(57)【要約】【課題】最短燃料移送軌跡を辿ることにより燃料移送作業を効率化しつつ燃料移送時の安全性を向上することが可能な燃料取替機制御装置および燃料取替機制御装置を提供する。【解決手段】原子力発電所における燃料集合体の移送作業に使用される燃料取替機を制御する燃料取替機制御装置において、燃料集合体移送時の燃料の始点位置および目標位置のそれぞれの３次元座標位置情報に基づいて、炉心と燃料貯蔵プール間の最短移送軌跡を３次関数式として算出する最短移送軌跡計算手段を備えたことを特徴とする燃料取替機制御装置。【選択図】  図１
2006010344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所における燃料集合体の移送作業に使用される燃料取替機を制御する燃料取替機制御装置において、燃料集合体移送時の燃料の始点位置および目標位置のそれぞれの３次元座標位置情報に基づいて、炉心と燃料貯蔵プール間の最短移送軌跡を３次関数式として算出する最短移送軌跡計算手段を備えたことを特徴とする燃料取替機制御装置。
【請求項２】
前記最短移送軌跡計算手段により算出された最短移送軌跡を３次元画面に表示させる燃料位置表示手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料取替機制御装置。
【請求項３】
前記燃料位置表示手段が、前記最短移送軌跡を移送するために必要な操作方向を上下左右方向について画面表示して視覚的に移送補助を行う視覚的移送補助手段と、最短移送軌跡上に干渉物がある場合に前記３次元画面上における視点を切替える視点切替手段と、前記３次元画面の拡大縮小表示を行う燃料位置詳細表示手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の燃料取替機制御装置。
【請求項４】
前記最短移送軌跡を移送するために必要な操作方向を上下左右方向について音声情報により提供して聴覚的移送補助を行う聴覚的移送補助手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の燃料取替機制御装置。
【請求項５】
前記燃料位置表示手段が、ＣＲＴ表示画面であることを特徴とする請求項２記載の燃料取替機制御装置。
【請求項６】
前記聴覚的移送補助手段が、スピーカであることを特徴とする請求項４記載の燃料取替機制御装置。
【請求項７】
前記最短移送軌跡を辿って始点位置から目標位置まで移送作業を行う際に、予定作業完了時刻をリアルタイムに演算表示する作業完了予定時刻管理手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料取替機制御装置。
【請求項８】
燃料取替機の本体設備に装備した音源から全方向に音波を発信し、燃料の周囲の情報を監視して、燃料移送予定軌跡上の干渉物を探知して回避する障害物回避手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料取替機制御装置。
【請求項９】
原子力発電所における燃料集合体の移送作業に使用される燃料取替機を制御する燃料取替機制御方法において、燃料集合体移送時の燃料の始点位置および目標位置のそれぞれの３次元座標位置情報に基づいて、炉心と燃料貯蔵プール間の最短移送軌跡を３次関数式として算出し、この３次関数式を使用して燃料取替機を制御することを特徴とする燃料取替機制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子力発電所の燃料取替機制御装置に係り、特に燃料移送において最短となる移送軌跡を実現することが可能な燃料取替機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原子力発電所において、燃料集合体の移送制御は、燃料取替機の運転操作卓に設置されている５桁のデジタル表示器から得られる位置情報により、燃料集合体の現在位置（始点位置）と目標位置との相対的な関係から、操作者（人間系）の判断及び操作によって目標位置へ燃料を移送している。
【０００３】
一方、燃料集合体移送を自動化することも従来実施されている。自動で燃料集合体を移送する場合、変数として燃料集合体の現在位置と目的位置の位置情報が２次元座標で与えられ、この座標により移送軌跡が決定される。このとき、燃料集合体が移送中に干渉物と接触しないように高さのデータとして固定値が入力される。この高さを示す固定値に基づいて、燃料集合体が現在位置から引き上げられ、この高さを保持した状態で目的位置の座標まで移送される。目的位置の上方まで移動した後、燃料集合体が引き下げられて移送が完了する。
【０００４】
従来技術として、燃料取替機の制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２６２１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料交換作業は、定期検査時において一定の作業時間を必要とする。そのため、燃料取替作業時間の短縮のために、運転状況の把握の効率化や、ヒューマンエラーの低減および制御の効率化が求められている。
【０００６】
しかしながら、従来の手動による燃料移送操作は、運転員の判断によって行われているため、現在位置から目標位置への移送操作を最短時間で実施することが困難であり、実際には、最短移送軌跡を逸脱した操作を行うことが多かった。
【０００７】
また、炉心から燃料貯蔵プールへの移送ルートには、干渉物が多く、特に手動操作にて燃料集合体の移送を行う場合、これらの干渉物との接触を操作者の操作によって回避しなければならず、安全性の問題が指摘されていた。
【０００８】
さらに、従来の燃料取替機制御装置の仕様は、２次元の位置データに基づくものであるため、３次元方向の観点で最短軌跡を辿る燃料集合体の移送が困難であった。すなわち、燃料集合体の移送を自動で行う場合、高さの制御については、干渉物の最大高さをクリアする高さを固定値として入力していた。そのため、燃料集合体の移送軌跡が最短ルートとはならず、作業時間の短縮を実現する上で改善すべき課題とされてきた。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、最短燃料移送軌跡を辿ることにより燃料移送作業を効率化しつつ燃料移送時の安全性を向上することが可能な燃料取替機制御装置および燃料取替機制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の燃料取替機制御装置は、上述した課題を解決するために、原子力発電所における燃料集合体の移送作業に使用される燃料取替機を制御する燃料取替機制御装置において、燃料集合体移送時の燃料の始点位置および目標位置のそれぞれの３次元座標位置情報に基づいて、炉心と燃料貯蔵プール間の最短移送軌跡を３次関数式として算出する最短移送軌跡計算手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の燃料取替機制御方法は、上述した課題を解決するために、原子力発電所における燃料集合体の移送作業に使用される燃料取替機を制御する燃料取替機制御方法において、燃料集合体移送時の燃料の始点位置および目標位置のそれぞれの３次元座標位置情報に基づいて、炉心と燃料貯蔵プール間の最短移送軌跡を３次関数式として算出し、この３次関数式を使用して燃料取替機を制御することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料取替機制御装置によれば、燃料集合体移送状況の把握を効率化し、また、燃料取替機の監視性を向上させて移送経路を最適化するので、操作員の負担が軽減されてヒューマンエラーが低減する。そのため、燃料集合体の移送時間の大幅な短縮が可能となり、また、干渉物との接触が防止されるので、作業性および安全性に優れた燃料取替機制御装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の燃料取替機制御装置は、最短移送軌跡計算手段によって、最適となる移送軌跡を算出し、燃料位置表示手段にて燃料位置の３次元表示して視覚情報を操作員に与えて視覚的移送補助手段にて視覚的に操作者にガイドし、さらに、聴覚的移送補助手段からの音声によるガイドにより、燃料棒移送軌跡の最適化を実現する。さらに、燃料移送予定軌跡上の干渉物を逐次監視して回避する機能を備える。この構成により、最短かつヒューマンエラーの少ない燃料移送を可能とするものである。
【００１４】
炉心と燃料貯蔵プールとの間には、壁面や燃料ラック等の干渉物が存在し、燃料棒の最適な最短移送軌跡は、現在位置と目的位置とを結ぶ直線最短距離とは必ずしもならない。そのため、本発明の燃料取替機制御装置は、最短移送軌跡計算手段によって、最適となる移送軌跡を演算するものである。
【００１５】
最短移送軌跡計算手段は、３次元座標データに基づいて、燃料移送軌跡が最短となる最適ルートである最短移送軌跡を３次元的に解析して演算するものである。最短移送軌跡計算手段が演算した最短移送軌跡は、３次関数式で表現され、燃料位置表示手段によって３次元表示される。操作者は、表示された最短移送軌跡に従って操作系を用いて燃料棒を操作し、炉心から燃料貯蔵プールに燃料棒を移送する。
【００１６】
本発明の燃料取替機制御装置のより具体的な実施例について、図を参照して以下に説明する。
【００１７】
図１に、本発明の燃料取替機制御装置を用いた燃料取替機制御系の構成の一実施例を示す。
【００１８】
燃料取替機制御装置１は、管理室３０に設置されており、この燃料取替機制御装置１の本体に燃料位置表示手段であるＣＲＴ表示画面２と聴覚的移送補助手段であるスピーカ３とがケーブル３１により接続されている。一方、燃料取替機上３２には、燃料取替機制御装置１と接続された操作系４（例えばジョイスティック）が設けられ、また、ＣＲＴ表示画面２およびスピーカ３が接続される。
【００１９】
このように、管理室側と、燃料棒取替の作業現場である燃料取替機上３２においてそれぞれＣＲＴ表示画面２とスピーカ３とを備える構成とすることにより、管理室３０側の監視者と操作者とが燃料取替作業の位置情報を共有するので、作業の監視性を向上する。
【００２０】
実際の燃料取替機の操作時には、図１に示す燃料取替機制御装置１にて予め設定した始点位置および目的位置の３次元座標データに基づいて、最短移送軌跡計算手段によって最短移送軌跡が演算される。この最短移送軌跡がＣＲＴ表示画面２に表示されて操作者に対して視覚的な移送補助となる一方、スピーカ３からの音声により操作者に対して聴覚的な移送補助がなされる。手動運転モードの場合、操作系４による操作での運転であり、移送軌跡が自由であるので、操作者は、ＣＲＴ表示画面２に表示される３次元表示の最短移送軌跡に従って、操作系を用いて燃料集合体を目標位置へ誘導する。
【００２１】
図２に、ＣＲＴ表示画面２の表示例を示す。
【００２２】
ＣＲＴ表示画面２は、図２に示すような３次元画面表示であり、始点位置５と目的位置６とが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標により３次元表示され、燃料集合体の現在位置は、数値表示７と掴み具８（グラップル）とでリアルタイムで時々刻々と３次元画面上に表示される。始点位置５から現在位置までの軌跡は実線で表され、現在位置から目的位置６までの軌跡は点線で表される。
【００２３】
このような３次元表示により、燃料移送軌跡の位置表示管理をし、また、移送ルートが最短移送軌跡を外れた場合に、最短移送軌跡逸脱警報を行う機能を有する。さらに、演算によってリアルタイムで最短移送軌跡に沿った移送操作による場合の作業完了予定時刻１１と、現在時刻１２とが並列して表示される。この作業完了予定時刻１１と、現在時刻１２を基にして、燃料取替機制御装置内の作業完了予定時刻管理手段により燃料棒取替作業の完了時間が演算される。そのため、予定の最短移送軌跡から外れたことによるタイムロスを、作業中にリアルタイムで適切に把握することが可能である。
【００２４】
また、ＣＲＴ表示画面２には、視覚的移送補助手段１３が備えられており、最短移送軌跡を移送するために必要な操作方向を、上下左右方向について画面表示して視覚的に移送補助を行う。図２のＣＲＴ表示画面２の場合、現在の移送方向が上段の矢印で、最短移送方向が下段の矢印で表現されている。本図において、現在の移送方向が最短移送方向であることが表示から判断可能である。
【００２５】
このＣＲＴ表示画面２による３次元燃料位置表示の際に、炉心と燃料貯蔵プールとの間に存在する干渉物等により燃料集合体の視認性が低下することがある。このような事態に対処するため、この燃料取替機制御装置１は、表示の原点となる座標を任意に変更可能とする、視点切替手段１４と、３次元燃料位置表示画面の拡大および縮小する燃料位置詳細表示手段１５とを有し、ＣＲＴ表示画面の視覚情報を適宜切替えることにより、操作画面上における燃料棒の視認性を向上させ、良好な移送環境を保つ。
【００２６】
このように、操作系４による手動操作による燃料棒取替作業に視覚的補助と聴覚的補助とによるガイドを実施することによって、最短移送軌跡を踏襲することが可能である。
【００２７】
図３に最短移送軌跡の例を示す。この図３に示す最短移送軌跡１６は、炉心１７から燃料貯蔵プール１８までの移送ルートについて、カナル１９等の干渉物を回避して最短の移送ルートを実現しており、自動移送による従来の移送軌跡２０と比較して移送距離が小さく、燃料棒の移送時間が大幅に短縮され、作業の効率化が実現する。また、視覚的および聴覚的移送補助によるガイド機能を備えたので、従来の手動移送に比較して最短ルートの逸脱が防止され、より安全性が向上された燃料取替機制御装置を提供することが可能である。
【００２８】
一方、本発明の燃料取替機制御装置を用いた燃料取替機の他の実施例について図４に示す。
【００２９】
この実施例の燃料取替機制御装置は、掴み具８に音源２１を備えた障害物回避手段を取り付ける構成としたものである。音源２１からは、音波２２が照射され、この音波２２の反射を探知することにより干渉物の有無を探知し、画面表示や音声により警報する。このような構成とすることにより、移送ルート上の干渉物を認識することができるので、安全性がさらに向上する。また、自動操作の場合なら、干渉物を自動的に回避する構成とすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の燃料取替機制御装置の構成を示す構成図。
【図２】燃料位置表示装置の３次元表示画面の例を示す模式図。
【図３】本発明の燃料取替機制御装置による炉心から燃料プール間への燃料集合体の移送経路を示す構成図。
【図４】音源を取り付けた燃料取替機による、炉心から燃料プール間への燃料集合体の移送を示す構成図。
【符号の説明】
【００３１】
１  燃料取替機制御装置
２  ＣＲＴ表示画面
３  スピーカ
４  操作系
５  始点位置
６  目的位置
７  現在位置
８  掴み具
１１  作業完了予定時刻
１２  現在時刻
１３  視覚的移送補助手段
１４  視点切替手段
１５  燃料位置詳細表示手段
１６  最短移送軌跡
１７  炉心
１８  燃料貯蔵プール
１９  カナル
２０  従来の移送軌跡
２１  音源
２２  音波
３０  管理室
３１  ケーブル
３２  燃料取替機上
【図１】
2006010344.tif 000003
【図２】
2006010344.tif 000004
【図３】
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【図４】
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