JP7050628B2 - 解体計画支援システム及びプログラム - Google Patents
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Description
しかしながら、このような状況に対応可能な空間線量率の予測方法は、特許文献1等の従来技術では示されていなかった。このため、作業者の被曝量及び解体作業時間を含む解体計画を適切に評価することができなかった。
以下に、本発明の一実施形態に係る解体計画支援システムの構成及び動作について、図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る解体計画支援システムの詳細を説明する前に、放射能を有する機器(解体対象物の一例)を切断作業により解体する場合に発生する課題を、具体的に説明する。
なお、ここでは、機器の切断作業時における課題を説明するが、機器の分解作業時にも同様の課題が発生する。
切断作業の進行中には、放射線源の露出状態が刻々と変化するが、機器を複数の切断面に沿って何度も切断して解体する場合を想定すると、機器の状態変化は、さらに複雑になる。厳密には、放射線源の露出状態の変化に応じた空間線量率を単位時間ごとに計算し直し、この計算値を時間の進行に沿って積分して被曝量を計算する必要がある。
しかしながら、空間線量率は、例えば、公知の放射線輸送計算コードを実行することで計算できるが、この計算を単位時間ごとに繰り返した場合には、計算量が膨大になる。それゆえ、このような厳密な被曝量の計算手法は、現実的な手法ではない。
切断によって生成した切断体(生成品)を容器に収納するために元の位置から移動させるタイミングによって、放射線源の分布状態(例えば、放射線源が置かれた状態)が変化する。
例えば、全ての機器の切断を終了してから、切断体を一括して移動させる場合、機器を1箇所切断するごとに切断体を移動させる場合、特定箇所の切断を終了したタイミングで一部の切断体をまとめて搬出する場合等の条件に応じて、生成品の移動タイミングが異なり、放射線源の分布状態も変化する。それゆえ、このような条件に応じた放射線源の分布状態の変化を考慮して、空間線量率を計算する必要がある。
しかしながら、切断体の移動タイミングは、機器の種類、大きさ、汚染状態、切断の工法や工具、作業スペースなどの条件によって変化するため、一律に計算することは困難である。
例えば、機器の切断作業が複数の段階に分かれ、切断作業の段階に応じて、角度の異なる複数の切断面が発生するような切断作業を行う場合、切断作業時の被曝量は切断手順によって変化する。それゆえ、被曝量の予測計算では、このような切断手順の違いを反映できることが必要となる。
図1は、管状の外殻部品とその内部に収容された円筒状の内蔵部品とで構成された管状対象物の切断作業における、切断手順と、切断手順に応じて変化する切断段階での被曝量との関係を模式的に示した図である。ここで、内蔵部品が放射性を有する機器の一例として管状対象物が切断される様子が示される。そして、図1に示す例では、切断手順として、互いに切断手順が異なる3種類の手順(a)、(b)、(c)を示す。各手順には、複数の段階(切断作業)が含まれる。
また、図1に示す例では、手順(a)、(b)が管状対象物の切断作業終了後に内蔵部品を搬出する手順を表し、手順(c)が管状対象物の切断前に内蔵部品を搬出する手順を表す。
手順(b)の第2段階では、管状対象物の2箇所において軸方向と直交する方向に切断され、管状対象物が3分割される。
この第2段階では、手順(a)と手順(b)との間では、切断方向、切断長、切断回数が互いに異なる。このため、切断作業の所要時間t及び周囲の空間線量率Rの両方が互いに異なる(R2a≠R2b,t2a≠t2b)。
手順(b)の第3段階では、管状対象物がその軸方向に沿ってさらに切断され、管状対象物が6分割される。
それゆえ、手順(a)による切断作業の被曝量Ra(=R1×t1+R2a×t2a+R3a×t3a)と、手順(b)による切断作業の被曝量Rb(=R1×t1+R2b×t2b+R3b×t3b)とは互いに異なる値となる。
それゆえ、手順(c)の第2及び第3段階における切断作業の所要時間t及び周囲の空間線量率Rの両方は、手順(a)及び手順(b)のそれらと異なった値となる。
したがって、手順(c)による切断作業の被曝量Rc(=R1×t1+R2c×t2c+R3c×t3c)は、手順(a)における被曝量Ra、及び手順(b)における被曝量Rbのいずれとも異なる。
次に、上述した各種課題を解決可能な、本実施形態に係る解体計画支援システムの構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係る解体計画支援システム100の構成例を示す機能ブロック図である。なお、図2では、電気的に接続される構成間を直線矢印で接続すると共に、直線矢印の方向によりデータ(情報)の伝達方向を示す。
なお、本実施形態に係る空間線量率計算部3は、空間線量率を、例えば、公知の放射線輸送計算コードを実行することにより計算することができる。ただし、本発明はこれに限定されず、空間線量率を計算可能な手法であれば任意の計算手法を用いることができる。
この結果、解体計画評価部4は、作業全体の所要時間の予測、作業に伴う累積被曝量の予測、これらの予測に応じて必要になる作業者の人数の予測等のデータを算出し、解体計画を作成することができる。そして、解体作業の計画者は、この解体計画による予測結果に基づいて、当該解体計画が最適であるか否かを判断する。
次に、解体手順設定部1で設定される解体手順定義テーブルで規定されている各種情報の構成(データ構造)について、図3と図4を参照して説明する。
図3は、解体手順定義テーブル10のデータ構造の例を示す説明図である。
図4は、部品の固有番号(ID)と、切断面ID又は部品の情報とが関連付けられる対応テーブル201のデータ構造の例を示す説明図である。
上述したように、機器の切断作業に限らず、分解作業においても、機器構造によって内部に閉じ込められていた放射線源が、機器構造の変化によって外部環境(作業環境)への露出に近い状態になる。それゆえ、図3に示すような解体手順定義テーブル10で規定されているデータ構造は、切断作業だけに限らず、分解作業においても共通して適用可能である。
部品IDは、分解作業により生成された部品がどの部品の切断に関するものであるのかを示す情報である。図示しないが、部品IDも同様にして、部品の固有番号(ID)に対応付けられている。
本実施形態では、各解体段階における切断又は分解工法と工具とを解体段階毎に指定することにより、解体手順設定部1が、データベース102に登録された切断又は分解工法ごとの作業所要時間の計算関数を呼び出して、当該解体段階における解体(切断又は分解作業)時間を計算することを可能とする。つまり、各解体段階における解体時間を合計したものが作業所要時間となる。
また、データベース102に切断又は分解工法ごとの作業所要時間の計算関数が登録されていなければ、図3に示す解体手順定義テーブル10において、それぞれの解体段階11で必要となる作業所要時間を示す列が追加されていてもよい。
本実施形態では、解体後の生成品の位置15として、「移動なし(ほぼ存置)」、「生成品(図1に示す例では外殻部品等)の搬出」、又は、「近隣部品(図1に示す例では内蔵部品等)の搬出」の3種類の項目16~18で示すいずれかの属性が規定される。これら3種類の項目16~18は、切断面グループと分解箇所グループごとの作業に対して、解体後に切断体や近隣部品を移動するかどうかを規定するために設定される。
例えば、部品が搬出される状態であれば、「生成品の搬出」の項目17には、搬出される生成品のID情報(部品ID)が規定される。
また、部品の近隣の部品が搬出される状態であれば、「近隣部品の搬出」の項目18には、搬出される近隣部品のID情報(部品ID)が規定される。
そして、空間線量率計算部3は、解体された部品又は近隣の部品の状態に基づいて解体作業における空間線量率を計算することができる。
このように空間線量率計算フラグ20が指定されることで、空間線量率の計算実行のタイミングが任意の解体段階で設定される。このため、代表的な状態の定義(被曝量計算の段階分けの詳細度)を解体作業の計画者が柔軟に指定できる。
例えば、図1に示す解体例の第2段階、第3段階において、安全側の観点から、それぞれの切断作業が終了し、解体対象物が複数の切断体に分離された段階(放射線源に近い内側(内蔵部品)の露出が増えた後の段階)の状態が代表状態とみなされる。そして、空間線量率計算部3は、代表状態での空間線量率を計算する。
次に、図5を参照しながら、切断や分解などの解体作業の進行に伴って作業毎に変化する放射線源と作業者との相対的位置関係の代表的な状態の抽出手法について説明する。
図5は、代表状態抽出部2により実行される代表状態の抽出処理の手順を示すフローチャートである。
この処理では、代表状態抽出部2は、主に、解体手順定義テーブル10(図3参照)で規定された解体作業毎の空間線量率計算フラグ20の値に基づいて、どの解体段階で空間線量率を計算するかを抽出する。
なお、ステップS2が後述するステップS5の直後に行われる場合には、代表状態抽出部2は、ステップS5で選択された解体段階(解体段階「2」以降の解体段階)に対応付けられた空間線量率計算フラグ20を参照してこの判定処理を行う。
一方、ステップS2において、代表状態抽出部2が、当該解体段階が、空間線量率を計算するタイミングであると判定した場合、(S2のYES)、当該解体段階における代表状態を抽出する(S3)。
また、上述した本実施形態に係る空間線量率の抽出手法を採用した場合、解体計画評価部4は、評価目的に応じて、予測を変えることもできる。例えば、解体計画評価部4は、初期の見積計画段階では粗い予測を短時間で実行することができ、実際の工事実行前の精査段階では詳細な予測を実行することもできる。
解体計画支援システム100では、解体計画評価部4が、例えば、機器の解体計画の初期段階では、少ない情報で迅速かつ系統的に解体作業の評価を行うだけでなく、実際の作業に近い段階ではさらに精度の高い評価(予測)を行うこともできる。
そこで、解体計画評価部4は、実際の工事に近い段階で行う評価(予測)において、さらに効率的で且つ精度の高い予測を実現するために、過去の解体実績のデータを有効に活用する。具体的には、本実施形態では、空間線量率の計算値に乗算して、空間線量率を補正するための補正係数をさらに規定し、効率的で且つ精度の高い予測の実現を可能にする。
図7は、切断作業時に生成される各種切断面IDのそれぞれと、各切断面IDに対応付けられた空間線量率の補正係数との対応関係を規定した切断面用補正係数テーブル502の構成図である。
これらの部品用補正係数テーブル501及び切断面用補正係数テーブル502は、例えば、データベース102に予め格納される。部品用補正係数テーブル501及び切断面用補正係数テーブル502で規定される補正係数は、過去の実際の工事において実測及び蓄積された作業位置の空間線量率の実績データに基づいて予め定義される。
例えば、部品IDの代わりに、切断又は分解によって生成される生成品IDや分解により生成される分解箇所グループIDを用いてもよい。
また、例えば、切断面IDの代わりに、機器の切断により生成された切断面グループIDを用いてもよい。
次に、図8~図10を参照して、解体計画支援システム100で実施される、作業者の累積被曝量の予測値、及び、解体作業の所要時間(解体作業時間)の予測値の算出手法の一例について説明する。ここでは、主に解体対象物を個々の部品(生成品)に分解したときの例を説明するが、解体対象物を切断したときについても同様である。
本実施の形態に係る解体計画支援システム100は、累積被曝量及び解体作業時間の予測値の算出機能を有する。このため、解体計画支援システム100には、少なくとも代表状態抽出部2、空間線量率計算部3及び解体計画評価部4を備える解体計画支援装置101が設けられる。
そして、解体計画評価部4は、作業者の被曝量を低減するような解体順序(解体計画)を評価することができる。
また、部品表面線量率入力部41、部品間幾何拘束取得部42及び解体順序最適化探索部46は、図2に示した解体手順設定部1が備えてもよい。
具体的には、部品間幾何拘束取得部42は、従来公知(例えば、特許第5686538号公報)の手法を用いて、3次元アセンブリモデルのデータを、部品間における幾何学上の拘束条件(平面拘束や円筒拘束など)に変換する。そして、部品間幾何拘束取得部42は、部品間の幾何拘束情報を解体順序最適化探索部46に出力する。
解体作業時間推算部44は、解体順序最適化探索部46を介して入力される空間線量率、及び解体対象物の可能な解体運動方向に基づいて、個々の部品の解体作業時間を推算する。
それゆえ、解体順序最適化探索部46は、解体時作業被曝量推算部45により推算された作業被曝量に基づいて、すべての部品を解体(分解又は切断)した際の作業被曝量が最小となる解体順序(分解状態の遷移)をグラフネットワーク上で探索する。
そして、解体順序最適化探索部46は、探索の結果、最小な作業被曝量となる解体順序とその作業被曝量(予測値)と特定し、それらのデータを解体順序被曝量出力部47に出力する。
次に、図9及び図10を参照しながら、累積被曝量及び解体作業時間の予測値の算出処理の内容をより具体的に説明する。
図9は、解体対象物の解体(分解)過程における作業位置と解体対象物の相対的な位置関係を示す図である。
図10は、解体対象物に相対する角度によって放射線が直接届く範囲(放射線源の露出状態)が異なることを示す図である。
具体的には、下記式(1)により、作業位置w(p(i))を推算する。
具体的には、下記式(2)により、部品p(i)の解体作業時間t(p(i))を推算する。
なお、下記式(4)中のt(p(i))は、部品p(i)の解体(分解)作業の所要時間である。
図12は、計算機50のハードウェア構成例を示すブロック図である。
例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために解体計画支援システムの構成を詳細かつ具体的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ない。また、本実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
Claims (8)
- 原子力発電プラントを構成し、放射性を有する機器が設置される空間及び前記機器の位置と、前記機器の部品の表面線量率とを記憶する記憶部と、
前記記憶部から読み出した前記機器が設置される空間及び前記機器の位置に基づいて、前記機器の解体手順を解体計画として設定する解体手順設定部と、
前記解体手順に従って解体される前記機器の前記部品が線源として最大露出する状態を代表状態として抽出する代表状態抽出部と、
前記代表状態に基づいて、前記機器の解体が行われる作業空間における空間線量率を計算する空間線量率計算部と、
前記空間線量率計算部により、前記解体手順、前記表面線量率及び前記空間線量率に基づいて予測される、前記機器の解体に要する解体作業時間及び作業時被曝量に基づいて、前記解体計画を評価する解体計画評価部と、を備える
解体計画支援システム。 - 前記解体手順設定部は、前記解体手順の解体作業毎に、解体された前記機器の状態、並びに前記機器を解体する工法及び工具と、解体された前記機器の位置と、前記空間線量率の計算タイミングを規定するフラグとを含む解体手順定義テーブルを生成し、
前記空間線量率計算部は、前記解体手順定義テーブルに基づいて、前記フラグがオンされた前記解体作業における前記空間線量率を計算する
請求項1に記載の解体計画支援システム。 - 前記解体手順定義テーブルには、解体された前記部品が露出したまま存置された状態、前記部品が搬出される状態、前記部品の近隣の部品が搬出される状態のいずれかが規定され、
前記空間線量率計算部は、解体された前記部品又は前記近隣の部品の状態に基づいて前記解体作業における前記空間線量率を計算する
請求項2に記載の解体計画支援システム。 - 前記解体手順定義テーブルには、解体された前記機器に対して行われる処置に応じた減衰係数が規定され、
前記空間線量率計算部は、前記減衰係数を前記空間線量率に乗じて前記空間線量率を計算する
請求項3に記載の解体計画支援システム。 - 前記空間線量率計算部は、解体された前記部品の空間線量率を補正するための部品用補正係数、又は切断された前記部品の切断面の空間線量率を補正するための切断面用補正係数に基づいて、前記空間線量率を補正する
請求項4に記載の解体計画支援システム。 - 前記代表状態抽出部は、前記機器が設置される空間及び前記機器の位置に基づいて求めた前記部品の解体運動に基づいて、前記機器を解体する作業者の作業位置及び前記解体作業時間を推定し、
前記空間線量率計算部は、前記作業位置において前記代表状態である前記部品の表面積を算出し、前記作業位置から前記部品表面までの距離に基づいて、予め規定された前記部品の前記表面線量率を修正する
請求項1に記載の解体計画支援システム。 - 前記空間線量率計算部は、前記代表状態抽出部により推算された前記作業位置及び前記解体作業時間に基づいて、解体される部品の現在位置から搬出位置までの経路長を前記部品の搬出速度で除した時間を被曝量率に乗じて推算した前記作業者の被曝量を前記代表状態抽出部に出力し、
前記代表状態抽出部は、前記作業者の被曝量を低減するように探索した解体順序における前記作業者の被曝量を前記解体計画評価部に出力する
請求項6に記載の解体計画支援システム。 - 原子力発電プラントを構成し、放射性を有する機器が設置される空間及び前記機器の位置と、前記機器の部品の表面線量率とを記憶する記憶部から読み出した前記機器が設置される空間及び前記機器の位置に基づいて、前記機器の解体手順を解体計画として設定する手順と、
前記解体手順に従って解体される前記機器の部品が線源として最大露出する状態を代表状態として抽出する手順と、
前記代表状態に基づいて、前記機器の解体が行われる作業空間における空間線量率を計算する手順と、
前記解体手順、前記表面線量率及び前記線量率に基づいて予測される、前記機器の解体に要する解体作業時間及び作業時被曝量に基づいて、前記解体計画を評価する手順と、を
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