JPH10123284A - 原子炉炉心用制御ブレード配置を決定する装置 - Google Patents
原子炉炉心用制御ブレード配置を決定する装置Info
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- JPH10123284A JPH10123284A JP9214269A JP21426997A JPH10123284A JP H10123284 A JPH10123284 A JP H10123284A JP 9214269 A JP9214269 A JP 9214269A JP 21426997 A JP21426997 A JP 21426997A JP H10123284 A JPH10123284 A JP H10123284A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】サイクルエネルギーを最適化しそして全ての設
計制約を満足させる原子炉制御ブレード位置の識別に要
する時間を減らす、最適な制御ブレード位置を識別する
装置を提供する。 【解決手段】本発明は、一態様において、最適制御ブレ
ード配置を識別する方法である。この方法は初期化段階
（１００）と、実行すなわち探索段階（２００）とを有
する。初期化段階（１００）では、初期制御ブレード配
置が識別される（１０８）。ひとたび初期制御ブレード
配置が識別されると、このような配置は実行段階（２０
０）において所定制約内で最適化される。さらに詳述す
ると、実行段階では、各制御ブレード位置が、制約を満
足させる（２０６）かサイクルエネルギーを最適化する
かあるいはその両方をなすように該制御ブレード位置を
初期位置から変え得るかどうかを決定するように解析さ
れる。
計制約を満足させる原子炉制御ブレード位置の識別に要
する時間を減らす、最適な制御ブレード位置を識別する
装置を提供する。 【解決手段】本発明は、一態様において、最適制御ブレ
ード配置を識別する方法である。この方法は初期化段階
（１００）と、実行すなわち探索段階（２００）とを有
する。初期化段階（１００）では、初期制御ブレード配
置が識別される（１０８）。ひとたび初期制御ブレード
配置が識別されると、このような配置は実行段階（２０
０）において所定制約内で最適化される。さらに詳述す
ると、実行段階では、各制御ブレード位置が、制約を満
足させる（２０６）かサイクルエネルギーを最適化する
かあるいはその両方をなすように該制御ブレード位置を
初期位置から変え得るかどうかを決定するように解析さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には原子炉に関
し、特に、炉心内の最適制御ブレード配置の識別に関す
る。
し、特に、炉心内の最適制御ブレード配置の識別に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】原子炉の炉心には個別燃料集合体が含ま
れ、これらの燃料集合体は炉心の用法に影響を及ぼす相
異なる特性を有する。例えば、１個の炉心は、相異なる
特性を有する多数例えば数百の個別燃料束を有する。こ
のような燃料束は好ましくは、燃料束間の相互作用が、
政府と顧客により指定された制約を含む全ての規制およ
び原子炉設計制約を満足させるように炉心内に配置され
る。設計制約を満足させることに加えて、炉心装荷配置
はサイクルエネルギー、すなわち、炉心に新しい燃料要
素を再び供給する必要が生じる前に炉心が発生するエネ
ルギーの量を決定するので、炉心装荷配置は炉心サイク
ルエネルギーを最適化することが好ましい。
れ、これらの燃料集合体は炉心の用法に影響を及ぼす相
異なる特性を有する。例えば、１個の炉心は、相異なる
特性を有する多数例えば数百の個別燃料束を有する。こ
のような燃料束は好ましくは、燃料束間の相互作用が、
政府と顧客により指定された制約を含む全ての規制およ
び原子炉設計制約を満足させるように炉心内に配置され
る。設計制約を満足させることに加えて、炉心装荷配置
はサイクルエネルギー、すなわち、炉心に新しい燃料要
素を再び供給する必要が生じる前に炉心が発生するエネ
ルギーの量を決定するので、炉心装荷配置は炉心サイク
ルエネルギーを最適化することが好ましい。
【０００３】所要エネルギー出力を得るために、新しい
燃料集合体を用いて炉心の定期的な燃料交換を行う。炉
心サイクルエネルギーを最適化するために、一般に比較
的高い反応度の燃料束が内側の炉心位置に置かれる。し
かし、ある設計制約を満たすためには、一般に比較的高
い反応度の燃料束が外側の炉心位置に置かれる。最も劣
化した燃料束、すなわち、エネルギー残量が最少の燃料
束は原子炉から除去される。燃料交換の時間間隔は運転
のサイクルと呼ばれる。
燃料集合体を用いて炉心の定期的な燃料交換を行う。炉
心サイクルエネルギーを最適化するために、一般に比較
的高い反応度の燃料束が内側の炉心位置に置かれる。し
かし、ある設計制約を満たすためには、一般に比較的高
い反応度の燃料束が外側の炉心位置に置かれる。最も劣
化した燃料束、すなわち、エネルギー残量が最少の燃料
束は原子炉から除去される。燃料交換の時間間隔は運転
のサイクルと呼ばれる。
【０００４】サイクルの進行中、炉心のエネルギー性能
を定める過剰反応度が２つの方法で制御される。詳述す
ると、可燃性毒物例えばガドリニアが新燃料に含まれ
る。初期の可燃性毒物の量は、電力会社とＮＲＣ（米国
原子力規制委員会）とによって通例設定される設計制約
により決定される。可燃性毒物は過剰反応度の全てでは
ないがそのほとんどを制御する。
を定める過剰反応度が２つの方法で制御される。詳述す
ると、可燃性毒物例えばガドリニアが新燃料に含まれ
る。初期の可燃性毒物の量は、電力会社とＮＲＣ（米国
原子力規制委員会）とによって通例設定される設計制約
により決定される。可燃性毒物は過剰反応度の全てでは
ないがそのほとんどを制御する。
【０００５】制御ブレードも過剰反応度を制御する。詳
述すると、炉心内には制御棒が設けられ、安全停止を確
実にし、そして最大出力ピーキング係数を制御する１次
機構として役立つ。利用可能な制御ブレードの総数は炉
心の寸法と形状によって変わり、通例５０〜１５０であ
る。制御ブレードの位置、すなわち、完全挿入位置、完
全引抜き位置、または両位置間の位置は、過剰反応度を
制御する必要と、他の運転制約、例えば最大炉心出力ピ
ーキング係数に適合する必要に基づく。各制御ブレード
について、例えば２５の可能位置が存在する。対称性
と、任意の時点で利用し得る制御ブレードの数を減らす
他の要件を考慮すると、最も簡単な場合でも制御ブレー
ド位置の６百万以上の可能な組合せが存在する。これら
の可能な配置のうち、小数だけが全ての適用可能な設計
制約を満足させ、そしてそれらの小数だけが経済的であ
る。
述すると、炉心内には制御棒が設けられ、安全停止を確
実にし、そして最大出力ピーキング係数を制御する１次
機構として役立つ。利用可能な制御ブレードの総数は炉
心の寸法と形状によって変わり、通例５０〜１５０であ
る。制御ブレードの位置、すなわち、完全挿入位置、完
全引抜き位置、または両位置間の位置は、過剰反応度を
制御する必要と、他の運転制約、例えば最大炉心出力ピ
ーキング係数に適合する必要に基づく。各制御ブレード
について、例えば２５の可能位置が存在する。対称性
と、任意の時点で利用し得る制御ブレードの数を減らす
他の要件を考慮すると、最も簡単な場合でも制御ブレー
ド位置の６百万以上の可能な組合せが存在する。これら
の可能な配置のうち、小数だけが全ての適用可能な設計
制約を満足させ、そしてそれらの小数だけが経済的であ
る。
【０００６】制御ブレード位置づけはまた、所与の燃料
装荷がもたらし得るサイクルエネルギーに影響を与え
る。制御ブレード配置策の開発に望ましいことは、核燃
料サイクルコストを最少にするためにサイクルエネルギ
ーを最大にすることである。従って、制御ブレード位置
づけ問題は、制約に基づく最適化の問題と言ってよい。
今日まで、特定状況に対して最適な制御ブレード配置を
決定する直接的な解決の方法論も仕組みも存在しなかっ
た。
装荷がもたらし得るサイクルエネルギーに影響を与え
る。制御ブレード配置策の開発に望ましいことは、核燃
料サイクルコストを最少にするためにサイクルエネルギ
ーを最大にすることである。従って、制御ブレード位置
づけ問題は、制約に基づく最適化の問題と言ってよい。
今日まで、特定状況に対して最適な制御ブレード配置を
決定する直接的な解決の方法論も仕組みも存在しなかっ
た。
【０００７】伝統的に、制御ブレード配置の決定は、試
行錯誤方式で、主として技術者の過去の経験に基づいて
行われる。次いで、識別された制御ブレード配置の原子
炉性能に対する影響が計算機シミュレーションにより決
定される。もし特定の設計制約が識別された配置により
満たされなければ、その配置は修正されそして他の計算
機シミュレーションが実行される。上述の手順を用いて
適当な制御ブレード位置を識別するには、通例、数人・
週の仕事量が必要となる。
行錯誤方式で、主として技術者の過去の経験に基づいて
行われる。次いで、識別された制御ブレード配置の原子
炉性能に対する影響が計算機シミュレーションにより決
定される。もし特定の設計制約が識別された配置により
満たされなければ、その配置は修正されそして他の計算
機シミュレーションが実行される。上述の手順を用いて
適当な制御ブレード位置を識別するには、通例、数人・
週の仕事量が必要となる。
【０００８】加えて、全ての設計制約を満足させる制御
ブレード位置が試行錯誤方式により識別された時、この
ような識別位置は実際の最大サイクルエネルギーをもた
らさないかもしれない。従って、最適位置を識別したと
技術者が確信するまで試行錯誤方法が続けられる。しか
し、実際には、技術者の過去の経験と必ずしも合致しな
い特定制御ブレード位置が実際の最適位置であるかもし
れない。このような実際の最適制御ブレード位置は必ず
しも試行錯誤方式によって識別され得ないかもしれな
い。
ブレード位置が試行錯誤方式により識別された時、この
ような識別位置は実際の最大サイクルエネルギーをもた
らさないかもしれない。従って、最適位置を識別したと
技術者が確信するまで試行錯誤方法が続けられる。しか
し、実際には、技術者の過去の経験と必ずしも合致しな
い特定制御ブレード位置が実際の最適位置であるかもし
れない。このような実際の最適制御ブレード位置は必ず
しも試行錯誤方式によって識別され得ないかもしれな
い。
【０００９】制御ブレード配置問題は一般に各原子炉に
独特のものと考えられているので、全ての原子炉に最適
な制御ブレード位置を識別する実行可能な解法をもたら
すアルゴリズムは知られていない。加えて、熟練者方式
は広範に使用されていない。なぜなら、通例、標準の１
組のルールが、全原子炉において相異なる多くの独特か
つ複雑な制御ブレード配置の特性を示す広範な状況にわ
たって適用可能でないからである。
独特のものと考えられているので、全ての原子炉に最適
な制御ブレード位置を識別する実行可能な解法をもたら
すアルゴリズムは知られていない。加えて、熟練者方式
は広範に使用されていない。なぜなら、通例、標準の１
組のルールが、全原子炉において相異なる多くの独特か
つ複雑な制御ブレード配置の特性を示す広範な状況にわ
たって適用可能でないからである。
【００１０】もちろん、サイクルエネルギーを最適化し
そして全ての設計制約を満足させる制御ブレード位置の
識別に要する時間を減らすことが望ましい。また、最適
な制御ブレード位置を矛盾なくかつ確実に識別するため
に広範な原子炉に適用し得る方法論を提供することが望
ましい。
そして全ての設計制約を満足させる制御ブレード位置の
識別に要する時間を減らすことが望ましい。また、最適
な制御ブレード位置を矛盾なくかつ確実に識別するため
に広範な原子炉に適用し得る方法論を提供することが望
ましい。
【００１１】
【発明の概要】上記および他の目的は本発明により達成
可能であり、本発明は、一態様において、最適な制御ブ
レード位置を識別する方法である。この方法は概して２
つの段階を有し、第１段階は初期化段階でありそして第
２段階は実行すなわち探索段階である。初期化段階で
は、初期制御ブレード位置が識別される。ひとたび初期
制御ブレード位置が識別されると、その配置はその後の
実行段階において最適化される。
可能であり、本発明は、一態様において、最適な制御ブ
レード位置を識別する方法である。この方法は概して２
つの段階を有し、第１段階は初期化段階でありそして第
２段階は実行すなわち探索段階である。初期化段階で
は、初期制御ブレード位置が識別される。ひとたび初期
制御ブレード位置が識別されると、その配置はその後の
実行段階において最適化される。
【００１２】さらに詳述すると、初期化段階では、臨界
状態をもたらす炉内の制御ブレードの平均密集度の概算
がなされる。各制御ブレード位置の相対的な重要さに基
づいて加重関数が適用される。他の境界条件、例えば所
要運転余裕も入力される。これらの境界条件は、許容し
得る上下の値をもつ制約として現れる。次に、サイクル
エネルギーを最大にしそして（または）制約を満足させ
るために取るべき方向を特定する各位置用のルールが設
定される。境界条件を用いて、初期制御ブレード位置が
決定される。
状態をもたらす炉内の制御ブレードの平均密集度の概算
がなされる。各制御ブレード位置の相対的な重要さに基
づいて加重関数が適用される。他の境界条件、例えば所
要運転余裕も入力される。これらの境界条件は、許容し
得る上下の値をもつ制約として現れる。次に、サイクル
エネルギーを最大にしそして（または）制約を満足させ
るために取るべき方向を特定する各位置用のルールが設
定される。境界条件を用いて、初期制御ブレード位置が
決定される。
【００１３】実行段階では、可能な制御棒パターン配置
の母集団の全体的な適合性が改善される。このような改
善は、母集団から適合性の低いメンバーを除去しそして
除去したメンバーの代わりに適合性の高いメンバーを用
いることにより達成される。母集団の各メンバーは、炉
心モデルにおいて使用できる各制御ブレードの単一可能
位置である。一例として、母集団の５０個のメンバー、
すなわち、５０の可能な制御ブレード位置づけが存在し
得る。そして母集団の適合性は原子炉シミュレーション
を実行することにより決定される。
の母集団の全体的な適合性が改善される。このような改
善は、母集団から適合性の低いメンバーを除去しそして
除去したメンバーの代わりに適合性の高いメンバーを用
いることにより達成される。母集団の各メンバーは、炉
心モデルにおいて使用できる各制御ブレードの単一可能
位置である。一例として、母集団の５０個のメンバー、
すなわち、５０の可能な制御ブレード位置づけが存在し
得る。そして母集団の適合性は原子炉シミュレーション
を実行することにより決定される。
【００１４】母集団の適合性を改善すなわち最適化する
ために、現在の母集団の最善特性を継承することにより
新しいメンバーが創設される。この方法は極めて多様な
可能制御棒位置づけを効率的な仕方で探索するのに非常
に効果的である。しかし、母集団の適合性が高まるにつ
れ、この最適化方法は効率が低下する。従って、ひとた
び母集団の適合性が所定レベルに達すると、１次元探索
モードを用いて、さらに最適な母集団の識別を試みる。
１次元探索モードでは、各制御ブレード位置が、制約を
満足させるかサイクルエネルギーを最適化するかあるい
はその両方をなすように該ブレード位置を初期位置から
変え得るかどうかを決定するように解析される。
ために、現在の母集団の最善特性を継承することにより
新しいメンバーが創設される。この方法は極めて多様な
可能制御棒位置づけを効率的な仕方で探索するのに非常
に効果的である。しかし、母集団の適合性が高まるにつ
れ、この最適化方法は効率が低下する。従って、ひとた
び母集団の適合性が所定レベルに達すると、１次元探索
モードを用いて、さらに最適な母集団の識別を試みる。
１次元探索モードでは、各制御ブレード位置が、制約を
満足させるかサイクルエネルギーを最適化するかあるい
はその両方をなすように該ブレード位置を初期位置から
変え得るかどうかを決定するように解析される。
【００１５】各ブレード位置を上述のように解析した
後、無作為の制御ブレード位置が創設され、その時識別
されている最善の場合と比較される。このような無作為
に創設した制御ブレード位置は時々「ランダムジャン
プ」と呼ばれ、そしてこのような「ランダムジャンプ」
は、処理中の当該時点までに識別された最適位置よりさ
らに最適であるかもしれないそれまで考慮されなかった
制御ブレード位置を識別する可能性を考えて設けられ
る。
後、無作為の制御ブレード位置が創設され、その時識別
されている最善の場合と比較される。このような無作為
に創設した制御ブレード位置は時々「ランダムジャン
プ」と呼ばれ、そしてこのような「ランダムジャンプ」
は、処理中の当該時点までに識別された最適位置よりさ
らに最適であるかもしれないそれまで考慮されなかった
制御ブレード位置を識別する可能性を考えて設けられ
る。
【００１６】他の態様において、本発明は、上述の初期
化および実行段階ルーチンを実行するようにプログラム
された計算機を含む装置である。このようなルーチンを
実行するように計算機をプログラムすることにより、サ
イクルエネルギーを最適化しそして全ての設計制約を満
足させる制御ブレード位置の識別に要する技術者の時間
を減らすことができる。加えて、このような方法と装置
は、最適な制御ブレード位置を矛盾なくかつ確実に識別
するために広範な原子炉に適用し得るものと信じられ
る。
化および実行段階ルーチンを実行するようにプログラム
された計算機を含む装置である。このようなルーチンを
実行するように計算機をプログラムすることにより、サ
イクルエネルギーを最適化しそして全ての設計制約を満
足させる制御ブレード位置の識別に要する技術者の時間
を減らすことができる。加えて、このような方法と装置
は、最適な制御ブレード位置を矛盾なくかつ確実に識別
するために広範な原子炉に適用し得るものと信じられ
る。
【００１７】
【実施例の記載】本発明は、一態様において、最適な制
御ブレード位置づけを識別する方法である。この方法は
概して２つの段階を有するものと理解してよい。第１段
階は初期化段階でありそして第２段階は実行すなわち探
索段階である。概して、初期化段階では、初期制御ブレ
ード位置が識別され、そして実行段階では該制御ブレー
ド位置が設計制約内で最適化される。
御ブレード位置づけを識別する方法である。この方法は
概して２つの段階を有するものと理解してよい。第１段
階は初期化段階でありそして第２段階は実行すなわち探
索段階である。概して、初期化段階では、初期制御ブレ
ード位置が識別され、そして実行段階では該制御ブレー
ド位置が設計制約内で最適化される。
【００１８】他の態様において、本発明は、後に詳述す
る方法を実施するようにプログラムされた計算機を含む
装置である。本方法は、例えば、パソコンすらも含むほ
とんどあらゆる型の計算機で実施し得るものである。選
択される計算機の型は、主として、操作者が最適制御ブ
レード位置の識別を望む際の速度と、特定動作に要する
記憶の量とに基づく。このような速度と記憶の要件は、
もちろん、解析される原子炉の数と、炉心内の制御ブレ
ードの数とによって変わり得る。本方法はいかなる特定
型の計算機での実施にも限定されない。
る方法を実施するようにプログラムされた計算機を含む
装置である。本方法は、例えば、パソコンすらも含むほ
とんどあらゆる型の計算機で実施し得るものである。選
択される計算機の型は、主として、操作者が最適制御ブ
レード位置の識別を望む際の速度と、特定動作に要する
記憶の量とに基づく。このような速度と記憶の要件は、
もちろん、解析される原子炉の数と、炉心内の制御ブレ
ードの数とによって変わり得る。本方法はいかなる特定
型の計算機での実施にも限定されない。
【００１９】特に図１について説明すると、初期制御ブ
レード位置を識別するために初期化段階において実行さ
れる一連のプロセス段階１００が示されている。特に、
炉心内に配置すべき１組の制御ブレードが解析のために
選択される（１０２）。識別された１組のブレードは、
例えば、炉心に関して対称的であるように選択され得
る。
レード位置を識別するために初期化段階において実行さ
れる一連のプロセス段階１００が示されている。特に、
炉心内に配置すべき１組の制御ブレードが解析のために
選択される（１０２）。識別された１組のブレードは、
例えば、炉心に関して対称的であるように選択され得
る。
【００２０】次いで、設計制約が識別され、そして各制
約に合格値または合格範囲が割当てられる（１０４）。
一例として、原子炉ピーク局所熱出力余裕設計制約は１
０％となり得る。原子炉ピーク局所出力余裕は、少なく
とも部分的に、制御ブレード位置に依存する。従って、
ピーク局所出力余裕設計制約は制御ブレード位置によっ
て影響され得る。段階１０４の一部分として、ルールも
各ブレードに設定され、そしてこのようなルールは、サ
イクルエネルギーを最大にしそして（または）制約を満
足させるために制御ブレードを動かすべき方向（例えば
上または下）を特定する。これらのルールは通例各原子
炉に対して包括的であり、そして主に技術者の経験の基
づく。ルールを定めるに当たり、各ブレードは方向決定
において別々に評価される。
約に合格値または合格範囲が割当てられる（１０４）。
一例として、原子炉ピーク局所熱出力余裕設計制約は１
０％となり得る。原子炉ピーク局所出力余裕は、少なく
とも部分的に、制御ブレード位置に依存する。従って、
ピーク局所出力余裕設計制約は制御ブレード位置によっ
て影響され得る。段階１０４の一部分として、ルールも
各ブレードに設定され、そしてこのようなルールは、サ
イクルエネルギーを最大にしそして（または）制約を満
足させるために制御ブレードを動かすべき方向（例えば
上または下）を特定する。これらのルールは通例各原子
炉に対して包括的であり、そして主に技術者の経験の基
づく。ルールを定めるに当たり、各ブレードは方向決定
において別々に評価される。
【００２１】方向ルールは各原子炉の各特定装荷に対し
て設定されなければならない。もちろん、ひとたび方向
ルールが特定原子炉に対して設定されると、このような
ルールは長期間にわたって、例えば、多くのサイクル中
比較的一定のまま存続し得る。しかし、少なくとも、こ
のようなルールを各サイクルに対して再評価することが
好ましいかもしれない。
て設定されなければならない。もちろん、ひとたび方向
ルールが特定原子炉に対して設定されると、このような
ルールは長期間にわたって、例えば、多くのサイクル中
比較的一定のまま存続し得る。しかし、少なくとも、こ
のようなルールを各サイクルに対して再評価することが
好ましいかもしれない。
【００２２】制約とルールを決定した後、臨界加重値１
０６が各制御ブレードに割当てられる。他のブレードよ
り多くの影響を臨界に与える制御ブレードに、他のブレ
ードより大きな重みが割当てられる。例えば、炉心中央
に配置した制御ブレードは、炉心周辺における制御ブレ
ードより多くの直接的な影響を臨界に及ぼす。従って、
炉心中央の制御ブレードは、一般に、炉心周辺の制御ブ
レードより大きな重みを割当てられる。各制御ブレード
は臨界に対するその影響に基づいてこのような重みを割
当てられる。
０６が各制御ブレードに割当てられる。他のブレードよ
り多くの影響を臨界に与える制御ブレードに、他のブレ
ードより大きな重みが割当てられる。例えば、炉心中央
に配置した制御ブレードは、炉心周辺における制御ブレ
ードより多くの直接的な影響を臨界に及ぼす。従って、
炉心中央の制御ブレードは、一般に、炉心周辺の制御ブ
レードより大きな重みを割当てられる。各制御ブレード
は臨界に対するその影響に基づいてこのような重みを割
当てられる。
【００２３】次いで、初期母集団１０８が決定される。
特に、無作為の制御ブレードパターンが識別される。こ
の無作為母集団は各制御ブレードに一つの位置を割当て
る。初期無作為母集団は純粋に無作為に設定し得るもの
である。次いで、無作為母集団内の各独特制御ブレード
位置づけメンバーに対して適合性関数１１０が決定され
る。適合性関数は、無作為母集団の各メンバーがいかに
良く全制約を満足させるかを示すものである。例えば、
高値適合性関数は母集団の一つのメンバーが制約を満足
させることを示すのに対し、低値適合性関数はメンバー
が制約を満足させないことを示す。ひとたび適合性関数
が初期母集団の各メンバーに対して決定されると、初期
化段階が完了し、そして処理は実行段階に進む（１１
２）。
特に、無作為の制御ブレードパターンが識別される。こ
の無作為母集団は各制御ブレードに一つの位置を割当て
る。初期無作為母集団は純粋に無作為に設定し得るもの
である。次いで、無作為母集団内の各独特制御ブレード
位置づけメンバーに対して適合性関数１１０が決定され
る。適合性関数は、無作為母集団の各メンバーがいかに
良く全制約を満足させるかを示すものである。例えば、
高値適合性関数は母集団の一つのメンバーが制約を満足
させることを示すのに対し、低値適合性関数はメンバー
が制約を満足させないことを示す。ひとたび適合性関数
が初期母集団の各メンバーに対して決定されると、初期
化段階が完了し、そして処理は実行段階に進む（１１
２）。
【００２４】図２は最適な制御ブレード位置を識別する
ために実行すなわち探索段階において実行される一連の
プロセス段階２００を示す流れ図である。プロセス段階
２００は図１に示した初期化プロセス段階１００の完了
後に実行される。図２を参照するに、第１繰返しのため
に、母集団（すなわち制御ブレード位置群）が、初期化
段階において識別された初期母集団を含むように更新さ
れる（２０２）。
ために実行すなわち探索段階において実行される一連の
プロセス段階２００を示す流れ図である。プロセス段階
２００は図１に示した初期化プロセス段階１００の完了
後に実行される。図２を参照するに、第１繰返しのため
に、母集団（すなわち制御ブレード位置群）が、初期化
段階において識別された初期母集団を含むように更新さ
れる（２０２）。
【００２５】次いで、初期母集団の一メンバーである各
制御ブレード位置づけに対して炉心のシミュレーション
が実行される（２０４）。その後、各制約が調べられ
（２０６）、全制約が実行したばかりのケースにより満
たされるかどうかを決定する。もし、全制約が満たされ
れば、そのブレード位置づけは前に決定されたブレード
位置と比較され、ブレード位置づけが任意の前に実行さ
れたケースと異なる独特なものかどうかを決定する（２
０８）。
制御ブレード位置づけに対して炉心のシミュレーション
が実行される（２０４）。その後、各制約が調べられ
（２０６）、全制約が実行したばかりのケースにより満
たされるかどうかを決定する。もし、全制約が満たされ
れば、そのブレード位置づけは前に決定されたブレード
位置と比較され、ブレード位置づけが任意の前に実行さ
れたケースと異なる独特なものかどうかを決定する（２
０８）。
【００２６】もし制約が満たされなければ（２０６）、
あるいはブレード位置が独特でなければ（２０８）、処
理は、全てのブレード位置繰返し２１０が解析されたか
どうかを決定するように進む。もし全てのブレード位置
繰返しが解析されていなければ、探索段階の第２部分が
開始される。この第２部分では、初期化段階で設定され
たルールベースが探索され、満たされない制約を満足さ
せるかまたはブレード位置が独特であるように制御ブレ
ードを調整すべき方向を決定する。例えば、もし特定ブ
レード位置で、一つの設計制約が満たされなければ、通
例当該炉心位置におけるブレードの位置を変えなければ
ならない。ルールベースは、上述のように、特定ブレー
ド位置によって生じる特定条件に基づいてブレードを上
か下に動かすべきかどうかを示すルールを包含し得る。
もし特定条件、例えば、満たされない制約に利用し得る
ルールがなければ、制御ブレードを動かす方向が無作為
に選定される。いずれにしても、前述に従って制御ブレ
ード位置が変えられ、次いで母集団が更新され（２０
２）、そして処理は段階２０４、２０６、２０８を上述
のように進む。
あるいはブレード位置が独特でなければ（２０８）、処
理は、全てのブレード位置繰返し２１０が解析されたか
どうかを決定するように進む。もし全てのブレード位置
繰返しが解析されていなければ、探索段階の第２部分が
開始される。この第２部分では、初期化段階で設定され
たルールベースが探索され、満たされない制約を満足さ
せるかまたはブレード位置が独特であるように制御ブレ
ードを調整すべき方向を決定する。例えば、もし特定ブ
レード位置で、一つの設計制約が満たされなければ、通
例当該炉心位置におけるブレードの位置を変えなければ
ならない。ルールベースは、上述のように、特定ブレー
ド位置によって生じる特定条件に基づいてブレードを上
か下に動かすべきかどうかを示すルールを包含し得る。
もし特定条件、例えば、満たされない制約に利用し得る
ルールがなければ、制御ブレードを動かす方向が無作為
に選定される。いずれにしても、前述に従って制御ブレ
ード位置が変えられ、次いで母集団が更新され（２０
２）、そして処理は段階２０４、２０６、２０８を上述
のように進む。
【００２７】もし全制約が満たされそして解が独特であ
れば、ルールベースが探索され、サイクルエネルギーを
最大にするためにブレードを移動すべき方向を決定する
（２１２）。これは、特定ブレード位置によって生じる
特定条件に基づいて、ルールベース内の一つのルール
が、サイクルエネルギーを改善するために特定ブレード
を移動すべき方向を示し得ることを意味する。従って、
ルールベースからのルールは、サイクルエネルギーを改
善するために特定制御ブレードを上か下に動かすべきか
どうかを示す。
れば、ルールベースが探索され、サイクルエネルギーを
最大にするためにブレードを移動すべき方向を決定する
（２１２）。これは、特定ブレード位置によって生じる
特定条件に基づいて、ルールベース内の一つのルール
が、サイクルエネルギーを改善するために特定ブレード
を移動すべき方向を示し得ることを意味する。従って、
ルールベースからのルールは、サイクルエネルギーを改
善するために特定制御ブレードを上か下に動かすべきか
どうかを示す。
【００２８】次いで特定の制御ブレードが調整される。
ここではこれを時々１次元探索調整２１４と呼ぶ。ひと
たび新しいブレード位置調整がなされると、新しいケー
スが実行される（２１６）。もし全ブレード位置が評価
されたのでなければ（２１８）、他のブレードが解析の
ために無作為または順次に選択され、そして処理は段階
２１４に戻り、段階２１４、２１６、２１８と関連する
上述の解析を行う。
ここではこれを時々１次元探索調整２１４と呼ぶ。ひと
たび新しいブレード位置調整がなされると、新しいケー
スが実行される（２１６）。もし全ブレード位置が評価
されたのでなければ（２１８）、他のブレードが解析の
ために無作為または順次に選択され、そして処理は段階
２１４に戻り、段階２１４、２１６、２１８と関連する
上述の解析を行う。
【００２９】上述の探索つまり評価の目的は、最適な炉
心装荷配置を識別することである。このような探索は
「深さ」または「幅」作動方式で行い得るものである。
深さ方式では、ひとたび改善炉心装荷配置をもたらす変
化がなされると、このような代替配置に対して後続変化
がなされる。すなわち、処理は、改善位置を「ベース」
位置として用いることにより続行され、そして比較的最
適でない初期の制御ブレード位置には戻らない。ひとた
び全ブレード位置が変えられると、解析中のブレード配
置は、後述のようなさらなる処理用の最善配置として選
定される。
心装荷配置を識別することである。このような探索は
「深さ」または「幅」作動方式で行い得るものである。
深さ方式では、ひとたび改善炉心装荷配置をもたらす変
化がなされると、このような代替配置に対して後続変化
がなされる。すなわち、処理は、改善位置を「ベース」
位置として用いることにより続行され、そして比較的最
適でない初期の制御ブレード位置には戻らない。ひとた
び全ブレード位置が変えられると、解析中のブレード配
置は、後述のようなさらなる処理用の最善配置として選
定される。
【００３０】幅方式では、各代替制御ブレード配置が初
期制御ブレード配置に対して解析される。これは、新配
置の評価後、たとえ新配置が初期配置より優れたもので
あっても、考えられる次の配置は初期配置の一変種であ
ることを意味する。すなわち、処理は初期配置に戻り、
そして変えるべき他の制御ブレード位置を選択する。ひ
とたび全制御ブレード位置が変えられると、最善代替配
置が後述のようなさらなる処理のために選定される。
期制御ブレード配置に対して解析される。これは、新配
置の評価後、たとえ新配置が初期配置より優れたもので
あっても、考えられる次の配置は初期配置の一変種であ
ることを意味する。すなわち、処理は初期配置に戻り、
そして変えるべき他の制御ブレード位置を選択する。ひ
とたび全制御ブレード位置が変えられると、最善代替配
置が後述のようなさらなる処理のために選定される。
【００３１】ひとたび全てのブレードが乱されそしてさ
らなる改善が見られなければ、局所的な無作為初期配置
２２０が生成されそして処理は段階２１４に戻る。選択
された局所無作為位置は、段階２０２と関連して選択し
得る無作為位置と違ってベース配置に接近しており、段
階２０２での無作為位置づけは、その前に考えられたい
かなる位置づけとも非常に異なる可能性があり、すなわ
ち、「大域」探索である。処理中のこの時点までに識別
された最適制御ブレード配置が、無作為初期配置との比
較のために選択される。このような「ランダムジャン
プ」は、処理中の当該時点までに識別された最適位置よ
りさらに最適であるかもしれないそれまで考慮されなか
った配置を識別する可能性を考えて設けられる。例え
ば、特定の無作為に選択されたブレード位置を変え得
る。当該炉心位置における制御ブレード位置のこのよう
な変化に伴い、他の複数の制御ブレード位置が、反応度
レベルがその割当てられた炉心位置の反応度レベルに合
うように炉心内で変えられる。ひとたびブレード群がこ
のように配置されると、処理は段階２１６に進み、無作
為選択配置が最善既知配置より最適であるかどうか決定
する。
らなる改善が見られなければ、局所的な無作為初期配置
２２０が生成されそして処理は段階２１４に戻る。選択
された局所無作為位置は、段階２０２と関連して選択し
得る無作為位置と違ってベース配置に接近しており、段
階２０２での無作為位置づけは、その前に考えられたい
かなる位置づけとも非常に異なる可能性があり、すなわ
ち、「大域」探索である。処理中のこの時点までに識別
された最適制御ブレード配置が、無作為初期配置との比
較のために選択される。このような「ランダムジャン
プ」は、処理中の当該時点までに識別された最適位置よ
りさらに最適であるかもしれないそれまで考慮されなか
った配置を識別する可能性を考えて設けられる。例え
ば、特定の無作為に選択されたブレード位置を変え得
る。当該炉心位置における制御ブレード位置のこのよう
な変化に伴い、他の複数の制御ブレード位置が、反応度
レベルがその割当てられた炉心位置の反応度レベルに合
うように炉心内で変えられる。ひとたびブレード群がこ
のように配置されると、処理は段階２１６に進み、無作
為選択配置が最善既知配置より最適であるかどうか決定
する。
【００３２】実行されるランダムジャンプの数は、最適
配置の識別に利用できる時間に基づいて操作者により選
定され得る。ランダムジャンプの数は、例えば、５程の
少数から２０程の多数まで可変である。もし選定された
数のランダムジャンプが実行されたなら、処理は段階２
０２に戻る。母集団は最新識別ケース、すなわち、その
時の最善既知ケースに更新され、このケースが実行され
る（２０４）。もし全制約が満たされ（２０６）、当該
ケースが独特でなく（２０８）、そして全ての繰返しが
完了すれば（２１０）、最善ケースは現在のケースであ
ると識別される（２２２）。前述から理解すべきことと
して、処理が進むにつれ、初期母集団は継続的により良
い母集団に取り替えられ、このより良い母集団では、最
も適しないメンバーが除去され、より好適なメンバーに
取り替えられているので、母集団の全体的な適合性が向
上している。
配置の識別に利用できる時間に基づいて操作者により選
定され得る。ランダムジャンプの数は、例えば、５程の
少数から２０程の多数まで可変である。もし選定された
数のランダムジャンプが実行されたなら、処理は段階２
０２に戻る。母集団は最新識別ケース、すなわち、その
時の最善既知ケースに更新され、このケースが実行され
る（２０４）。もし全制約が満たされ（２０６）、当該
ケースが独特でなく（２０８）、そして全ての繰返しが
完了すれば（２１０）、最善ケースは現在のケースであ
ると識別される（２２２）。前述から理解すべきことと
して、処理が進むにつれ、初期母集団は継続的により良
い母集団に取り替えられ、このより良い母集団では、最
も適しないメンバーが除去され、より好適なメンバーに
取り替えられているので、母集団の全体的な適合性が向
上している。
【００３３】最適な制御ブレード配置を識別する上述の
方法は、サイクルエネルギーを最適化しそして全ての設
計制約を満足させる制御ブレード配置の識別に要する技
術者の時間を減らす。重要なことは、このような方法
が、最適な制御ブレード配置を矛盾なくかつ確実に識別
するために広範な原子炉に適用し得るものと信じられる
ことである。
方法は、サイクルエネルギーを最適化しそして全ての設
計制約を満足させる制御ブレード配置の識別に要する技
術者の時間を減らす。重要なことは、このような方法
が、最適な制御ブレード配置を矛盾なくかつ確実に識別
するために広範な原子炉に適用し得るものと信じられる
ことである。
【００３４】本発明の様々な実施例の以上の説明から、
本発明の目的が達成されることは明らかである。本発明
を詳細に説示したが、これは例示のみを意図するもので
本発明を限定するものではないことを理解されたい。
本発明の目的が達成されることは明らかである。本発明
を詳細に説示したが、これは例示のみを意図するもので
本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【図１】本発明の一実施例により最適な制御ブレード位
置を識別するために初期化段階において実行される一連
のプロセス段階を示す流れ図である。
置を識別するために初期化段階において実行される一連
のプロセス段階を示す流れ図である。
【図２】本発明の一実施例により最適な制御ブレード位
置を識別するために実行段階において実行される一連の
プロセス段階を示す流れ図である。
置を識別するために実行段階において実行される一連の
プロセス段階を示す流れ図である。
１００ 初期化段階 １０２ 制御ブレードサブセット選択段階 １０４ 制約に値を割当てそして各制御ブレード用ルー
ルを設定する段階 １０６ 制御ブレード加重段階 １０８ 初期母集団決定（初期制御ブレード配置識別）
段階 １１０ 適合性関数算定段階 ２００ 実行（探索）段階 ２０２ 母集団更新段階 ２０４ 炉心シミュレーション実行段階 ２０６ 制約を満足させるかどうか決定する段階 ２０８ 制御ブレード配置が独特であるかどうか決定す
る段階 ２１２ 制御ブレード移動方向決定段階 ２１４ １次元探索調整段階
ルを設定する段階 １０６ 制御ブレード加重段階 １０８ 初期母集団決定（初期制御ブレード配置識別）
段階 １１０ 適合性関数算定段階 ２００ 実行（探索）段階 ２０２ 母集団更新段階 ２０４ 炉心シミュレーション実行段階 ２０６ 制約を満足させるかどうか決定する段階 ２０８ 制御ブレード配置が独特であるかどうか決定す
る段階 ２１２ 制御ブレード移動方向決定段階 ２１４ １次元探索調整段階
Claims (7)
- 【請求項１】所定設計制約を満足させるのに必要な炉心
用制御ブレード配置を識別する装置であって、記憶装置
を有する計算機を含み、前記記憶装置は、当該ブレード
が臨界に及ぼす影響に基づき各ブレードに割当てられた
重みと、各所定設計制約に割当てられた値と、サイクル
エネルギーを最大にするか所定制約を満足させるかある
いはその両方をなすために制御ブレードを動かすべき方
向を特定する制御ブレード位置用ルールとを記憶してお
り、前記計算機は、制御ブレード位置メンバーの初期母
集団を決定し（１０８）そしてこの初期母集団を最適化
して該母集団のエネルギー効率を改善しかつ前記設計制
約を満足させるようにプログラムされ、前記母集団最適
化は、（ｉ）少なくとも一つの新しいメンバーを含む新
しい母集団を生成することと、（ｉｉ）この新母集団用
の適合性関数を決定する（１１０）ことと、（ｉｉｉ）
所定適合性レベルを有する母集団が識別されるまで段階
（ｉ）と段階（ｉｉ）を繰返すことと、（ｉｖ）前記所
定適合性レベルを有する前記識別母集団で始める１次元
探索調整を行う（２１４）ことにより複数の新母集団を
生成することとによって行われるようになっている制御
ブレード配置識別装置。 - 【請求項２】制御ブレード位置メンバーの初期母集団を
決定するために、前記計算機はさらに、制御ブレードサ
ブセットを選択し（１０２）、各選択制御ブレードに重
みを割当て（１０６）、各所定制約に値を割当て（１０
４）、サイクルエネルギーを最大にするか所定制約を満
足させるかあるいはその両方をなすために各制御ブレー
ドを動かすべき方向を特定する各制御ブレード位置用ル
ールを生成し（１０４）、各制御ブレードが無作為位置
に配置される原子炉運転の初期シミュレーションを行い
（２０４）、そして初期制御ブレード配置に対してサイ
クルエネルギーと設計制約の初期値を決定する（２０
６）ようにプログラムされる、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】少なくとも一つの新しいメンバーを含む新
しい母集団を生成するために、前記計算機はさらに、現
在の制御ブレード配置が前記設計制約を満足させるかど
うかを決定し（２０６）、そしてもし少なくとも一つの
設計制約が満たされなければ（２０６）、前記ルールを
探索して該制約を満足させるために選択制御ブレードを
動かすべき方向を決定するようにプログラムされる、請
求項１記載の装置。 - 【請求項４】少なくとも一つの新しいメンバーを含む新
しい母集団を生成するために、前記計算機はさらに、も
し全ての設計制約が満たされればそしてもし制御ブレー
ド配置が独特でなければ（２０８）、前記ルールを探索
して選択制御ブレードを動かすべき方向を決定するよう
にプログラムされる、請求項１記載の装置。 - 【請求項５】少なくとも一つの新しいメンバーを含む新
しい母集団を生成するために、前記計算機はさらに、も
し全ての設計制約が満たされたなら（２０６）そしても
し制御ブレード配置が独特であれば（２０８）、サイク
ルエネルギーを高めるために前記ルールを探索して選択
制御ブレードを動かすべき方向を決定するようにプログ
ラムされる、請求項１記載の装置。 - 【請求項６】１次元探索調整を行う（２１４）ことによ
り新母集団を生成するために、前記計算機は深さ方式で
作用するようにプログラムされ、深さ方式では、ひとた
び改善炉心装荷配置をもたらす変化がなされると、段階
（ｉｉ）〜（ｖｉ）の遂行時にこのような代替配置に任
意の後続変化がなされる、請求項１記載の装置。 - 【請求項７】１次元探索調整を行う（２１４）ことによ
り新母集団を生成するために、前記計算機は幅方式で作
用するようにプログラムされ、幅方式では、各代替炉心
装荷配置が段階（ｉｉ）〜（ｉｖ）の遂行時に初期制御
ブレード配置に対して解析される、請求項１記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/695,007 US5790616A (en) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | Method and system for determining nuclear reactor core control blade positioning |
| US08/695007 | 1996-08-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10123284A true JPH10123284A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=24791183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9214269A Pending JPH10123284A (ja) | 1996-08-09 | 1997-08-08 | 原子炉炉心用制御ブレード配置を決定する装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5790616A (ja) |
| EP (1) | EP0823712B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10123284A (ja) |
| DE (1) | DE69708554T2 (ja) |
| TW (1) | TW360877B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004233363A (ja) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | 原子炉の性能を改善する方法 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6748348B1 (en) * | 1999-12-30 | 2004-06-08 | General Electric Company | Design method for nuclear reactor fuel management |
| US6611572B2 (en) | 2000-12-29 | 2003-08-26 | Global Nuclear Fuel - Americas, L.L.C. | Determination of operating limit minimum critical power ratio |
| US20030086520A1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-08 | Russell William Earl | System and method for continuous optimization of control-variables during operation of a nuclear reactor |
| US7487133B2 (en) * | 2002-09-19 | 2009-02-03 | Global Nuclear Fuel - Americas, Llc | Method and apparatus for adaptively determining weight factors within the context of an objective function |
| US7222061B2 (en) * | 2002-12-18 | 2007-05-22 | Global Nuclear Fuel - Americas, Llc | Method and arrangement for developing rod patterns in nuclear reactors |
| US9047995B2 (en) * | 2002-12-18 | 2015-06-02 | Global Nuclear Fuel—Americas, LLC | Method and system for designing a nuclear reactor core for uprated power operations |
| US8873698B2 (en) * | 2002-12-18 | 2014-10-28 | Global Nuclear Fuel—Americas, LLC | Computer-implemented method and system for designing a nuclear reactor core which satisfies licensing criteria |
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| US8041548B2 (en) * | 2004-12-30 | 2011-10-18 | Global Nuclear Fuels-Americas, LLC | Method and apparatus for evaluating a proposed solution to a constraint problem for a nuclear reactor involving channel deformation |
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| US8185836B2 (en) * | 2006-02-16 | 2012-05-22 | Global Nuclear Fuel - Americas Llc | Display, visualization, and processing tool for channel distortion and cell friction mitigation |
| US7472045B2 (en) * | 2006-12-13 | 2008-12-30 | Global Nuclear Fuel—Americas, LLC | Method for perturbating a nuclear reactor core fuel bundle design to generate a group of designs |
| US8433029B2 (en) | 2007-12-14 | 2013-04-30 | Global Nuclear Fuel—Americas, LLC | Determination of safety limit minimum critical power ratio |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2346725A1 (de) * | 1973-09-17 | 1975-03-27 | Siemens Ag | Kernreaktor |
| US4637910A (en) * | 1984-01-20 | 1987-01-20 | Westinghouse Electric Corp. | Method and apparatus for continuous on-line synthesis of power distribution in a nuclear reactor core |
| US4717528A (en) * | 1985-02-19 | 1988-01-05 | Westinghouse Electric Corp. | Control rod control system |
| JP2549134B2 (ja) * | 1988-01-21 | 1996-10-30 | 株式会社日立製作所 | 制御棒操作監視方法及びその装置 |
| JP2579996B2 (ja) * | 1988-04-12 | 1997-02-12 | 株式会社東芝 | 炉心状態予測装置 |
| FR2639141B1 (fr) * | 1988-11-14 | 1991-02-01 | Framatome Sa | Procede de pilotage de reacteur nucleaire a eau sous pression et reacteur nucleaire en faisant application |
| US5586157A (en) * | 1993-12-28 | 1996-12-17 | The University Of Chicago | Method and apparatus for manufacturing gas tags |
-
1996
- 1996-08-09 US US08/695,007 patent/US5790616A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-05-19 TW TW086106652A patent/TW360877B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-08-08 JP JP9214269A patent/JPH10123284A/ja active Pending
- 1997-08-08 EP EP97306079A patent/EP0823712B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-08 DE DE69708554T patent/DE69708554T2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2004233363A (ja) * | 2003-01-31 | 2004-08-19 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | 原子炉の性能を改善する方法 |
| US7693249B2 (en) | 2003-01-31 | 2010-04-06 | Global Nuclear Fuel - Americas, Llc | Method of improving nuclear reactor performance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0823712A1 (en) | 1998-02-11 |
| EP0823712B1 (en) | 2001-11-28 |
| US5790616A (en) | 1998-08-04 |
| TW360877B (en) | 1999-06-11 |
| DE69708554D1 (de) | 2002-01-10 |
| DE69708554T2 (de) | 2002-08-22 |
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