(57)【要約】【課題】シミュレーション装置において、過去の運転操作の適否を遡って判断する材料を迅速に提供する。【解決手段】実施形態によれば、シミュレーション装置は、模擬運転条件設定部２１と、模擬状態計算部１０１と、模擬結果表示部４１と、模擬運転制限値計算部２４と、模擬結果保存部３１と、模擬運転操作指令とは異なる仮想運転条件を設定する仮想運転条件設定部２５と、仮想状態計算部１０２と、仮想運転制限値計算部２８と、仮想結果保存部３２と、仮想運転条件、仮想状態および仮想運転制限値を検索する検索部２９と、仮想状態および仮想運転制限値等を表示する仮想結果表示部４２と、を有する。【選択図】図１
2019078723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心を備えた原子力プラントの運転操作と挙動とを模擬するシミュレーション装置であって、
模擬運転操作指令に基づいて前記原子力プラントの模擬運転条件を設定する模擬運転条件設定部と、
前記模擬運転条件に基づいて原子力プラントの模擬状態を計算する模擬状態計算部と、
前記模擬状態を表示する模擬結果表示部と、
前記模擬運転条件および前記模擬状態に基づいて前記原子力プラントの模擬運転制限値を計算する模擬運転制限値計算部と、
前記模擬運転条件、前記模擬状態および前記模擬運転制限値を保存する模擬結果保存部と、
前記模擬運転操作指令とは異なる仮想運転条件を設定する仮想運転条件設定部と、
前記仮想運転条件に基づいて原子力プラントの仮想状態を計算する仮想状態計算部と、
前記仮想運転条件および前記仮想状態に基づいて前記原子力プラントの仮想運転制限値を計算する仮想運転制限値計算部と、
前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の複数の組を保存する仮想結果保存部と、
前記仮想結果保存部に保存された前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の複数の組から少なくとも一つの組を検索する検索部と、
前記検索部で検索された前記少なくとも一つの前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の組を表示する仮想結果表示部と、
を有することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
前記模擬状態は、前記原子力プラントの熱水力的状態を含む模擬プラント状態と、前記炉心の核的状態を含む模擬炉心状態とを含み、
前記模擬状態計算部は、
前記模擬運転条件に基づいて、前記模擬プラント状態を計算する模擬プラント状態計算部と、
前記模擬運転条件および前記模擬プラント状態に基づいて、前記模擬炉心状態を計算する模擬炉心状態計算部と、
を含み、
前記模擬結果表示部は、前記模擬プラント状態および前記模擬炉心状態を表示するものであり、
前記模擬運転制限値計算部は、前記模擬運転条件、前記模擬プラント状態および前記模擬炉心状態に基づいて前記原子力プラントの模擬運転制限値を計算するものであり、
前記模擬結果保存部は、前記模擬運転条件、前記模擬プラント状態、前記模擬炉心状態および前記模擬運転制限値を保存するものであり、
前記炉心を備えた原子力プラントの前記仮想状態は、前記原子力プラントの熱水力的状態を含む仮想プラント状態と、前記炉心の核的状態を含む仮想炉心状態とを含み、
前記仮想状態計算部は、
前記仮想運転条件に基づいて、前記仮想プラント状態を計算する仮想プラント状態計算部と、
前記仮想運転条件および前記仮想プラント状態に基づいて、前記仮想炉心状態を計算する仮想炉心状態計算部と、
を含み、
前記仮想運転制限値計算部は、前記仮想運転条件、前記仮想プラント状態および前記仮想炉心状態に基づいて前記原子力プラントの仮想運転制限値を計算するものであり、
前記仮想結果保存部は、前記仮想運転条件、前記仮想プラント状態、前記仮想炉心状態および前記仮想運転制限値の複数の組を保存するものであり、
前記検索部は、前記仮想運転条件、前記仮想プラント状態、前記仮想炉心状態および前記仮想運転制限値の複数の組から少なくとも一つの組を検索するものであり、
前記仮想結果表示部は、前記検索部で検索された前記少なくとも一つの前記仮想運転条件、前記仮想プラント状態、前記仮想炉心状態および前記仮想運転制限値の組を表示するものであること、
を特徴とする請求項1に記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
前記運転制限値は、最大線出力密度、最小限界出力比、安定性ライン、ロッドブロックラインのうちの少なくとも一つを含むこと、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
前記仮想運転条件設定部は、前記仮想運転条件として、前記原子力プラントの制御棒操作、再循環流量操作、および制御棒および再循環流量のホールド操作、のうちの少なくとも一つにおいて前記模擬運転操作指令とは異なる運転条件を設定するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
シミュレーション装置を用いて、炉心を備えた原子力プラントの運転操作と挙動とを模擬するシミュレーション方法であって、
前記シミュレーション装置は、模擬運転条件設定部と、模擬状態計算部と、模擬結果表示部と、模擬運転制限値計算部と、模擬結果保存部と、仮想運転条件設定部と、仮想状態計算部と、仮想運転制限値計算部と、仮想結果保存部と、検索部と、仮想結果表示部と、を備え、
当該シミュレーション方法は、
前記模擬運転条件設定部が、模擬運転操作指令に基づいて前記原子力プラントの模擬運転条件を設定する模擬運転条件設定ステップと、
前記模擬状態計算部が、前記模擬運転条件に基づいて、模擬状態を計算する模擬状態計算ステップと、
前記模擬結果表示部が、前記模擬状態を表示する模擬結果表示ステップと、
前記模擬運転制限値計算部が、前記模擬運転条件および前記模擬状態に基づいて前記原子力プラントの模擬運転制限値を計算する模擬運転制限値計算ステップと、
前記模擬結果保存部が、前記模擬運転条件、前記模擬状態および前記模擬運転制限値を保存する模擬結果保存ステップと、
前記仮想運転条件設定部が、前記模擬運転操作指令とは異なる仮想運転条件を設定する仮想運転条件設定ステップと、
前記仮想状態計算部が、前記仮想運転条件に基づいて、仮想状態を計算する仮想状態計算ステップと、
前記仮想運転制限値計算部が、前記仮想運転条件、前記仮想状態に基づいて前記原子力プラントの仮想運転制限値を計算する仮想運転制限値計算ステップと、
前記仮想結果保存部が、前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の複数の組を保存する仮想結果保存ステップと、
前記検索部が、前記仮想結果保存部に保存された前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の複数の組から少なくとも一つの組を検索する検索ステップと、
前記仮想結果表示部が、前記検索ステップで検索された前記少なくとも一つの前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の組を表示する仮想結果表示ステップと、
を有することを特徴とするシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、原子力プラントの運転訓練に用いられるシミュレーション装置およびそれを用いたシミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力発電プラントの起動は、制御棒の引抜と再循環流量の増加によって行われる。はじめに制御棒全挿入で最低再循環ポンプ速度の状態から制御棒を引き抜き臨界状態に持って行き、さらに、制御棒を引き抜いて核加熱により定格圧力まで昇温・昇圧する。その後、タービンを併入して発電機を並列して制御棒引抜と再循環流量の増加による炉心流量の増加により発電機出力を上昇させる。
【０００３】
なお、発電機出力は、原子炉の熱出力の増大にともなって増大するものであって、熱出力にほぼ比例する。また、炉心流量は、再循環流量の増加にともなって増加するものであって、再循環流量にほぼ比例する。
【０００４】
発電機出力上昇時には種々の運転制限条件を満足しながら出力上昇をする必要がある。主な運転制限は以下のとおりである。
【０００５】
１）ロッド（制御棒）ブロックライン
２）ＭＣＰＲ（最小限界出力比：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  ｒａｔｉｏ）
３）ＭＬＨＧＲ（最大線出力密度：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｈｅａｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ）
４）安定性ライン
シミュレーション装置を用いた原子力プラントの運転訓練においても、訓練員（運転員）は、実機プラントの操作と同様に、種々の運転制限を満足しながら模擬操作を行うことが求められる。
【０００６】
通常、原子力プラントの運転操作を行う場合、あらかじめ３次元炉心計算などを実施して運転計画を立てて、その運転計画に沿って運転を開始する。訓練員がシミュレーション装置を用いて模擬操作を行う場合も同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４７０３２８１号公報
【特許文献２】特開昭６１−８８１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、原子力プラントの運転操作は通常は運転計画に沿って行うが、モデルの精度などにより計画とずれることがあり、その際は運転計画を修正する必要がある。すなわち、炉心流量を増加するか、制御棒を引き抜くか、または炉心流量、制御棒ともホールドしてゼノン（Ｘｅ）の蓄積を待つような負の反応度を投入するか、あるいは、一時的に制御棒を挿入するか再循環流量を低下させるかなどの判断をする必要がある。
【０００９】
シミュレーション装置を用いた訓練において、運転制限を逸脱したときにその理由を知ることは困難である。ある運転操作をして制限を逸脱したときには、その操作の前に戻ってそれ以外の操作を試みることになる。しかし、この作業は、手間がかかり煩雑であって長時間を要する。
【００１０】
本発明の実施形態はこのような事情によりなされたもので、シミュレーション装置を用いて原子力プラントの運転操作の訓練をする際に、過去の運転操作の適否を遡って判断する材料を迅速に提供可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態に係るシミュレーション装置は、炉心を備えた原子力プラントの運転操作と挙動とを模擬するシミュレーション装置であって、模擬運転操作指令に基づいて前記原子力プラントの模擬運転条件を設定する模擬運転条件設定部と、前記模擬運転条件に基づいて原子力プラントの模擬状態を計算する模擬状態計算部と、前記模擬状態を表示する模擬結果表示部と、前記模擬運転条件および前記模擬状態に基づいて前記原子力プラントの模擬運転制限値を計算する模擬運転制限値計算部と、前記模擬運転条件、前記模擬状態および前記模擬運転制限値を保存する模擬結果保存部と、前記模擬運転操作指令とは異なる仮想運転条件を設定する仮想運転条件設定部と、前記仮想運転条件に基づいて原子力プラントの仮想状態を計算する仮想状態計算部と、前記仮想運転条件および前記仮想状態に基づいて前記原子力プラントの仮想運転制限値を計算する仮想運転制限値計算部と、前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の複数の組を保存する仮想結果保存部と、前記仮想結果保存部に保存された前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の複数の組から少なくとも一つの組を検索する検索部と、前記検索部で検索された前記少なくとも一つの前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の組を表示する仮想結果表示部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本実施形態に係るシミュレーション方法は、シミュレーション装置を用いて、炉心を備えた原子力プラントの運転操作と挙動とを模擬するシミュレーション方法であって、前記シミュレーション装置は、模擬運転条件設定部と、模擬状態計算部と、模擬結果表示部と、模擬運転制限値計算部と、模擬結果保存部と、仮想運転条件設定部と、仮想状態計算部と、仮想運転制限値計算部と、仮想結果保存部と、検索部と、仮想結果表示部と、を備え、当該シミュレーション方法は、前記模擬運転条件設定部が、模擬運転操作指令に基づいて前記原子力プラントの模擬運転条件を設定する模擬運転条件設定ステップと、前記模擬状態計算部が、前記模擬運転条件に基づいて、模擬状態を計算する模擬状態計算ステップと、前記模擬結果表示部が、前記模擬状態を表示する模擬結果表示ステップと、前記模擬運転制限値計算部が、前記模擬運転条件および前記模擬状態に基づいて前記原子力プラントの模擬運転制限値を計算する模擬運転制限値計算ステップと、前記模擬結果保存部が、前記模擬運転条件、前記模擬状態および前記模擬運転制限値を保存する模擬結果保存ステップと、前記仮想運転条件設定部が、前記模擬運転操作指令とは異なる仮想運転条件を設定する仮想運転条件設定ステップと、前記仮想状態計算部が、前記仮想運転条件に基づいて、仮想状態を計算する仮想状態計算ステップと、前記仮想運転制限値計算部が、前記仮想運転条件、前記仮想状態に基づいて前記原子力プラントの仮想運転制限値を計算する仮想運転制限値計算ステップと、前記仮想結果保存部が、前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の複数の組を保存する仮想結果保存ステップと、前記検索部が、前記仮想結果保存部に保存された前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の複数の組から少なくとも一つの組を検索する検索ステップと、前記仮想結果表示部が、前記検索ステップで検索された前記少なくとも一つの前記仮想運転条件、前記仮想状態および前記仮想運転制限値の組を表示する仮想結果表示ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、シミュレーション装置を用いて原子力プラントの運転操作の訓練をする際に、過去の運転操作の適否を遡って判断する材料を迅速に提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るシミュレーション方法の手順を示す流れ図である。
【図３】図２のシミュレーション方法における模擬計算ステップの詳細手順を示す流れ図である。
【図４】図２のシミュレーション方法における仮想計算の条件設定、実行、保存のステップの詳細手順を示す流れ図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置で模擬対象とする沸騰水型原子力プラントの起動時の発電機出力の時間変化の例を表すグラフである。
【図６】図５の出力上昇過程における熱出力と炉心流量の関係の軌跡および制限条件を示すグラフである。
【図７】図６の熱出力と炉心流量の関係における運転可能領域を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置で模擬対象とする沸騰水型原子力プラントの起動途中時の制御棒パターンの一例を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置で模擬対象とする沸騰水型原子力プラントの起動途中時の制御棒パターンの一例を模式的に示す平面図であって、図８の状態から次の段階に変更するようすを示す図である。
【図１０】図６の点Ｄから点Ｅを経て点Ｆまでの模擬計算を行う場合に模擬設定条件とは異なる複数の仮想設定条件で計算した結果を、熱出力と炉心流量の関係の軌跡として示すグラフである。
【図１１】図１０の計算結果において、最小限界出力比の等高線を示すグラフである。
【図１２】図１０および図１１の計算結果に基づいて、仮想設定条件のうちのどの条件であれば運転制限条件を逸脱しなかったかを表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置およびシミュレーションについて説明する。
【００１６】
はじめに、図５ないし図７に基づいて、一般的な沸騰水型原子力プラントの起動時における制御棒操作と炉心流量（または再循環流量）と熱出力（または発電機出力）との関係およびそれらの制限条件について説明する。
【００１７】
図５は、本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置で模擬対象とする沸騰水型原子力プラントの起動時の発電機出力の時間変化の例を表すグラフである。図６は、図５の出力上昇過程における熱出力と炉心流量の関係の軌跡および制限条件を示すグラフである。
【００１８】
前述のように、一般に、沸騰水型原子力発電プラントの起動は、制御棒の引抜と再循環流量の増加によって行われる。図７は、図６の熱出力と炉心流量の関係における運転可能領域を示すグラフである。
【００１９】
図５および図６において、点Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈの順の運転軌跡を取りながら熱出力および発電機出力を上昇させていく。図５および図６の運転軌跡において、実線Ｂ−Ｃ、Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈは、制御棒位置を変えずに再循環流量を増大させていく過程を示す。また、破線Ａ−Ｂ，Ｃ−Ｄ−Ｅは、再循環流量を変えずに制御棒を引き抜いていく過程を示す。
【００２０】
なお、図５および図６において、破線Ａ−Ｂでは制御棒操作での出力上昇に伴って自然対流が促進されるため、炉心流量が若干増大する。また、実線Ｇ−Ｈでは、制御棒はホールドされているがゼノン蓄積による出力低下を補償するために炉心流量を増大させて、熱出力を一定に維持する。
【００２１】
前述のように、原子力プラントの発電機出力上昇時には、ロッドブロックライン、ＭＣＰＲ（最小限界出力比）、ＭＬＨＧＲ（最大線出力密度）、安定性ラインなどの種々の運転制限を満足させながら運転操作をする必要がある。
【００２２】
図６には、ロッドブロックラインおよび安定性ラインを合わせて表示している。原子力プラントの健全性を保持するために、図６において、安定性ラインの右下側、かつ、安定性ラインの右下側の領域で運転する必要がある。その運転可能領域は、図７の斜線部として示されている。
【００２３】
ロッドブロックラインは、図６および図７に示すように、炉出力および炉心流量のポイント量から決まり、炉心出力の３次元分布すなわち制御棒のパターンには依存しない量である。この制限を超えないよう運転する必要がある。
【００２４】
最大線出力密度ＭＬＨＧＲは、燃料ｉを軸方向のノードｊで区分するとき、その燃料ｉのノードｊでの線出力密度ＬＨＧＲｉｊの最大値である。ここで、ＬＨＧＲｉｊは棒状燃料を使用している原子炉の燃料棒の単位長さ当たりの出力である。
ＭＬＨＧＲには、その許容最大値（制限値）が設定されていて、それより大きな値にしてはならないとされている。ＭＬＨＧＲの制限値は、たとえば１３．４ｋＷ／ｆｔ（４４ｋＷ／ｍ）に設定されている。また、ＭＬＨＧＲは、その定義から、炉心出力の３次元分布、すなわち制御棒のパターンに依存する量である。出力が高く出力分布のピークが高いほど、制限値を超える可能性が高くなる。
【００２５】
最小限界出力比ＭＣＰＲは各燃料集合体（バンドル）ｉの限界出力比ＣＰＲｉの最小値である。
【００２６】
限界出力比（ＣＰＲ）は、限界出力／燃料集合体発生熱出力、で定義される。また、限界出力は、核沸騰から膜沸騰に遷移する状態となる燃料集合体出力である。
【００２７】
限界出力比は、燃焼度、燃料タイプ、バンドル流量、軸方向出力分布形、入口サブクーリングの補正係数などの関数であり、炉心出力の３次元分布、すなわち制御棒のパターンに依存する量である。ＭＣＰＲはたとえば、１．２より大きくなければならないという制限がある。運転上は熱出力が高くて炉心流量が低いほどＭＣＰＲが小さくなり、制限に対して厳しくなる。
【００２８】
安定性は炉心およびチャンネルの核熱水力的安定性を示すものであり、安定性計算コードによって計算される。図６および図７に示すように、炉心流量と熱出力の関係として安定性の制限ラインが定義される。運転上、これを超えないようにすることが必要となる。
【００２９】
すなわち、出力運転時には図７の斜線で示す領域内で制御棒操作および再循環流量操作をする必要があり、かつＭＬＨＧＲとＭＣＰＲの制限を満足するように運転し、目標とする出力に到達させる必要がある。
【００３０】
つぎに、本発明に係るシミュレーション装置の一実施形態の構成とこれを用いたシミュレーション方法について説明する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【００３２】
この実施形態に係るシミュレーション装置は、入力部、演算部、記憶部、表示部等を備えた一般的な電子計算機によって実現できるものである。シミュレーション装置は、入力部として、模擬運転条件入力部１１と、検索入力部１２とを有する。シミュレーション装置の演算部としては、模擬運転条件設定部２１と、模擬プラント状態計算部２２と、模擬炉心状態計算部２３と、模擬運転制限値計算部２４と、仮想運転条件設定部２５と、仮想プラント状態計算部２６と、仮想炉心状態計算部２７と、仮想運転制限値計算部２８と、検索部２９とが含まれている。ここで、模擬プラント状態計算部２２と模擬炉心状態計算部２３とを合わせて模擬状態計算部１０１とも呼ぶ。また、仮想プラント状態計算部２６と仮想炉心状態計算部２７とを合わせて仮想状態計算部１０２とも呼ぶ。
【００３３】
シミュレーション装置の記憶部としては、模擬結果保存部３１と、仮想結果保存部３２とが含まれている。シミュレーション装置の表示部としては、模擬結果表示部４１と、仮想結果表示部４２とが含まれている。
【００３４】
ただし、たとえば模擬運転条件入力部１１と検索入力部１２とは、シミュレーション装置の入力部の機能として含まれているのであって、ハードウェアとして別個のものである必要はない。演算部、記憶部、表示部についても同様である。
【００３５】
つぎに、図１のシミュレーション装置を用いたシミュレーション方法について、図２〜図４を参照しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るシミュレーション方法の手順を示す流れ図である。図３は、図２のシミュレーション方法における模擬計算ステップの詳細手順を示す流れ図である。図４は、図２のシミュレーション方法における仮想計算の条件設定、実行、保存のステップの詳細手順を示す流れ図である。
【００３６】
はじめに、図２に示す全体の手順の流れを説明する。
【００３７】
まず、運転員（シミュレーション装置を用いて訓練を受ける訓練生または指導を行う教官等）が、模擬運転条件入力部１１を用いて制御棒パターンや再循環流量などの現在の運転条件を入力し、模擬運転条件設定部２１が模擬運転条件を設定する（ステップＳ１０）。
【００３８】
つぎに、設定された模擬運転条件に基づいて模擬計算が実行される（ステップＳ２０）。その詳細については、図３などを参照して後述する。
【００３９】
つぎに、模擬結果表示部４１が模擬計算の結果を表示し（ステップＳ３０）、模擬結果保存部３１が模擬計算の結果を保存する（ステップＳ４０）。
【００４０】
つぎに、仮想計算の条件設定、実行、保存が行われる（ステップＳ５０）。これは、運転員が実際に行った操作と異なる操作を行ったと仮定したときにどのような事象が生じるかを計算してその結果を保存するものである。仮想計算は予測計算と呼ぶこともできる。仮想計算（予測計算）の詳細については、図４などを参照して後述する。
【００４１】
つぎに、検索入力部１２からの検索入力があるかどうか判断される（ステップＳ６０）。検索入力がある場合（ステップＳ６０でＹｅｓの場合）、検索部２９が仮想計算条件およびその結果の検索を行い（ステップＳ７０）、仮想結果表示部４２が、検索された結果を表示する（ステップＳ８０）。
【００４２】
ステップＳ６０で検索入力部１２からの検索入力がないと判定された場合は、時刻ｔをΔｔだけ進める（ステップＳ９０）。そして、継続の信号が入力された場合（ステップＳ１００で継続の場合）には計算を継続し、そうでない場合（ステップＳ１００でホールドの場合）は判定を継続する。
【００４３】
ステップＳ３０では模擬計算の結果として核計装読み値や運転制限値も表示され、運転員はこの表示を見て、次のタイミングのステップＳ１０で、模擬運転条件を適宜変更するように操作することができる。
【００４４】
つぎに、図３に沿って、模擬計算ステップＳ２０の詳細手順を説明する。はじめに、模擬プラント状態計算部２２が、ステップＳ１０で設定された模擬運転条件に基づいて、模擬プラント状態を計算する（ステップＳ２１）。これにより、炉心流量などが計算される。
【００４５】
つぎに、模擬炉心状態計算部２３が、ステップＳ１０で設定された模擬運転条件やステップＳ２１で計算された炉心流量などの計算結果に基づいて、模擬炉心状態を計算する（ステップＳ２２）。これにより、核計装読み値などの炉心の核的状況を含む炉心状態が計算される。
【００４６】
つぎに、模擬運転制限値計算部２４が、ステップＳ１０で設定された模擬運転条件、ステップＳ２１で計算されたプラント状態計算結果、およびステップＳ２２で計算された炉心状態計算結果に基づいて、模擬運転制限値を計算する（ステップＳ２３）。
【００４７】
つぎに、図４に沿って、仮想計算（予測計算）の条件設定、実行、保存を行うステップＳ５０の詳細手順を説明する。
【００４８】
はじめに、仮想運転条件設定部２５が、模擬運転条件入力部１１から入力された運転条件とは異なる仮想運転条件を設定する（ステップＳ５１）。たとえば、ある時点で、運転員による模擬運転条件入力部１１からの運転条件として、制御棒による出力増加を行う操作が設定されている場合において、仮想運転条件設定部２５が、その時点から炉心流量による出力増加を行う操作の開始を設定する。仮想運転条件の設定（ステップＳ５１）は、たとえば、模擬運転条件入力部１１からの入力があったとき、または定期的に行われる。
【００４９】
つぎに、ステップＳ５１で設定された仮想運転条件に基づいて、模擬計算ステップＳ２０（ステップＳ２１〜Ｓ２３）と同様に、仮想プラント状態計算部２６が仮想プラント状態を計算し（ステップＳ５２）、仮想炉心状態計算部２７が仮想炉心状態を計算し（ステップＳ５３）、仮想運転制限値計算部２８が仮想運転制限値を計算する（ステップＳ５４）。
【００５０】
つぎに、仮想結果保存部３２が、ステップＳ５２〜Ｓ５４で得られた仮想計算の結果を、仮想運転条件とともに保存する（ステップＳ５５）。
【００５１】
つぎに、仮想運転条件の目標が達成されたかどうかが判断され（ステップＳ５６）、仮想運転条件の目標が達成されていない場合（ステップＳ５６でＮｏの場合）はステップＳ５２に戻り、仮想運転条件の目標が達成されている場合（ステップＳ５６でＹｅｓの場合）は、ステップＳ６０へ進む。
【００５２】
本シミュレーション方法において、運転員は種々の模擬運転操作を行う。すなわち、模擬運転条件入力部１１を介して運転員の模擬運転操作内容が入力される。このとき、本シミュレーション装置では、模擬計算が行われると同時に、運転員が行った実際の操作内容とは異なる仮想運転条件による仮想計算が行われ、その仮想計算の結果が仮想結果保存部３２に保存される。
【００５３】
本シミュレーション方法において、運転員が種々の模擬運転操作を行った結果、運転制限条件から逸脱した場合、運転員が検索入力部１２からの入力を行うことにより、仮想結果保存部３２に保存された仮想計算の結果を検索し、その検索された結果を迅速に表示することができる。これにより、運転員は、過去の運転操作履歴の中で、どの部分が妥当でなかったか、どのように運転操作すれば運転制限条件から逸脱しなかったかを迅速に理解することができる。
【００５４】
なお、上記説明では、模擬プラント状態計算部２２が模擬プラント状態計算ステップＳ２１を実行し、模擬炉心状態計算部２３が模擬炉心状態計算ステップＳ２２を実行するものとした。しかし、模擬プラント状態計算部２２と模擬炉心状態計算部２３が一体の模擬状態計算部１０１として機能して、模擬プラント状態計算ステップＳ２１と模擬炉心状態計算ステップＳ２２を合わせた模擬状態計算ステップＳ２０１を実行するようにしてもよい。
【００５５】
同様に、仮想プラント状態計算部２６と仮想炉心状態計算部２７が一体の仮想状態計算部１０２として機能して、仮想プラント状態計算ステップＳ５２と仮想炉心状態計算ステップＳ５３を合わせた仮想状態計算ステップＳ５０１を実行するようにしてもよい。
【００５６】
つぎに仮想計算の具体例を説明する。
【００５７】
まず、制御棒パターンを変更する場合の例について説明する。この場合は、仮想運転条件設定ステップＳ５１（図４）で、制御棒パターンの設定または修正を行う。ここでは、一例として、沸騰水型原子力プラントの起動時において、図８に示す現在の制御棒パターンを、図９に示す制御棒パターン（目標パターン）に変更するものとする。
【００５８】
図８および図９は沸騰水型原子炉プラントの炉心部の横断面における各制御棒の位置を示している。沸騰水型原子炉プラントの制御棒は、炉心内に上方に向けて挿入され、下方に向けて引き抜かれる。図８および図９で、１０、２４、２８、３２などの数字は各制御棒の引抜位置を示している。全挿入状態を０で表し、全引抜き状態を４８で表し、その間を２ノッチずつ挿入・引抜きするようになっている。なお、沸騰水型原子炉プラントの制御棒は十字状で、各制御棒は４体の燃料集合体（図示せず）によって囲まれている。
【００５９】
図８に示す現在の制御棒パターンでは引抜位置が２８ノッチの制御棒が８本あり、図９に示す目標の制御棒パターンでは、これら８本の制御棒を順次２ノッチだけ引き抜いていずれも引抜位置が３０になるようにする。８本の制御棒の引き抜きは１本ずつ順次行うものであり、図９の矢印は、それらの制御棒を引き抜く順番を示している。
【００６０】
この例の場合、制御棒パターンを変更するにあたり、図９の矢印の順に８本の制御棒すべての引き抜きを行うことを目標として設定する。
【００６１】
仮想計算の他の具体例として、炉心流量を変更する場合は、仮想運転条件設定ステップＳ５１（図４）で、炉心流量をあらかじめ決められた量だけ目標値に向かって増加させる。たとえば、炉心流量の目標値として、定格流量である１００％流量まで増加するとして設定する。
【００６２】
仮想計算の他の具体例として、制御棒操作および炉心流量の操作をホールドするという設定も可能である。あらかじめ決められた時間（たとえば１時間）だけ制御棒操作および炉心流量の操作をホールドし、ゼノン濃度の変化（増加）に伴う状態変化を計算する。この場合は、運転条件目標は、たとえば１時間のホールド時間を維持することを目標とする。
【００６３】
次に、本実施形態による運転訓練の流れの例について説明する。図１０は、図６の点Ｄから点Ｅを経て点Ｆまでの模擬計算を行う場合に、その模擬計算と同時に、模擬設定条件とは異なる複数の仮想設定条件で計算した結果を、熱出力と炉心流量の関係の軌跡として示すグラフである。図１０において、模擬運転における点Ｄ−Ｅ−Ｆの軌跡を○印で表し、模擬運転状態から離れて変化していく仮想計算（予測計算）の結果を×印で表わしている。また、仮想計算において、炉心流量による出力増加の計算結果を実線矢印で示し、制御棒による出力増加の計算結果を点線矢印で示している。
【００６４】
前述のように、点Ｄ−Ｅ間は制御棒を操作して出力を増加させ、点Ｅ−Ｆ間は炉心流量（再循環流量）を増大させて出力を増加させている。
【００６５】
点Ｄ−Ｅ−Ｆの模擬計算を進めることにより、○印で示された点の運転制限が記録され、さらに、×印で示された点の運転制限が計算され、保存される。
【００６６】
図１１は、図１０の計算結果において、最小限界出力比の等高線を示すグラフである。この例では制御棒を引き抜く操作を行うＤ−Ｅ間には最小限界出力比は低下し、炉心流量を増大させるＥ−Ｆ間には最小限界出力比はあまり変化しない、ということがわかる。
【００６７】
図１２は、図１０および図１１の計算結果に基づいて、仮想設定条件のうちのどの条件であれば運転制限条件を逸脱しなかったかを表すグラフである。図１２で、×印は、模擬運転状態から離れて変化していく仮想計算（予測計算）の結果により許容範囲内と判定されたものを表している。また、◇印は、仮想計算の結果により許容範囲を逸脱していると判定されたものを表している。さらに●印は検索点を表している。また、仮想計算において、炉心流量による出力増加の計算結果を実線矢印Ｆ１〜Ｆ５で示し、制御棒による出力増加の計算結果を点線矢印ＣＲ１〜ＣＲ３で示している。
【００６８】
図１２において、模擬計算は、点Ｄ−Ｅ”−Ｅ−Ｅ’の順に推移して、点Ｅ’で許容範囲を逸脱している。検索点●印の過去の運転での予測計算の結果を検索すると、実線矢印Ｆ３に示す予測計算では許容範囲を逸脱していないことがわかる。すなわち、点Ｅ’’から、実線矢印Ｆ３に沿って炉心流量による出力増加の運転をしていれば、許容範囲を逸脱しなかったことがわかる。
【００６９】
本実施形態では過去の運転点に戻って再計算することなく運転許容範囲を逸脱の有無および運転可能の状況を迅速に表示することができ、運転理解がしやすくなる。
【００７０】
上述の仮想計算の条件設定、実行、保存のステップＳ５０として、たとえば上記の制御棒操作、再循環流量操作、制御棒および再循環流量のホールド操作の３種類の操作のうちの１種類の条件設定に基づいて実行、保存を行ってもよいが、複数種類の条件設定に基づいて複数種類を行ってもよい。
【００７１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１１…模擬運転条件入力部、  １２…検索入力部、  ２１…模擬運転条件設定部、  ２２…模擬プラント状態計算部、  ２３…模擬炉心状態計算部、  ２４…模擬運転制限値計算部、  ２５…仮想運転条件設定部、  ２６…仮想プラント状態計算部、  ２７…仮想炉心状態計算部、  ２８…仮想運転制限値計算部、  ２９…検索部、  ３１…模擬結果保存部、  ３２…仮想結果保存部、  ４１…模擬結果表示部、  ４２…仮想結果表示部、１０１…模擬状態計算部、１０２…仮想状態計算部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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