(57)【要約】  本発明は、原子力蒸気発電機の是正処置の決定方法である。本方法は、特定の堆積物特性及び説明的モデルパラメータを分析的に導出することによって、蒸気発電機配管及び堆積物熱伝達特性のモデル化を行う段階と、蒸気発電機堆積物目標を成し遂げるように、予防及び是正保守選択肢のうちの１つの組の識別を行う段階と、電力生成のモデル化によって、予防及び是正保守選択肢のうちの１つの組のそれぞれの影響を判定して、予防及び是正保守選択肢の組のそれぞれに対する経済的コストを決定する段階と、経済的コストの高い保守評価選択肢と比較して最も経済的コストの低い保守選択肢を開始する段階とを有する。モデル化は、評価の下にプラント運転に対する熱力学的データ履歴を使用する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力蒸気発電機の是正処置の決定方法であって、
特定の堆積物特性及び説明的モデルパラメータを分析的に導出することによって、蒸気発電機配管及び堆積物熱伝達特性のモデル化を行う段階と、
蒸気発電機堆積物目標を成し遂げるように、予防及び是正保守選択肢のうちの１つの組の識別を行う段階と、
電力生成の前記モデル化によって、予防及び是正保守選択肢のうちの１つの前記組のそれぞれの影響を判定して、予防及び是正保守選択肢の前記組のそれぞれに対する経済的コストを決定する段階と、
経済的コストの高い保守評価選択肢と比較して最も経済的コストの低い保守選択肢を開始する段階と
を有し、
前記モデル化は、評価の下にプラント運転に対する熱力学的データ履歴を使用することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記経済的コストが、正味現在価値、内部収益率、及び回収期間のうちの１つに基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特定の堆積物特性が、伝熱面上の堆積物の厚み、空隙率、熱抵抗、化学組成、及び蒸気経路の屈曲のうちの少なくとも１つを判定することのうちの１つによって決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記熱力学的データ履歴が、運転状態下、すなわち、主システム高温側及び低温側温度、運転中熱伝達配管表面積、及び蒸気発電機熱出力下での前記原子力蒸気発電機内の蒸気圧力であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記分析的に決定された特定の堆積物特性が、前記蒸気発電機から堆積物を除去及び検査することによって得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
予防及び是正保守選択肢の前記組のそれぞれに対する経済的コストを決定する前記段階が、識別された保守選択肢の前記組に対する正味現在価値、内部収益率、及び回収期間のうちの１つ以上を算出する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラントシステム用蒸気発電機の分析に関する。具体的には、本発明は、原子力蒸気発電機コンポーネントの評価及び改善のための方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー生成に対する原子力プラントへの依存が増すにつれて、原子力プラントに対する合理的な資産管理オプションの評価の必要性が高まっている。管理オプションの評価の助けとするために、個々の事業体は、原子力産業において一般的であるのと同様に、広範なデータベースを作成している。蒸気発電機保守のさまざまな側面について記した上記データベースによって、オペレータは、劣化メカニズムのさまざまな組合せの経済性効果を、それらの劣化メカニズムに対する異なる資産保守シナリオを加味して予測することができる。しかしながら、原子力産業のニーズは、現存する原子力プラントステーションの蒸気発電機を保守するための資産管理シナリオオプションの確かな評価を可能にするような、収集したフィールドデータを用いる利用可能な方法が目下存在しないことを明確に示している。
【０００３】
原子力産業では、絶えず改良されている予測ツールを用いた運用が長年にわたりなされている。これらの改良は、より大きな不具合データベース母集団と、より優れた数学的ツールとの恩恵を受けている。これらのツールは、いかなる経済性評価においても、原子力蒸気発電機の是正処置選択肢の初期要素となっている。
【０００４】
蒸気発電機運転の連続サイクルの間にマスバランス方程式から判断されるような、物質の堆積（deposition）のタイプ及び過程の知識が増すにつれて、堆積の予測及びこのような堆積の影響の予測は、絶えず改善されてきた。点検に対する蒸気発電機準備の監視及び保証に用いられるさまざまな調査技術の発展と共に、データベースの数と、評価に利用可能なデータの複雑さとは、途方もなく増大しており、高価かつ実行に時間のかかる蒸気発電機資産管理を的確に提供するために、いくつかの試みがなされている。蒸気発電機の状態に関する多数の利用可能なパラメータの集約と、評価に最も重要な又は有用なパラメータの選択とは、蒸気発電機資産管理オプションの確かな経済性分析を効率的に生み出すことの難しさを増大させている。
【０００５】
加えて、拡大を続ける必要なデータベースを保守することは、蒸気発電機配管機構に関する説明的指標の品質レベルを維持することへの絶え間ない努力が存在する。
【０００６】
現在のところ、蒸気発電機の清浄状態を評価するための従来の方法が存在する。この従来方法は、熱効率及び水質データなどの運転データ及び点検データを同時にもたらす。蒸気発電機の配管の清浄状態は、「汚れ指数（fouling index）」を用いて定量化される。「汚れ指数」は、同一プラント内の別の蒸気発電機又は類似の設計がなされた別のプラント内の蒸気発電機と比較することで、特定の蒸気発電機の状態の監視を可能にする。また、「汚れ係数（fouling factor）」は、化学洗浄など、将来的な資産管理処置を選択するための判断基準としても役立つ。
【０００７】
この従来方法の第１段階は、評価のためにいくつかの変数を選択することである。用いられる変数を表１に示す。データは、変数毎に、核燃料補給休止期間に（例えば、蒸気発電機配管板上のスラッジの厚みを測定して）、又は休止以前のサイクルの間に（例えば、化学データを測定して）収集される。従来技術の次の段階では、重み係数が、熱伝達（heat transfer）効率、水質パラメータ、配管板上のスラッジ、ランシング（lancing）の最終的な配管板スラッジ、及び配管スケール測定値の５つの変数のそれぞれに適用される。これらの主な変数のそれぞれが、より優れた指標が開発されることで重要度が増すいくつかの変数を有することに留意されたい。原子力蒸気発電機に対するすべての重み計数の合計は、１００％となる。しかしながら、各メインカテゴリ内で、指示変数は、個々に重み付けされる。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
蒸気発電機の全「汚れ指数」は、重み付けされた個々の指示変数の合計から得られる。上記で定義したように、この「汚れ指数」は、０から１００の間の値をとる。ここで、０は、「清浄（clean）」を表し、かつ１００は、「汚濁（fouled）」を表す。
【００１０】
従来方法に従い、以下の３つのゾーンが、汚濁指数のため及び各ゾーンで取るべき処置のために定義される。
・指数が０から５０の「グリーン」。洗浄処置は不要である。
・指数が５０から８０の「オレンジ」。化学プログラムの最適化が検討されるべきであり（腐食発生のコントロール、酸素コントロール等）、かつ洗浄手段が長期的に計画されるべきである。
・指数が８０から１００の「レッド」。洗浄処置がただちに開始されねばならない。明細書中では、洗浄処置は、高圧噴射水、管束フラッシング、又は全配管束の化学洗浄を用いた機械的な配管板ランシングとして定義される。
【００１１】
従来方法は、総合的な指標として、各自の「経験に基づく（experience based）」重み係数を用いて、いくつかのデータベースの組合せから得られた値を選択する。
【００１２】
「汚れ指数」に対する信頼を確立するために、調査員は、経験的データを入手して、さまざまな結果を見分けるための基準を提供する必要がある。このデータが無ければ、指数は、確認された問題を改善するための費用経済性リソースに関する決定を導くための有意義な基準ではない。
【００１３】
この評価過程を正確に成し遂げるためには、多数のプラントに対するさまざまな時点での「汚れ指数」を算出せねばならない。プラントのそれぞれに対し、調査員は、運転経験（運転及び保守費用、腐食の発生、又は動力損失等に関する評価）を指数に関連付ける必要がある。相関が存在すると仮定すれば、指数は意味を有するということになる。
【００１４】
蒸気発電機資産保護するために使用されるこのタイプの蒸気発電機資産の評価方法には、いくつかの問題点がある。第１に、従来方法は、重み係数又は汚れ指数アクションレベルを変更するために、どのような基準が用いられるかについて明確ではない。例えば、どのようなタイプの汚れ指数が洗浄のための技術の使用をトリガするのか、及びこのような洗浄技術が他の指数群をどのように再標準化するのかが不明である。
【００１５】
また、最終配管板ランシング指標に対し、測定可能な変数（表１参照）のような変数が、どのようにして集約され、その過程に対する値を取得するのかが明確でない。現在の方法は、スラッジランシングの間に洗浄された配管板の割合のような、別の測定特性変数の導入を考慮していない。この場合、全最終配管板ランシング指標変数のために、これらの変数をどのように組み合わせるのかが分からない。
【００１６】
従来方法は、任意の変数を「等価変数（equivalent variables）」で置き換えることの可能性を開示又は示唆していない。例えば、ヒドラジン含有率の代わりに、最終的な給水酸素流量（final feedwater oxygen flow）を用いることが好ましいかもしれない。さらに、従来方法は、どの評価目的に対しても、正味堆積物残留量（net deposit inventory）を用いた検討を行っていない。
【００１７】
従来方法は、評価分析に大きな影響を与える圧力限界減少（pressure margin reduction）又は動力損失変数を考慮していない。また、従来方法は、あまりにも柔軟性に欠け過ぎており、新しい測定法の導入又は確かな履歴を有さない変数の削除を処理できない。従来方法は、要求されるさまざまなアクショントリガレベルを保持するために必要な測定値重み係数の再標準化への備えがない。
【００１８】
従って、圧力限界減少又は動力損失変数を考慮して、原子力蒸気発電機状態及び是正処置選択肢の適切な分析を可能にする方法を提供する必要がある。
【００１９】
また、原子力蒸気発電機に対する要求されるさまざまなアクショントリガレベルを保持するために、測定値重み係数の再標準化を可能にする方法を提供する必要がある。
【００２０】
また、静的な評価パラメータ一式を有するよりも、評価のために他の特徴的な測定変数の導入を可能にする方法を提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従って、本発明の目的は、圧力限界減少又は動力損失変数を考慮して、原子力蒸気発電機状態及び是正処置選択肢の適切な分析を可能にする方法を提供することにある。
【００２２】
また、本発明の目的は、さまざまな是正処置トリガレベルを保持するために、任意の重み係数に依存しない方法を提供することにある。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、静的な評価パラメータ一式を有するよりも、評価のために他の特徴的な測定又は導出変数の導入を可能にする方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の目的が図示及び記述される。本発明は、原子力蒸気発電機のための是正処置決定方法を提供する。本方法は、原子力蒸気発電機の加熱面（heating surface）上の堆積物の熱伝達作用の監視を行う段階と、蒸気発電機に対する保守選択肢一式の選択を行なう段階と、モデルパラメータを用いて、さまざまな保守選択肢のもとで将来的な電力生成レベルの予測を行う段階と、保守選択肢一式の正味現在価値、内部収益率、及び回収期間のうちの１つ以上の算出を行う段階と、正味現在価値、内部収益率、及び回収期間のうちの１つ以上に基づいて、経済的コストの高い保守選択肢と比較して最も経済的コストの低い保守選択肢を開始する段階とを有する。モデルパラメータは、Ｂベース（B-base）汚れ係数を含み、上記堆積物の熱伝達を表す。モデルパラメータは、原子力プラント熱力学的パラメータ及び２次側堆積物残留質量の分析を介して分析的に導出される。導出されたパラメータに関連する信頼度レベルは、原子力蒸気発電機の伝熱面から１つ以上の堆積物サンプルを取り除き、堆積物の熱抵抗、堆積物の厚み、堆積物の空隙率（porosity）、及び伝熱面上の堆積層中の蒸気経路の屈曲（tortuosity）のうちの１つ以上を決定することによって増大する。
【００２５】
本発明は、原子力蒸気発電機の是正処置決定方法を提供する。本方法は、特定の堆積物特性及び説明的モデルパラメータを分析的に導出することによって、蒸気発電機配管及び堆積物熱伝達特性のモデリングを行う段階と、蒸気発電機堆積物目的を成し遂げるために、予防及び是正保守選択肢のうちの１つの組を識別する段階と、予防及び是正保守選択肢の１つの組のそれぞれに対する経済的コストを決定するために、予防及び是正保守選択肢のうちの１つの組のそれぞれの電力生成影響力をモデル化することによって判断を行う段階と、経済的コストの高い保守評価選択肢と比較して最も経済的コストの低い保守選択肢の開始を行う段階とを有する。モデリングは、評価に基づいてプラントを運転するために熱力学履歴データを用いる。
【００２６】
本方法は、経済的コストが、正味現在価値、内部収益率、及び回収期間のうちの１つに基づくように達成される。
【００２７】
さらに、本方法は、特定の堆積物特性が、伝熱面上の堆積物の厚み、空隙率、及び蒸気経路の屈曲のうちの少なくとも１つを決定することのうちの１つを介して決定されるように達成される。
【００２８】
熱力学履歴データは、動作状態、すなわち、主システム高温側及び低温側（hot and cold leg）温度、運転時伝熱配管面積（tube surface area）、及び蒸気発電機熱出力に基づく原子力蒸気発電機内の蒸気圧力である。
【００２９】
さらに、本方法は、特定の堆積物特性が、蒸気発電機からの堆積物除去を介して得られることを提供する方法として実行される。
【００３０】
本方法は、識別された保守選択肢一式に対する正味現在価値、内部収益率、及び回収期間のうちの１つ以上の算出を行う段階を含む予防及び是正保守選択肢一式のそれぞれに対する経済的コストの決定を行う段階として実行される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に従い原子力プラント内の蒸気発電機を管理するための方法を示す。
【図２】原子力蒸気発電機に対する長期にわたる堆積物特性のグラフを示す。
【図３】原子力蒸気発電機表面に対する概略的な堆積物モデルを示す。
【図４】等価電気コンポーネントを用いた堆積物に対する概略的な熱伝達モデルを示す。
【図５】原子力プラントに対して明細書中に記載された熱伝達モデルから得られたグローバルな熱伝達係数値の一例を示す。
【図６】さまざまなレベルの対応を利用した資産管理オプションの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１を参照すると、原子力蒸気発電機資産管理及び是正処置を決定するための方法１０が提供されている。方法１０は、蒸気発電機の識別されたパラメータを評価する。上記パラメータは、蒸気発電機配管上の２次側堆積物の発生へのそれらの時間依存に関する。
【００３３】
本方法に関連して、堆積物質の熱抵抗３０は、明細書中に記載された堆積物熱伝達モデルを介して、原子力プラント熱力学的データの分析的評価を行うことによって、かつ、選択的に、蒸気発電機配管の表面から堆積物を実際に除去及び検査することによって、決定される。堆積物の除去２０は、蒸気発電機配管の加熱面の削り取り（scraping）及び／又はランシング（lancing）によって成される。堆積物の熱抵抗、堆積物の空隙率、堆積物の化学組成、堆積物の厚み、及び／又は堆積物の屈曲のうちの１つ以上の決定が成される。図示された例示的な実施形態において、蒸気発電機配管から得た薄片の化学的分析は、熱抵抗を決定するために成される。
【００３４】
運転ログ及び／又はプラント電子データ収集システム５０から、少なくとも、蒸気圧、蒸気発電機熱出力、１次側高温側及び低温側温度、及びタービンバルブ全開時の蒸気圧が、原子力システムに対して得られる。さらに、動作ログからは、評価を選択的に考慮するために、蒸気発電機を考慮したヒドラジン率が決定され、かつ給水６０を考慮したヒドラジンと比較される。堆積物の裂け目からの化学不純物の隠れ還元（hideout return）は、出力低下イベント７０の間の評価を介して決定される。
【００３５】
上記で測定されたパラメータに関連して、Ｂベース汚れ係数８０が定義され、かつ蒸気発電機状態及び是正処置選択肢を査定するために、熱伝達モデルパラメータのすべてに対する時間での発生を説明するために算出される。Ｂベース汚れ係数自体は、時間依存であり、運転サイクル中に異なる時間で算出される。すべての上記パラメータが、重大な化学的性質又はシステム構成の変更が無い場合、やがては特定の性質を有するように、Ｂベース汚れ係数は、現在の配管状況を単に評価するにすぎない従来のシステムに勝る分析能力の大きな改善を提供する。
【００３６】
図２に示された例示的な実施形態において、長期にわたり、同一のＢ値（例えば、所与のプラントに対し２４００日算出された値）に対する堆積物空隙率、屈曲、Ｋパラメータ（配管ＯＤと蒸気経路との間の全層伝導性熱伝達抵抗の実効比）、及び銅含有の評価が、変化の発生を示すために提供されている。図２に示されたように、上部のライン１は、堆積物蒸気経路からの蒸気の漏れに対する経路の屈曲を表わす。ライン２は、加熱面上に現れる物質の空隙率を表わす。ライン３は、加熱面上に堆積した物質の銅含有率を表わす。ライン４は、Ｋパラメータを表わす。図２に示されたように、Ｋパラメータ及び堆積物質の屈曲は、時間と共に増大する。しかしながら、空隙率は、時間と共に減少し、評価期間にだんだんと密度構造が増すことを示している。屈曲は、堆積物の全層によって分割された堆積物中の蒸気噴出孔（chimney）を介する経路長として定義される。
【００３７】
上記の値は、以下の式に当てはめて、測定された堆積物の厚み、空隙率、銅含有、熱伝達抵抗、及び／又は屈曲値の減少数から得られるか、又は、以下の式、堆積物残留質量、及び動作中プラント熱力学的データを用いて、モデルから分析的に導出されるか、又は、両方の手法を組み合わせることによって得られる。個々のモデルパラメータは、以下のように、Ｂパラメータの関数として導き出される。
【００３８】
【数１】
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【００３９】
Ｍ１＝堆積物残留質量
ＳＤ＝堆積物の固体密度
ＡＴ＝堆積物の影響を受けた配管束外径面積
ｔ＝反応炉の運転開始から重大な運転又は保守イベントが発生するまでの日数
Ｂ＝パラメータ発生を表わす時間定数
ε０＝類似システムの評価によって選択された理論係数値であり、ありうる最大空隙率を表わす。典型的に、値は、０．０５〜１［単位無し］の間で選択される。さらに、モデルで利用される値の範囲は、任意の利用可能な物理的堆積物測定値に制約される。
τ０＝ありうる最大屈曲に関する係数。典型的に、値は、１〜１０［単位無し］の間で選択される。さらに、モデルで利用される値の範囲は、任意の利用可能な物理的堆積物束測定値に制約される。
Ｋ０＝ありうる最大Ｋ値を表わす係数。値は、０．０から１．０の範囲に制約される。さらに、モデルで利用される値の範囲は、任意の利用可能な物理的堆積物測定値に制約される。
Ｃｕ０＝ありうる最大同含有値を表わす係数。典型的に、値は、０．０から０．５の範囲に制約される。さらに、モデルで利用される値の範囲は、任意の利用可能な物理的堆積物測定値に制約される。
【００４０】
Ｂパラメータは、実験的堆積物測定値データと、対応する上記式とから算出される。また、他の堆積物パラメータと同様に、Ｂパラメータは、評価下の運転中のプラントに対する熱力学的データ履歴と堆積物残留質量とを加味した熱伝達モデルから導出される。
【００４１】
図３を参照すると、蒸気発電機配管熱伝達の評価算出の根拠として、概略的な堆積物モデルが示されている。図３に示されたように、概略的な堆積物モデルは、さまざまな時点で全熱伝達抵抗を推定するために、特定の熱力学的データを用いるとともに、汚れた蒸気発電機配管の熱伝達挙動履歴を最もよく表わすパラメータ値の組合せに到達するように、上記のさまざまな堆積物パラメータの修正を行う。問題となっている堆積物の物理的測定値に基づいて課せられた任意のパラメータ制約は、導出された堆積物パラメータ値に対する信頼性のレベルを高める。
【００４２】
この評価算出の助けとなるように、以下のパラメータが定義される。
ＴＰＲＩＭＡＲＹは、ＳＧ配管内の１次冷却水温度である。
ＴＳＥＣＯＮＤＡＲＹは、ＳＧ２次側飽和温度である。
Ｐは、１次側対流及び配管状態に関連した結合熱伝達抵抗である。運転中の１次側対流の変化を無視してよいと見なす。従って、Ｐは所与のプラントに対する定数となる。
Ｃは、汚れていない状態での２次側対流に関連した熱伝達抵抗である。Ｃは、所与のプラントに対する定数となると見なされる。また、Ｃは、汚れた状態での堆積物ＯＤの対流抵抗を表わすために用いられる。
Ｄは、堆積物基質（matrix）の全層内の熱伝導に関連した熱伝達抵抗であり、堆積物特性に基づいて確定的に算出される。
Ｅは、堆積物蒸気経路壁での気化（evaporative）熱伝達に関連した熱伝達抵抗であり、堆積物特性に基づいて確定的に算出される。
ＫＤは、堆積物基質の熱伝導性から得た配管外径と噴出孔との間の熱伝達抵抗である。ＫＤは、全体の厚み及びモデル環境に関連した抵抗比として表わされる。蒸気噴出孔の底が詰まることによって、噴出孔は、加熱配管の外径との接触が無い。
Ｋ＞δｉ／δ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
ここで、δｉは、堆積物の「内層（inner layer）」の厚みである。
δは、堆積物全体の厚みである。
【００４３】
図４を参照すると、図３のモデルの「電気的等価物（electrical equivalent）」が示されている。本モデルにおいて、ＴＰＲＩＭＡＲＹは、１次側温度に相当し、ＴＳＥＣＯＮＤＡＲＹは、２次側（飽和）温度に相当する。堆積物外径面積は、清浄配管外径面積にほぼ等しい。熱伝達モデルの電気的等価物は、プラントの運転履歴中の任意の点での全熱伝達抵抗Ｒに対する値を決定するために使用される。
【００４４】
清浄状態において、Ｅ＝∞かつＤ＝０である。従って、合計熱伝達抵抗は、以下のようになる。
Ｒｉ＝Ｐ＋Ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
Ｒｉは、所与のプラントに対する既知の数量である。設計資料で特定されていない場合には、初期運転データから算出可能である。
【００４５】
汚れた状態において、Ｅ＜∞かつＤ＞０である。従って、合計熱伝達抵抗は、以下のようになる。
Ｒｆ＝Ｐ’＋［（Ｅ＋ＫＤ）＊（Ｄ＋Ｃ’）］／［（Ｅ＋ＫＤ）＋（Ｄ＋Ｃ’）］
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
Ｃ’＝Ｃ（ＡＣＬＥＡＮ／ＡＦＯＵＬＥＤ）
Ｐ’＝Ｐ（ＡＣＬＥＡＮ／ＡＦＯＵＬＥＤ）
ＡＣＬＥＡＮは、清浄状態で機能する配管面積である。
ＡＦＯＵＬＥＤは、汚れた状態で機能する配管面積である。
【００４６】
Ｒｆは、必要な熱力学的データが（最低でも、ＳＧ熱出力、高温側及び低温側１次側温度、蒸気圧、及び入手可能なＳＧ配管熱伝達面積として）入手可能な任意の時点でのプラント熱力学的データに基づいた算出によって既知である。Ｄ及びＥは、産業上認められた関係を用いて確定的に算出される。
【００４７】
式２及び３の厳密な考察は、必要な熱力学的データを入手可能な、かつ堆積物パラメータが近似される任意の時点に対して、唯一残る未知の変数がＰ及びＣであることを明らかにする。式２及び３（ある特定の時点において、式２は清浄状態を表わし、式３は汚れた状態を表わす）は、Ｐ及びＣを解明するために使用される。データが多数の時点で入手可能な場合、多数の汚れデータ点が入手できる。故に、Ｐ及びＣの多数の推定が展開できる。Ｐ及びＣ推定のこの収集は、ある制約に適さねばならない。すなわち、それらは、時間的に一定でなければならず、かつ全推定の変化量は、最小化されなければならない。加えて、モデルパラメータの結果によって推定された全熱伝達抵抗は、充分合理的に、から熱力学的データから算出された抵抗値に適さねばならない。算出過程は、適用される制約のために最も適切な堆積物パラメータ上に繰り返し集まるとともに、パラメータ一式を生成する。上記パラメータの一式は、将来的な熱伝達挙動を推定するために使用される。
【００４８】
本発明の例示的な実施形態において、Ｂ値は、１，０００から１２，０００日に及ぶ。
【００４９】
モデル化され生成された熱伝達係数値とプラント熱力学的データから生成されたそれらとの比較は、図５の所与のプラントに例示されたように与えられる。
【００５０】
堆積物は、熱伝達効率、熱水力効率、及び安定性のようなマルチレベルの蒸気発電機動作に影響を及ぼす。また、これらの堆積物は、非破壊調査（ＮＤＥ）検出効率を損なうとともに、また、配管劣化を加速させるきっかけとなる。従来の方法を用いて、蒸気発電機配管束内の堆積物の測定及び性能に影響する重大なレベルの割り当てを行うことは、非常に難しい。本発明は、蒸気発電機内の堆積物状態のモデル化を提供するとともに、すべての蒸気発電機動作に関する有意義な重みを割り当てる。本発明は、データセットを取り扱うために充分な柔軟性を有し、利用可能な測定法のタイプ及び精度が非常に広い。
【００５１】
本発明の方法に従って、所与のプラントに対する蒸気発電機の資産管理は、プラント堆積物管理プログラムの査定と、最も総コストの低い堆積物管理戦略の識別とから成る。
【００５２】
堆積物状態及び関係する蒸気発電機動作効率への影響の評価は、化学洗浄、ＵＢＦ（Upper Bundle Flush）、ＥＵＢＦ（Enhanced Upper Bundle Flush）、ＳＬ（Sludge Lancing）、又はその他の是正処置などの保守アクションの適用を最適化するために実行される。
【００５３】
図１を参照すると、本方法の主要な設計データが確認できる。本発明は、（配管素材、配管展開タイプの決定と、設計圧力／温度、１次側制御温度、及び配管面積などの出力に関するパラメータと同様に、動作温度及び動作時間などのシステム運転中パラメータの測定とを引き起こす堆積物の熱抵抗を決定する段階で提供されるように）蒸気発電機配管腐食脆弱性に関する。
【００５４】
そして、会計的査定が１００で実行され、ひとたび反応が出力低下状態となるか、又は配管堆積物堆積量によって低下した出力レベルで動作するようになると、置換出力コストの決定を行う。また、会計的査定は、このような作業に対し増大する資本率及びコストを考慮する。
【００５５】
次に、反応炉／設備の使用許可期間（licensing life）の残りが、運転使用許可１１０をレビューすることによって決定される。また、腐食に脆弱性に影響を及ぼす保守停止／修正から計画されたプラント変更１２０は、水質、総出力、及び熱力学的限界のためなどに評価される。
【００５６】
履歴の及び現在の堆積物残留量は、ＣＰＴデータ、除去履歴、ＳＳＩ、及び／又は堆積物プロファイル分析のレビューに基づいて決定される。
【００５７】
隠れ還元評価は、実行及びレビューの両方が行われ、割れ目状態及び現在の割れ目程度を決定する。スラッジ分析が、侵略的不純物に対してレビュー及び査定される。さらに、配管検査履歴がレビューされ、発生した劣化メカニズムのタイプと、実施される配管修理の程度とを確定する。上記の通り、熱力学的データは、プラントに対して所得される。
【００５８】
そして、原子力蒸気発電機に対する異なる是正処置シナリオが、１３０で評価される。一例として、シナリオは、停止のたびのＥＵＢＦ／ＳＬ、停止４回毎のＩＢＬ、及び停止６回毎の完全ＤＭＴの実行を含む。
【００５９】
明細書に記載された堆積物熱伝達モデルと正味電気出力予測結果とを用いて、異なる是正処置シナリオに対する配管劣化、原子力プラント停止、及びその他の関連するコスト及び利益の評価を加味して、正味現在値及び他の経済性測定が、堆積物管理計画内の各シナリオに対して開発された。
【００６０】
堆積物層のモデル化された熱抵抗は、これらの評価の主要素であるとともに、計画された保守行動を、又はプラント運転動作の予期せぬ変化を考慮して、定期的に再算出される。
【００６１】
基本シナリオは、その他のオプション１４０の有効性の判断を参照して選択される。この基本ケースは、回収期間、ＩＲＲ、及び／又は正味現在価値について、最も魅力的な堆積物管理アクションを識別するために開発された選択肢シナリオのそれぞれとの比較を行う。
【００６２】
最後に、最も魅力的な経済的選択肢が１５０で実行され、蒸気発電機は、選択された選択肢に従って修理される。
【００６３】
例示的な実施形態において、異なる管理戦略が試みられる場合に、異なる選択肢が算出される。所与のプラントでの堆積物管理戦略に対して利用可能な選択肢の比較において、第１のオプションは、例えば、予防又は是正処置が実行されずに配管修理のみが実行された場合に選択され、積極的な堆積物管理（図６の反応性ケース）に作用を及ぼす。また、蒸気発電機資産が保護するために過度の保守が実施された場合の過度の積極的オプションが存在する。その結果、管理プログラムの累計コストの償却は、資産寿命中で遅れを取る。
【００６４】
図６を参照すると、最適な推奨管理策（ライン２）は、経済的経費に対する最大限のリターンを提供する。示されたように、ライン１は、ベースラインケースである。ライン３は、過度の保守手続を実行することによって蒸気発電機資産の過剰な保守の過度の行動ケースを提供する。
【００６５】
図６に示されたように、蒸気発電機の保守に対する最適な戦略の実行は、蒸気発電機資産の最適な経済性回復を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月20日(2009.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
稼働中の原子力プラントの蒸気発電機の是正処置を決定する方法であって、
説明的モデルパラメータを分析的に導出することによって、蒸気発電機配管の加熱面上の堆積物の熱伝達特性のモデル化を行う段階と、
蒸気発電機堆積物目標を達成するために、予防及び是正保守選択肢一式の識別を行う段階と、
前記モデル化によって、前記予防及び是正保守選択肢一式のそれぞれの電力生成への影響を決定して、前記予防及び是正保守選択肢一式のそれぞれに対する経済的コストを決定する段階と、
経済的コストの高い保守選択肢と比較して最も経済的コストの低い保守選択肢を開始する段階と
を有し、
前記モデルパラメータは、堆積物厚δ、堆積物空隙率ε、堆積物銅含有率Ｃｕ、前記配管と堆積物蒸気経路との間の堆積物全厚伝導熱伝達抵抗の実効率Ｋ、及び堆積物屈曲τから成り、
個々のパラメータδ、ε、Ｃｕ、Ｋ、及びτは、以下の式のようにＢパラメータの関数として時間において導き出され、
【数１】
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Ｍｉは、堆積物残留質量であり、
ＳＤは、堆積物固体密度であり、
ＡＴは、堆積物の影響を受ける配管外径表面積であり、
前記モデル化は、評価下にある前記稼動中のプラントに対して、経験的な堆積物測定データか又は熱力学的データ履歴及び堆積物残留質量データかのどちらか一方に基づいて前記Ｂパラメータの算出を行う段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記経済的コストが、正味現在価値、内部収益率、及び回収期間のうちの１つに基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱力学的データ履歴が、運転状態下の前記蒸気発電機内蒸気圧力、１次側高温及び低温配管温度、運転中熱伝達配管表面積、及び蒸気発電機熱出力であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記経験的な堆積物測定データは、前記蒸気発電機配管から堆積物を除去して検査することによって得られることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記堆積物除去が、前記蒸気発電機配管の前記加熱面の削り取り及び／又はランシングによって成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記検査が、前記堆積物厚δ、前記堆積物空隙率ε、前記堆積物銅含有率Ｃｕ、前記配管と堆積物蒸気経路との間の前記堆積物全厚伝導熱伝達抵抗の実効率Ｋ、及び前記堆積物屈曲τのうちの１つ以上の決定を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
前記蒸気発電機配管から採取した薄片の化学分析がさらに成され、前記堆積物熱抵抗を決定することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記予防及び是正保守選択肢一式のそれぞれに対する経済的コストの決定を行う前記段階が、計画された保守行動を、又は前記プラント運転動作の予期しない変更を計算に入れるように、前記モデル化された堆積物熱抵抗の定期的な再算出を行う段階を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記保守選択肢が、化学洗浄、アッパーバンドルフラッシュ、エンハンスドアッパーバンドルフラッシュ、及びスラッジランシングから成るグループから選択された処置を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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