含む撮像画像の一例を示す図であり、図８は認識率低下領域（視認性低下領域）及び認識可能領域（刻印文字認識可能領域）の判定結果についての一例を示す図であり、図９は複数の認識可能領域及び選択合成画像データの一例を示す図である。

領域選択処理部３４では、撮像画像データから、刻印文字の認識が可能な領域（認識可能領域）と、水中ゆらぎや外光等の視認性低下要因の影響により刻印文字の認識が困難な領域（認識率低下領域）を、ある指標をもとに判定（識別）する。ここではまず、撮像画像データ中の直線成分を抽出し水中ゆらぎの影響度による判定について説明する。図７は、水中ゆらぎ影響のある領域を含む撮像画像データの例である。水中ゆらぎ環境での撮像を行った場合に、水中密度差によって光のランダムな屈折が起こり、光が直進しないことから、撮像画像データにおいて歪みが発生する。図７に示す撮像画像データでは、右下部の領域に歪みが発生し、上部格子板１４や制御棒２８、燃料集合体２７のハンドル２９の直線で構成される構造が曲線状に撮像される。撮像画像データ中の曲線部を抽出することで歪み発生領域を特定し、水中ゆらぎの発生していない刻印文字の認識が可能な領域（認識可能領域）を選択する。画像処理では、まず、輝度二値化処理を用いて上部格子板１４の領域を抽出し、細線化する。細線化して得られた線分を、曲率によって直線部と曲線部に切り分ける。次に、図８に示すように、曲線部が含まれる領域について、水中ゆらぎの発生している認識率低下領域４１、直線部のみで構成されている領域について、水中ゆらぎの発生していない刻印文字の認識が可能な認識可能領域４２と判定する。これにより、撮像画像データにおいて、認識率低下領域４１と認識可能領域４２とが識別され、刻印文字の認識が可能な領域である認識可能領域４２の選択が行われる。

なお、ここで説明した方法は一例を示したものであり、同様の効果が得られる別の処理方法を用いても良い。例えば、直線及び曲線判定に用いる領域は上部格子板１４に限らず、制御棒２８や、燃料集合体２７のハンドル２９など、直線で構成される構造を持つ領域を用いても良い。また、上記領域の抽出には、輝度二値化処理に限らず、例えばエッジ抽出処理などの輝度変化点を抽出する処理など、同様の効果が得られる別の処理を用いても良い。さらに、刻印文字の認識が可能な領域（認識可能領域４２）を判定する指標について、撮像画像データ中の曲線を抽出する処理に限らず、例えば、輝度コントラストなど、水中ゆらぎによって変化する他の指標を用いた処理を用いても良い。

輝度コントラストを用いる場合、上部格子板１４や制御棒２８、燃料集合体２７のハンドル２９などの輝度値を取得し、輝度の高い領域、輝度の低い領域を設定する。それぞれ、取得画像データのうち特定の範囲について、輝度の高い領域の輝度値をＨ、輝度の低い領域の輝度値をＬとし、コントラストＣを、Ｃ＝（Ｈ−Ｌ）／（Ｈ＋Ｌ）として求め、予め設定した値よりコントラストＣの大きい範囲を刻印文字の認識が可能な領域、予め設定した閾値よりコントラストＣが小さい範囲を認識率の低下した領域（認識率低下領域４１）と判定する。判定に用いる閾値については、目的に沿った条件に合わせて自由に設定して良く、予め入力部７を介して検査員（作業員）により入力され、入出力Ｉ／Ｆ３１及び内部バス３７を介して記憶部３６の所定の記憶領域に格納される。

上記の他、水中ゆらぎによって変化する別の要因を用いて領域判定を行うよう構成としても良い。またさらには、水中ゆらぎと別の認識率低下要因を対象とし、別の処理を適用しても良い。例えば、外光による認識率低下領域（認識率低下領域４１）を判定する場合に、領域毎の輝度値合計や平均値を求め、予め設定した閾値より値の高い領域を認識率低下領域４１、予め設定した閾値より値の低い領域を刻印文字認識可能領域（認識可能領域４２）とする。判定に用いる閾値は、目的に沿った条件に合わせ自由に設定して良く、また、閾値より高い領域と低い領域について、どちらを刻印文字認識可能領域（認識可能領域４２）とするかについても、自由に設定して良い。以上示した方法による刻印文字認識可能領域（認識可能領域４２）を、画像取得部３３から内部バス３７を介して転送される複数の撮像画像データより抽出する。

またさらには別の手法として、例えば、予め正規のセル単位の撮像画像データをテンプレートとして記憶部３６に格納し、撮像機２により取得された画像に対するエッジ抽出或はエッジ強調処理後の撮像画像データを、記憶部３６に格納されるテンプレートを用いてテンプレートマッチング処理を行うよう構成しても良い。この場合、テンプレートと上述の処理が施された撮像画像データとの差分画像データが所定の閾値以内である場合に一致すると判定する。すなわち、視認可能な領域である認識可能領域４２と判定する。なお、テンプレートとして、正規のセルの撮像画像データを２分割した画像データ或は４分割した画像データ、若しくは撮像機２の撮像視野に応じて、隣接する２つのセルの撮像画像データをテンプレートとして用いても良い。

図９に示すように、それぞれの撮像画像データから得られた刻印文字の認識可能領域４２を合成することで、同一の撮像機位置で撮像した領域について、認識率低下領域４１を排除した選択合成画像データ４３を得ることができる。以上の方法で刻印文字認識可能な選択合成画像データ４３を生成し、領域選択処理部３４による画像選択合成ステップＳ１５の実行が完了する。
なお、上述の方法においては、複数画像撮像ステップＳ１４及び画像選択合成ステップＳ１５を順に実行する場合について説明したが、認識可能画像を得る方法はこれに限られるものでは無い。例えば、複数画像撮像ステップＳ１４及び画像選択合成ステップＳ１５を繰り返し実行する方法としても良い。この場合、先ず、複数画像撮像ステップＳ１４において、画像取得部３３は入出力Ｉ／Ｆ３１を介して撮像機２へ撮像指示を出力し、撮像機２の撮像部により１枚または複数枚の画像を撮像する。その後、画像選択合成ステップＳ１５において、領域選択処理部３４は、内部バス３７を介して画像取得部３３より転送される撮像画像データから刻印文字認識可能な撮像画像データを取得する。このとき、刻印文字認識可能な画像領域（認識可能領域４２）が、画像取得部３３より転送される撮像画像データの範囲の全体となっていない、すなわち、認識率低下領域４１が画像取得部３３より転送される撮像画像データの範囲に残存している場合には、複数画像撮像ステップＳ１４に戻り、再び撮像機２の撮像部により１枚または複数枚の画像を撮像し、領域選択処理部３４が画像選択合成ステップＳ１５を実行する、というフローを、画像取得部３３より転送される撮像画像データの範囲の全体が刻印文字認識可能な領域となるまで繰り返す。以上の方法により、刻印文字認識可能な選択合成画像データ４３を生成し、画像選択合成ステップＳ１５までの処理が完了する。
次に、全領域完了判定ステップＳ１６では、領域選択処理部３４は、画像選択合成ステップＳ１５で得られた刻印文字認識可能な選択合成画像データ４３に、撮像対象である燃料集合体２７の撮像領域が全て含まれている場合は、複数画像撮像ステップＳ１４及び画像選択合成ステップＳ１５は完了し、複数の刻印文字認識可能画像を全体画像にマージする複数領域画像マージステップＳ１７に進む。刻印文字認識可能な選択合成画像データ４３が、撮像対象である燃料集合体２７の撮像領域全体を含んでいない場合は、未だ撮像していない領域に移動し撮像するために、台車移動ステップＳ１２に進み、移動装置としての台車５の移動、撮像機２の撮像部による複数画像撮像ステップＳ１４、及び画像選択合成ステップＳ１５を繰り返し実行する。

次に、図１０を用いて、述の複数領域画像マージステップＳ１７にて画像合成処理部３５により実行される画像処理の詳細について説明する。図１０は、複数の選択合成画像データをマージ処理し全体画像データ４３を得る一例を示す図である。画像合成処理部３５では、画像撮像した際の撮像機２の位置によって、画像取得部３３より内部バス３７を介して転送される撮像画像データに基づき、領域選択処理部３４により作成された選択合成画像データ４３をマッピングし、炉心１２全体、ひいては、燃料集合体２７の全体数の刻印番号が撮像された全体画像データ４４を生成する。図１０に示す一例では、画像合成処理部３５は、領域選択処理部３４より内部バス３７を介して複数の選択合成画像データ４３を撮像位置情報と共に取得する。また、画像合成処理部３５は、内部バス３７を介して記憶部３６へアクセスし、記憶部３６に予め格納される炉心１２内に装荷される全ての燃料集合体２７のマップ（座標データ等）を参照し、マップに基づき複数の選択合成画像データ４３を合成し、図１０の下図に示すように、全体画像データ４４を生成する。
画像合成処理部３５は、生成した全体画像データ４４を、内部バス３７及び入出力Ｉ／Ｆ３１を介して表示部８へ出力し、表示部８の画面上に確認画像として検査員（作業員）に視認できる状態にて表示される。また、画像合成処理部３５は、生成した全体画像データ４４を確認記録資料として記憶部３６の所定の記憶領域に内部バス３７を介して格納する。これにより、炉心１２に装荷されている燃料集合体２７の全体数について、その刻印番号を高速に確認することが可能となる。
なお、本実施例では、刻印番号が撮像された全体画像データ４４の記憶部３６への格納及び表示部８の画面上に表示する例を説明したが、必ずしもこれに限定されるものでは無い。例えば、選択合成画像データ４３、または、全体画像データ４４内の刻印文字領域を画像処理により抽出し、抽出された文字を文字認識処理によって認識及び／又は判定処理を含む構成としても良い。
また、本実施例では、領域選択処理部３４により作成された選択合成画像データ４３をマッピングし、炉心１２全体、ひいては、燃料集合体２７の全体数の刻印番号が撮像された全体画像データ４４を生成する例を説明したが、必ずしもこれに限られるものでは無い。例えば、４バッチにて燃料交換を行う際に、当該燃料交換された燃料集合体２７の刻印番号が撮像された画像データを全体画像データ４４としても良い。

以上の通り本実施例によれば、水中撮像距離を大きくし広域を一括撮像すると共に水ゆらぎを考慮し燃料集合体の刻印番号の確認を良好に行い得る燃料配置確認方法及び燃料配置確認装置を提供することが可能となる。
また、本実施例によれば、複数の撮像画像データから刻印文字認識可能な選択合成画像データを生成し、生成された複数の選択合成画像データを合成することで全体画像データが得られることから、炉心に装荷されている燃料集合体について、その刻印番号を高速に確認することが可能となる。
また、本実施例によれば、移動装置として燃料交換機を用いることで、燃料交換作業の際に逐次配置確認することも可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１・・・燃料配置確認装置
２・・・撮像機
３・・・燃料配置確認処理部
４・・・固定具
５・・・台車
６・・・伝送ケーブル
７・・・入力部
８・・・表示部
９・・・燃料貯蔵プール
１０・・・改良型沸騰水型原子炉
１１・・・原子炉圧力容器
１２・・・炉心
１３・・・炉心支持板
１４・・・上部格子板
１５・・・燃料支持金具
１６・・・炉心シュラウド
１７・・・ダウンカマ
１８・・・気水分離器
１９・・・蒸気乾燥器
２０・・・シュラウドヘッド
２１・・・インターナルポンプ
２２・・・制御棒案内管
２３・・・制御棒駆動機構
２４・・・下鏡
２５・・・主蒸気配管
２６・・・給水配管
２７・・・燃料集合体
２８・・・制御棒
２９・・・ハンドル
３１・・・入出力Ｉ／Ｆ
３２・・・台車制御部
３３・・・画像取得部
３４・・・領域選択処理部
３５・・・画像合成処理部
３６・・・記憶部
３７・・・内部バス
４１・・・認識率低下領域
４２・・・認識可能領域
４３・・・選択合成画像データ
４４・・・全体画像データ
５１，５２・・・レール

Claims (15)

1. 沸騰水型原子炉の燃料交換作業に係る燃料配置確認方法であって、
   移動装置に取り付けられた撮像機により燃料集合体の上部に刻印された燃料集合体番号を撮像し、
   前記移動装置を走査し前記撮像機による撮像を、少なくとも配置確認の対象となる燃料集合体に対し繰り返し実行し、
   取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成することにより、少なくとも配置確認の対象となる燃料集合体の全体画像データを生成し、前記全体画像データを表示部に表示することを特徴とする燃料配置確認方法。
2. 請求項１に記載の燃料配置確認方法において、
   前記移動装置に取り付けられた撮像機は、気中に配された状態で燃料集合体の上部に刻印された燃料集合体番号を撮像することを特徴とする燃料配置確認方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料配置確認方法において、
   前記取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成する処理は、前記複数の撮像画像から、視認性低下領域を判定し、当該視認性低下領域以外を合成することにより、前記燃料集合体番号が視認可能な画像データを得ることを特徴とする燃料配置確認方法。
4. 請求項３に記載の燃料配置確認方法において、
   前記取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成する処理は、前記視認性低下領域の判定に撮像画像中の線分の曲率を用いることを特徴とする燃料配置確認方法。
5. 請求項３に記載の燃料配置確認方法において、
   前記取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成する処理は、撮像画像の輝度コントラストが所定の閾値より小さい領域を視認性低下領域と判定することを特徴とする燃料配置確認方法。
6. 請求項３に記載の燃料配置確認方法において、
   前記取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成する処理は、撮像画像の輝度平均値が所定の閾値より小さい領域を視認性低下領域と判定することを特徴とする燃料配置確認方法。
7. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の燃料配置確認方法において、
   前記取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成する処理は、前記複数の撮像画像から、視認性低下領域を判定し、当該視認性低下領域が含まれる場合に、視認性低下領域が含まれなくなるまで前記撮像機による撮像を繰り返し実行することを特徴とする燃料配置確認方法。
8. 沸騰水型原子炉の燃料交換作業において用いられる燃料配置確認装置であって、
   炉心に装荷された燃料集合体の上部に刻印された燃料集合体番号を撮像する撮像機と、
   前記撮像機を保持し、前記燃料集合体の上方であって水平面内を走査する移動装置と、
   前記移動装置を走査し前記撮像機による撮像を、少なくとも配置確認の対象となる燃料集合体に対し繰り返し実行し、取得される複数の撮像画像のうち、画像歪を含まない画像データを選択し合成することにより、少なくとも配置確認の対象となる燃料集合体の全体画像データを生成し、前記全体画像データを表示部へ出力する燃料配置確認処理部と、を備えることを特徴とする燃料配置確認装置。
9. 請求項８に記載の燃料配置確認装置において、
   前記撮像機は、気中に配された状態で燃料集合体の上部に刻印された燃料集合体番号を撮像することを特徴とする燃料配置確認装置。
10. 請求項８または請求項９に記載の燃料配置確認装置において、
    前記燃料配置確認処理部は、前記複数の撮像画像から、視認性低下領域を判定し、当該視認性低下領域以外を合成することにより、前記燃料集合体番号が視認可能な画像データを生成する領域選択処理部を備えることを特徴とする燃料配置確認装置。
11. 請求項１０に記載の燃料配置確認装置において、
    前記領域選択処理部は、撮像画像中の線分の曲率に基づき、前記複数の撮像画像から、視認性低下領域を判定することを特徴とする燃料配置確認装置。
12. 請求項１０に記載の燃料配置確認装置において、
    前記領域選択処理部は、撮像画像の輝度コントラストが所定の閾値より小さい領域を視認性低下領域と判定することを特徴とする燃料配置確認装置。
13. 請求項１０に記載の燃料配置確認装置において、
    前記領域選択処理部は、撮像画像の輝度平均値が所定の閾値より小さい領域を視認性低下領域と判定することを特徴とする燃料配置確認装置。
14. 請求項１１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の燃料配置確認装置において、
    前記燃料配置確認処理部は、前記撮像機へ撮像指示を出力すると共に前記撮像機より複数の撮像画像を取得する画像取得部を備え、
    前記領域選択処理部は、前記画像取得部からの複数の撮像画像から視認性低下領域を判定し、
    前記画像取得部は、前記領域選択処理部により判定される視認性低下領域が含まれなくなるまで前記撮像機へ撮像指令を繰り返し出力し、前記撮像機による撮像を繰り返すことを特徴とする燃料配置確認装置。
15. 請求項１４に記載の燃料配置確認装置において、
    前記移動装置は燃料交換機であって、前記撮像機を燃料集合体の方向に向けて固定する固定具が取り付けられていることを特徴とする燃料配置確認装置。

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