JPH0820536B2 - 燃料交換手順作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉の定期検査時に燃料取出し、装荷、
配置替えの手順を計画するための燃料交換計画作成方法
に関する。

（従来の技術） 一般に、原子炉定期検査時の燃料交換は、以下の基本
的な目的のために実行される。

燃焼度が進んだ反応度の低い燃料で、次サイクルの炉
心に用いられない燃料（次サイクル以降に再装荷される
可能性もある）を取り出す。

炉心で必要な反応度を維持するするため、新燃料、あ
るいは以前のサイクルで取り出された反応度にまだ余裕
のある燃料（再装荷燃料）を装荷する。

前サイクルの残りの燃料と新装荷燃料での炉停止余裕
や炉心性能が制限値を満たすように燃料を再配置（シャ
フリング）する。

ここで、目的とする燃料装荷パターンは、燃料交換作
業計画前に設計コードを用いて評価・作成されている。

燃料交換計画では、この最終目標の炉心状態実現に加
えて、燃料交換時の炉心関連作業を行うのに必要な炉心
状態を、途中で実現する必要がある。燃料交換時の炉心
関連作業として燃料交換手順に関わってくるものとして
は、沸騰水型の原子炉では以下のものがある。

制御棒駆動系（CRD）点検。

炉内中性子検出器（局部出力モニタ、中間領域モニ
タ、中性子源領域モニタ）の取替。

制御棒（CR）の取替。

供用期間中検査（ISI）のための被曝低減措置に基づ
く燃料一時取出し。

これらの作業あるいは監視のために燃料を取り出した
り、制御棒を引き抜くことが必要になる。また、次サイ
クルの燃料として引続き炉心に装荷される燃料のうち、
燃焼度の高い燃料から各燃料タイプ２体ずつの燃料に関
しては、その健全性を外観検査することが保安規定で定
められているので、これらの選択された燃料は、燃料交
換作業中に一時的に炉外に取り出す必要がある。

燃料交換作業計画の主目的は、これらの定期検査工程
中で必要な作業工程を踏まえ、燃料交換に必要な作業量
をできるだけ少なくしながら、前サイクルの燃料配置か
ら、炉心関連作業に必要な中間目標の燃料配置を作り、
さらに次サイクルの燃料配置を完成させることである。

燃料交換作業手順作成の制約条件として、主に以下の
ものがある。

炉停止余裕の確保。

制御棒の支持の確保。

燃料に隣接した制御棒の引抜きおよび制御棒引抜き位
置への燃料移動の禁止。

中性子源領域モニタ（SRM）下限を生じるような燃料
取出しの回避。

炉停止余裕は保安規定上、どの制御棒が１本挿入され
なくても、他の制御棒の挿入によって原子炉が未臨界に
なることが確保されることであり、評価上は、最大の反
応度を持った制御棒を全制御棒挿入状態から１本全引抜
きした時の炉心固有値（中性子増倍係数）が0.99以下で
あることが要求されている。

制御棒に関しては、沸騰水型原子炉では、十字型の制
御棒を用いており、４体の燃料の間に挿入・引抜きす
る。制御棒は下部のみが駆動機構に接続されており、制
御棒は、周りの燃料によって倒れないように支持されて
いる。このため、燃料は対角に２体までが取出し可能で
あり、制御棒周りの隣接した２体の燃料取出しは、禁止
されている。さらに燃料を取り出すためには、燃料の代
わりの形状を持ったダミーバンドル、あるいはこれを対
角に２体接続した形状を持ったDBG（Double Blade Guid
e）の利用が必要になる。

炉心関連作業には、制御棒駆動系の点検や制御棒その
ものの交換等、前提条件として制御棒引抜きを必要とす
るものがあるが、保安規定上、燃料に隣接した制御棒の
引抜きは禁止されている。本来、炉心に全制御棒が挿入
されていることが望ましいが、炉心関連作業上不可能な
ので、前述のDBG等の利用により、制御棒周りの全燃料
を取り出してから制御棒を引き抜いている。この制御棒
を引き抜いた位置に燃料が装荷されることは許されない
し、また、DBG等が設定されて制御棒支持が確保されな
い限り、引抜いた制御棒を挿入することもできない。制
御棒と異なる位置に設置される炉内中性子検出器の取替
えでも、交換のための作業領域として、対角に位置する
いずれかの制御棒とその周りの燃料全体が取り出される
場合がある。このような制御棒に関わる制約条件あるい
は燃料交換作業に関わる制約条件は燃料交換手順作成上
でも考慮する必要があり、作成された燃料交換手順は、
燃料配置を模擬した駒と盤を使って慎重に確認されてい
る。

未臨界監視に用いているSRM周りの燃料が多数取り出
されると、検出下限に到る場合もある。炉心全体に比べ
SRM周りが局所的に多くの燃料が取り出されるような状
況では、SRMの計数が低くなり、原子炉の未臨界度が小
さくなっていても検出器の情報から判断がつきにくく、
臨界管理上望ましくない。

このような制約の中で燃料交換手順を効率よく作成し
ていくことは、作業負荷の大きいものであり、保安上重
要なことなので精神的負荷も大きい。さらに作業環境を
厳しくする要素として、作業工程の短縮化の要請があ
り、作業目標とする燃料配置が作業開始直前まで確定し
ないという時間的な制約がある。また燃料交換作業計画
は、多人数で平行して行うということが不可能なので、
計画担当者の作業負荷はきわめて大きなものとなってい
る。

従来の燃料交換手順作成方法では、炉心関連作業で必
要な作業領域を確保するのに、初期状態の燃料配置から
作業手順を順次適当に定め燃料取出しを試行錯誤的に決
定し、炉心関連作業の必要な領域の確保に必要な燃料取
出しは、作業手順の作成過程で付加的に追加されるなど
して決定されている。このようにして作成された燃料交
換手順は、担当者個人の技量に大きく依存しており、作
業内容としてはある程度無駄な部分も含まれ、作業工程
の短縮化の要請に十分答えられるものではなかった。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように、従来の燃料交換手順作成方法では、燃
料交換作業手順を少なくする手法として適当に定めた燃
料交換手順に改良を加えて、手順数の減少と制約条件の
確保を図るという試行錯誤的アプローチが取られ、燃料
交換手順数の極小化に関する明確な評価手順はなかっ
た。したがって、手順の作成方法として定型化すべきア
プローチが明示できないために計算機利用による燃料交
換計画作成支援を行うことが困難であった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもの
で、燃料取出し体数を極小化し、燃料交換作業領域を確
保することを、定型化されたアプローチで可能とするこ
とにより、計算機（コンピュータ）により燃料交換計画
作成を可能とする燃料交換手順作成方法を提供すること
にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち、本発明は、炉心の初期燃料配置と目標燃料
配置と炉心関連作業とを入力とし、前記初期燃料配置に
含まれて前記目標燃料配置に含まれないサイクル取出し
燃料を選択し、前記炉心関連作業毎に定まる燃料取出し
パターン相互の重なりと前記サイクル取出し燃料との重
なりを極大化するように初期燃料配置から第１中間燃料
取出し目標を定めるステップと、前記第１中間燃料取出
し目標から、制御棒の支持を失わない範囲の前記サイク
ル取出し燃料の一部を取出した第２中間燃料取出し目標
を定めるステップと、前記第２中間燃料取出し目標から
前記初期燃料配置を目標として、燃料交換手順の前半部
を定めるステップと、前記第２中間燃料取出し目標か
ら、前記目標燃料配置を目標として、燃料交換手順の後
半部を定めるステップとにより原子炉の定期検査時の燃
料取出し、装荷、配置替えの手順を作成することを特徴
とする。

また、請求項２記載の発明は、上記炉心関連作業毎に
定まる燃料取出しパターンの重なりの評価に、燃料交換
に関わる制約条件に基づく評価関数を用いることを特徴
とする。

また、請求項３記載の発明は、上記第２中間燃料取出
し目標の燃料配置の各位置から、目標燃料配置の各位置
への燃料移動のうち、制約条件にかからないものを優先
して燃料交換手順を決定し、燃料移動以外のガイドの使
用を抑制した手順を作成することを特徴とする。

（作 用） 本発明では、第１図に示すように、炉心の初期燃料配
置１と目標燃料配置２と炉心関連作業３を入力とし、ま
ず初期燃料配置１に含まれて目標燃料配置２に含まれな
いサイクル取出し燃料４を選択し、炉心関連作業３に関
連して１つの炉心関連作業毎に定まる燃料取出しパター
ン５を、燃料取出しパターン５相互の重なりとサイクル
取出し燃料４との重なりを極大化するように初期燃料配
置１に適用することにより、第１中間燃料取出し目標６
を定める。次に、第１中間燃料取出し目標６から、制御
棒の支持を失わない範囲のサイクル取出し燃料４の一部
を取出した、第２中間燃料取出し目標７を定める。そし
て、この第２中間燃料取出し目標７から初期燃料配置１
を目標として、実行順序の逆向きに燃料交換手順８の前
半部を決定し、第２中間燃料取出し目標７から実行順に
燃料交換手順８の後半部を決定する。

すなわち、炉心関連作業を行う必要がない場合、サイ
クル取出し燃料４の数Noutと全炉心装荷燃料体数ＮRか
ら理想的な燃料交換が行われた時の燃料交換のステップ
の最小値Nminが定まる。

Nmin＝２・Nout＋（ＮR−Nout） このような理想的な手順は、理想的な燃料移動シーケ
ンス、すなわち、燃料が取出された空きスペースに、そ
こを移動目標とする配置替え燃料を移動させ、新たに生
じたスペースに、またそこを移動目標とする配置替え燃
料を移動させ、という具合に配置替え燃料の移動が無駄
なく行えた後、最後に生じたスペースに装荷すべき燃料
が入るという一連のパスがあり、このパスの組合せで全
ての燃料の移動が記述できた時に実現できる。この時に
は、燃料取出し、配置替え、装荷のいずれかに属する各
燃料の移動作業が全て１回で完了している。しかしなが
ら、実際の燃料交換作業では、炉心関連作業と炉停止余
裕の確保のためにこのようなステップの最短化は不可能
である。

前述のように、燃料交換計画では、最終目標の目標燃
料配置２の実現に加えて、燃料交換時の炉心関連作業を
行うのに必要な炉心状態を、途中で実現する必要があ
る。この中間目標の炉心状態は、一意に決まるものでは
なく燃料交換計画作成者の判断で変化するものである。
実際の燃料交換作業における手順の最短ステップを検討
する。まず、炉心関連作業の作業領域を確保するため
に、炉心から燃料プールに取り出される燃料のうち、サ
イクル取出し燃料４に含まれないもの、すなわち、配置
替えを目標とする燃料は、仮置き燃料となる。この燃料
の仮置きに関して、先の理想的燃料移動シーケンスに比
べると、仮置き燃料１体当り少なくとも１ステップ増加
することになる。この時、DBGあるいはダミーバンドル
が使用されず、制御棒の操作も必要なければ、仮置き燃
料数Ntempに対するステップ数最小値Nminlは、 Nminl＝Nmin＋Ntemp となる。ところが、炉心関連作業には、制御棒の引抜き
を必要とするものがあり、制御棒の引抜きと挿入には、
各々１ステップを要する。直接制御棒取出しを必要とし
ない炉心関連作業でも、作業領域確保のために燃料を取
り出して隣接した制御棒の支持が失われるケースではや
はり制御棒を一時的に引き抜くことになる。制御棒を引
き抜くためには、その周囲の４燃料は保安規定上取り出
す必要があるので、この周辺燃料でサイクル取出し燃料
４に含まれないものがあれば、仮置き燃料となる。さら
にこの燃料取出しを行う間の制御棒支持確保のため通常
DBGが使用される。DBGの最初の設定と燃料プールへの復
帰のために１ステップずつ必要であり、ステップ数の最
短化だけが目的であれば、１つのDBGを制御棒引き抜き
箇所に順次割り当てて使用すれば良く、制御棒の引き抜
き本数＋１がDBG移動のための所要ステップ数である。
実際には、燃料移動とDBG移動で燃料交換機における扱
いに相違があるので、作業工程を効率化するためにDBG
が有る数だけまとめて使用することが多い。このように
した場合、引き抜きが必要な制御棒の本数をＮCR、DBG
の使用本数をＮDBGとすれば、ステップ数最小値Nmin2
は、 Nmin2＝Nmin＋Ntemp＋２・ＮCR＋ＮD ＮD＝INT（ＮCR/NDBG＋２）・ＮDBG となる。ダミーバンドルの使用に関しては、制御棒周り
の燃料の隣接位置への移動などの特殊な場合に必要にな
ったり、制御棒支持の補助に用いるが、使用頻度はDBG
に比べるとかなり限定されている。ダミーバンドルの使
用に関しても、１体当り、使用回数＋１のステップが必
要になる。以上の検討から、燃料交換手順のステップ数
を最小限にするには、仮置きの燃料体数を減らし、引き
抜きが必要な制御棒の本数を減らすことが重要なことが
わかる。したがって、同じ炉心関連作業ができる燃料配
置であれば、引き抜き制御棒の少ない方を選ぶことで、
仮置き燃料の体数を極小化する必要がある。このような
炉心状態を中間目標に選択したならば、その前後の手順
を前述の理想化移動シーケンスになるべく近づけること
で、効率的な燃料手順が実現されることがわかる。実際
の燃料交換作業工程では、この燃料手順の最短化を目標
とする他に、炉心関連作業を実施する前に余裕があれ
ば、なるべく作業を進めておきたいという要請がある。
この場合でも、炉心関連作業のための作業領域を確保す
る必要があるから、追加する作業は燃料取出しになる。
また作業手順のステップ総数は増やしたくないので、取
り出す燃料は、サイクル取出し燃料であって、かつ新た
に制御棒の支持が失われることがないものに限定され
る。以上の考え方を本発明の構成に反映させている。

第１図において、初期燃料配置１と目標燃料配置２
は、燃料の識別名とその燃料の最初の位置と最終位置を
定義付けるものである。燃料が、初期燃料配置１の炉心
部に含まれて目標燃料配置２の炉心部に含まれなけれ
ば、その燃料は取出し、初期燃料配置１の炉心部に含ま
れて目標燃料配置２の炉心部にも含まれれば、その燃料
は配置替え、初期燃料配置１に含まれずに目標燃料配置
２に含まれれば、その燃料は装荷、という１ステップの
燃料移動が基本作業として対応付けられる。サイクル取
出し燃料４の移動は、前述の理想化された燃料移動シー
ケンスの先頭に位置するものである。炉心関連作業３が
定義されると、これに関連して取り出すべき燃料を決定
する。１つの炉心関連作業毎に燃料取出しパターン５が
定められているが、方向に任意性があるため、取り出さ
れる燃料は一意には決まらない。そこで取出し燃料を定
める指針として、以下のものを考慮する。

炉心関連作業に直接関係しない制御棒で支持を失うも
のを極小化する。

サイクル取出し燃料４以外で取り出される燃料数を極
小化する。

サイクル取出し燃料４が燃料取出しパターン５に含ま
れるように炉心関連作業対象に対する燃料取出しパター
ン５の方向を選ぶ。

燃料取出しパターン５相互がなるべく重なるように炉
心関連作業対象に対する燃料取出しパターン５の方向を
選ぶ。

指針及びは、前述したステップ数の最小化のため
の条件をそのまま表したものであるが、取出し目標の検
索の目安としてはあまり適さない。そこで指針及び
を、主に取出し目標の検索の目安とする。すなわち、燃
料取出しパターン５とサイクル取出し燃料４との重なり
を極大化することと、燃料取出しパターン５相互の重な
りを極大化することを考慮して、炉心関連作業対象に対
する燃料取出しパターン５の方向を定め、これを初期燃
料配置１に適用することにより、第１中間燃料取出し目
標６が決まる。第１中間燃料取出し目標６では、全ての
炉心関連作業を行うための作業領域が確保されており、
また取り出された燃料の各々について、取り出される理
由を説明するための情報を得ることができる。第１中間
燃料取出し目標６は、炉停止余裕が設計上確保されてい
る初期燃料配置１から燃料をさらに取り出した状態であ
り、明らかに炉停止余裕が確保されている。

第１中間燃料取出し目標６から制御棒の指示を失わな
いでサイクル取出し燃料４の一部を取り出すことが可能
であれば、新たに作られる燃料配置は、第１中間燃料取
出し目標６と同様に全ての炉心関連作業を行うための作
業領域が確保されており、炉停止余裕も確保されてい
る。またこの燃料取出しはステップ数を増やす直接の原
因にはならないはずである。炉心関連作業を実施する前
に余裕があれば、なるべく作業を進めておきたいという
要請に答えられるように、このようにサイクル取出し燃
料７を一部取り出した燃料配置を第２中間取出し目標７
とする。第２中間燃料取出し目標７は、制御棒支持を失
わずに取り出せるサイクル取出し燃料７を最大数取り出
した状態である必要はない。実際の燃料交換作業工程で
は第１中間燃料取出し目標６と第２中間燃料取出し目標
７の間の任意のステップで作業を中断して炉心関連作業
に入れるようにする。第１中間燃料取出し目標から第２
中間燃料取出し目標７に到る燃料交換手順は、DBG使用
の必要もなく、燃料取出しのみであって作業順序には特
に制約がない。第２燃料取出し目標７から第１中間燃料
取出し目標６まで実行順序の逆向きに手順を定め、さら
に第１中間燃料取出し目標６から初期燃料配置１を目標
として、実行順序の逆向きに燃料交換手順８の前半部を
決定する。この際、DBGの使用本数に応じて、炉心関連
作業の邪魔にならないようにDBGの最終配置を定め、制
御棒引抜き箇所へのDBGの移動割当についても実行順序
の逆順に手順を作成する。後は、第２中間燃料取出し目
標７から目標燃料配置２を目標として、炉停止余裕を考
慮しながら実行順に燃料交換手順８の後半部を決定す
る。

このようにして、燃料取出し体数を極小化し、燃料交
換作業領域を確保する燃料交換手順が、定型化されたア
プローチで実現できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図に示すように、この実施例の燃料交換手順作成
方法では、初期燃料配置１と目標燃料配置２および炉心
関連作業３を入力とする。

そして、まず初期燃料配置１と、目標燃料配置２およ
び炉心関連作業のために取り出される対象となり得る全
ての燃料の識別名101と初期炉心上の絶対座標102によ
り、その最終移動目標103を定める。この最終移動目標1
03は、目標燃料配置２における炉心あるいは燃料プール
の絶対座標を示すもので、これからサイクル取出し燃料
４に属する燃料を判別する。

一方、炉心関連作業３は、制御棒、炉内中性子検出器
および燃料に関して定義されるが、初期燃料配置１にお
ける絶対座標102に基づいて、これらの炉心関連作業対
象104と燃料の位置関係が定まる。炉心関連作業３が定
義されると、これに関連して取り出すべき燃料を決定
し、その燃料の情報として、取り出す原因となった炉心
関連作業３を記録する。なお、初期状態では全ての燃料
に関して炉心関連作業３がなかったものとする。１つの
炉心関連作業３毎に燃料取出しパターン５、すなわち、
作業のために必要な燃料取出し状態が定められている
が、方向に任意性があるため、取り出される燃料は一意
には決まらない。燃料取出しパターン５を、炉心関連作
業対象104を中心とした相対的な位置関係、すなわち、
相対座標の集合で示し、このパターンで方向を変えても
必ず取り出す必要のある燃料を固定取出しパターン105
とし、これ以外のパターンの方向により取り出されない
場合のある燃料を可変取出しパターン106とする。ISI時
被曝低減のための燃料取出しや外観検査のための燃料取
出し等燃料自体を対象とする炉心関連作業では、対象燃
料が単独で固定取出しパターン105を作ることになる。
このような場合には他にパターンを選びようがないので
最初に取り出すべき燃料として選択される。固定取出し
パターン105のみで可変取出しパターン106がない場合に
も、取出しパターンに対応する燃料の全てが取出し対象
となるので問題はないが、可変取出しパターン106があ
ると取出し燃料に選択の余地が出てくる。例えば、第３
図に示すように、CRD点検における燃料取出しパターン
が制御棒周り４体取出しで全て固定取出しパターンであ
る。制御棒交換と局部出力モニタ（LPRM）交換では、そ
れぞれ炉心関連作業対象の周り４体が固定取出しパター
ンであるが、それ以外の６体あるいは３体は可変取出し
パターンとなる。

そこで、まず固定取出しパターン105に当たる燃料を
燃料取出し対象と決め、次に可変取出しパターン106の
方向の組合せを、既に定めた取出し燃料との重なりを極
大化することと、可変取出しパターン同士の重なりを極
大化することで、取出し燃料体数を極小化しながら炉心
関連作業に必要な取出し領域を確保するように燃料取出
し対象を決定する。この評価は、可変取出しパターン10
6の方向に対して、既に定めた取出し燃料との重なり数
と可変取出しパターン同士の重なり数の和、あるいは、
両者に適宜重み係数を掛け合わせた数の和として、定量
的に扱える。

SRM周りの燃料取出しが不必要に行われると、前述の
ようにSRM係数の下限発生により、燃料交換作業が円滑
に行われなくなる可能性がある。そこで、燃料取出しパ
ターンで重なった燃料を極大化する評価に加えて、この
燃料取出しパターンの選択された方向が、まだ取出し対
象になっていないSRM周りの燃料を含む形で選択された
場合には、前述の評価がパターンの重なり燃料数を減ず
ることにより、不必要なSRM周りの燃料取出しを避け
る。この場合、SRM周りの燃料数に対する重み係数を適
宜選べば良いが、SRM交換のための燃料取出しを除い
て、SRM周りの燃料が４体取り出されるようなケースで
は、特に重み係数を多くして、なるべくそのような燃料
取出しを選択しないことが好ましい。

燃料取出し体数を極小化するための評価関数として
は、直接的には前述の燃料取出しの重なり数によって示
されるが、燃料取出しパターンの組合せによっては、新
たに支持が失われる制御棒が生じる可能性がある。

燃料取出しパターンで重なった燃料を極大化する評価
に加えて、この燃料取出しパターンの組合せが、まだ引
抜き対象になっていない制御棒の支持を失う場合には、
パターンの重なり燃料数を減ずることにより、不必要な
制御棒引き抜きとそれに伴う燃料取出しを避ける。この
場合、制御棒の引抜き、挿入とそれに伴うDBGの使用、
及び、燃料の仮置きと復帰に必要なステップ数に対応し
た重み係数を掛け合わせる。

以上の評価を考慮した燃料取出しの重なり数の評価関
数の例としては、次のようになる。

ここで、 Nov,i:方向ｉに対する燃料取出しの重なり数、 Ni∩Nout:方向ｉの取出しパターンNiと取出し燃料との
重なり数、 Ni∩ＮSRM:SRM周りの燃料と方向ｉの取出しパターンと
の重なり数、 NR（Ni）∩▲▼：方向ｉの取出しパターンに
より生じる引抜き制御棒の内、制御棒引抜き目標に含ま
れないものの数 Ntemp（NR）：引抜き制御棒NRに伴う仮置き燃料の数、 α，β，γ，δ：各評価要素に対する重み係数、であ
る。

全ての炉心関連作業対象に対する可変取出しパターン
106の方向の組合せのうち燃料取出し体数の重なり数の
和の極大値をもつ組合せを選択し、これにより燃料の仮
置きの数を極小化して、炉心関連作業に必要な作業領域
を確保した上で、なるべく作業ステップ数を少なくでき
る第１中間燃料取出し目標６が決定される。

ここで、第１中間燃料取出し目標６には、DBGの配置
が含まれていないので、この段階の中間目標を実現する
ためには、炉心関連作業に必要な作業領域を確保するの
にDBGを一旦炉外に取り出す必要がある。しかし、炉心
関連作業が終われば、制御棒の再挿入のためにDBGを再
び炉内に戻すことになる。この場合、DBGの使用本数分
だけ余分な作業ステップが増えることになる。多くの場
合、炉心関連作業の邪魔にならなければ、DBGは炉内に
残したままでも構わない。そこで、DBGを炉心関連作業
に必要な領域外の空き領域で、制御棒を挟んで対角方向
に２体取り出された場所があれば配置する。しかし、こ
のような空き領域は、前述のようにして求められた第１
中間取出し目標６上には、確保されるとは限らない。そ
こで、第１中間取出し目標６の燃料のうち、サイクル取
出し燃料４に含まれ、制御棒の支持を失わずに取り出せ
る燃料をさらに取出し候補として選び、その中でなるべ
く最大数取り出せるもの、すなわち、制御棒を挟んで対
角方向に２体取り出せる燃料を順に選択していって、DB
Gの炉心関連作業中の配置場所を確保する。現状の炉心
構成では、特定の制御棒の周りに高燃焼度の燃料４体が
配置され、制御棒周り４体が全てサイクル取出し燃料４
になるという箇所があるので、このような場所を確保す
るのはあまり問題ではない。制御棒の支持を失わずに取
り出せるサイクル取出し燃料４がまだあれば、炉心関連
作業を実施する前に余裕があればなるべく作業を進めて
おきたいという要請に答えられるように、燃料取出し対
象に適宜追加して、第２中間燃料取出し目標７を決定す
る。

第２中間燃料取出し目標７から、DBG配置位置以外の
燃料の取出し、DBGの移動、DBG配置位置の燃料取出し、
を実行順序の逆に定めて、第１中間燃料取出し目標６に
なるようにすれば、第１中間燃料取出し目標６から第２
中間取出し目標７までの燃料交換手順８ができる。DBG
の移動元は、制御棒周りの燃料４体が取り出され制御棒
が引き抜かれた位置であるので、DBG移動は容易に決定
できる。あと同様に、実行順序の逆に燃料の取出しとDB
Gの移動を定めて、初期燃料配置１になるようにすれ
ば、初期燃料配置１から第１中間燃料取出し目標６に至
る燃料移動手順、すなわち燃料交換手順８の前半部がで
きる。炉心関連作業時のDBG移動を逆に定めることで、
移動の選択が無駄なく容易に行えることになる。燃料交
換手順８の前半部では、DBGの移動と制御棒の引抜きを
除けば、仮置き以外の燃料取出しに関しては、前述の理
想的な燃料移動シーケンスの各燃料移動パスの一番最初
に必ずくれるものであるから、仮置き燃料数が極小化さ
れていれば、手順前半部のステップ数は極小化されるこ
とになる。

燃料交換手順８の後半部に関しては、目標燃料配置２
に至るまでの途中に特に作業領域を確保する必要はない
ので、炉停止余裕の制限を守りながら、なるべく理想化
した燃料移動シーケンスに準じた燃料交換作業手順を実
行順に従って選択する。これらの燃料移動シーケンス
は、目標燃料配置２と第２中間燃料取出し目標６との比
較から、導き出される複数組の燃料移動パスを必要に応
じて選択実行すれば良い。まず制御棒の引き抜かれてい
る位置で、その周囲に装荷すべき燃料の内、対角方向２
体の装荷が何れかの燃料移動パスの最初の移動で実現で
きるものを優先して、その位置にDBGを移動し、制御棒
を挿入して、この燃料を装荷する。この燃料としては、
配置替え燃料以外に仮置きとした燃料も考えられる。仮
置き燃料は炉心関連作業の確保のために理想的な燃料移
動パスの一部が分断されたものであるが、仮置き燃料を
目標燃料配置２に従って装荷するのがステップ数を極小
化することになる。第２中間燃料取出し目標６に置ける
燃料の空き位置に対応する目標燃料配置２の燃料をどこ
からか移動するのが、理想的な燃料移動シーケンスの燃
料移動パスの先頭のステップとなるはずである。制御棒
引抜き位置の燃料取出し箇所の全てに対角２体の燃料を
このように装荷するように、DBG移動と燃料装荷・移動
を決定した後、DBGを炉外に取り出す。後は、炉停止余
裕の制限を守りながら、理想的な燃料移動シーケンスの
燃料移動パスの先頭の何れかの燃料移動を順次移動し
て、目標燃料配置２までの燃料交換手順８の後半部を作
成する。

なお、制御棒の挿入が完了して、その位置への燃料の
対角２体装荷が完了すれば、全ての制御棒は、少なくと
も対角２体の燃料で支持されていることになるが、燃料
移動パスの選択の仕方によっては、制御棒の支持を新た
に失う可能性もある。この場合は、制御棒の支持を失わ
ない別のパスを選択する必要があるが、制約条件などで
代替手順が実現不可能な場合は、DBGあるいはダミーバ
ンドルを補助的に用いることになる。この場合は、ステ
ップ数が必然的に増加するが、DBG、ダミーバンドルの
使用を極力抑えることで、ステップ数の極小化が図れ
る。

以上述べたように、この実施例によれば、燃料取出し
体数を極小化することで、作業ステップ数が極小化で
き、炉心関連作業のための作業領域を確保した燃料交換
手順が、定型化されたアプローチで実現することがで
き、計算機（コンピュータ）により、燃料交換作業計画
を効率的に作成することができる。

第４図に本発明を計算機システムに利用した場合の構
成例を示す。初期燃料配置１および目標燃料配置２の情
報は燃料データベース107に記録しておく。これに関す
る情報で対象とする原子力プラント固有の情報は作業環
境データベース108に記録しておく。燃料交換作業計画
担当者が炉心関連作業を入力指示した後、燃料交換作業
知識ベース109に記録された燃料取り出しパターンを適
用し燃料取り出しパターンの組み合せ評価を行う。これ
により第１中間燃料取出し目標６が生成され、さらに制
御棒の支持を失わずに取り出せる燃料を評価して第２中
間燃料取出し目標７が生成される。第２中間燃料取出し
目標７からEOC炉心配置およびBOC炉心配置への手順を検
索し、決定した燃料交換作業手順８を出力表示装置110
に表示する。

また、第１中間燃料取出し目標から第２中間燃料取出
し目標まで定検工程の余裕に応じて実施の選択できる部
分が作業手順上確保できるので、定検工程の実状に適応
可能な燃料交換作業計画を作成できる。

なお、上記実施例では、可変取出しパターンの方向を
決定するのに、全ての炉心関連作業の取出しパターンの
組合せを考慮する代わりに、この各炉心関連作業対象の
位置関係に基づいて互いの距離が小さくなるように評価
順序を定め、順番に２つの炉心関連作業対象の可変取出
しパターンの重なりを考慮して、取出し燃料体数の限定
的な極小化を行うこともできる。この場合、可変取出し
パターンが相互に重ならないいくつかのグループに燃料
交換作業対象を分割できるのであれば、このグループ毎
に取り出しパターンの組合せを独立に決定しても良い。
また、組合せの評価順序を入れ換えた複数ケースを実行
して、それらのケースの中で燃料取出し体数の極小のも
のを選択することも可能である。さらに、評価のための
燃料取出し体数に関する重み係数を変えた複数ケースの
中で燃料取出し体数の極小のものを選択するようにする
のは容易である。また、上記実施例では、ダミーバンド
ルとDBGを併用して引き抜き制御棒数を極小化すること
を行わなかったが、同様に取出しパターンの組合せを選
択する上で、これらの使用を前提とすることは当然可能
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、燃料取出し体
数を極小化し、定検時の炉心関連作業領域を確保する燃
料交換手順が、定型化されたアプロアプローチで実現す
ることができ、計算機（コンピュータ）により燃料交換
計画を作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の実施例の構成を示す図、第３図は燃料取出しパターン
の例を示す図、第４図は本発明を計算機システムに利用
した場合の構成例を示す図である。 １……初期燃料配置 ２……目標燃料配置 ３……炉心関連作業 ４……サイクル取出し燃料 ５……燃料取出しパターン ６……第１中間燃料取出し目標 ７……第２中間燃料取出し目標 ８……燃料交換手順

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉心の初期燃料配置と目標燃料配置と炉心
   関連作業とを入力とし、前記初期燃料配置に含まれて前
   記目標燃料配置に含まれないサイクル取出し燃料を選択
   し、前記炉心関連作業毎に定まる燃料取出しパターン相
   互の重なりと前記サイクル取出し燃料との重なりを極大
   化するように初期燃料配置から第１中間燃料取出し目標
   を定めるステップと、前記第１中間燃料取出し目標か
   ら、制御棒の支持を失わない範囲の前記サイクル取出し
   燃料の一部を取出した第２中間燃料取出し目標を定める
   ステップと、前記第２中間燃料取出し目標から前記初期
   燃料配置を目標として、燃料交換手順の前半部を定める
   ステップと、前記第２中間燃料取出し目標から、前記目
   標燃料配置を目標として、燃料交換手順の後半部を定め
   るステップとにより原子炉の定期検査時の燃料取出し、
   装荷、配置替えの手順を作成することを特徴とする燃料
   交換手順作成方法。
2. 【請求項２】請求項１において、炉心関連作業毎に定ま
   る燃料取出しパターンの重なりの評価に、燃料交換に関
   わる制約条件に基づく評価関連を用いることを特徴とす
   る燃料交換手順作成方法。
3. 【請求項３】請求項１において、第２中間燃料取出し目
   標の燃料配置の各位置から、目標燃料配置の各位置への
   燃料移動のうち、制約条件にかからないものを優先して
   燃料交換手順を決定し、燃料移動以外のガイドの使用を
   抑制した手順を作成することを特徴とする燃料交換手順
   作成方法。