(57)【要約】【課題】認可基準を満たす原子炉炉心を設計するためのコンピュータ設計方法およびシステムを提供すること。【解決手段】与えられた原子炉プラントの原子炉を設計するコンピュータ設計方法において、初期テスト原子炉炉心設計が、ユーザによって入力された複数の制限に基づいて、与えられたプラントについて生成される。制限は、与えられたプラントを運転するために満たされるべき複数の遷移時認可制約を含む。方法は、テスト炉心設計を評価するために、１組の自動化ツールから、１つまたは複数の自動化ツールを選択する段階と、ユーザに表示するためのデータを出力するために、選択された自動化ツールのうちの１つまたは複数を動作させる段階とを含む。表示されるデータは、遷移時認可制約を含む制限を満たす炉心設計に関係する。【選択図】図１
2008157937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられた原子炉プラントの原子炉炉心のコンピュータ設計方法であって、
ユーザによって入力された複数の制限に基づいて、前記与えられた原子炉プラント用の初期テスト原子炉炉心設計を生成するステップであって、前記制限が、前記与えられたプラントによる動力運転のために満たされるべき複数の遷移時認可制約を含むステップと、
テスト炉心設計を評価するために、１組の自動化ツール（７００）から、１つまたは複数の自動化ツールを選択するステップと、
前記遷移時認可制約を含む前記制限を満たす炉心設計に関するユーザに表示するためのデータを出力するために、選択された自動化ツールのうちの１つまたは複数を動作させるステップと、を含む方法。
【請求項２】
ある選択された自動化ツールを動作させるステップが、
複数のシミュレーション出力を生成するために、前記テスト炉心設計を用いて原子炉運転をシミュレートするステップと、
複数の遷移時認可結果を生成するために、前記シミュレーション出力を使用して認可コードプログラムを実行するステップと、
前記遷移時認可結果に基づいて、前記制限に対する前記テスト炉心設計の忠実さを定量化する目的関数で使用される制約制限定義を修正するステップと、
各シミュレーション出力について、修正された制約制限定義と共に前記目的関数を使用して、代表目的関数値を計算するステップと、
あるとすれば、前記シミュレーション出力のどれが制限に違反するかを決定するために、前記目的関数値を評価するステップと、
前記評価ステップが制限違反なしを示している場合、またはすべての制限が前記ユーザにとって許容可能なマージン内にある場合、前記ユーザに表示するための許容可能な炉心設計に関するデータを出力するステップと、
前記ユーザに表示するための、前記シミュレーション中に前記炉心によって違反された制限を示すデータと、前記制限違反に基づいて前記テスト炉心設計を修正するための手順推奨とを提供するステップと、を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記入力制限が、前記遷移時認可制約を生成するために実行される複数の認可遷移時計算定義を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記１組の自動化ツールが、前記テスト炉心設計の前記棒パターンを修正するための棒パターン設計ツールと、前記テスト炉心設計の炉心装荷パターンを修正するための炉心装荷パターン設計ツールと、前記テスト炉心設計内の前記新規燃料装荷パターンを修正するための新規燃料集合体タイプ設計ツールと、を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記棒パターン、炉心装荷パターン、および新規燃料集合体タイプ設計ツールの各々が、順次起動され、すべての棒、照射済燃料および新規燃料の変更が前記テスト炉心設計において網羅されるまで、各対応するツールに出力としてフィードバックを提供することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記テスト炉心設計、制限、遷移時認可制約、遷移時認可結果、出力、および前記出力または提供ステップの一方からのデータに関する情報を保存するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記制限が、クライアント入力のプラント固有制約および炉心性能基準を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
派生炉心設計を生成するために前記テスト炉心設計を修正するステップと、
前記シミュレーション中に前記派生炉心設計によっていずれかの制限が違反されたかどうかを決定するために、複数の自動化ツールについて前記選択および動作ステップを繰り返すステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記派生炉心設計について、前記選択ステップが、前記テスト炉心設計用に使用されたのと同じ自動化ツールを選択することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記派生炉心設計について、前記選択ステップが、前記テスト炉心設計用に使用されたのと異なる自動化ツールを選択することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記評価ステップに基づいて、１つまたは複数の制限が違反された場合、
派生炉心設計を生成するために前記テスト炉心設計を修正するステップと、
前記シミュレーション中に前記派生炉心設計によっていずれかの制限が違反されたかどうかを決定するために、複数の自動化ツールについて前記選択および動作ステップを繰り返すステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１２】
前記派生設計のＮの繰り返しについて、前記修正、選択、および動作ステップを反復的に繰り返すステップと、前記Ｎの繰り返しのうちの選択された繰り返しについて、
各繰り返しにおいて、制限、遷移時認可制約、遷移時認可結果、シミュレーション出力、および前記評価ステップからのデータに関する情報を保存するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
どの制限が特定の派生設計によって違反されたかに基づいて、特定の自動化ツールが、その後の繰り返しのために選択されることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記遷移時認可制約を含む前記制限を満たす炉心設計が、前記遷移時認可制約を含む前記制限を満たすために、前記原子炉をどのように装荷し、稼動させるべきかを前記ユーザに説明するデータを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記許容できる炉心設計が、Ｎの独自新規燃料集合体タイプを有し、Ｎ＝２であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
動力運転用に与えられた発電所の原子炉炉心を設計のコンピュータ設計方法であって、
ユーザによって、前記与えられた発電所における炉心動力運転用に満たされるべき１組の制限を入力するステップであって、前記制限が、前記与えられた発電所による動力運転のために満たされるべき遷移時認可制約を含むステップと、
前記制限に基づいて、テスト原子炉炉心設計を生成するステップと、
前記制限および遷移時認可制約を満たす炉心設計についての前記ユーザに表示するための出力データを生成するために、１組の自動化ツール（７００）を動作させるステップであって、前記自動化ツールが、前記テスト炉心設計の棒パターンを修正するための棒パターン設計ツールと、前記テスト炉心設計の炉心装荷パターンを修正するための炉心装荷パターン設計ツールと、前記テスト炉心設計内の新規燃料装荷パターンを修正するための新規燃料集合体タイプ設計ツールと、を含むステップと、を含む方法。
【請求項１７】
前記許容できる炉心設計が、Ｎの独自新規燃料集合体タイプを有し、Ｎ＝２であることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
満たされるべき前記制限が、クライアント入力の発電所固有制限、ならびに原子炉動力運転および炉心流量用の炉心性能基準を含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記自動化ツールの１つまたは複数の動作が、与えられた原子炉設計が、すべての制限が満たされたこと、またはユーザにとって許容可能な１つまたは複数の与えられた制限に対するマージン内にあることを示すまで、最適化プロセスを使用して前記炉心設計を修正することによって繰り返されることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
原子炉プラントの炉心を設計するためのシステムであって、
対象とする原子炉プラントについて評価されるテスト原子炉炉心設計を保存するためのメモリ（２５０）と、
前記炉心において動力運転のために満たされるべき複数の遷移時認可制約を含む１組の制限を受け取るインタフェース（２３０）と、
前記制限および遷移時認可制約に対して前記テスト設計を評価するために使用可能な１組のツールのうちの１つまたは複数の自動化ツールを繰り返すプロセッサ（２１０）と、を含み、
前記インタフェースは、複数のシミュレーションを生成するために、前記テスト炉心設計の原子炉運転をシミュレートするための前記自動化ツールの１つまたは複数の選択を可能にし、
前記プロセッサは、前記制限および遷移時認可制約に対して評価される前記シミュレーション出力を生成するために前記選択された自動化ツールを繰り返し、前記インタフェースを介してユーザに表示するためのデータを生成し、前記データは、前記評価に基づいて、いずれかの制限が前記シミュレーション中に前記テスト炉心設計によって違反されたかどうかを示し、さもなければ、
前記プロセッサは、すべての制限および遷移時認可制約を満たす炉心設計に関するデータを、前記ユーザに表示するために前記インタフェースを介して送る、システム。
【請求項２１】
前記１組の自動化ツールが、前記テスト炉心設計の棒パターンを修正するための棒パターン設計ツールと、前記テスト炉心設計の炉心装荷パターンを修正するための炉心装荷パターン設計ツールと、前記テスト炉心設計内の新規燃料装荷パターンを修正するための新規燃料集合体タイプ設計ツールと、を含むことを特徴とする請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
前記選択された自動化ツールによって生成され、前記ユーザに表示するために前記インタフェースによって出力される、前記テスト炉心設計による１つまたは複数の制限の違反を示すデータに応答して、
前記ユーザが、前記インタフェースを介して、前記テスト設計を修正するためのデータを入力し、前記制限に対して前記修正された炉心設計を評価するための自動化ツールを選択することを特徴とする請求項２０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態例は、一般に、ＮＲＣの定常時および遷移時認可要件を満たす原子炉炉心のコンピュータ設計方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）または加圧型原子炉（ＰＷＲ）などの原子炉の炉心は、異なる特性を有する、燃料棒（ＢＷＲ）または燃料棒のグループ（ＰＷＲ）からなる数百の個別燃料集合体を有する。これらの集合体（または燃料棒グループ）は、燃料集合体内の棒どうしの相互作用および燃料集合体どうしの相互作用が、政府（認可）および顧客固有の制約を含む、すべての規制および原子炉設計制約を満たすように配置される。加えて、ＢＷＲの場合、制御メカニズム、例えば、棒パターン（制御ブレード）設計および炉心流量は、炉心サイクルエネルギーを最適化するように決定されなければならない。炉心サイクルエネルギーとは、停止時に行われるような、新しい燃料要素の補給を炉心が必要とするまでに、原子炉炉心が発生するエネルギーの量である。
【０００３】
従来、ＢＷＲ用の原子炉炉心および運転戦略設計は、複数のフェーズで進行する。第１のフェーズである燃料サイクル開発は、典型的には、燃料停止より約９ヶ月前に発生し、運転限界臨界出力比（ＯＬＭＣＰＲ）などの主要運転パラメータについての一定の仮定を含み、それらの決定は、最終的な設計結果に依存する。
【０００４】
第２のフェーズである、基準装荷パターン（ＲＬＰ）開発として知られる、原子炉炉心および運転戦略設計は、認可に備えて、燃料サイクル開発の改善を提供する。ＲＬＰは、認可能力に加え、次回の燃料サイクルの間のプラントの安全性をも確実にするために実行される、すべての認可（遷移時）計算の基礎を形成する。ＲＬＰは、エネルギー計画に以前のサイクルから目立った変化があった場合、新しい燃料製品の導入があった場合、または運転戦略に変更があった場合に特に、以前の運転パラメータ仮定のいくらかの修正を伴う。これらの仮定の修正は、最終的な炉心設計および運転戦略の変更を引き起こす。その結果、運転の経済性、マージン、または柔軟性に対する負の影響の可能性を伴った、元の燃料サイクルからの著しい相違が生じることがあり得る。
【０００５】
設計および認可に対して２フェーズのアプローチをとる理由は、プラント用の設計基礎を決定する事故および遷移時シナリオの評価のために開発された、多数のコンピュータコードを使用する必要性から生じる。実際の認可限界の多く、特に燃料の熱的性能に関係する認可限界は、３Ｄ炉心シミュレータによって容易に評価される一連の設計曲線に凝縮される。その他の認可限界は、設計限界とは見なされないので、設計フェーズでは無視されることができる。これらの無視された認可限界は、設計後の認可フェーズ中にのみ評価され、原子炉炉心設計中には評価されない。
【０００６】
既存の設計プロセスは、設計および認可プロセスにおいて潜在的な認可問題を事前に認識していることを設計者に要求する。特定のプラントおよび燃料サイクル設計アプローチの過去の経験は、認可フェーズにおける将来の問題をヘッジするために設計者によって導入される追加的な「ソフトな制約」を示すことができる。それにも関わらず、認可フェーズ中に認可基準の違反が発生し、その場合、追加的な設計の繰り返しが実行されることが必要である。これらの追加的な繰り返しは、設計の「デチューニング」を含み、これは、追加の新しい集合体の追加、サイクルの終わりにおける追加のコストダウンの追加、および／または運転の柔軟性の低下を含むことができる。しばしば、設計限界に関する炉心設計者によって設けられた仮定は、燃料サイクル効率の最大化に関する積極性に影響する。
【０００７】
加えて、繰り返し設計プロセスを介して、設計者をより良好な設計解決策に導くための支援は何も提供されない。従来の炉心設計プロセスは、典型的には、認可限界のサブセット（すなわち、炉心設計において最も制約的であり、３Ｄシミュレーションコードによって容易に評価される擬似定常時設計限界に翻訳可能であると考えられる認可限界）に目を向けている。信頼できる技術者の経験および直感が、全体的な炉心設計解決策を改善することを目的として設計変更を実行するための唯一の手段である。しかし、やはり炉心設計に依存する（設計プロセス中は無視される）その他の遷移時認可制約が、制限となることができ、実際になっている。
【特許文献１】米国特許出願第１０／６７８，１７０号
【特許文献２】米国特許出願第１０／３２１，４４１号
【特許文献３】米国特許出願第１０／２４６，７１８号
【特許文献４】米国特許出願第１０／２４６，７１６号
【特許文献５】米国特許出願第１０／４０１，６０２号
【特許文献６】米国特許出願第１０／３２５，８３１号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態例は、与えられた原子炉プラントの原子炉炉心のコンピュータ設計方法に関する。この方法は、ユーザによって入力された複数の制限に基づいて、与えられたプラント用の初期テスト原子炉炉心設計を生成するステップを含む。制限は、与えられたプラントを運転するのに満たされるべき複数の遷移時認可制約を含む。この方法は、１組の自動化ツールから、テスト炉心設計を評価する１つまたは複数の自動化ツールを選択するステップと、遷移時認可制約を含む制限を満たす炉心設計に関するデータをユーザへの表示用に出力するために、１つまたは複数の選択された自動化ツールを動作させるステップと、を含む。
【０００９】
別の実施形態例は、原子炉プラントの炉心を設計するためのシステムに関する。このシステムは、対象とする原子炉プラントについて評価されるテスト原子炉炉心設計を保存するメモリと、１組の制限を受け取るインタフェースと、を含む。制限は、炉心の動力運転のために満たされるべき複数の遷移時認可制約を含む。プロセッサは、制限および遷移時認可制約に対してテスト設計を評価するのに使用可能な１組のツールのうちの１つまたは複数の自動化ツールを繰り返す。インタフェースは、テスト炉心設計の原子炉運転をシミュレートするための１つまたは複数の自動化ツールのうちの選択ツールが、複数のシミュレーション出力を生成することを可能にする。プロセッサは、その後、制限および遷移時認可制約に対して評価されるシミュレーション出力を生成するために、選択された自動化ツールを動作させ、インタフェースを介してユーザに表示するためのデータを生成する。データは、評価に基づいて、制限がシミュレーション中のテスト炉心設計によって違反されているかどうかを示す。それ以外の、制限が違反されていない場合、プロセッサは、すべての制限および遷移時認可制約を満たす炉心設計に関するデータを、ユーザに表示するためにインタフェースを介して送る。
【００１０】
本発明の実施形態例は、添付の図面を参照して本発明の実施形態例を詳細に説明することによってより明らかとなり、添付の図面は、例示としてのみ与えられ、したがって、本発明の実施形態例を限定せず、図面において、同様の要素は、同様の参照番号によって表される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下でより詳細に説明されるように、実施形態例は、炉心設計中にプラント認可基準を考慮した認可計算を含む、原子炉炉心のコンピュータ設計方法およびシステムに関する。システムは、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）と、プログラムのユーザが原子炉炉心設計を仮想的にシミュレートすることを可能にする処理媒体（例えば、ソフトウェアドリブンプログラム、プロセッサ、アプリケーションなど）と、を含む。
【００１２】
一例では、ＧＵＩおよび１つまたは複数のプロセッサは、ユーザが、複数の自動化ツールを使用して、最適棒パターン、流量、新規および照射済燃料配置、ならびに新規燃料集合体設計を決定する統合アプローチの一部として運転サイクルおよび再装荷認可遷移時を考慮しながら、炉心設計を仮想的にシミュレートすることを可能にする。認可計算を実行するための様々なコンピュータコードが、燃料サイクル設計パラメータを評価するために使用される炉心シミュレータと結合される。炉心シミュレーションからのデータ（シミュレーション出力）が、遷移時コードに渡され、遷移時コードプログラムが、遷移時認可基準を評価し、遷移時認可結果を生成するために、シミュレーション出力を使用して実行される。したがって、遷移時認可結果データが、制限に対するテスト炉心設計の忠実さを評価し、修正を実行するために、（目的関数を使用する）炉心設計評価内で生成される。さらに、目的関数のために使用される目的関数制約制限定義は、遷移時コードプログラムを実行することから生じる遷移時認可に基づいて、動的に更新される。
【００１３】
各自動化設計ツールは、遷移時認可制約を含む対象プラント用の入力制限を満たす許容炉心設計を生成するために、ある炉心特徴またはパラメータを開発および／または最適化するソフトウェアドリブンアプリケーションまたはプログラムとして実施されてよい。これらの自動化ツールは、炉心用の棒パターン（制御ブレードパターン）を修正する自動化ツール、炉心における炉心装荷パターンを修正する自動化ツール、ならびに炉心における所望の独自新規燃料集合体タイプおよび配置を最適化および／または決定する自動化炉心設計ツールなどを、これらに限定されずに含む。ツール毎に、ユーザは、修正炉心設計の原子炉シミュレーション（例えば、ＮＲＣによって認可されたシミュレーションコードを使用する３Ｄシミュレーション）を開始し、シミュレーションからの出力を見ることができる。
【００１４】
各自動化ツールは、シミュレートされる修正炉心設計がどれだけ良く制約を満たしているかを決定するために、目的関数を利用する。目的関数は、制約または制限を含み、制限に対する炉心設計の忠実さを定量化する数式である。ＧＵＩは、目的関数によって決定される、どの出力がどの制約に違反しているかについてのグラフィック説明図を提示する。ＧＵＩを介して、ユーザは、その後、炉心設計を修正することができる。これは、集合体設計、制御棒配置、照射済および新規燃料配置などの変更、および修正設計に何らかの性能改善が存在するかを評価するためにシミュレーションを繰り返すことを構成することができる。修正、シミュレート、および制約に対するシミュレーション出力の評価は、許容可能な原子炉炉心設計に基づいて、またはユーザおよび／もしくは顧客にとって許容可能な与えられた制限に対するマージン内で装荷された原子炉を運転するために、炉心設計が（遷移時認可制約を含む）すべての制限を満たすまで、反復的に繰り返されることができる。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態による方法例を実施するためのシステムを示している。図１を参照すると、システム１０００は、アプリケーションサーバ２００を含むことができ、アプリケーションサーバは、例えばアクセス可能ウェブサイトの中央連結（ｃｅｎｔｒａｌ  ｎｅｘｕｓ）として、機能することができる。アプリケーションサーバ２００は、例えばＣｉｔｒｉｘ  ＭｅｔａＦｒａｍｅ  Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎサーバなど、任意の知られたアプリケーションサーバソフトウェアとして実施されてよい。アプリケーションサーバ２００は、複数の計算サーバ４００、暗号サーバ２６０、およびメモリ２５０に動作可能に接続されることができる。メモリ２５０は、例えばリレーショナルデータベースサーバとして、実施されてよい。
【００１６】
複数の外部ユーザ３００は、暗号化１２８ビットセキュアソケットレイヤ（ＳＳＬ）接続３７５などの適切な暗号化媒体を介して、アプリケーションサーバ２００と通信することができるが、本発明は、この暗号化通信媒体に限定されない。外部ユーザ３００は、インターネットを介して、またはパーソナルコンピュータ、ラップトップ、および携帯情報端末（ＰＤＡ）などのいずれか１つから、ウェブベースのインターネットブラウザなどの適切なインタフェースを使用して、アプリケーションサーバ２００に接続することができる。さらに、アプリケーションサーバ２００は、適切なローカルエリアネットワーク接続（ＬＡＮ２７５）を介して、内部ユーザ３５０からアクセス可能であり、その結果、内部ユーザ３５０は、例えばイントラネットを介して、アクセスすることができる。これ以降、簡略化のため、外部ユーザ３００、内部ユーザ３５０、またはその他の設計者アクセスシステム１０００のいずれかを表すために、「ユーザ」が総称的に利用される。例えば、ユーザは、原子炉用の所望の炉心設計を決定するために、ウェブサイトにアクセスする原子炉プラントの代表者、ならびに／または本発明の方法およびシステム例を使用することによってプラント用の炉心設計を開発するために、原子炉プラントサイトによって雇用されている供給業者のいずれかとしてよい。
【００１７】
アプリケーションサーバ２００は、ユーザがアプリケーションにアクセスするための集中的な場を提供する。基本的に、各ユーザアプリケーションセッションは、サーバ上で実行することができるが、ユーザがアプリケーションと対話できるようにするユーザアクセス装置（例えばＰＣ）にローカルに表示される。しかし、配備のこの方法は、例示的な一実施形態として提供されており、あるユーザがアプリケーションを自らのアクセス装置上でローカルに実行することを制限するものではない。アプリケーションは、目的関数の値を計算するためのすべての計算およびデータアクセスの管理と、ユーザが検討したいことがある炉心設計の様々な要点の適切なグラフィック表現の生成とに責任を負う。グラフィカル情報は、１２８ビットＳＳＬ接続３７５またはＬＡＮ２７５を介して伝達され、ユーザの適切な表示装置上に表示される。
【００１８】
図２は、図１のシステムに関連するアプリケーションサーバ２００を示している。図２を参照すると、アプリケーションサーバ２００は、バス２０５を利用して、様々な構成要素を接続し、ユーザから受け取られたデータ用の経路を提供する。バス２０５は、多くのコンピュータアーキテクチャで標準的な周辺コンポーネント相互接続（ＰＣＩ）バスなど、従来のバスアーキテクチャを用いて実装されてよい。もちろん、ＶＭＥＢＵＳ、ＮＵＢＵＳ、アドレスデータバス、ＲＤＲＡＭ、ＤＤＲ（ダブルデータレート）バスなどの代替バスアーキテクチャも、バス２０５を実装するために利用されることができる。ユーザは、適切な接続（ＬＡＮ２７５および／またはネットワークインタフェース２２５）を介してアプリケーションサーバ２００に情報を伝達し、アプリケーションサーバ２００と通信する。
【００１９】
アプリケーションサーバ２００は、ホストプロセッサ２１０も含むことができ、ホストプロセッサは、現在利用可能なＰＥＮＴＩＵＭ（登録商標）プロセッサなど、従来のマイクロプロセッサを用いて構成されてよい。ホストプロセッサ２１０は、表示およびユーザによる検討のための、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）およびブラウザ機能、セキュリティ管理機能、様々な制限についての目的関数の計算などの計算管理など、アプリケーションサーバ２００のすべてのリアルタイムおよび非リアルタイム機能がそこから実行される中央連結を表す。したがって、ホストプロセッサ２１０は、ブラウザの使用を通してアクセスされ得るＧＵＩ２３０を含むことができる。ブラウザは、システム１０００のユーザにインタフェースを提示し、システム１０００のユーザと対話するソフトウェア装置である。実施形態例では、Ｃｉｔｒｉｘ  ＩＣＡクライアント（市販のＣｉｔｒｉｘ  ＭｅｔａＦｒａｍｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｕｉｔｅソフトウェアの一部）と連携するブラウザは、ＧＵＩ２３０をフォーマットし、表示する責任を負うことができる。
【００２０】
ブラウザは、典型的には、標準的なハイパーテキストマークアップ言語（ＨＴＭＬ）によって制御され、命令される。しかし、ユーザが計算、表示データなどについての決定を管理できるようにする、ユーザに提示または「サービス」されるアプリケーションは、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）、もしくはＶｉｓｕａｌ  Ｆｏｒｔｒａｎ、またはそれらの任意の組み合わせを使用して、実装されてもよい。加えて、その他のよく知られた高水準言語も、アプリケーション実装に組み入れられてもよい（例えば、Ｃ、Ｃ＋＋など）。これらの言語のすべては、与えられたアプリケーションまたは実装の特定の細部のためにカスタマイズまたは適合されてよく、画像は、よく知られたＪＰＧ、ＧＩＦ、ＴＩＦＦ、およびその他の標準化圧縮方式を使用して、ブラウザに表示されてよく、ＸＭＬ、ＡＳＰ．ＮＥＴ、「自家製」言語、またはその他の知られた非標準化言語および方式などの、その他の非標準化言語および圧縮方式も、ＧＵＩ２３０のために使用されてよい。アプリケーションサーバ２００は、ネットワークＩ／Ｆ２２５を介して、暗号サーバ２６０に動作可能に接続されることができる。したがって、アプリケーションサーバ２００は、暗号サーバ２６０を使用することによってすべてのセキュリティ機能を実施し、ファイアウォールを確立して、外部セキュリティ侵害からシステム１０００を保護する。さらに、暗号サーバ２６０は、登録ユーザのすべての個人情報への外部アクセスを安全なものにする。
【００２１】
アプリケーションサーバ２００は、複数の計算サーバ４００とも動作可能に接続されることができる。計算サーバ４００は、ユーザ入力データを処理するのに、炉心設計のシミュレーションを管理するのに、以下でさらに詳しく説明される比較のための値を計算するのに、またＧＵＩ２３０を介して表示され、アプリケーションサーバ２００によって提示され得る結果を提供するのに必要とされる、一部または全部の計算を実行することができる。
【００２２】
計算サーバ４００は、例えばＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００サーバとして、実施されることができるが、その他のハードウェア（例えば、Ａｌｐｈａ、ＩＡ−６４）およびプラットフォーム（例えば、Ｌｉｎｕｘ、Ｕｎｉｘ（登録商標））も可能である。より具体的には、計算サーバ４００は、目的関数を構成し、目的関数の値を計算すること、３Ｄシミュレータプログラムを実行して、評価対象の特定の炉心設計における原子炉炉心運転をシミュレートし、シミュレーションから出力を生成すること、ＧＵＩ２３０を介したユーザによるアクセスおよびユーザへの表示のための結果データを提供すること、ならびに以下でさらに詳しく説明される最適化ルーチンを反復することを含み得るが、これらに限定されない、多数の複雑な計算を実行するように構成されることができる。
【００２３】
図３は、本発明の例示的な一実施形態による例示的なデータベースサーバ２５０を示している。メモリまたはデータベースサーバ２５０は、Ｏｒａｃｌｅリレーショナルデータベースなどのリレーショナルデータベースであってよい。リレーショナルデータベースサーバ２５０は、本発明の方法を実施するために、すべての必要なデータおよび結果を扱う多数の下位データベースを含むことができる。例えば、リレーショナルデータベースサーバ２５０は、特定の原子炉について評価されるすべての炉心設計用のすべてのユーザ入力制限および／または設計制約を保存する制限データベース２５１などの下位データベースを含む複数の記憶領域を含む。以前に作成され、モデル化され、そこに保存されたパレットまたは複数の異なる新規燃料集合体設計を含むことができる新規燃料集合体設計データベース２５２も存在する。
【００２４】
加えて、リレーショナルデータベースサーバ２５０は、３Ｄシミュレータでシミュレートされる炉心設計用のパラメータを保存し、またシミュレーションからのシミュレータ結果を使用して遷移時コードを実行するためのパラメータを保存する待ち行列データベース２５３と、定義されたユーザ入力制限と最もよく一致する基準炉心設計を生成する際に選択されることができる履歴原子炉炉心装荷パターン設計を含む履歴炉心設計データベース２５４とを含む。さらにリレーショナルデータベース２５０は、例えば、新規および／または照射済燃料集合体用の複数の異なる装荷テンプレートを保存することができる装荷テンプレートデータベース２５６と、複数の異なる照射済および／または新規燃料集合体の各々についての複数の異なる照射済および／または新規燃料集合体メトリックを保存することができる燃料プールデータベース２５８とを含む。
【００２５】
シミュレータ結果は、シミュレータ結果データベース２５５に保存されることができる。シミュレータ結果データベース２５５（および制限データベース２５１）は、特定の炉心設計に適用可能な多数の目的関数値を計算するために、計算サーバ４００によってアクセスされる。目的関数値は、与えられた設計があるユーザ入力制限または制約を満たすかどうかを決定するために、シミュレートされる仮想炉心に挿入された（許容可能な最終的炉心設計で使用される、棒（制御ブレード）パターン、炉心装荷パターン、および／またはＮ個の独自新規燃料集合体タイプの１つまたは複数の修正による）特定の炉心設計についてランク付けされる。これらの目的関数値は、リレーショナルデータベースサーバ２５０内の目的関数値データベース２５７に保存されることができる。
【００２６】
３Ｄシミュレータ入力パラメータデータベース２５９も、リレーショナルデータベースサーバ２５０内に含まれることができる。データベース２５９は、すべての照射ステップのための制御ブレード位置および原子炉運転パラメータを含むことができる。計算サーバ４００は、リレーショナルデータベースサーバ２５０に動作可能に接続され、それと通信することができるので、図３に記述された下位データベースの各々は、１つまたは複数の計算サーバ４００によってアクセス可能であってよい。
【００２７】
リレーショナルデータベース２５０はさらに、遷移時パラメータデータベース２６１および遷移時結果データベース２６２を含む。遷移時パラメータデータベース２６１は、テスト炉心設計に従って装荷される炉心のシミュレーションに先立って、上記の入力制限に含まれる複数の遷移時認可制約を保存し、また遷移時認可コードを実行して遷移時認可結果を生成する際に使用される遷移時リスタートファイルも保存する。許容される最終的コード設計は、制限に加えてこれらの遷移時認可制約を満たす。遷移時結果データベース２６２は、遷移時認可コードの実行から遷移時認可結果を保存する。これらの結果は、入力制限に対するテスト炉心設計の忠実さを定量化するために使用される目的関数のための目的関数制限定義を修正するために使用される。
【００２８】
図４は、本発明の一実施形態例による、動力運転用の原子炉炉心のコンピュータ設計方法を説明するためのプロセスフローチャートである。図４を参照すると、ブロック５００からブロック１１００の各々は、原子炉炉心を設計する一方法例の処理機能を説明し、入力ブロック５００から開始する。与えられたブロックは、ＧＵＩ２３０を介したユーザによる入力から直接に、ホストプロセッサ２１０および／もしくは計算サーバ４００によって自動的に、ならびに／またはユーザによって行われる命令もしくは選択に基づいたアプリケーションサーバ２００内のホストプロセッサ２１０の制御下で、システム１０００によって実行される多数の機能および／またはソフトウェアドリブンプロセスを表すことができる。
【００２９】
入力ブロック５００において実行される機能は、動力運転のために満たされる必要がある１組の制約（本明細書では「制限」とも呼ばれる）が、許容可能な炉心設計を決定するための評価に入力されることを可能にする。これらの定常時制限は、テスト炉心設計のシミュレーションを実行するために入力される変数に適用可能とすることができ、シミュレーションの結果にのみ適用可能な制限を含むことができる。例えば、入力される定常時制限は、クライアント入力の原子炉プラント固有制約および炉心性能基準を含む。これらの入力される制限は、原子炉運転用に使用される運転パラメータ制限、炉心安全または熱的制限、これらの運転および安全制限に対するマージンのうちの１つまたは複数などの、シミュレーション結果に適用可能な制限も含む。上記およびその他のクライアント入力の原子炉プラント固有制約は、制限データベース２５１に保存される。
【００３０】
上記の制限に加えて、遷移時認可制約（または「遷移時制限」）が、決定され、制限の一部として制限データベース２５１に入力される。したがって、制限データベース２５１は、定常時および遷移時制限の両方を含む。遷移時認可制約は、評価されるプラントに固有であり、与えられたプラントを運転するために満たされなければならない。制限は、満たされるべき遷移時認可制約を決定するために計算サーバ４００によって実行される様々な認可計算についての定義も含む。プラントまたは炉心固有遷移時認可計算は、遷移時パラメータデータベース２６１に保存されたデータから定義または決定される。各原子炉プラントは、原子炉プラントが米国原子力規制委員会（ＵＳＮＲＣ）によって認可され得るように実行される必要がある独自の１組の再装荷認可計算と、これらの計算へのサイクル固有の入力とを有する。規制当局としてＵＳＮＲＣが説明されたが、外国の規制当局についても、同様の認可制約が満たされる必要がある。
【００３１】
以下は、遷移時認可制約、遷移時認可制約決定用に必要とされる認可／遷移時計算、およびコンピュータコードの例を表す。遷移時認可制約は、再装荷認可ならびに初期炉心およびプラント運転領域変更の両方に適用可能である。これらの認可制約およびコードは、当技術分野で知られており、したがって、簡潔化のため、詳細な説明は省略される。
【００３２】
原子炉炉心設計および運転における最も重要な制限の１つは、原子炉運転中のドライアウト状態までのマージンの尺度である臨界出力比（ＣＰＲ）である。よく知られたＣＰＲ遷移時認可制限および計算は、（ｉ）ＯＤＹＮ／ＴＡＳＣまたはＴＲＡＣＧなどのよく知られたＧＥ遷移時分析コードによって計算される予想運転事象（ＡＯＯ）遷移時と、（ｉｉ）ＴＧＢＬＡもしくはＰＡＮＡＣまたはＬＯＧＯＳなどのその他のコードパッケージなどのよく知られたＧＥ  ３Ｄシミュレーションコードによって計算される誤装荷燃料集合体と、（ｉｉｉ）ＰＡＮＡＣによって計算される棒引き抜きエラーと、（ｉｖ）検出および抑制方法を使用し、ＴＲＡＣＧによって計算される、またはＧＥコードＯＤＹＳＹによって計算される除外領域方法を使用するプラントについての安定性とを含む。本明細書ではあるＧＥコードが例としてのみ説明されるが、同じまたは類似の機能を実行する、ＧＥコードパッケージ以外の知られたコードパッケージを使用できることは、当業者には明らかであろう。
【００３３】
比例熱発生率（ＬＨＧＲ）は、任意の軸位置における燃料アセンブリ内の燃料棒の熱発生率の尺度である。ＬＨＧＲの認可制約は、燃料の熱機械的設計制限が通常運転中に炉心内のどこかで超過されないことを保証するために指定される。加えて、ＬＨＧＲ制限は、冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）中の燃料の最高表面温度（ＰＣＴ）が、連邦規制および／または連邦法規によって定められたＮＲＣ要件を超過しない保証を提供する。ＬＨＧＲ遷移時認可制限および認可計算の例は、（ｉ）各燃料タイプについてのオプションのＬＨＧＲ制限曲線のファミリを含み得る、ＧＥ燃料棒熱的−機械的性能コードＧＥＳＴＲ／ＰＲＩＭＥによって計算される熱的および／または機械的設計制限と、（ｉｉ）ＧＥ  ＬＯＣＡコードＳＡＦＥＲ／ＣＯＲＣＬまたはＴＲＡＣＧによって計算される冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）認可によって設定されるＭＡＰＬＨＧＲ制限とを含む。
【００３４】
追加的な遷移時認可制約は、ＧＥＳＴＲ／ＰＲＩＭＥの使用を通して確立される、塑性歪みおよび燃料中心線融解制限を含む。これらの制限は、解法の一部としてＧＥＳＴＲ／ＰＲＩＭＥの変形を含むＴＲＡＣＧによって、ＡＯＯについて直接評価される。代替として、包括的な分析は、機械的過出力（ＭＯＰＳ）および熱的過出力（ＴＯＰＳ）熱流速制限が満たされるならば、歪みおよび中心線融解制限がそれぞれ満たされることを示す。コードＯＤＹＮ／ＴＡＳＣが、ＡＯＯについてＭＯＰＳおよびＴＯＰＳ制限を決定するために利用される。ＰＣＴおよび酸化遷移時／認可制限および計算は、ＧＥシビアアクシデントコードＳＡＦＥＲ／ＣＯＲＣＬまたはＴＲＡＣＧによって計算されるＬＯＣＡ遷移時を含む。エンタルピー制限は、棒落下事故について計算され、ＴＡＳＣ、ＰＡＮＡＣ、またはＴＲＡＣＧによって評価されることができる。
【００３５】
追加的な遷移時認可制限および計算の例が、ＡＴＷＳ事象に関係する過圧力および温度について存在する。スクラム不作動過渡（ＡＴＷＳ）事象は、潜在的に炉心損傷を引き起こす沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）事故シーケンスの１つとして認識されている。ＡＴＷＳ事象過圧力制限およびＡＴＷＳ事象からのＰＣＴ制限は、ＯＤＹＮ／ＴＡＳＣまたはＴＲＡＣＧコードを使用して評価され、決定されることができる。ウェットウェルプール温度認可制限は、ＯＤＹＮ／ＴＡＳＣ／ＳＴＥＭＰコードまたはＴＲＡＣＧコードによって評価されるプールすべきエネルギーを含む。加えて、原子炉内部圧力差（ＲＩＰＤ）は、ＧＥ  ＬＡＭＢコードまたはＴＲＡＣＧを使用して、評価および計算される。
【００３６】
定常時および遷移時認可コードは、コンピュータネットワーク上に存在し、遷移時パラメータデータベース２６１に保存された手順ファイル内に含まれる命令に従って実行される。手順ファイルは、特定の遷移時認可コードと、遷移時認可制約の基礎を形成する結果を出力として生成するシミュレーションケースのための実行順序とを記述する。これらの遷移時認可コード出力および遷移時認可制約も、データベース２６１に保存されることができる。
【００３７】
一例では、入力される制限の一部である上記の認可制約に加えて、炉心設計がアップレート動力運転（すなわち、元の認可出力レベルの１００％を上回る原子炉炉心運転）用に評価される場合、制限はさらに、評価されるプラント用に定められる制限より高い原子炉出力、出力密度、および質量流量制限を設定するアップレート出力制限流量ウィンドウを含む。これらの制限も、制限データベース２５１に保存されることができる。
【００３８】
炉心装荷ブロック６００は、ブロック５００において入力された制限（制約）に基づいて、テスト原子炉炉心設計を生成する。以下でより詳細に理解されるように、炉心装荷ブロック６００内に示されたシステム１０００によって実行される機能は、炉心装荷ブロック６００に従って装荷される「仮想原子炉炉心」に到達するために、テスト炉心設計で使用される新規燃料集合体の数を決定するステップと、装荷テンプレートデータベース２５６から所望の燃料装荷テンプレートを選択するステップと、選択されたテンプレートに装荷用の新規燃料集合体および再装荷用の照射済燃料を投入するステップとを含む。
【００３９】
自動化ツールブロック７００は、ユーザ３００が、１つまたは複数の自動化ツールを選択し、それらをブロック６００で生成された初期テスト炉心設計上で反復的に実行することを可能にする処理機能を含む。これらの自動化ツールは、棒（制御ブレード）パターン修正ツール、炉心装荷パターン修正ツール、および（「Ｎストリーミング」ツールとしても知られる）独自新規燃料集合体タイプ設計ツールを含む。棒パターン、炉心装荷パターン、および独自新規燃料集合体タイプ設計ツールの各々は、すべての棒（制御ブレード）、照射済および／もしくは新規燃料集合体の変更が、テスト炉心設計内で網羅されるまで、ならびに／または与えられた「候補」もしくは「派生」修正テスト炉心設計が、動力運転用の遷移時認可制約を含む各制限を満たすまで、ユーザによって順次および／または一緒に繰り返されることができ、その他のツールの一方または両方にフィードバックを提供することができる。
【００４０】
各自動化ツールについて、入力制限または制約に対してテスト炉心設計を評価するための選択された自動化ツールの動作または繰り返しは、複数の（「出力」とも呼ばれる）シミュレーション結果を生成するために、制約に基づいて、テスト炉心設計を用いた原子炉運転のシミュレーションを実行するステップを少なくとも含む。シミュレーション出力は、保存され、その後、複数の遷移時認可結果を生成するために様々な遷移時認可コードを実行する際に使用される。
【００４１】
遷移時認可コードを実行することから得られる遷移時認可結果は、制限に対するテスト炉心設計の忠実さを定量化する目的関数内で使用される制約制限定義を修正するために使用される。以下でさらに詳細に説明されるように、目的関数は、３つの成分を有し、その１つは、特定の制約パラメータ用の制約制限定義（例えば、原子炉プラントパラメータ用の特定の設計制約制限定義）を表すパラメータを含む。これは、計算内では「ＣＯＮＳ」として表される。
【００４２】
遷移時認可結果は、目的関数計算内で使用されるＣＯＮＳまたは設計制約制限定義を修正するために使用されることができる。これらの遷移時認可結果は、定常時の監視値を表す、制限データベース２５１内で定義されたユーザ定義の入力制限を修正し、または置き換えるために使用される。加えて、遷移時認可結果は、追加的な目的関数の「ＣＯＮＳ」項を定式化するために、制限データベース２５１から獲得される遷移時設計制限と併せて利用され得る、表面塑性歪みおよび中心線融解温度などの、遷移時固有の制約値の評価を可能にする。このようにして、定常および遷移時認可制限は、目的関数のコンテキスト内で獲得される。
【００４３】
遷移時コードを実行することから得られた遷移時認可結果に基づいて修正された制約制限定義を用いる目的関数が、複数の目的関数値を計算するために使用される。目的関数値を提供するこれらの目的関数計算は、目的関数値データベース２５７内に保存される。目的関数計算への入力は、制限データベース２５１からの定常および遷移時制限と、シミュレータ結果データベース２５５からのシミュレータ結果（出力）との他に、遷移時認可結果に基づいて修正された目的関数についての制限データベース２５１からの定常時制約制限定義のサブセットも含む。
【００４４】
遷移時認可計算に基づいた修正に依存する制限データベース２５１からの定常時制約制限定義の一例は、ＭＦＬＰＣＲ、ＭＦＬＰＤ、およびＭＡＰＬＨＧＲについての熱的制限である。上で説明されたように、制限データベース２５１は、定常時および遷移時制限の両方を含む。遷移時コード結果は、１）データベース２５１からの既存のユーザ入力の定常時制限を修正し、２）追加的な目的関数の「ＣＯＮＳ」項を生成するために、塑性歪みおよび中心線融解などの遷移時固有制限と併せて使用される値を生成する。
【００４５】
目的関数によって（遷移時コードを実行することから得られた遷移時認可結果に基づいて修正された制約制限定義を用いて）計算される目的関数値の各々が、その後、あるとすれば、どのシミュレーション出力が制限に違反しているかを決定するために評価される。評価ステップが、すべての制限が満たされていること、またはすべての制限がユーザにとって許容可能なマージン内にあることを示している場合、許容可能炉心設計に関するデータが、検討のためにユーザへの表示用に出力される。
【００４６】
加えて、設計が制限を満たさない場合、シミュレーション中にテスト炉心設計によって違反された制限を示すデータが、ユーザ（すなわちユーザ３００）に表示される。この場合、（派生炉心設計を生成するために）テスト炉心設計を修正するための１つまたは複数の手順推奨が、ユーザに表示されることができる。個々の修正はユーザの望みに任されてよいが、これらの手順推奨は、例えばプルダウンメニューの形式で提供されることができ、エネルギー有利移動、エネルギー不利移動、および（熱的制限に対する）過剰マージンの追加エネルギーへの変換など、カテゴリに分割されることができる。１つの技法は、エネルギー不利移動ではなくエネルギー有利移動を使用して、制限を満たす問題に対処することとすることができる。炉心設計が、遷移時認可制約を含むすべての制限（クライアント入力のプラント固有制約、設計制限、熱的制限など）を満たす場合でも、ユーザは、特定の制限に対する過剰マージンが追加エネルギーに変換され得るかを確認することを望むことができる。
【００４７】
自動化ツールの１つ、いくつか、またはすべては、遷移時認可制約を満たすことを含めて、動力運転用の制限を満たす与えられた派生炉心設計が決定されるまで、実施され、反復的に繰り返されることができる。与えられた派生炉心設計は、違反されたどの制限も、評価される原子炉プラントについては、ユーザにとって許容可能なその制限に対するマージン内にあるとユーザが決定した場合も、許容可能であると決定されてよい。
【００４８】
したがって、各自動化ツールは、シミュレートされるテスト炉心設計がどれだけ良く制限または制約を満たすかを決定するために、目的関数を利用する。先に説明されたように、目的関数は、制約または制限を含み、制限に対する炉心設計の忠実さを定量化する数式である。ＧＵＩ２３０は、目的関数によって決定される、どの出力がどの制約に違反しているかについてのグラフィック説明図を提示する。ＧＵＩ２３０を介して、ユーザは、その後、本明細書では修正原子炉炉心設計または上述されたように「派生」原子炉炉心設計としても知られる設計を生成するために、炉心設計を修正することができる。これは、制御棒配置、照射済燃料配置、新規集合体設計配置などを含む炉心パターン設計の変更、および与えられた派生炉心設計に何らかの性能改善が存在するかを評価するために炉心シミュレーションを繰り返すことを構成することができる。
【００４９】
一例では、（遷移時認可制約を含む）どの特定の制限が特定の派生炉心設計によって違反されたかに基づいて、特定の自動化ツールが、その後の反復のためにユーザによって選択されることができる。制御ブレード（棒）または（新規／照射済）燃料配置の修正、シミュレーション、および目的関数評価機能は、与えられた派生炉心設計が対象プラント用に設定された制限を満たすまで、与えられた自動化ツールプロセス内で反復的に繰り返されることができる。
【００５０】
許容可能原子炉炉心設計に関するデータは、その後、ブロック１１００において、ユーザに報告されることができる。一例では、アプリケーションサーバ２００のホストプロセッサ２１０は、ユーザに表示するためにＧＵＩ２３０を介してデータを送る。このデータは、動力運転用のすべての制限および認可制約を満たす炉心設計に関係する。ユーザは、以下でさらに詳細に説明されるように、表示用の多くのグラフィカルビューを提示されることができる。一例では、このデータは、炉心運転中に（遷移時認可制約を含む）制限を満たすには、選択された原子炉プラントをどのように装荷し、稼動させるべきかをユーザに説明するために、ＧＵＩ２３０を介してグラフィカル形式で提示されることができる。したがって、評価されるプラントの炉心は、その後、設計に従って、次の停止時に装荷されることができる。
【００５１】
図４を参照すると、すべての棒（制御ブレード）、照射済燃料および新規燃料の変更が網羅された後（図４の８００の出力が「ＹＥＳ」）、すべての制限が満たされている場合（図４の改善ブロック９００の出力が「ＹＥＳ」）、ユーザがテスト炉心設計用に選択した選択照射済燃料または新規燃料集合体に対してさらなる改善が行われる必要はなく、この設計は、その後、報告ブロック１１００において、ユーザによる解釈のためにＧＵＩ２３０を介した複数の表示によって顧客に報告される。
【００５２】
しかし、すべての棒（制御ブレード）、照射済燃料および新規燃料の変更が網羅された後、ブロック５００からの１つまたは複数の制限が依然として満たされていない場合、ユーザは、在庫内のすべての照射済燃料集合体が使用されたかどうかの検査に戻るように指図されることができ、使用されていない場合、装荷テンプレート内の照射済燃料選択を修正するための推奨を用いる、炉心装荷ブロック６００で実行される機能に処理を戻す。在庫からのすべての照射済燃料が使用され、ブロック５００からの１つまたは複数の制限が依然として満たされていない場合、ユーザは、新規燃料集合体を挿入するテンプレート内の位置を変更するために燃料装荷テンプレートを修正するための推奨を用いる、炉心装荷ブロック６００内の処理に戻るように指図されることができる。これらの変更が行われた後、すべての制限が満たされるか、かつ／またはすべての制限がそれに対する許容可能なマージン内にあるかするまで、修正または派生炉心設計は、ブロック７００の１つ、いくつか、またはすべての自動化ツールを使用して再評価されることができる。
【００５３】
注目すべきは、装荷テンプレート内での追加的な新規および照射済燃料の位置の変更の可能性を含む、炉心設計の反復的なシミュレーション、評価、修正が自動的に実行され得るように、ブロック７００および９００で説明される処理は、棒（制御ブレード）位置、照射済および新規燃料集合体位置および配置、炉心流量、ならびに／またはどこでシーケンス変更を行うべきかなどの、あるパラメータを最適化するための１つまたは複数の最適化処理を使用して実行されることができる。
【００５４】
方法例の概要が説明されたので、図４のブロック内の様々なプロセスが、今からより詳細に説明される。
【００５５】
入力ブロック５００
最初に、設計者またはユーザは、プラントの適切なドロップダウンメニューから評価する原子炉プラントを選択し、動力運転用に、選択されたプラントによって満たされるべき１組の制限または制約を定義する。言い換えると、動力運転用に評価される選択されたプラントにおいて使用される原子炉炉心設計を決定する際に満たされるべき、遷移時認可制約を含む制限が定義される。
【００５６】
これらの制限は、動力運転用に評価される特定の原子炉の設計の主要な態様と、その原子炉の設計制約に関係することができる。制限は、生成されたテスト原子炉炉心設計のシミュレーションを実行するために入力される変数に適用可能とすることができ、かつ／またはシミュレーションの結果にのみ適用可能な制限もしくは制約を含むことができる。例えば、入力制限は、クライアント入力の原子炉プラント固有制約および動力運転用の炉心性能基準に関することができる。シミュレーション結果に適用可能な制限は、原子炉運転用に使用される運転パラメータ制限、炉心安全制限、これらの運転および安全制限に対するマージン、ならびにその他のクライアント入力の原子炉プラント固有制約のうちの１つまたは複数に関することができる。加えて、これらの入力制限は、炉心のＮＲＣ認可に関してやはり満たされる必要がある遷移時認可制約を生成するために実行される上述の認可計算についての定義を含む。
【００５７】
図５は、クライアント入力のプラント固有制約の例を示すスクリーンショットである。これらは、シミュレーションへの入力変数に対する制限または制約、およびシミュレーション結果に対する制限または制約として理解されることができる。図５を参照すると、全体的に矢印５０５によって示される、複数のクライアント入力のプラント固有制約が列挙されている。列５１０によって示されるように、制約毎に設計値限界を割り当てることが可能である。図５には示されていないが、制限または制約は、熱的制限に対するマージン、ならびにプラントがアップレート出力運転用に設計される場合は、評価されるプラントについて、より高い原子炉出力、出力密度、および質量流量制限を設定するアップレート出力制限流量ウィンドウを含む。
【００５８】
炉心装荷ブロック６００
燃料装荷テンプレートの選択、装荷する新規燃料の選択、および再装荷する照射済燃料の選択のプロセスは、同時係属中であり、本発明の譲受人に譲渡された、２００３年１０月６日に出願の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｏｆ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｆｕｅｌ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｆｕｅｌ  Ｐｏｏｌ」と題する米国特許出願第１０／６７８，１７０号に詳細に説明されている。以下で図７〜図１０において説明されるような、これらのプロセスを説明する関連部分は、その全体が本明細書に組み込まれる。しかし、燃料装荷テンプレートの選択に先立ち、初期テスト原子炉炉心設計用の新規燃料集合体総数が決定される。
【００５９】
図６は、本発明の例示的な一実施形態による、初期テスト原子炉炉心設計のための新規燃料集合体総数の決定を説明するフローチャートである。新規燃料集合体総数の選択は、動力運転用の原子炉炉心設計を設計する際に使用される新規燃料集合体の在庫を提供するために、燃料装荷テンプレートの選択に先立って行われる。最初に、テスト新規燃料装荷パターンについて以前に繰り返しが行われたかどうかを確定する検査が実行される（６０２）。これが最初の繰り返しである場合、例えば、以前にテスト新規燃料装荷パターンが分析されていない場合、初期テスト新規燃料装荷パターンに基礎を提供するために、過去のサイクルまたは類似のプラントについての情報が使用されてよい（６０３）。例えば、初期テスト新規燃料装荷パターンは、例えば、以前のシミュレーションで類似の炉心用に使用された炉心装荷パターン設計から選択されてよく、評価される原子炉に類似する原子炉からの炉心装荷パターン設計に基づいて選択されてよく、かつ／または評価される原子炉の以前のエネルギーサイクルで使用された実際の炉心装荷パターン設計から選択されてよい。これらの設計は、例えば、履歴燃料サイクル設計データベース２５４から入手されることができる。
【００６０】
以前に繰り返しが行われた場合（６０２の出力が「ＮＯ」）、入力制限に従う確立された炉心装荷パターンを使用する炉心の総エネルギー含量が、計算されることができ、所望／必要エネルギー含量からの差が、確定されることができる（６０４）。これが最初の繰り返しである場合、これは、入力された制限も考慮しながら、６０３からの新規燃料装荷パターンを使用しても行われることができる。このエネルギー「デルタ」は、次回の将来サイクル用の必要エネルギーが、直近のサイクル終了（ＥＯＣ）と比較された場合にもつそれとの差分である。追加の繰り返しのたびに、実際のエネルギーと所望のエネルギーの間の差は縮小されるので、デルタは縮小されることができる。さらに、負のデルタエネルギーは、結果のエネルギーが所望のエネルギーよりも大きいことを意味し、望ましい。
【００６１】
エネルギー差は、例えば、次に予定された停止時に装荷される、原子炉の炉心を装荷するための新規燃料装荷パターンの一部でもある、新規燃料アセンブリによって供給されるべきである。所望の目標エネルギーを獲得するために必要とされる追加の集合体の数（または除去されなければならない集合体の数）の選択を助けることができる典型的な経験則が存在する。例えば、７６４個の集合体を有するＢＷＲでは、４個の集合体はサイクル長につき約１００ＭＷＤ／ｓｔに値すると一般に信じられている。したがって、結果のエネルギーが所望のエネルギーよりも大きい１００ＭＷＤ／ｓｔ以上の場合、４個の新規集合体が除去されることができる。同様に、結果のエネルギーが所望のエネルギーと比べて１００ＭＷＤ／ｓｔより小さい場合、４個の追加の新規集合体が追加されるべきである。
【００６２】
ユーザは、エネルギー差を補うのに必要とされる新規燃料集合体の数を選択するべきである（６０５）。これは、例えば、先にモデル化され保存された新規燃料集合体設計の「パレット」を新規燃料集合体設計データベース２５２から入手することによって行われることができ、またはユーザは、集合体タイプのデータベースから特定の新規燃料集合体を生成することができる。
【００６３】
テスト炉心設計において使用される新規集合体の数または総数が決定された後、炉心装荷対称性が識別される（６０６）。いくつかのプラントは、例えば、４分円装荷対称性または半炉心装荷対称性を必要とすることがある。その後のシミュレーションにおける評価のために、例えば、４分の１炉心、半炉心、または全炉心などの「モデルサイズ」をユーザが選択することを可能にすることができる、プラント構成ウェブページにアクセスするために、ＧＵＩ２３０が使用されることができる。加えて、ユーザは、適切なドロップダウンメニューなどをクリックすることによって、選択されたモデルサイズのための炉心対称性オプション（例えば、４分円、８分円、対称性なし）を選択することもできる。
【００６４】
「８分円対称性」を選択することによって、ユーザは、８個すべての８分円（ここで、８分円は、例えば燃料集合体のグループである）がモデル化された８分円と同様であることを仮定して、原子炉をモデル化することができる。その結果、シミュレータ時間は一般に、８分の１だけ短縮されることができる。同様に、「４分円対称性」を選択することによって、ユーザは、４個の４分円の各々がモデル化された４分円と同様であることを仮定して、原子炉をモデル化することができる。したがって、シミュレータ時間は一般に、４分の１だけ短縮されることができる。集合体特性の非対称性が４分円または８分円対称性を妨げる場合、ユーザは対称性なしを指定することもできる。
【００６５】
新規燃料集合体総数および対称性が決定された後、ユーザは、所望の燃料装荷テンプレート６０７を装荷テンプレートデータベース２５６から入手することができる。図７は、本発明の装荷マップエディタ６０１を使用して部分的に完成された装荷テンプレートの４分の１炉心のスクリーンショットを示している。
【００６６】
装荷マップエディタが最初に実行されるとき、ユーザは、先に生成されたテンプレートを（装荷テンプレートデータベース２５６から）入手するか、それとも新しいテンプレートを開始するかについて、ｆｉｌｅメニュー６０８を介した選択肢を有する。一例では、装荷マップエディタ６０１は、テンプレートが生成される原子炉を識別するようユーザに要求する。装荷マップエディタ６０１は、識別された原子炉の幾何学的形状を（装荷テンプレートデータベース２５６などの）リレーショナルデータベース２５０から取り出し、取り出されたプラントの特性に基づいて、（図７の行６、列３の燃料集合体位置など）採番された行および列を有する適切なサイズの燃料集合体フィールド６１１を表示する。
【００６７】
燃料集合体フィールド６１１内で、その後、ユーザは、例えば、コンピュータ、ＧＵＩ２３０、およびアプリケーションサーバ２００を介する適切な入力デバイス（すなわち、マウス、タッチパッドなど）を使用して、可能な燃料集合体位置からなる配列内の燃料集合体位置６１２上でクリックして、その位置の実際の燃料集合体のタイプ（新規、再挿入（照射済燃料）、または固定）およびグルーピングを識別する。図７の右側に示されるように、装荷マップエディタ６０１は、Ｌｏａｄ  Ｔｙｐｅ６１３ツール、Ｂｕｎｄｌｅ  Ｇｒｏｕｐｉｎｇ６１７ツール、およびＮｕｍｂｅｒｉｎｇ  Ｍｏｄｅ６１８ツールを含む、この割り当て作業を実行するための複数のツールを提供する。
【００６８】
Ｌｏａｄ  Ｔｙｐｅ６１３ツールの下に、装荷マップエディタ６０１は、Ｆｒｅｓｈボタン６１４、Ｒｅｉｎｓｅｒｔボタン６１５、およびＬｏｃｋｅｄボタン６１６を含む。Ｆｒｅｓｈ６１４、Ｒｅｉｎｓｅｒｔ６１５、およびＬｏｃｋｅｄ６１６ボタンは、新規、再挿入、および固定燃料集合体カテゴリに対応する。ユーザは、例えば、所望のボタン上でクリックして、所望のカテゴリを選択し、次に、燃料集合体フィールド６１１内の燃料集合体位置６１２上でクリックして、そのカテゴリを燃料集合体位置６１２に割り当てる。新規燃料集合体カテゴリは、新規燃料集合体、すなわち、照射されていない集合体を挿入することを示す。装荷マップエディタは、その後、燃料集合体位置６１２の下部に「Ｆ」および数字「Ｎ」を表示する。「Ｆ」は、新規燃料集合体カテゴリを表し、数字「Ｎ」は、第Ｎの新規集合体タイプを表す。装荷マップエディタ６０１は、炉心に割り当てられた燃料集合体タイプの数のカウントを維持する。同じ「Ｆ」と位置毎の「Ｎ」値とを指定することによって、複数の集合体位置が、同じ集合体タイプを割り当てられることができる。
【００６９】
固定燃料集合体カテゴリは、実際の原子炉炉心における関連する燃料集合体位置を現在占有している燃料集合体が、原子炉炉心装荷マップを生成する際に、その位置に留まることを表す。装荷マップエディタ６０１は、固定燃料集合体カテゴリが割り当てられるときに、燃料集合体位置６１２に「Ｌ」および数字「Ｎ」を表示する。「Ｌ」は、固定燃料集合体カテゴリを表し、数字「Ｎ」は、第Ｎの固定集合体グループを表す。
【００７０】
再挿入燃料集合体カテゴリは、照射済燃料集合体を挿入すべき場所を表す。装荷マップエディタは、再挿入燃料集合体カテゴリが割り当てられるときに、燃料集合体位置６１２に数字「Ｎ」のみを表示する。数字は、燃料集合体位置６１２の優先順位を表す。
【００７１】
一例では、装荷マップエディタは、割り当てられたカテゴリに関連付けられた色で、燃料集合体位置６１２を表示することができる。例えば、新規集合体は青色で表示され、固定は黄色で表示され、再挿入照射済燃料集合体は紫色で表示される。
【００７２】
Ｂｕｎｄｌｅ  Ｇｒｏｕｐｉｎｇ６１７見出しの下に、装荷マップエディタは、対称性ボタン「１」、「２」、「４」、および「８」を含む。図６に関して上で述べられたように、ユーザは、適切なドロップダウンメニュー上などをクリックすることによって、選択された原子炉用の所望の炉心対称性オプション（例えば、８分円、４分円、対称性なしなど）をすでに選択していることがある。しかし、Ｂｕｎｄｌｅ  Ｇｒｏｕｐｉｎｇツール６１７は、ユーザが、与えられた集合体位置６１２について、すなわち、燃料集合体位置６１２ベースで、対称性を選択することを可能にする。
【００７３】
Ｎｕｍｂｅｒｉｎｇ  Ｍｏｄｅツール６１８は、Ａｕｔｏｍａｔｉｃボタン６１９およびＭａｎｕａｌボタン６２０を含む。自動採番と手動採番の間の選択は、Ｒｅｉｎｓｅｒｔボタン６１５またはＦｒｅｓｈボタン６１４が選択された場合にのみ可能であり、Ｌｏｃｋｅｄボタン６１６が選択された場合は、一般に適用不能である。
【００７４】
Ａｕｔｏｍａｔｉｃボタン６１９が選択された場合、装荷マップエディタ６０１は、照射済燃料集合体のカウントを維持し、再挿入照射済燃料カテゴリに割り当てられる次の燃料集合体位置６１２にカウントプラス１を割り当てる。割り当てられた数字は、燃料集合体位置６１２の下部に表示される。装荷マップエディタ６０１は、同様に新規集合体タイプのカウントを維持し、したがって、燃料集合体位置６１２が新規集合体カテゴリに割り当てられる場合、上でＮと呼ばれた、カウントプラス１がその位置に割り当てられる。「Ｆ」および値「Ｎ」が、新規燃料集合体位置の下部に表示される。
【００７５】
Ｍａｎｕａｌボタン６２０が選択された場合、装荷マップエディタは、再挿入燃料集合体カテゴリに割り当てられた燃料集合体位置６１２の数のカウントを維持するが、数字を燃料集合体位置６１２に割り当てない。代わりに、ユーザが、燃料集合体位置６１２にカソールを位置づけて、手動で数字を入力することができる。
【００７６】
各集合体位置６１２に割り当てられた数字は、照射済燃料集合体の属性に基づいて照射済燃料集合体を装荷する順序を表す割り当てられた優先順位を表す。属性は、Ｋ無限大（燃料集合体のエネルギー含量のよく知られた尺度）、集合体の照射線量（集合体内のウランのメートルトン当たりの累積メガワット日）、集合体の滞在時間（集合体が原子炉炉心内にどれだけの期間滞在したか）などを、これらに限定されることなく含む。例示的な一実施形態では、再挿入燃料集合体位置に関連付けられた色の陰影が、割り当てられた優先順位に関連して（より明るくまたはより暗く）変化する。
【００７７】
装荷マップエディタ６０１は、ｖｉｅｗメニュー６１０およびｚｏｏｍ  ｓｌｉｄｅボタン６２１を介して、複数の表示オプションも提供する。ｚｏｏｍ  ｓｌｉｄｅボタン６２１をクリックおよびドラッグすることによってｚｏｏｍ  ｓｌｉｄｅボタン６２１を左および右に調整することが、表示される燃料集合体フィールド６１１のサイズを縮小および拡大する。ｖｉｅｗメニュー６１０の下で、ユーザは、テンプレートの単一の４分円を見るか、それともテンプレートの全炉心表示を見るかについての選択肢を有する。加えて、ユーザは、あるテンプレート属性が表示されるかどうかを制御することができる。具体的には、ｖｉｅｗメニュー６１０は、装荷テンプレート内の以下のもの、すなわち、制御ブレード、集合体座標、炉心座標などを表示するかについての選択肢を含む。
【００７８】
上で説明されたように、新しいテンプレートを生成する代わりに、先に生成されたテンプレートが表示され、適宜、ｅｄｉｔボタン６０９を使用して編集されることができる。ｆｉｌｅメニュー６０８を使用して、ユーザは「ｏｐｅｎ」オプションを選択する。装荷マップエディタ６０１は、その後、装荷テンプレートデータベース２５６に保存されたアクセス可能なテンプレートを表示する。その後、ユーザは、例えば、アクセス可能なテンプレートの１つの上でクリックすることによって、アクセス可能なテンプレートを選択する。装荷マップエディタ６０１は、その後、選択されたテンプレートを表示する。
【００７９】
ユーザは、その後、選択されたテンプレートを編集する。例えば、ある選択されたテンプレートについて、ユーザは、テスト原子炉炉心設計を生成するために、テンプレート用の所望の新規燃料および照射済燃料集合体を選択することができる。したがって、装荷マップエディタ６０１は、１つまたは複数の燃料プール内に現在存在する新規および照射済燃料集合体の両方の再装荷をユーザが選択することを可能にする。利用可能な燃料プール在庫内に存在するこれらの照射済燃料集合体の１つまたは複数は、ユーザによって、例えば、燃料プールデータベース２５８から入手されることができ、新規燃料集合体の１つまたは複数は、新規燃料集合体設計データベース２５２から入手されることができる。
【００８０】
上で説明されたように、装荷マップエディタ６０１を使用して燃料装荷テンプレートを入手し、生成し、かつ／または編集した後、次にユーザは、テンプレートを使用して装荷マップを生成することができる。ｆｉｌｅメニュー６０８から、ユーザは、「ｌｏａｄ」オプションを選択する。装荷マップエディタ６０１は、その後、テンプレートアクセスウィンドウ、テンプレート情報ウィンドウ、再装荷ウィンドウ、および新規装荷ウィンドウを含む、装荷スクリーンを表示する。テンプレートアクセスウィンドウは、装荷テンプレートデータベース２５６に保存された装荷テンプレートを選択するためのドロップダウンメニューをユーザに提供する。テンプレート情報ウィンドウは、装荷テンプレートにおける新規集合体タイプの数、再挿入（照射済）燃料集合体位置の数、および固定集合体位置の数など、選択された装荷テンプレートについての要約情報を表示する。要約情報は、装荷マップを生成する際に現在追加される、新規集合体タイプの数、および再挿入（照射済燃料）集合体の数も表すことができる。
【００８１】
図８は、装荷マップエディタ６０１によって表示される再装荷ウィンドウを示すスクリーンショットである。ウィンドウは、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２と、ｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル６２４とに分割される。ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２は、（１）評価される原子炉の燃料テンプレート内に現在ある、固定燃料集合体位置６１２にある燃料集合体以外の、照射済燃料集合体と、（２）当該およびその他の原子炉用の１つまたは複数の燃料プール内にある燃料集合体在庫とを列挙する。よく知られているように原子炉から除去された照射済燃料集合体は、燃料プールとして知られるものの中に保存される。同じサイトに配置された２以上の原子炉炉心からの燃料集合体は、同じ燃料プール内に保存されることができる。
【００８２】
ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２は、一連番号（ｓｅｒｉａｌ）と集合体名（ＢＮａｍｅ）とによって、各照射済燃料集合体を列挙する。各燃料集合体は、品質保証の観点から集合体のトレーサビリティを保証するために使用される、一意の一連番号を割り当てられる。集合体名は、燃料集合体製品ラインのほかに、ウランおよびガドリニア装荷などの核特性も識別するために使用される、文字列識別子である。ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２は、Ｋ無限大、照射線量（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）、集合体が炉心内に存在した最終燃料サイクル数（ｌａｓｔ）など、列挙された各照射済燃料集合体の１つまたは複数の属性も列挙する。照射済燃料集合体についての追加的な属性は、１）集合体製品ライン、２）初期ウラン装荷、３）初期ガドリニア装荷、４）軸ゾーンの数、５）集合体が炉心内に存在した直近の燃料サイクルより前の履歴燃料サイクル数、６）履歴燃料サイクルの各々についての集合体が存在した対応する原子炉、７）累積滞在時間、および８）燃料集合体系統、継続原子炉運転についての集合体の使用可能性に影響するパラメータを含むことができる。
【００８３】
燃料集合体系統は、多くの要因から、主として、目視による、または現在破損している燃料集合体もしくは集合体が将来どの程度破損を起こし易いかを検出するために設計されたその他の何らかの非破壊テストによる燃料の検査から、決定される。破損メカニズムは、腐食、デブリ衝突、および燃料集合体の機械的反りといった項目を含む。系統に影響する別の要因は、ウラン含有燃料棒または代替として以降「擬似」棒と呼ばれる非ウラン含有棒（例えばステンレス鋼）とすることができる交換棒による損傷燃料棒の交換を含む修理プロセスである、燃料集合体の可能な再構成である。系統属性は、ウランおよび擬似棒を用いた再構成については、それぞれ「ＲＵ」および「ＲＰ」とすることができ、腐食、デブリ、および反りによる損傷については、それぞれ「ＤＣ」、「ＤＤ」、および「ＤＢ」とすることができる。「空白」系統属性は、損傷を受けていない使用可能な集合体を示す。
【００８４】
ｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル６２４は、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２によって提供されるのと同じ情報を、各燃料集合体について提供する。加えて、ｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル６２４は、装荷テンプレートで規定される各燃料集合体グループについての優先順位番号６２６を示す。図８は、最も高い優先順位（１）の再挿入燃料集合体位置が４つの燃料集合体からなるグループであり、次に高い優先順位（２）の再挿入燃料集合体位置が８つの燃料集合体からなるグループであることを示している。
【００８５】
ｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル６２４は、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２からｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル６２４に燃料集合体を移動することによってデータ投入される。再装荷ウィンドウはさらに、燃料集合体を選択して、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２からｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル６２４に移動させる際にユーザを支援する、１組のツール６３０を含む。１組のツール６３０は、フィルタツール６３２、右移動ツール６３４、左移動ツール６３６、および削除ツール６３８を含むことができる。ツール６３４、６３６、６３８は、１つまたは複数の集合体をハイライト表示にし、その後、ｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル６２４（またはｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２）内の最も高い優先順位のデータ未投入の燃料集合体位置に選択された燃料集合体が投入される原因となる、右移動ツール６３４（または左移動ツール６３６）上でのクリックを行うことによって、ユーザが、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２とｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル６２４の間で燃料集合体を移動させることを可能にする。削除ツール６３８は、ユーザが、テーブル６２２、６２４の一方の中の１つまたは複数の燃料集合体を選択し、その後、削除ツール６３８をクリックして、選択された燃料集合体をテーブルから削除することを可能にする。
【００８６】
図９は、フィルタツール６３２を示すスクリーンショットである。ユーザは、フィルタツール６３２上でクリックを行って、図９に示されるようなフィルタウィンドウ６４０を開く。フィルタウィンドウは、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２に列挙されたのと同じ属性を列挙し、ユーザが、属性に関連付けられた選択ボックス６４２内をクリックすることによって、その属性に基づいたフィルタを指示することを可能にする。属性が選択されると、関連する選択ボックス６４２内にチェックが表示される。ユーザは、関連する選択ボックス内を再びクリックすることによって、属性を選択解除することもできる。この場合、チェックマークは削除される。利用可能な燃料プール内に保存された照射済集合体は、ユーザによって、燃料プールデータベース２５８から入手され、フィルタツール６３２による最終的なフィルタリングを行うために、図８の適切なテーブルにデータ投入され得ることに留意されたい。
【００８７】
各属性について、フィルタウィンドウ６４０は、属性に関連付けられた１つまたは複数のフィルタ特性を表示することができる。Ｋ無限大属性の場合、ユーザは、より大きい、より小さい、または等しいというフィルタ演算子６４４を選択し、フィルタ演算子６４４に関連するフィルタ数量６４６を入力することができる。図９に示されるように、ユーザは、より大きいというフィルタ演算子を選択し、１．２というフィルタ数量を入力して、Ｋ無限大に基づいたフィルタリングを行うことを選択している。
【００８８】
その結果、装荷マップエディタ６０１は、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２内の燃料集合体をフィルタリングして、Ｋ無限大が１．２より大きい燃料集合体のみを表示する。別の例として、ボックス６４２の照射線量属性も、関連すするフィルタ演算子とフィルタ数量とを有する。
【００８９】
サイクル属性の場合、フィルタウィンドウは、サイクル数を選択するためのドロップダウンメニューを提供する。図９は、サイクル属性用のドロップダウンメニューから選択されたサイクル２および４を示している。その結果、装荷マップエディタは、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２をフィルタリングして、直近の滞在が２サイクルまたは４サイクルであった燃料集合体のみを表示する。
【００９０】
同様に、ユーザは、系統、製品ラインなどに基づいて集合体をフィルタリングすることを選択することができる。フィルタリング対象の属性が選択され、フィルタ特性が入力された後、ユーザは、ＯＫ選択ボックス上でクリックを行うことによって、この情報に基づいて、装荷マップエディタ６０１にｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２をフィルタリングさせる。代替として、ユーザは、ＣＡＮＣＥＬ選択ボックス上でクリックを行うことによって、フィルタ操作をキャンセルすることができる。
【００９１】
ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２は、そこに列挙された燃料集合体をフィルタリングするためのフィルタリングメカニズムも提供する。ユーザは、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２内の属性見出し上でクリックを行うことによって、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２を属性の昇順または降順でソートすることができる。ユーザが属性上でクリックを行うと、装荷マップエディタは、「Ｓｏｒｔ  Ａｓｃｅｎｄｉｎｇ」と「Ｓｏｒｔ  Ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ」の選択肢を有するポップアップメニューを表示する。ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２は、その後、ユーザによってクリックされた選択肢に基づいて、属性の昇順または降順でフィルタリングされる。
【００９２】
図１０は、新規集合体を燃料テンプレートに装荷するための、装荷マップエディタ６０１によって表示される新規装荷ウィンドウを示すスクリーンショットである。ウィンドウは、ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅｓテーブル６５０と、ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｐｏｏｌテーブル６６０とに分割される。ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅｓテーブル６５０は、利用可能な新規燃料集合体タイプを列挙し、各新規燃料集合体タイプを集合体名によって列挙する。集合体名は、燃料集合体製品ラインのほかに、ウランおよびガドリニア装荷などの核特性も識別するために使用される、文字列識別子である。
【００９３】
ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅｓテーブル６５０は、Ｋ無限大、燃料集合体製品ライン、平均ウラン２３５濃縮、燃料集合体に含まれるガドリニア可燃ポイズンの（燃料総重量の関数としての）パーセント、ガドリニア含有燃料棒の数、軸ゾーン（軸ゾーンは軸方向に沿って均質な集合体の横断面スライスによって定義される）の数など、列挙された各新規燃料集合体タイプの１つまたは複数の属性も列挙する。燃料集合体のその他の属性は、様々な集合体照射線量値について計算される、Ｒ因子および局所ピーキングなどの、予想熱的挙動についてのパラメータを含むことができる。Ｒ因子は、臨界出力比（ＣＰＲ）への入力として使用され、燃料棒出力の加重軸方向積分から決定される。局所ピーキングは、燃料棒ピークペレットおよび表面温度の尺度である。
【００９４】
ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｐｏｏｌテーブル６６０は、ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅｓテーブル６５０によって提供されるのと同じ情報を、各燃料集合体について提供する。加えて、ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｐｏｏｌテーブル６６０は、装荷テンプレート内の新規集合体の各タイプについてタイプ番号６６２を示し、次に装荷テンプレート内のそのタイプの新規燃料集合体の数を示す。図１０は、第１のタイプの新規燃料集合体位置が４つの燃料集合体からなるグループであり、次のタイプの新規燃料集合体が８つの燃料集合体からなるグループであることを示している。
【００９５】
図８と同様に、ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｐｏｏｌテーブル６６０は、燃料集合体をｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅｓテーブル６５０からｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｐｏｏｌテーブル６６０に移動させることによって、継続的にデータ投入および／または更新されることができ、図８で説明されたツール６３０、すなわち、上で説明されたような、（新規燃料集合体設計データベース２５２から入手される新規燃料集合体をフィルタリングし得る）フィルタツール６３２、燃料集合体を選択して、ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅｓテーブル６５０からｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｐｏｏｌテーブル６６０に移動させる際にユーザを支援する、右移動ツール６３４および削除ツール６３８を含む。装荷マップエディタ６０１は、ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル６２２がソートされたのと同じ方法で、ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅｓテーブル６５０を属性の昇順または降順でフィルタリングする機能も備える。
【００９６】
再挿入（照射済）燃料および新規燃料集合体位置６１２が、上で詳細に説明されたツールを使用して満たされた後、ユーザは、装荷スクリーン内に表示される「ｐｏｐｕｌａｔｅ」ボタン上でクリックを行って、装荷マップを表示させることができる。ユーザは、その後、ｆｉｌｅメニュー６０８内の「Ｓａｖｅ」または「Ｓａｖｅ  Ａｓ」選択肢を使用することによって、生成された装荷マップを保存することができる。
【００９７】
この時点で、ユーザは、動力運転に適した炉心設計を達成することを目指して設定された、すべての制約または制限を満たす炉心設計を決定するために、複数の自動化ツールを使用して評価される初期テスト炉心設計を生成した。自動化ツールを使用して評価するテスト炉心設計をロードするため、ユーザは単にｌｏａｄボタンをクリックし、新規燃料タイプのＩＤプレフィックスを入力し、それによって、テスト炉心設計を評価する準備が整う。
【００９８】
ブロック７００−自動化ツール
初期テスト炉心設計に対して、ユーザは、動力運転用のすべての制限および／または制約を満たす原子炉炉心設計が決定されるまで、テスト炉心設計における棒パターン、炉心装荷パターン、および／または独自新規燃料集合体タイプのうちの１つまたは複数を修正することができる。以下で説明されるように、各自動化ツールは、動力運転用の所望の炉心設計を達成するためにテスト炉心設計に施される必要がある修正をユーザまたは設計者が行うのを支援する、関連する手順推奨を提供することができる。
【００９９】
自動化ツール毎に、（棒パターン修正ツールオプション用の）選択または修正された棒パターン設計、選択または修正された炉心装荷パターン（炉心装荷設計ツール）、および新規燃料集合体タイプの選択された独自サブセット（Ｎストリーミングツール）のうちの１つを用いたテスト炉心設計のシミュレーションが実行される。言い換えると、各ツールは、ブロック６００の機能から出力されるテスト炉心設計における配置について、それぞれの所望の初期テスト棒パターン設計、炉心装荷パターン設計、および／または独自新規燃料集合体タイプを確立する。自動化ツールの各々について、評価されるプラントはすでに選択され、制限は（入力ブロック５００で）設定されている。初期テスト炉心設計が、ブロック６００の出力においてロードされたので、自動化ツールの各々は、以下でより詳細に説明されるように起動されることができる。
【０１００】
自動化ツール毎に、テスト炉心設計について設定された、対応する与えられたテスト棒パターン、炉心装荷パターン、または独自新規燃料集合体タイプに基づいて、シミュレーション結果が、制限と比較され、比較に関係するデータが、１つまたは複数のグラフィカルまたはテキストページの形式でユーザに提供され、このデータは、シミュレーション中に違反された制限を示すことができ、炉心設計内で使用される棒パターン、炉心装荷パターン、および／または独自新規燃料集合体タイプに関して何を修正すべきかに関するフィードバックをユーザに提供するために、手順推奨と共に使用されることもできる。
【０１０１】
先に説明されたように、これらのツールは、順次起動されることができ（すなわち、炉心パターン修正ツールは、棒パターンツールおよび独自新規燃料タイプツールからそれに入力される許容可能な棒パターン設計および新規燃料集合体設計を用いて繰り返されることができ、逆の場合も同様である）、または別の例におけるツールは、互いに独立に繰り返されてよく、（目的関数値によって示される）最良設計は、それから生じる派生炉心設計として役立つことができ、動力運転用の炉心設計を改良するために、他の２つのツールによって順次またはやはり独立に評価されることができる。
【０１０２】
棒パターン修正ツール
上記のブロック６００において生成された初期テスト炉心設計は、動力運転のための所望の棒パターン設計（例えば、ＢＷＲにおける制御ブレードパターンのノッチ位置およびシーケンス、またはＰＷＲにおける制御棒パターンのグループシーケンスなど）を有さないことがある。これは、テスト棒パターン設計（例えば、ＢＷＲ用の制御ブレードパターンのノッチ位置およびシーケンス、またはＰＷＲ用の制御棒パターンのグループシーケンスなど）と共にロードされた与えられたテスト原子炉炉心設計のシミュレーションの結果を評価することによって決定されることができ、その後、入力ブロック５００において設定された制限と比較するためのシミュレーション結果を生成するために、炉心シミュレーションソフトウェアを使用してシミュレートされる。したがって、ブロック６００から与えられるが、初期テスト炉心パターン設計を含む、テスト原子炉炉心設計のシミュレーションが、実行される必要がある。
【０１０３】
テスト炉心設計における棒パターンを修正するための棒パターンツールおよびルーチンの実施は、同時係属中であり、本発明の譲受人に譲渡された、Ｒｕｓｓｅｌｌ，ＩＩらの米国特許出願第１０／３２１，４４１号に詳細に説明されている。一般に、ユーザは、ＧＵＩ２３０を介し、処理能力（ユーザの元のローカルコンピュータ、アプリケーションサーバ２００および／または計算サーバ４００など）を用いて、棒パターン修正ツールを実施して、適切な表示装置上でのユーザによる検討のために、仮想的に棒パターン設計（例えば、ＢＷＲ用の制御ブレードパターンのノッチ位置およびシーケンス、またはＰＷＲ用の制御棒パターンのグループシーケンスなど）を修正する。棒パターン修正サブルーチンの繰り返しは、動力運転用の要件を満たすテスト炉心設計について満たされる必要があるユーザ入力の制限または制約を、提案された棒パターン設計解決策がどれだけ良く満たすかに基づいて、ユーザにフィードバックおよび／または手順推奨も提供する。
【０１０４】
棒パターン修正ツールを説明する段階および図の多くは、炉心装荷パターンツールおよび独自新規燃料集合体タイプツールの場合と同様であることに留意されたい。したがって、棒パターン修正ツールを説明する図のいくつかは、簡略化のため、炉心装荷パターンツールおよび独自新規燃料集合体タイプツールの説明でも参照され、言及される相違をもつにすぎない。
【０１０５】
図１１は、本発明の例示的な一実施形態による棒パターン修正ツールの実施を説明するフローチャートである。図１１は、例示的な沸騰水型原子炉用の棒パターン設計を決定することに関して説明されるが、この方法は、ＰＷＲ、ガス冷却型原子炉、および重水炉にも適用可能であり得ることを理解されたい。
【０１０６】
図１１を参照すると、段階Ｓ５において、原子炉プラントが評価のために選択され、選択されたプラントのテスト棒パターン設計のためのシミュレーションにおいて使用される（遷移時認可制約を含む）制限が定義される（段階Ｓ１０）。これらの段階は、入力ブロック５００における機能によって先に実行されているが、明瞭にするためにここで繰り返されている。制限に基づいて、制御メカニズム運動（例えば、制御ブレードノッチ位置、制御棒位置など）のためのシーケンス戦略（初期テスト棒パターン設計）が確立される（段階Ｓ１５）。原子炉運転が、複数のシミュレーション結果を生成するために、選択された棒パターン設計を用いてテスト炉心設計全体でシミュレートされ（段階Ｓ２０）、または例えば原子炉内の燃料集合体のサブセットとすることができるテスト棒パターン設計のサブセット上で集中的にシミュレートされる。
【０１０７】
ベース３Ｄシミュレータ実行が、運転サイクルにわたって定格定常時炉心状態における炉心応答を評価する。シミュレーション実行からのシミュレーション結果は、高温過剰反応度、冷温停止マージン、ＳＬＣＳホウ酸のほか、熱的マージンも含むことができる。
【０１０８】
シミュレーションからのシミュレーション結果は、遷移時認可結果を生成するために、認可コードプログラムを実行する際に使用される（段階Ｓ２５）。認可コードを実行するため、シミュレータが、認可コードのための開始遷移時の基礎を形成する「遷移時総括」ファイルを生成する手段として再び実行されることができる。一例として、この場合に実行される３Ｄシミュレータ実行は、与えられた遷移時の厳しさの分析に関して、保守的状態を提供するために設計された定常時運転シナリオを制限することに対応する。認可コードを実行するためのそのような３Ｄシミュレータ実行の例は、極下部ピーク軸方向出力形状を用いて炉心を消耗させること、できるだけ多くの集合体を限界に配置する制御ブレードを利用することなどを含む。
【０１０９】
認可コードからの遷移時認可結果は、定常時３Ｄシミュレータ結果がそれに対して評価されることができる、定常時制限を定義する。これらの定常時制限は、（段階Ｓ２０からの）シミュレーション結果を制限に対して評価するための、目的関数計算および評価（段階Ｓ４０）で使用される、制約制限定義を修正するために使用される（Ｓ３０）。この評価に基づいて、いずれかの制限が違反されたかどうかを説明するデータが提供（ユーザに表示）される（段階Ｓ５０）。データは、シミュレートされた炉心のどの位置が、制限違反についての最大違反箇所または最大寄与箇所であるかについての表示もユーザに提供する。これらの段階の各々は、今から以下でさらに詳細に説明される。
【０１１０】
プラントが選択された後、初期棒パターン設計が、ＧＵＩ２３０を使用して以前のテスト棒パターン（シーケンス戦略）を入力して、プラント構成ウェブページにアクセスすることによって、選択されることができる。例えば、ウェブページは、ユーザが、その後のシミュレーションにおける評価のために、例えば、４分の１炉心、半炉心、または全炉心など、「モデルサイズ」を選択することを可能にすることができる。加えて、ユーザは、適切なドロップダウンメニューなどの上でクリックを行うことによって、選択されたモデルサイズについて、炉心対称性オプション（例えば、８分円、４分円、対称性なし）を選択することができる。一例では、この炉心対称性オプションは、例えば図６において明らかなように、すでに実行されている。
【０１１１】
図５で先に示されたように、シミュレーションへの入力変数に対する制限およびシミュレーション結果に対する制限として構成され得るクライアント入力のプラント固有制約が、シミュレーション用にすでに設定されている。テスト棒パターン設計の１つまたは複数のサブセットを位置付けるためのシーケンス戦略（ブロック６００から出力されるテスト原子炉炉心設計のためのテスト棒パターン設計）が、制限に基づいて確立される（段階Ｓ１５）。例えば、評価される原子炉が沸騰水型原子炉である一実施形態では、制限は、許容可能な制御ブレード位置および持続時間を確立するのに役立つ。
【０１１２】
制御ブレードテーマが、初期シーケンス戦略を決定する際にユーザを支援するために、許容可能なブレード対称性と共に定義される。典型的なＢＷＲ運転では、例えば、制御ブレードは、ブレードの４つのグループ（「Ａ１」、「Ａ２」、「Ｂ１」、および「Ｂ２」）に分類されることができる。ブレードをこれらのブレードグループに配分することによって、ユーザは、与えられたシーケンス内で許容されたブレードのみを容易に識別することができる。その結果、望ましくない解決策をもたらす望ましくないブレードが使用されることが防止される。制御ブレードテーマは各照射について識別されるので、満足できるブレード定義が強制されることができる。
【０１１３】
制御ブレードテーマおよびブレード対称性を定義することによって、ユーザは、制御ブレードテーマ内の単一のブレード位置を識別する必要があるのみで、その他の対称制御ブレードは、しかるべく従う。したがって、グラフィカル領域が、冗長な制御ブレード位置情報によって乱雑にされることはない。さらに、シーケンス戦略を自動化することは、不法な制御ブレード位置エラーが発生することを防止する。
【０１１４】
ユーザは、サイクル開始（ＢＯＣ）からサイクル終了（ＥＯＣ）まで、すべてのシーケンスおよび初期棒パターン決定を識別することに進む。図１２は、制御ブレードシーケンスがどのように入力され得るかを説明するスクリーンショットである。１２１７のｂｌａｄｅ  ｇｒｏｕｐという名称の列は、ユーザが、例えば、どのユーザ制約がすでに入力されているかに基づいて、シーケンス戦略を調整または設定することを可能にする。図１２では、ユーザは、１２１１のｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｓｔｅｐ、１２１３のｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｔｙｐｅ、１２１５のｄｅｔａｉｌｅｄ  ｒｏｄ  ｐａｔｔｅｒｎ、１２１７のｂｌａｄｅ  ｇｒｏｕｐ、および適切な運転パラメータを設定している。
【０１１５】
定義された（遷移時認可制約を含む）制限および確立されたシーケンス戦略（テスト原子炉炉心設計のための初期テスト棒パターン）を用いて、テスト炉心設計のシミュレーションが開始される（段階Ｓ３０）。シミュレーションは、計算サーバ４００によって実行されることができるが、シミュレーションは、構成１０００の外部で実行される３Ｄシミュレーションプロセスとすることもできる。ユーザは、知られるように、ＰＡＮＡＣＥＡ、ＬＯＧＯＳ、ＳＩＭＵＬＡＴＥ、ＰＯＬＣＡなどのよく知られた実行可能３Ｄシミュレータプログラム、または適切なシミュレータドライバが定義されコード化されたその他の知られたシミュレータソフトウェアを利用することができる。計算サーバ４００は、ＧＵＩ２３０を介したユーザによる入力に基づいて、これらのシミュレータプログラムを実行することができる。
【０１１６】
ユーザは、ＧＵＩ２３０を使用して、いつでも３Ｄシミュレーションを開始することができ、シミュレーションを開始する多くの異なる手段を有することができる。例えば、ユーザは、知られるように、ウィンドウドロップダウンメニューから「ｒｕｎ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ」を選択することができ、またはウェブページのタスクバー上の「ＲＵＮ」アイコン上でクリックを行うことができる。加えて、ユーザは、シミュレーションのグラフィカル更新またはステータスを受け取ることができる。シミュレーションに関するデータは、リレーショナルデータベースサーバ２５０内の待ち行列データベース２５３に入れられることができる。シミュレーションが待ち行列に入れられた後、ユーザは、知られるように、シミュレーション完了時に関するオーディオおよび／またはビジュアル通知を有することができる。
【０１１７】
ユーザがシミュレーションを開始した後、多くの自動段階が続く。図１３は、シミュレーションの段階２０をさらに詳細に説明したフローチャートである。最初に、選択された棒パターン設計問題を有するテスト炉心設計についてのすべての定義が、３Ｄ原子炉炉心シミュレータ用の３Ｄ命令セット（例えば、コンピュータジョブ）に変換される（段階Ｓ２１）。これは、ユーザが、上で説明されたような、シミュレータのいくつかのタイプを選択することを可能にする。特定のシミュレータの選択は、ユーザによって入力されるプラント基準（例えば制限）に依存することがある。コンピュータジョブが各リレーショナルデータベースサーバ２５０の待ち行列データベース２５３に入れられる準備が整う（段階Ｓ２３）。特定のシミュレーション用のデータを保存することは、潜在的なシミュレーションの繰り返しが、最後または以前の繰り返しから開始することを可能にする。このデータを保存し、取り出すことによって、棒パターン設計についての将来のシミュレーションの繰り返しは、実行に数分または数秒しか要しない。
【０１１８】
同時に、利用可能な計算サーバ４００の各々で動作するプログラムは、実行できる利用可能なジョブを探すために、数秒おきにスキャンを行う（段階Ｓ２７）。ジョブが実行される準備が整っている場合、計算サーバ４００の１つまたは複数が、待ち行列データベース２５３からデータを獲得し、適切な３Ｄシミュレータを実行する。上で説明されたように、１つまたは複数のステータスメッセージが、ユーザに表示されることができる。シミュレーションの完了時、関係するすべての結果が、リレーショナルデータベースサーバ２５０内の１つまたは複数の下位データベース（例えば、シミュレータ結果データベース２５５）に保存されることができる（段階Ｓ２９）。したがって、リレーショナルデータベースサーバ２５０は、テスト棒パターン設計のための目的関数値を計算するために、アクセスされることができる。
【０１１９】
図２８は、図１１の認可コード実行段階Ｓ２５をさらに詳細に説明するフローチャートである。遷移時認可結果を生成するために遷移時コードを実行する処理は、図１３にいくらか類似している。ユーザは、ＧＵＩ２３０を使用して、いつでも遷移時コードを実行することができる。加えて、遷移時コードは、自動化アルゴリズムの一部として実行される。
【０１２０】
３Ｄシミュレータは遷移時コードについて実行されるので、ユーザがシミュレーションを開始すると、多くの自動段階が続く。最初に、遷移時リスタートファイルが、（シミュレータ結果データベース２５５から入力される）段階Ｓ２０のシミュレーションからのシミュレータ結果、および遷移時パラメータデータベース２６１から入力される認可遷移時制約に基づいて準備される（段階Ｓ２５１）。遷移時リスタートファイルの準備は、認可計算を実行する目的で有界（ｂｏｕｎｄｉｎｇ）と見なされる運転構成に炉心を置くように設計される「ハードボトムバーンズ（ｈａｒｄ  ｂｏｔｔｏｍ  ｂｕｒｎｓ）」など、一定の「事前調整」３Ｄシミュレータ実行を含むことができる。そのような実行はしばしば、熱的または反応マージンに関して炉心を限界に配置するように設計される、公称ではなく代替棒パターンを利用して実行される。
【０１２１】
コンピュータジョブ（遷移時シミュレーションジョブ）が、各リレーショナルデータベースサーバ２５０の待ち行列データベース２５３に入れるために準備される（段階Ｓ２５３）。特定のシミュレーション用のデータを保存することは、潜在的なシミュレーションの繰り返しが、最後または以前の繰り返しから開始することを可能にする。このデータを保存し、取り出すことによって、将来のシミュレーションの繰り返しは、実行に数分または数秒しか要しない。
【０１２２】
同時に、利用可能な計算サーバ４００の各々で動作するプログラムは、実行できる利用可能なジョブを探すために、数秒おきにスキャンを行う（段階Ｓ２５７）。ジョブが実行される準備が整っている場合、計算サーバ４００の１つまたは複数が、待ち行列データベース２５３からデータを獲得し、適切な３Ｄシミュレータを実行する。上で説明されたように、１つまたは複数のステータスメッセージが、ユーザに表示されることができる。シミュレーションの完了時、この場合は遷移時認可結果である関係するすべての結果が、リレーショナルデータベースサーバ２５０（例えば、遷移時結果データベース２６２）に保存されることができる（段階Ｓ２５９）。したがって、データベース２６２からの遷移時認可結果は、段階Ｓ４０においてテスト設計の評価のための目的関数から目的関数値を計算するために、段階Ｓ３０において制約制限定義を修正するために、アクセスされることができる。
【０１２３】
段階Ｓ３０において、先に説明されたように、認可コードからの遷移時認可結果は、定常時制限を定義し、したがって、段階Ｓ４０においてシミュレータ結果がそれに対して評価される、目的関数内の制約制限定義（ＣＯＮＳ）を修正する。修正されることができる定常時制限の例は、ＭＦＬＰＣＲに対する制限である。加えて、遷移時認可結果は、制限データベース２５１から獲得される遷移時固有制約制限と比較される、遷移時固有制約値を定義するために使用されることができる。遷移時固有制約制限の例は、遷移時認可計算の結果としてのみ評価されることができる、表面塑性歪みおよび中心線融解である。
【０１２４】
図１４は、図１１の段階Ｓ４０をさらに詳細に説明するフローチャートである。目的関数は、計算サーバ４００によるアクセスのためにリレーショナルデータベースサーバ２５０内に保存されることができる。目的関数値を提供する目的関数計算も、下位の目的関数値データベース２５７内など、リレーショナルデータベースサーバ２５０内に保存されることができる。図１４を参照すると、目的関数計算への入力は、制限データベース２５１からの制限、遷移時認可結果に基づいて修正された定常時制約制限定義のほか、データベース２５１からの遷移時固有制約制限、およびシミュレータ結果データベース２５５からのシミュレータ結果も含む。したがって、１つまたは複数の計算サーバ４００は、このデータをリレーショナルデータベースサーバ２５０から入手する（段階Ｓ４１）。
【０１２５】
本発明の実施形態例は、任意の数の利用され得る目的関数フォーマットを想定するが、一例は、３つの成分、すなわち、（ａ）「ＣＯＮＳ」として表される、特定の制約パラメータについての制限（例えば、原子炉プラントパラメータについての設計制約）（すなわち、段階Ｓ３０からの修正された制約制限定義）と、「ＲＥＳＵＬＴ」として表される、特定の制約パラメータについての３Ｄシミュレータからのシミュレーション結果と、「ＭＵＬＴ」として表される、制約パラメータについての乗数とを有する目的関数を含む。１組の事前定義されたＭＵＬＴが、例えば、ＢＷＲプラント構成の大きな集合から経験的に決定されることができる。これらの乗数は、原子炉エネルギー、反応制限、および熱的制限が適切なオーダで決定されることを可能にする値に設定されることができる。したがって、本発明の方法は、３０を超える異なる炉心設計に適用され得る、経験的に決定された乗数の包括的な組を利用する。しかし、ＧＵＩ２３０は、乗数の手動変更を可能にし、これは、事前設定のデフォルトによって識別される乗数よりも大きな乗数を用いて、ある制約に「ペナルティを課す」ことを、ユーザの好みが望むことができる点で重要である。
【０１２６】
目的関数値は、各個別制約パラメータについて、また全体としてすべての制約パラメータについて計算されることができ、すべての制約パラメータは、テスト原子炉炉心設計の特定のテスト棒パターン（または以下で説明されるように、テスト炉心設計についての特定の炉心装荷パターン、または１つまたは複数（Ｎ）の独自新規燃料集合体タイプ）において評価されるものの実体を表す。目的関数の個別制約成分は、式（１）で記述されるように計算されることができ、
ＯＢＪｐａｒ＝ＭＵＬＴｐａｒ＊（ＲＥＳＵＬＴｐａｒ−ＣＯＮＳｐａｒ）    （１）
ここで、「ｐａｒ」は、図５に列挙されたクライアント入力の制約のいずれかとすることができる。これらのパラメータは、評価のための可能な候補となることができる唯一のパラメータではないが、原子炉のための適切な炉心構成を決定するために一般に使用されるパラメータである。合計目的関数は、すべての制約パラメータについての総和、すなわち、
ＯＢＪＴＯＴ＝ＳＵＭ（ｐａｒ＝１，３１）｛ＯＢＪｐａｒ｝    （２）
とすることができる。
【０１２７】
式１を参照すると、ＲＥＳＵＬＴがＣＯＮＳより小さい（例えば、制約の違反がない）場合、差は０にリセットされ、目的関数は０となる。したがって、０の目的関数値は、特定の制約が違反されなかったことを表す。目的関数の正の値は、修正を必要とし得る違反を表す。加えて、シミュレーション結果は、特別な座標（ｉ，ｊ，ｋ）および時間座標（照射段階）（例えば、炉心エネルギーサイクルにおける特定の時間）の形式で提供されることができる。したがって、ユーザは、どの時間座標（例えば、照射段階）に問題が発見されるかを見ることができる。したがって、棒パターン（または炉心装荷パターンまたは独自新規燃料集合体タイプパターン）は、識別された照射段階においてのみ修正される。
【０１２８】
加えて、目的関数値は、各照射段階の関数として計算され、設計問題全体について合計されることができる（段階Ｓ４３）。各制約について計算された目的関数値、および照射段階当たりの目的関数値は、各目的関数値を正規化して、合計目的関数値に対する与えられた制約の寄与パーセンテージを提供することによって、さらに検査されることができる（段階Ｓ４５）。目的関数計算の各結果または値はリレーショナルデータベースサーバ２５０内の下位の目的関数値データベース２５７に保存される（段階Ｓ４７）。
【０１２９】
目的関数値は、テスト炉心設計についての所望の棒パターンの手動決定において利用されることができる。例えば、目的関数計算の値は、制限を違反するパラメータを決定するために、ユーザによってグラフィカルに見られることができる。加えて、テスト炉心設計における棒パターン設計変更の成功した繰り返しにわたっての目的関数値の変化は、ユーザに、提案された設計における改善および不利益の両方を推定するための尺度を提供する。
【０１３０】
いくつかの繰り返しにわたっての目的関数値の増加は、ユーザの変更が、所望の解決策から遠のく棒パターン設計を生成したことを表し、より小さくなる目的関数値の連続的な繰り返し（例えば、目的関数値が正の値から０に向かって減少する）は、繰り返し設計における改善を表すことができる。連続的な繰り返しにわたっての目的関数値、制限、およびシミュレーション結果は、リレーショナルデータベースサーバ２５０内の様々な下位データベースに保存されることができる。したがって、過去の繰り返しからの設計が速やかに取り出されることができ、その後の修正は無用であると分かるべきである。
【０１３１】
図１５は、目的関数計算の完了後の検討のためにユーザが利用可能な例示的なグラフィカルデータを示すスクリーンショットである。目的関数計算の完了時、ユーザは、評価される棒パターンを用いて構成されたテスト原子炉炉心設計のシミュレーション中に違反された制限を含み得る、目的関数計算に関するデータを提供されることができる。
【０１３２】
図１５を参照すると、入力制限を表し得る制約パラメータの一覧と、制約毎の各目的関数値計算の値とが表示されている。図１５は、例えば、チェックボックス１５０５によって示されるように、ボックス内のチェックを用いて違反された制限を示している。加えて、各制限違反について、（図１４に関して説明された計算および正規化ルーチンに基づいた）その寄与および寄与パーセント（％）が表示される。したがって、このデータに基づいて、ユーザは、その後の繰り返しについて、棒パターン設計にどの修正が施される必要があるかについての推奨を提供されることができる。
【０１３３】
個々の棒パターン修正は、代替として、ユーザの要望に任されることができるが、例えば、手順推奨は、プルダウンメニューの形式で提供されることができる。これらの推奨は、４つのカテゴリ、すなわち、エネルギー有利移動と、反応制御と、エネルギー不利移動と、（熱的制限からの）過剰マージンを追加エネルギーに変換することに分類されることができる。上で説明されたように、１つの技法は、エネルギー不利移動ではなくエネルギー有利移動を使用して、問題に対処することである。棒パターン設計が制限のすべて（クライアント入力のプラント固有制約、設計制限、熱的制限など）を満たす場合でも、ユーザは、特定の制限に対する過剰マージンが追加エネルギーに変換されるかを確認することができる。したがって、以下の論理ステートメントは、棒パターンを修正する上記の手順推奨を表すことができる。
【０１３４】
エネルギー有利移動
・ブレード上端から離れたピーキングの場合、ブレードをより深く挿入する。
【０１３５】
・ＥＯＣにおけるＮＥＸＲＡＴ（例えば、熱的マージン制約）問題の場合、サイクルのより早期にブレードをより深く挿入する。
【０１３６】
・中間サイクル中のｋＷ／ｆｔピーキングの場合、サイクルのより早期により深い棒をより深く送り込む。
【０１３７】
反応制御
・シーケンス中に流量が高すぎる場合、深い棒を引く。
【０１３８】
・シーケンス中に流量が低すぎる場合、棒をより深く送り込む。
【０１３９】
エネルギー不利移動
・シーケンス中の炉心底部におけるピーキングの場合、局所領域で浅いブレードを挿入する。
【０１４０】
追加エネルギーへの過剰マージンの変換
・ＥＯＣにおける余分ＭＦＬＣＰＲマージンの場合、サイクルのより早期にブレードをより深く送り込む。
【０１４１】
・ＥＯＣにおける余分ｋＷ／ｆｔマージンの場合、サイクルのより早期にブレードをより深く送り込む。
【０１４２】
・ＥＯＣにおける炉心中央での余分ＭＦＬＣＰＲマージンの場合、サイクルのより早期に中央棒をより深く送り込む。
【０１４３】
目的関数によって示された位置および制限違反の時間照射に基づいて、ユーザは、上記の推奨の１つまたは複数に容易に従って、制約違反に対処し、それを修正することができる。
【０１４４】
目的関数計算から得られるデータは、適切な表示装置上で解釈されることができる。例えば、このデータは、図１５に関して説明されたように、表示された違反箇所を伴った制約の一覧として表示されることができる。しかし、ユーザは、例えば、２または３次元ビューとして構成可能とすることができる、多くの異なる「結果」表示スクリーンにアクセスすることもできる。以下の表１は、ユーザが利用可能な例示的なビューのいくつかを列挙している。これらのビューは、ユーザへの表示として利用可能なデータ例を表す。
【０１４５】
【表１】
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図１６、図１７Ａ、および図１７Ｂは、本発明による、シミュレーションおよび目的関数分析の後に、与えられた制約または制限のステータスを検討するのにユーザが利用可能なグラフィカルデータを示すスクリーンショットである。図１６を参照すると、ユーザは、ある制約またはパラメータのビューを表示するために、タスクバー上の「ｖｉｅｗ」アイコンから適切なドロップダウンメニューをプルダウンすることができる。図１６に示されるように、ユーザは、最大分数制限出力密度（ＭＦＬＰＤ）制約パラメータを選択している。プルダウンメニュー１６１０によって示されるように、ユーザが利用可能な多くの異なるグラフィカルビューが存在する。ユーザは、単純に所望のビューを選択し、その後、図１７Ａまたは図１７Ｂに示されるようなページにアクセスすることができる。
【０１４６】
図１７Ａは、１７０５および１７１０に見られるような、特定の制約の２つの異なる２次元グラフを示す。例えば、ユーザは、炉心サイクルにおける特定の照射線量について、最大平均平面熱発生速度（ＭＡＰＬＨＧＲ）の違反が（炉心最大値と照射線量のグラフ１７０５およびＭＦＰＬＤの軸方向値と照射線量のグラフ１７１０内の）どこで起こったかを決定することができる。これらの制約についての制限は、ライン１７２０および１７２５によって示され、違反は、図１７Ａ内の１７３０および１７３５において概略的に示されている。
【０１４７】
図１７Ｂは別のビューを示しており、この場合、ＭＡＰＬＨＧＲ対照射線量についての最大違反寄与がどこで発見されるかを見るために、炉心の横断面全体の２次元ビューを示している。１７４０および１７５０において見られるように、囲まれた正方形は、炉心におけるＭＡＰＬＨＧＲへの最大違反寄与である燃料集合体を表す（例えば、１７４０および１７５０は、ＭＡＰＬＨＧＲに違反する集合体を指し示している）。これは、棒パターン設計におけるどの燃料集合体が修正を必要としているかについての表示をユーザに与える。
【０１４８】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、本発明による、棒パターン修正ツール例による、棒パターン修正および繰り返し処理段階を説明するフローチャートである。図１８Ａを参照すると、段階Ｓ６０でデータ（例えば、図１５から図１７Ｂに示されて説明されたデータなど）を解釈することによって、ユーザは、修正サブルーチンを開始したいと思うことがある（段階Ｓ７０）。すべての実用において、初期テスト棒パターンを用いたテスト炉心設計は、許容可能な設計ではなく、修正サブルーチンが必要とされる可能性が高い。
【０１４９】
一実施形態では、ユーザは、グラフィカルユーザＧＵＩ２３０を利用して、この修正サブルーチンに手動で指図を与えることができる。別の実施形態では、サブルーチンは、多くの棒パターン設計の繰り返しについて、シミュレーション、目標関数計算、および目標関数計算の結果または値の評価を自動的に繰り返す最適化アルゴリズムの範囲内で実行されることができる。
【０１５０】
ユーザは、表示されたデータに基づいて、いずれかの制限が違反されたかどうかを決定する（段階Ｓ７１）。制限が違反されていない場合、ユーザは、いずれかの識別子が、選択されたテスト棒パターンを用いるテスト原子炉炉心設計から最大出力特性が獲得されたことを示しているかどうかを決定する。例えば、これらの識別子は、サイクル延長のためのプルトニウム発生を最大化するために棒を炉心内により深く送り込むことによる、（ＭＦＬＣＰＲおよびＬＨＧＲのマージンなどの）良好な熱的マージン利用の表示を含むことができる。サイクル設計について最小ＥＯＣ固有値が得られたとき（固有値検索）、または所望のサイクル長が固定ＥＯＣ固有値において決定されたとき、出力要件が満たされていることが示されることができる。選択されたテスト棒パターンを用いるテスト原子炉炉心設計から最大出力が獲得されたことを示す表示が存在する場合（段階Ｓ７２の出力がＹＥＳ）、テスト原子炉炉心設計についての許容可能なテスト棒パターン設計が決定され、ユーザは、棒パターン設計に関する結果のレポートにアクセスすることができ（段階Ｓ７３）、かつ／または選択された棒パターンを修正炉心および／または独自新規燃料集合体タイプ設計ツールにおいて使用することができる（段階Ｓ７８）。
【０１５１】
制限が違反された場合（段階Ｓ７１の出力がＹＥＳ）、または制限の違反はないが、棒パターン設計から最大出力が獲得されなかった旨の表示がある場合（段階Ｓ７２の出力がＮＯ）、ユーザは、いずれかの特性が、シーケンス戦略の修正が必要とされていることを示しているかどうかを決定する（段階Ｓ７４）。シーケンス戦略を修正する必要性を示す特性は、過剰な制御ブレード（制御棒）履歴、局所領域でのＥＯＣにおける過剰なＭＦＬＣＰＲ、および個々の照射においてＭＦＬＣＰＲを含むことの不可能性を含むことができる。加えて、棒パターン設計変更の繰り返しが数回試みられ、目標関数に実質的な改善が見られなかった場合、これは、代替棒パターンシーケンスが探求される必要があり得ることを示すさらなる表示である。
【０１５２】
図１９は、棒パターンを修正するためにブレードグループを定義するためのスクリーンショットである。したがって、シーケンス戦略が修正を必要とする場合（段階Ｓ７４の出力がＹＥＳ）、ユーザは、シーケンス戦略を変更することによって、派生棒パターン設計を生成する（段階Ｓ７５）。例えば、図１２および図１９を参照すると、ユーザは、ブレードグルーピング（図１２の１２１７を参照）を変更するために運転構成ページ上のｅｄｉｔオプションを選択することができる。
【０１５３】
シーケンス戦略を修正する必要があることを示す特性が存在しない場合（段階Ｓ７４の出力がＮＯ）、ユーザは、制御ブレードまたは制御棒の位置を変更することによって、テスト棒パターン設計を修正して、派生棒パターン（したがって、派生原子炉炉心設計）を生成することができる。図１２を参照すると、ユーザは、特定の照射線量について「ｓｅｔ  ｒｏｄｓ」ボックス１２３０をチェックし、ｅｄｉｔアイコン１２３５を選択する。図１９に示されるように、これらの操作は、ユーザが特定のグループ内の制御ブレードのノッチ位置を手動で変更することを可能にする、別の表示を出現させる。図１９には、セル１９４１において選択されたブレードグループＩｎｔｅｒｉｏｒ  Ａ１を有する炉心横断面を示す「Ｄｅｆｉｎｅ  Ｂｌａｄｅ  Ｇｒｏｕｐｓ」スクリーンショット１９４０が示されている。Ｏｐｔｉｏｎｓプルダウンメニュー１９４２を選択することによって、ユーザは、「Ｓｅｔ  Ｂｌａｄｅ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ」ウィンドウ１９４５と呼ばれる別のウィンドウを表示することができる。ｍｉｎｉｍｕｍ  ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ列１９５０は、ブレードが炉心内にどれだけ入ることが許容されるかを識別する。ｍａｘｉｍｕｍ  ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ列１９５５は、ブレードが炉心外にどれだけ出ることが許容されるかを識別し、Ｎｏｔ  Ａｌｌｏｗｅｄ列１９６０は、この特定の棒パターン設計について許容されないブレード位置を識別する。これらの例は、沸騰水型原子炉の制御ブレードノッチ位置の変更に限定されず、加圧水型原子炉における制御棒の棒位置の変更のほか、その他のタイプの原子炉（例えば、ガス冷却型原子炉、重水炉など）における制御棒位置の変更にも適用可能である。
【０１５４】
テスト棒パターンが棒位置の変更によって修正されるか、それともシーケンス戦略の変更によって修正されるかに関わらず、派生棒パターン（したがって、派生原子炉炉心設計）がすべての制限を満たすかどうかを決定するために、段階Ｓ２０〜Ｓ５０が繰り返される（段階Ｓ７７）。これは、繰り返しプロセスになることがある。
【０１５５】
図１８Ｂは、本発明の一実施形態例による、繰り返しプロセスを示している。シミュレートされた各派生棒パターン設計について、ユーザは、シミュレーション結果と制限との比較に関するいずれかのデータ（例えば、計算された目標関数値）が、依然として制限違反の存在を示しているかどうかを決定する。示していない場合、ユーザは、特定の原子炉で使用することができる許容可能な棒パターン設計を開発しており、許容可能な棒パターン設計に関するグラフィカル結果にアクセスすることができ（段階Ｓ７３）、かつ／または炉心修正および／もしくは独自新規燃料集合体タイプ設計ツールにおいて選択された棒パターンを使用することができる（段階Ｓ７８）。
【０１５６】
制限が違反されていることを繰り返しが依然として示している場合（段階Ｓ１６０の出力がＹＥＳ）、すべての制限が満たされるまで、またはすべての制限がユーザによって決定された許容可能なマージン内にあるようになるまで、段階Ｓ７０の修正サブルーチンが反復的に繰り返される（段階Ｓ１７０）。この繰り返しプロセスは、ユーザが棒パターン設計を微調整することを可能にし、また従来の手動繰り返しプロセスを用いてそれまで行うことが可能であったよりもおそらくはるかに多くのエネルギーを許容可能な棒パターン設計から抽出することを可能にするという点で有益である。さらに、リレーショナルデータベースサーバ２５０と複数の計算サーバ４００の合体が、計算を迅速化する。図１８Ｂで説明されたような繰り返しプロセスは、一度に１つのパラメータを変更し、その後、原子炉炉心シミュレーションを実行する、従来技術の手動繰り返しプロセスを使用した際の数週間と比較して、極めて短い期間で行われることができる。
【０１５７】
ここまで、ユーザまたは設計者がＧＵＩ２３０を介してデータを解釈し、所望の設計を獲得するために、表示されるフィードバック（目標関数からのデータ）に基づいて、テスト棒パターン（したがってテスト原子炉炉心設計）を手動で反復的に修正することに関して、棒パターン修正ツールが説明された。しかし、図１８Ａおよび図１８Ｂの上述の段階は、最適化プロセスを用いて達成されることもできる。そのような最適化プロセスは、以下で説明される炉心装荷パターン修正ツールおよび独自新規燃料集合体タイプ設計ツールにも等しく適用可能である。最適化プロセスは、原子炉炉心で使用される最適棒パターン設計を達成するために、違反制限に絶えず改善を施しながら、多くの異なる棒パターン設計にわたって、図１８Ａおよび図１８Ｂにおける段階を繰り返す。
【０１５８】
図２０は、そのようなプロセスを開始するためのスクリーンショットを示す。例えば、プラントおよびテスト棒パターンを選択した後、ユーザは最適化構成スクリーン２００５を表示することができる。ユーザは、例えば、ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｒｏｄ  ｐａｔｔｅｒｎｓ、ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｃｏｒｅ  ｆｌｏｗ、およびｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｉｎｔｅｒｖａｌｓの最適化パラメータ２０４０を選択することができる。ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｒｏｄ  ｐａｔｔｅｒｎｓは、原子炉を制御するために与えられたシーケンスが使用されている運転サイクル中の持続時間について、制御棒グルーピング（シーケンスと呼ばれる）内の個々の棒位置（ＢＷＲでは制御ブレード）の最適決定を行うことを意味している。棒位置は、局所出力および核反応速度に影響する。
【０１５９】
ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｃｏｒｅ  ｆｌｏｗは、運転サイクル中の時間の関数として、原子炉を通過する原子炉冷却剤の流量の最適決定を行うことを意味する。流量は、大域的原子炉出力および核反応速度に影響する。ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｉｎｔｅｒｖａｌｓは、運転サイクル中に原子炉を制御するために与えられたシーケンス（すなわち、制御棒グルーピング）が使用される持続時間の最適決定を行うことを意味する。シーケンス間隔は、局所出力および核反応速度に影響する。
【０１６０】
適切な入力装置（例えば、キーボード、マウス、タッチディスプレイなど）を使用して、ユーザは、与えられた最適化パラメータ２０４０と関連する選択ボックス２０４２をクリックすることによって、ＧＵＩ２３０を介して、１つまたは複数の最適化パラメータを選択することができる。選択が行われると、選択された最適化パラメータの選択ボックス２０４２にチェックが出現する。選択ボックス２０４２内での再度のクリックは、最適化パラメータを選択解除する。図２０に示されるように、棒パターン設計修正プロセスの繰り返しを最適化するため、ユーザは、ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｒｏｄ  ｐａｔｔｅｒｎｓ、ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｃｏｒｅ  ｆｌｏｗ、およびｏｐｔｉｍｉｚｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｉｎｔｅｒｖａｌｓ用のボックス２０４２を選択する。
【０１６１】
メモリ（リレーショナルデータベースサーバ）２５０は、最適化問題と関連する制約パラメータも保存することができる。これらは、例えば、制限データベース２５１に保存されることができる。制約パラメータは、１つまたは複数の制約を満たさなければならない、または満たすべき最適化問題のパラメータであり、制約は、上で説明された制限と類似することができる。
【０１６２】
図２１は、沸騰水型原子炉の炉心設計の最適化問題に関連する最適化制約を列挙した例示的な最適化制約ページのスクリーンショットを示している。示されるように、各々の最適化制約２１５０は、関連するｄｅｓｉｇｎ  ｖａｌｕｅ２１５２を有する。各最適化制約は、指定されたｄｅｓｉｇｎ  ｖａｌｕｅより小さくなければならない。ユーザは、目標関数を構成する際に考慮する最適化パラメータを選択する能力を有する。ユーザは、最適化制約２１５０と関連する選択ボックス２１５４内をクリックすることによって、最適化制約を選択する。選択が行われると、選択された最適化制約２１５０の選択ボックス２１５４にチェックが出現する。選択ボックス２１５４内での再度のクリックは、最適化制約を選択解除する。
【０１６３】
各最適化パラメータは、リレーショナルデータベースサーバ２５０に保存される、関連する所定のクレジット項およびクレジット重みを有することができる。同様に、各最適化制約も、関連する所定のペナルティ項およびペナルティ重みを有し、それらは、制限データベース２５１および／または目標関数値データベース２５７などの、リレーショナルデータベースサーバ２５０に保存されることができる。図２１に示すように、ペナルティ項は、ｄｅｓｉｇｎ  ｖａｌｕｅを含んでおり、ユーザは、この値を必要に応じて変更（すなわち構成）することができる。
【０１６４】
さらに、図２１の実施形態は、ユーザが、各最適化制約２１５０についてｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ２１５６を設定することを可能にする。最適化制約のｉｍｐｏｒｔａｎｃｅフィールド２１５８において、ユーザは、極小、低、公称、高、および極大というプルダウン選択肢を有することができる。各選択肢は、経験的に事前決定されたペナルティ重みと相関し、ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅが大きいほど、事前決定されたペナルティ重みも大きい。このように、ユーザは、事前決定されたペナルティ重みの組の中から選択する。
【０１６５】
上記の選択が完了した後、計算サーバ４００は、リレーショナルデータベースサーバ２５０から上記の選択を取り出し、上で説明された包括的定義および選択プロセス中に行われた選択に従って目的関数を構成する。結果の構成された目的関数は、選択された最適化パラメータに関連するクレジット成分の和と、選択された最適化制約と関連するペナルティ成分の和とを加算した値に等しい。
【０１６６】
加えて、この実施形態は、クレジットおよびペナルティ重みを取り扱う方法をユーザが選択することを可能にする。例えば、ユーザは、ペナルティ重みに関して、静的、デスペナルティ、動的、および適応という可能な方法を提供され、クレジット重みに関して、静的、動的、および適応という可能な方法を提供され、ペナルティ重みとクレジット重みの双方に関して、相対適応という方法が提供される。よく知られた静的方法は、重みを初期設定値に維持する。よく知られたデス方法は、各ペナルティ重みを無限大に設定する。よく知られた動的方法は、最適化検索における目標関数の使用の最中に、重み変化の量および／または頻度を決定する数式に基づいて、初期重み値を調整する。よく知られた適応方法も、最適化検索の最中に適用される。この方法では、ペナルティ重み値は、ｄｅｓｉｇｎ  ｖａｌｕｅに違反する各制約パラメータについて定期的に調整される。相対適応方法は、本出願の発明者によって２００２年９月１９日に出願された、「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＡＤＡＰＴＩＶＥＬＹ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ  ＷＥＩＧＨＴ  ＦＡＣＴＯＲＳ  ＷＩＴＨＩＮ  ＴＨＥ  ＣＯＮＴＥＸＴ  ＯＦ  ＡＮ  ＯＢＪＥＣＴＩＶＥ  ＦＵＮＣＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１０／２４６，７１８号に開示されている。
【０１６７】
目的関数を使用する最適化
図２２は、本発明の例示的な一実施形態による、目標関数を利用する最適化プロセスのフローチャートを示している。この最適化プロセスは、同時係属中であり、本発明の譲受人に譲渡された、２００２年９月１９日に出願の「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＥＶＡＬＵＡＴＩＮＧ  Ａ  ＰＲＯＰＯＳＥＤ  ＳＯＬＵＴＩＯＮ  ＴＯ  Ａ  ＣＯＮＳＴＲＡＩＮＴ  ＰＲＯＢＬＥＭ」と題する米国特許出願第１０／２４６，７１６号に開示されている。最適化プロセスについて説明する米国特許出願第１０／２４６，７１６号の関連部分は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１６８】
専ら説明の便宜上、図２２の最適化プロセスは、図１に示すアーキテクチャによって実施されるものとして説明される。示されるように、段階Ｓ２２１０では、目標関数が、上記の先のセクションで説明されたように構成され、その後、最適化プロセスが開始する。段階Ｓ２２１２で、計算プロセッサ４００は、リレーショナルデータベース２５０からシステム入力を取り出し、または使用中の最適化アルゴリズムに基づいて、最適化問題の入力パラメータ（すなわちシステム入力）用の値の１つまたは複数の組を生成する。例えば、これらの入力パラメータは、動力運転用の制約または制限基準を満たすような、テスト原子炉炉心における棒パターン集合体の決定に関することができるが、その他の自動化ツール、すなわち、動力運転用の制約または制限基準を満たすような、炉心装荷パターンおよび／またはテスト原子炉炉心内に配置する独自新規燃料集合体タイプの決定に関することもできる。しかし、最適化は、これらのパラメータの使用に限定されず、原子炉内における新規および照射済燃料集合体の配置、棒グループ（シーケンス）の選択、および／またはサイクル中の時間の関数としてのグループ内での制御棒位置の配置に加えて、サイクル中の時間の関数としての炉心流量、原子炉冷却剤入口圧力などに向けられたパラメータなど、その他の入力パラメータも使用されることができる。
【０１６９】
各入力パラメータの値の組は、最適化問題の候補解である。先に説明されたような炉心シミュレータは、シミュレート動作を実行し、各入力パラメータの値の組についてシミュレーション結果を生成する。シミュレーション結果は、最適化パラメータおよび最適化制約についての値（すなわちシステム出力）を含む。これらの値またはこれらの値のサブセットは、目標関数の数式における変数の値である。
【０１７０】
その後、段階Ｓ２２１４において、計算プロセッサ４００が、目標関数およびシステム出力を使用して、各候補解についての目標関数値を生成する。段階Ｓ２２１６において、計算プロセッサ４００は、段階Ｓ２２１４で生成された目標関数値を使用して、最適化プロセスが解に収束したかどうかを評価する。収束に到達しなければ、次に段階Ｓ２２１８において、入力パラメータの組が修正され、最適化繰り返しカウントが増やされ、処理は段階Ｓ２２１２に戻る。
【０１７１】
段階Ｓ２２１２、Ｓ２２１６、およびＳ２２１８の生成、収束評価、および修正動作は、Ｇｅｎｅｔｉｃ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ、Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  ＡｎｎｅａｌｉｎｇおよびＴａｂｕ  Ｓｅａｒｃｈなどのよく知られた最適化アルゴリズムのいずれかによって実行される。最適化を利用して、許容可能な棒パターン設計（および／または許容可能な炉心装荷パターン設計または炉心内に配置する独自新規燃料集合体タイプ）を決定する場合、最適化は、収束（例えば、図１８Ａおよび図１８Ｂの段階Ｓ７３／Ｓ１７３における許容可能な結果）が獲得されるまで実行される。
【０１７２】
炉心装荷パターン修正ツール
炉心装荷パターン修正ツールの一例は、同時係属中であり、本発明の譲受人に譲渡された、２００３年３月３１日に出願の、Ｒｕｓｓｅｌｌ，ＩＩらの「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ  Ｃｏｒｅ  Ｌｏａｄｉｎｇ  Ｐａｔｔｅｒｎｓ  ｉｎ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｏｒｓ」と題する米国特許出願第１０／４０１，６０２号に詳細に説明されている。ユーザは、テスト原子炉炉心のために決定された許容できる棒パターン設計と併せて炉心装荷パターンツールを実施することができ、またはツールは、ブロック６００において決定された既存のテスト原子炉炉心設計に関して繰り返されることができる。
【０１７３】
棒パターンツールを用い、図４および図１１を参照して、（図５、図１１、および支援開示で識別された制限に従ってロードされる）テスト原子炉炉心設計を説明したように、図６からの新規燃料集合体の所望の在庫、図８および図９で説明されたように決定される所望の初期テスト炉心装荷パターン、ならびに図１０で説明されたような新規燃料装荷パターンを用いて、テスト原子炉設計がシミュレートされる。シミュレーションによれば、図１３における唯一の相違は、Ｓ２１において、テスト炉心設計のための棒パターン（制御ブレードシーケンス）の代わりに（または他に）、所望の炉心装荷パターンが、３Ｄ命令セットに変換されることである。したがって、棒パターン修正ツールの繰り返しから決定される所望の制御ブレードシーケンス（棒パターン）は、シミュレートされるテスト炉心設計のための所望の炉心装荷パターンについて設定されること（また同様に３Ｄ命令セットに組み込まれること）ができる。
【０１７４】
図１１に示されたのと同様に、図２８を参照すると、シミュレーションからのシミュレーション結果は、認可コードプログラムを実行して、遷移時認可結果を生成する際に使用される（段階Ｓ２５）。制限に対して段階Ｓ２０からのシミュレーション結果を評価するための目的関数の計算および評価（段階Ｓ４０）において使用される制約制限定義を修正するために（Ｓ３０）、遷移時認可結果が使用される。
【０１７５】
段階Ｓ４０をより詳細に説明する図１４において説明されたのと同様に、制限データベース２５１からの目的関数計算への入力およびシミュレータ結果データベース２５５からのシミュレータ結果は、１つまたは複数の計算サーバ４００によってアクセスされ（段階Ｓ４１）、目的関数値が、各照射段階の関数として計算され、設計問題全体について合計される（段階Ｓ４３）。各制約について計算された計算済目的関数値、および照射段階当たりの目的関数値は、正規化されて、合計目的関数値に対する与えられた制約の寄与パーセンテージを提供する（段階Ｓ４５）。目的関数計算の各結果または値は、リレーショナルデータベースサーバ２５０内の下位の目的関数値データベース２５１に保存される（段階Ｓ４７）。
【０１７６】
図１５に示されるように、ユーザは、シミュレーション中に違反された制限を示すデータを提供されることができる。したがって、このデータに基づいて、ユーザは、その後の繰り返しについて、テスト炉心設計の選択された炉心装荷パターンにどの修正が施される必要があるかに関する推奨を提供されることができる。
【０１７７】
棒パターン修正ツールを用いて上で説明されたように、個々の炉心装荷パターン修正は、代替として、ユーザの要望に任されることができるが、エネルギー有利移動、エネルギー不利移動、および（熱的制限からの）過剰マージンを追加エネルギーに変換することなどの手順推奨は、ユーザによってアクセス可能とすることができる。所望の炉心装荷パターンを用いたテスト炉心設計が制限のすべて（クライアント入力のプラント固有制約、設計制限、熱的制限など）を満たす場合でも、ユーザは、特定の制限に対する過剰マージンが追加エネルギーに変換されるかを確認することができる。したがって、以下の論理ステートメントは、炉心装荷パターンを修正する上記の手順推奨を説明することができる。
【０１７８】
エネルギー有利移動
・臨界出力比（ＣＰＲ）マージンが炉心周囲に向かって低すぎる場合、より反応性の高い（あまり照射されていない）燃料を炉心中心に向かって移動させる。
【０１７９】
・ＥＯＣにおけるＭＦＬＰＤ（例えば、熱的マージン制約）問題の場合、より反応性の高い燃料を問題位置に向かって移動させる。
【０１８０】
・ＢＯＣにおける炉心周囲での停止マージン（ＳＤＭ）問題の場合、より反応性の低い燃料を炉心周囲に向かって配置する。
【０１８１】
エネルギー不利移動
・ＥＯＣにおける最小臨界出力比（ＭＣＰＲ）マージンが低すぎる場合、より反応性の低い（より照射されている）燃料を問題位置に移動させる。
【０１８２】
・ＥＯＣにおけるＫＷ／ｆｔマージン（ＭＡＰＬＨＧＲ）が低すぎる場合、より反応性の低い燃料を問題位置に移動させる。
【０１８３】
追加エネルギーへの過剰マージンの変換
・ＥＯＣにおける炉心中央での余分ＭＣＰＲマージンの場合、より反応性の高い燃料を炉心周囲位置から炉心中央に移動させる。
【０１８４】
目的関数計算から得られるデータは、図１５および表１に示されたように、表示された違反箇所を伴った制約の一覧として表示されることができる。ユーザはやはり、図１６から図１７Ｂに示されたようなグラフィカル表示を提示され、ある制約またはパラメータにおける炉心設計の結果を見ることができる。例えば、図１７Ｂの１７４０および１７５０における囲まれた正方形は、炉心におけるＭＡＰＬＨＧＲへの最大違反寄与である燃料集合体を表す（例えば、１７４０および１７５０は、ＭＡＰＬＨＧＲに違反する集合体を指し示している）。これは、修正を必要とし得るテスト炉心設計における新規および／または照射済燃料位置の表示をユーザに与える。
【０１８５】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、本発明による、炉心装荷パターン修正ツール例による、炉心装荷パターン修正および繰り返し処理段階を説明するフローチャートである。これらの図において説明される機能は、図１８Ａおよび図１８Ｂと類似しており、したがって、以下でより詳細に説明される相違を明瞭にするために類似表記が使用されている。
【０１８６】
棒パターン修正ツールでのように、ユーザは、グラフィカルユーザＧＵＩ２３０を利用して、この修正サブルーチンの各繰り返しに指図を与えることができ、または修正サブルーチンは、多くの炉心装荷パターン設計の繰り返しについて、シミュレーション、目標関数計算、および目標関数計算の結果または値の評価を自動的に繰り返す最適化アルゴリズムの範囲内で実行されることができる。
【０１８７】
ユーザは、いずれかの制限が違反されたかどうかを決定し（段階Ｓ７１）、違反されていない場合、いずれかの識別子が、テスト炉心設計についての選択された炉心装荷パターンから最大出力特性が獲得されたことを示しているかどうかを決定する。選択された炉心装荷パターンを用いるテスト炉心設計から最大出力特性が獲得されたことを示す表示が存在する場合（段階Ｓ７２の出力がＹＥＳ）、許容可能な炉心装荷パターン設計が決定され、ユーザは、許容された設計に関する結果およびデータのレポートにアクセスすることができ（段階Ｓ７３）、かつ／または選択された炉心装荷パターンを独自新規燃料集合体タイプ設計ツールにおいて、および／もしくは棒パターン修正ツールへの入力として使用することができる（段階Ｓ７８）。
【０１８８】
制限が違反された場合（段階Ｓ７１の出力がＹＥＳ）、または制限の違反はないが、炉心装荷パターン設計から最大出力が獲得されなかった旨の表示がある場合（段階Ｓ７２の出力がＮＯ）、ユーザは、いずれかの特性が、新規燃料集合体数の修正が必要とされていることを示しているかどうかを決定する（段階Ｓ７４）。新規燃料集合体数を修正する必要性を示す特性は、エネルギー不足、許容可能なエネルギーに関するマージン不足、および／または停止日変更による反応性の喪失を含むことができる。加えて、炉心装荷パターン設計変更の繰り返しが数回試みられ、目標関数に実質的な改善が見られなかった場合、これは、代替炉心装荷パターン設計が探求される必要があり得ることを示すさらなる表示である。
【０１８９】
したがって、段階Ｓ７４の出力がＹＥＳである場合、ユーザは、必要とされる新規燃料集合体の数を再評価し、炉心対称性のために要求されるように集合体数を切り下げ、修正または派生テスト炉心装荷パターンに従って炉心を装荷することによって、修正または派生炉心装荷パターン設計を生成することができる（段階Ｓ７５）。段階Ｓ７５は、全体として図６の段階６０４から６０７に対応する。
【０１９０】
新規燃料集合体数を修正する必要性を示す特性が存在しない場合（段階Ｓ７４の出力がＮＯ）、ユーザは、テスト炉心設計を修正して（段階Ｓ７６）、派生炉心設計を生成することができる。上で説明された手順推奨に基づいてテスト炉心装荷パターンに修正を施す際に、ユーザは、ＧＵＩ２３０を介して、炉心装荷パターンを変更することができる。
【０１９１】
例えば、適切な入力装置（マウス、キーボード、タッチスクリーン、音声コマンドなど）およびＧＵＩ２３０を使用して、設計者は、ユーザが移動させることを望む、炉心設計における照射済（または新規）燃料集合体のための炉心対称性オプションを識別することができ、これらの「目標」照射済燃料集合体を選択することができ、また目標照射済（または新規）燃料集合体による交換のための、炉心設計における「移動先」照射済（または新規）燃料集合体を選択することができる。目標および移動先集合体は、必要とされる対称性（鏡像、回転など）に従って「シャッフル」されることができる。このプロセスは、所望の方式での、修正または派生テスト炉心設計を再装荷するために必要とされる照射済（または新規）燃料集合体のシャッフルについて、繰り返されることができる。
【０１９２】
図２４は、本発明の例示的な一実施形態による、図２３Ａの修正段階Ｓ７６をさらに詳細に説明するスクリーンショットである。図２４は、テスト炉心設計の炉心装荷パターンに速やかな設計修正を施すためにユーザが利用可能な機能を示している。ユーザは、ｆｕｅｌ  ｓｈｕｆｆｌｉｎｇページ２４０５を選択することができ、炉心設計の一部のスクリーン２４１５を表示するために、「ｂｕｎｄｌｅ  ｓｈｕｆｆｌｅ」タスクバー２４１０を選択することができる。図２４では、２４２０で示される照射済燃料集合体は、１つの燃料集合体タイプ（ＩＡＴ  ｔｙｐｅ  １１）から別のタイプ（ＩＡＴ  ｔｙｐｅ  １２）に変更されている。一例では、照射済燃料集合体は、炉心設計における新規燃料、照射済燃料集合体を選択し、「ＳＷＡＰ」ボタン２４３０を選択することによって、新規燃料集合体と交換されることができる。スクリーンに示された炉心の一部２４２５は、照射済および新規燃料集合体の各々の様々な照射線量（すなわち、ショートトン当たりのギガワット日（ＧＷＤ／ｓｔ））を示すために、色分けされることができる。対応する色分けキーが、例えば２４２７で示されるように、表示されることができる。図２４における項目の選択は、マウス、キーボード、タッチスクリーン、音声起動コマンドなどの適切な入力装置を介して可能とすることができる。
【０１９３】
これらの炉心装荷パターン設計修正は、例えば、３Ｄシミュレータ入力パラメータデータベース２５９など、リレーショナルデータベース２５０に保存されることができる。再び図２３Ａを参照すると、段階Ｓ７５またはＳ７６において説明されるようにテスト炉心装荷パターンが修正されたかどうかに関わらず、図１１に示される段階Ｓ２０〜Ｓ５０は、派生炉心設計がすべての制限を満たすかどうかを決定するために繰り返されることができる（段階Ｓ７７）。これは、繰り返しプロセスになることがある。
【０１９４】
図２３Ｂは、本発明の例示的な一実施形態による、繰り返しプロセスを示している。シミュレートされたＳ７０からの各派生炉心装荷パターン設計について、ユーザは、シミュレーション結果と制限との比較に関するいずれかのデータ（例えば、計算された目標関数値）が、依然として制限違反の存在を示しているかどうかを決定する（段階Ｓ６０）。示していない場合（段階Ｓ６０の出力がＮＯ）、ユーザは、特定の原子炉で使用することができる許容可能な派生炉心装荷パターン設計を開発しており、許容可能な炉心装荷パターン設計に関するグラフィカル結果にアクセスすることができ（段階Ｓ７３）、かつ／または選択された派生炉心装荷パターンを独自新規燃料集合体タイプ設計修正ツールにおいて、および／もしくは棒パターン修正ツールへの入力として使用することができる（段階Ｓ７８）。
【０１９５】
制限が違反されていることを繰り返しが依然として示している場合（段階Ｓ１６０の出力がＹＥＳ）、すべての制限が満たされ／最大出力が獲得されるまで、またはすべての制限が満たされ／最大出力がユーザによって決定された許容可能なマージン内で獲得されるまで、段階Ｓ７０の修正サブルーチンが反復的に繰り返される（段階Ｓ１７０）。繰り返しプロセスは、ユーザが炉心装荷パターン設計を微調整することを可能にし、また従来の手動繰り返しプロセスを用いてそれまで行うことが可能であったよりもおそらくはるかに多くのエネルギーを許容可能な炉心装荷パターン設計から抽出することを可能にするという点で有益である。さらに、リレーショナルデータベースサーバ２５０と複数の計算サーバ４００の合体が、計算を迅速化する。図２３Ｂで説明されたような繰り返しプロセスは、一度に１つのパラメータを変更し、その後、原子炉炉心シミュレーションを実行する、従来技術の手動繰り返しプロセスを使用した際の数週間と比較して、極めて短い期間で行われることができる。
【０１９６】
図１８Ａおよび図１８Ｂで棒パターン修正ツールを用いて説明されたように、図２３Ａおよび図２３Ｂの機能も、原子炉炉心で使用する、すべてのユーザ制限および制約を満たす所望の炉心装荷パターン設計に向けて着実に改良していく努力の中で、Ｎ通りの異なる炉心装荷パターン設計にわたって繰り返されることができる。
【０１９７】
図２０を再び参照すると、繰り返し炉心装荷パターンプロセスを最適化するため、ユーザは、燃料装荷パラメータを最適化するためのボックス２０４２をチェックする。燃料装荷選択の最適化は、一度および二度燃やされた燃料の最適決定を行うことを意味する。
【０１９８】
図２１に示されたように、ユーザは、与えられた最適化制約２１５０に関連する所望の最適化制約（ボックス２１５２）を選択することができ、上で説明された各最適化制約２１５０についてのｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ２１５６（極小、低、公称、高、および極大）を設定することができ、これは、経験的に事前決定されたペナルティ重みと相関し、ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅが大きいほど、事前決定されたペナルティ重みも大きい。
【０１９９】
上記の選択が完了した後、計算サーバ４００は、リレーショナルデータベースサーバ２５０から上記の選択を取り出し、上で説明された包括的定義および選択プロセス中に行われた選択に従って目的関数を構成する。結果の構成された目的関数は、選択された最適化パラメータに関連するクレジット成分の和と、選択された最適化制約と関連するペナルティ成分の和とを加算した値に等しい。
【０２００】
先に説明されたように、ユーザは、ペナルティ重みに関して、静的、デスペナルティ、動的、および適応という可能な方法を選択することができ、クレジット重みに関して、静的、動的、および適応という可能な方法を提供され、ペナルティ重みとクレジット重みの双方に関して、相対適応という方法が提供され、これは、上記の米国特許出願第１０／２４６，７１８号において開示された通りである。したがって、図２２の最適化プロセスは、その後、許容可能な派生炉心装荷パターン設計の決定に進むことができる。
【０２０１】
独自新規燃料集合体タイプ設計ツール（Ｎストリーミング）
炉心装荷設計修正ツールからの許容できる炉心装荷パターンおよび棒パターン設計修正ツールからの許容できる棒パターンの一方または両方に基づいて、独自新規燃料集合体タイプ設計ツールは、所望の原子炉炉心設計のために使用され得る（新規燃料集合体在庫から入手可能な）新規燃料集合体の異なるタイプおよび／または位置を決定するために繰り返されることができる。代替として、ユーザは、設計における新規燃料集合体タイプの配置および構成を決定し、炉心装荷パターン修正ツールおよび／または棒パターン修正ツールの一方または両方にこの設計を出力するために、ブロック６００において決定された元の初期テスト炉心設計を使用して、このツールを実施することができる。
【０２０２】
これ以降、便宜上「Ｎストリーミングツール」と呼ぶ、独自新規燃料集合体タイプ設計ツールは、同時係属中であり、本発明の譲受人に譲渡された、２００２年１２月２３日に出願の、Ｄａｖｉｄ  Ｊ．Ｋｒｏｐａｃｚｅｋらの「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｅ  Ｄｅｓｉｇｎｓ」と題する米国特許出願第１０／３２５，８３１号に詳細に説明されている。このツールは、炉心設計のためのＮ個の独自新規燃料集合体タイプを決定するように適合される。Ｎストリーミングのためにテスト炉心設計を生成する操作のシーケンスは、図５〜図１１で説明されたシーケンスから僅かに修正されているが、図１３に従ってテスト炉心設計がシミュレートされ、（図１１および図２８（段階Ｓ２５およびＳ３０）に示されるように）目的関数の制約定義を修正するための認可結果を生成するために認可コードが実行され、図１４に従って目的関数値が計算される。
【０２０３】
シミュレーションに関して、図１３における相違は、段階Ｓ２１において、テスト炉心設計が、３Ｄ命令セットに変換される、新規燃料集合体タイプのある独自サブセットを含むことである。さらに、棒パターン修正ツールの繰り返しから決定される所望の制御ブレードシーケンス（棒パターン）（ならびにベース炉心装荷パターン（一度および二度燃やされた燃料集合体の配置および構成）、ならびに評価される独自サブセット以外の新規燃料集合体）が、シミュレートされるテスト炉心設計のために、テスト原子炉炉心設計について設定され（同様に３Ｄ命令セットに組み込まれ）ることができる。
【０２０４】
図２５は、本発明の例示的な一実施形態による、Ｎストリーミングツールの機能を説明するフローチャートである。図１１で説明されるように、段階Ｓ５において、原子炉プラントが評価のために選択され、選択されたプラントのテスト棒パターン設計のためのシミュレーションにおいて使用される（遷移時認可制約を含む）制限が定義される（段階Ｓ１０）。これらの段階は、入力ブロック５００における機能によって先に実行されているが、明瞭にするためにここで繰り返されている。図５で先に示されたように、シミュレーションへの入力変数に対する制限およびシミュレーション結果に対する制限として構成され得るクライアント入力のプラント固有制約が、シミュレーション用に設定される。
【０２０５】
初期新規燃料装荷パターンを用いるテスト炉心設計が、その後、選択された原子炉プラントについて生成される（段階Ｓ１５）。例えば、履歴炉心装荷パターン設計データベース２５４は、定義された制限と最も良く一致する履歴原子炉炉心設計を見つけるために、アクセスされることができる。履歴炉心設計は、選択された原子炉プラントのために開発された炉心設計に対して、それが同様の炉心サイズおよび出力定格であり、同様のサイクルエネルギーを有し、同様の運転性能特性を有する場合に一致するとすることができる。
【０２０６】
基準と類似した履歴設計を使用して、図６で説明されたのと同様に、履歴炉心の総エネルギー含量が計算されることができ、必要とされるエネルギー含量（例えば、顧客要件に基づいた、決定された炉心設計からの所望エネルギー出力）からの差が定義される。履歴炉心と所望エネルギー含量との間のエネルギーの差は、新規燃料アセンブリの装荷によって供給されるべきである。
【０２０７】
したがって、基準炉心設計を生成するため、ユーザは、開発される原子炉炉心設計の（制限内に含まれ得る）エネルギー要件と最も良く合致し得る基準炉心設計のための新規燃料集合体タイプを選択するべきである（段階Ｓ１７）。集合体設計は、先に生成されモデル化された多様な新規燃料集合体設計（またはＮストリーム）を提供する、新規燃料集合体設計データベース２５２から選択されることができる。
【０２０８】
図２６は、集合体選択ウェブページ２６００のスクリーンショットを示している。「Ｎストリーミング」と呼ばれるページ２６００を、ユーザは、モデム、キーボード、ポインタなどの適切な入力装置を使用し、ＧＵＩ２３０を介して、出現させることができる。複数の選択可能な新規燃料集合体タイプ２６０５が表示されることができ、これらの集合体タイプ２６０５は、先にモデル化されており、そのため、これらの集合体タイプ２６０５の性能に関する情報は、ユーザから容易に利用可能である。ユーザは、その後、ボックス２６１０をチェックすることによって、基準炉心設計の装荷パターンで使用される所望の集合体タイプを選択することができる。
【０２０９】
選択された新規集合体タイプを用いて、炉心装荷対称性が、図６の段階６０６で説明されたように考慮される。その後、テスト炉心設計内の１つまたは複数の現在の新規燃料集合体は、繰り返し改善プロセス中に、選択可能な新規燃料集合体２６０５のうちの１つまたは複数で置き換えられることができる（段階Ｓ１９）。選択は、各集合体の性能特性の要約をユーザに提供するＧＵＩ２３０を介して、実行されることができる。「Ｎストリーミング」（選択された新規燃料集合体）が定義された後、段階Ｓ１９およびＳ２０に関して説明されるループプロセスが開始され、それによって、新規燃料集合体の置き換えおよび分析のシステムプロセスが実行される。
【０２１０】
一例では、最も外側のレベル（「アウタループ」）で、現在の基準炉心設計における各新規燃料位置が、順次検査される。「検査される」ことによって、特定の各独自新規燃料装荷パターンを有するテスト炉心設計について、原子炉炉心運転が、図１３で説明されたのと同様に、シミュレートされ（段階Ｓ２０）、テスト（または派生）炉心設計が、開発された原子炉炉心設計についてのエネルギー要件を最も良く満たし得るかどうかを決定するために、Ｎストリーム（独自燃料集合体）の性能特性が検討される。最も内側のレベルで、ページ２６００から選択された各「置き換え」新規燃料集合体２６０５が、各燃料位置において検査される（Ｓ３５）。このプロセス中、基準炉心設計における現在の新規燃料集合体が、新しい各「Ｎストリーミング」新規燃料集合体２６０５で置き換えられる。
【０２１１】
注目すべきは、段階Ｓ３５の出力がＹＥＳになるまでの上記のループプロセスにおける各シミュレーションについて、シミュレーション結果が、データベース２６２に保存される遷移時認可結果を生成するために遷移時認可コードを実行するための入力として使用される。先に説明したように、遷移時認可結果は、目的関数を使用して制限に基づいてシミュレーション結果（出力）をランク付けする（以下で説明される）段階４０’において評価される目的関数用の制約制限定義（ＣＯＮＳ）を修正するために使用される。これらは、図２５に段階Ｓ２５’およびＳ３０’として示されており、図１１の段階Ｓ２５およびＳ３０と関係付けられるべきである。
【０２１２】
したがって、複数のシミュレート結果または出力を生成するために、原子炉運転が、選択新規燃料集合体の１つまたは複数を含むテスト炉心設計上でシミュレートされる（段階Ｓ２０）。選択されたすべての新規燃料集合体が各燃料位置に挿入され、各派生炉心設計がシミュレートされるまで（例えば、段階Ｓ３５の出力がＹＥＳ）、置き換えおよびシミュレーションの反復段階が繰り返される（段階Ｓ３５の出力がＮＯ）。選択されたすべての新規燃料集合体２６０５の各新規燃料位置への代置は、したがって、インナおよびアウタループから出るときに完了する。
【０２１３】
上で説明された繰り返し改善プロセスは、ユーザが炉心設計についての新規燃料装荷パターンを微調整することを可能にし、また従来の手動繰り返しプロセスを用いてそれまで行うことが可能であったよりもおそらくはるかに多くのエネルギーを許容可能な炉心設計から抽出することを可能にするという点で有益なことがある。さらに、リレーショナルデータベースサーバ２５０と複数の計算サーバ４００の合体が、計算を迅速化し、処理時間を数週の代わりに数時間に短縮する。
【０２１４】
シミュレーションからの出力は、図１４で説明されたように、制限に基づいてランク付け（または評価）される（段階Ｓ４０’）。ユーザは、必要であれば、出力の各々に関するデータを表示することができる。これは、ユーザが、基準炉心設計との比較を行って、何らかの改善が存在するかどうかを決定することを可能にし、改善は、例えば、定義された制限を超えていないこと、または一定のエネルギー要件を満たすことによって定義されることができる。
【０２１５】
トップにランク付けされた出力が改善である場合（段階Ｓ５０の出力がＹＥＳ）、その最高ランク出力に対応する炉心設計が、新しい炉心設計として設定され（段階Ｓ８０）（また設計を洗練するための炉心装荷ツールまたは棒パターンツールの繰り返しのために入力されることができ）、結果は、シミュレータ結果データベース２５５などのリレーショナルデータベースサーバ２５０に保存される（段階Ｓ９０）。これで繰り返し改善プロセスの１回分の繰り返しが完了する。
【０２１６】
段階Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２５’、Ｓ３０’、Ｓ４０’、およびＳ５０（段階Ｓ２０（シミュレーション）からＳ９０を含む）が繰り返され（例えば、Ｎ回の繰り返し）、各「改善」が、その後の繰り返しのための新しい基準炉心設計となる。定義された制限は、Ｎ回の繰り返しの各々において、基準炉心設計に適用可能である。与えられた繰り返しについて、トップランクの出力に改善が見られない場合、繰り返しプロセスは完了し、その時点における基準炉心設計に関するデータが、それがトップランク設計であるので、表示され、ユーザによって解釈される（段階Ｓ６０）。データは、シミュレート炉心のどの位置が、制限違反に対する最大の違反箇所または最大の寄与箇所であるかについての表示もユーザに提供することができる。段階Ｓ６０において、ユーザは、図１８Ａ〜図１８Ｂおよび図２３Ａ〜図２３Ｂで説明されたのと同様の修正サブルーチンを開始したいと思うことがある（段階Ｓ７０）。一例では、炉心設計についての棒パターンおよび炉心装荷パターンは、許容可能な炉心設計を達成するために新規燃料集合体の位置および／または構成を微調整する例外を設けながら、すでに決定および設定されていることがあるので、これはオプション段階とすることができる。
【０２１７】
棒パターン修正ツールおよび炉心装荷修正ツールを用いて上で説明されたように、手順推奨がユーザによってアクセス可能とすることができる。新規燃料集合体の所望のＮ個のストリームを有するテスト炉心設計が制限のすべて（クライアント入力のプラント固有制約、設計制限、熱的制限、遷移時認可制約など）を満たす場合でも、ユーザは、特定の制限に対する過剰マージンが追加エネルギーに変換されるかを確認することができる。したがって、以下の論理ステートメントは、テストまたは派生炉心設計についての新規燃料装荷パターンを修正する上記の手順推奨を説明することができる。
【０２１８】
エネルギー有利移動
・臨界出力比（ＣＰＲ）マージンが炉心周囲に向かって低すぎる場合、より反応性の高い燃料を炉心中心に向かって動かす。
【０２１９】
・サイクル終了（ＥＯＣ）におけるＮＥＸＲＡＴ（ノード照射線量比、熱的マージン制約）問題の場合、より反応性の高い（あまり照射されていない）燃料を問題位置に向かって移動させる。
【０２２０】
・サイクル開始（ＢＯＣ）における炉心周囲での停止マージン（ＳＤＭ）問題の場合、より反応性の低い燃料を炉心周囲に向かって配置する。
【０２２１】
エネルギー不利移動
・ＥＯＣにおけるＣＰＲマージンが低すぎる場合、より反応性の低い燃料を問題位置に移動させる。
【０２２２】
・ＥＯＣにおけるＫＷ／ｆｔマージンが低すぎる場合、より反応性の低い燃料を問題位置に移動させる。
【０２２３】
追加エネルギーへの過剰マージンの変換
・ＥＯＣにおける炉心中央での余分ＭＣＰＲマージンの場合、より反応性の高い燃料を周囲位置から炉心中央に移動させる。
【０２２４】
目的関数計算から得られるデータは、図１５および表１に示されたように、表示された違反箇所を伴った制約の一覧として表示されることができる。ユーザはやはり、図１６から図１７Ｂに示されたようなグラフィカル表示を提示され、修正を必要とし得るテスト炉心設計における新規燃料位置の表示をユーザに与える、ある制約またはパラメータにおける独自新規燃料装荷パターンを用いた炉心設計の結果を見ることができる。
【０２２５】
図２７Ａおよび図２７Ｂは、本発明による、Ｎストリーム（独自新規燃料タイプ）の修正を説明するフローチャートである。これらの図において説明される機能は、図１８Ａおよび図１８Ｂまたは図２３Ａおよび図２３Ｂと類似しており、したがって、以下でより詳細に説明される相違を明瞭にするために類似表記が使用されている。
【０２２６】
先に説明されたように、ユーザは、グラフィカルユーザＧＵＩ２３０を利用して、この修正サブルーチンの各繰り返しに指図を与えることができ、または修正サブルーチンは、多くの炉心装荷パターン設計の繰り返しについて、シミュレーション、目標関数計算、および目標関数計算の結果または値の評価を自動的に繰り返す最適化アルゴリズムの範囲内で実行されることができる。
【０２２７】
図２７Ａを参照すると、段階Ｓ６０においてデータを解釈することによって、ユーザは、修正サブルーチンを開始したいと思うことがある（段階Ｓ７０）。そのような場合の実用では、元のテスト炉心設計は、許容可能な設計ではなく、繰り返し改善プロセスが、ユーザにとって許容可能な炉心設計を提供することに失敗した場合、例えば、違反されなくなる制限が各繰り返しでまだ違反されている場合など、修正サブルーチンが必要とされることがある。
【０２２８】
棒パターン修正ツールおよび炉心装荷修正ツールの場合と同様に、ユーザは、グラフィカルユーザＧＵＩ２３０を利用して、この修正サブルーチンの各繰り返しに指図を与えることができ、または修正サブルーチンは、多くの炉心装荷パターン設計の繰り返しについて、シミュレーション、目標関数計算、および目標関数計算の結果または値の評価を自動的に繰り返す最適化アルゴリズムの範囲内で実行されることができる。
【０２２９】
ユーザは、表示されたデータに基づいて、いずれかの制限が違反されたかどうかを決定する（段階Ｓ７１）。どの制限も違反されていない場合、ユーザは、いずれかの識別子が、炉心設計から最大エネルギー特性が獲得されたこと（すなわち、サイクル延長のためのプルトニウム発生を最大化するために燃料を移動することによる、（ＭＦＬＣＰＲおよびＬＨＧＲのマージンなどの）良好な熱的マージン利用の表示）を示しているかどうか、または燃料サイクルで使用される炉心設計について最小ＥＯＣ固有値が得られた場合（固有値検索）、もしくは所望のサイクル長が固定ＥＯＣ固有値において決定された場合を示しているかどうかを決定する。
【０２３０】
炉心設計から最大エネルギーが獲得されたことを示す表示が存在する場合（段階Ｓ７２の出力がＹＥＳ）、所望の新規燃料装荷パターンを用いる許容可能な炉心設計が決定され、ユーザは、炉心設計に関する結果のレポートにアクセスすることができ（段階Ｓ７３）、かつ／または選択された新規燃料装荷パターンを棒パターン設計修正ツールにおいて、および／もしくは炉心装荷パターン修正ツールへの入力として使用することができる（段階Ｓ７８）。
【０２３１】
制限が違反された場合（段階Ｓ７１の出力がＹＥＳ）、または制限の違反はないが、炉心設計から最大エネルギーが獲得されなかった旨の表示がある場合（段階Ｓ７２の出力がＮＯ）、ユーザは、現在の基準炉心設計に施される新規燃料装荷パターン修正を決定する（段階Ｓ７４）。新規燃料装荷パターンに修正を施す際、上記の推奨に基づいて、ユーザは、図２４で説明されたようなＧＵＩを介して、移動されるテスト炉心設計内の潜在的な新規燃料集合体の集合体対称性オプションを識別し、「目標」新規燃料集合体、目標集合体が移動される移動先を選択することなどよって、新規集合体装荷を変更することができる。識別された目標集合体は、その後、必要とされる対称性（鏡像、回転など）に従ってシャッフルされる。このプロセスは、所望の方式での、炉心基準パターンを再装荷するために必要とされる新規燃料集合体のシャッフルについて、繰り返されることができる。さらに、テスト炉心設計修正は、例えば、シミュレータ入力パラメータデータベース２５９に保存されることができる。
【０２３２】
ユーザは、設計修正を含む段階Ｓ２０からＳ５０を繰り返すことができる（段階Ｓ７５）。結果の最も高くランク付けされた出力は、図２５の繰り返し改善プロセスがそこから繰り返されることができる新しい基準炉心設計を確立する。言い換えると、段階Ｓ２０〜Ｓ５０は、派生炉心設計がすべての制限を満たすかどうかを決定するために繰り返されることができる（段階Ｓ７５）。これは、上で説明されように、繰り返しプロセスになることがある。
【０２３３】
図２７Ｂを参照すると、段階Ｓ７０の修正サブルーチンは、すべての制限が満たされるまで、またはすべての制限がユーザによって決定された許容可能なマージン内にあるようになるまで、反復的に繰り返される（段階Ｓ１７０）。図２７Ａおよび図２７Ｂの機能は、原子炉炉心で使用する、すべてのユーザ制限および制約を満たす所望の新規燃料パターン設計に向けて着実に改良していく努力の中で、Ｎ通りの異なる新規燃料装荷パターン設計にわたって繰り返されることができる。照射済燃料についての炉心装荷パターンおよび棒パターンが動力運転のための制限を満たすように設定されていると仮定すると、この微調整は、図４のブロック１１００で顧客に報告される炉心設計を照射済燃料および棒パターン設計を用いて生成することができる、所望の新規燃料装荷パターンを決定する。
【０２３４】
図２０を再び参照すると、繰り返しＮストリーミングプロセスを最適化するため、ユーザは、燃料装荷を最適化し、集合体選択パラメータを最適化するためのボックス２０４２をチェックし、図２１で説明されたように、所望の最適化制約２１５０を選択し、各最適化制約２１５０のｉｍｐｏｒｔａｎｃｅを設定する。上記の選択が完了した後、計算サーバ４００は、リレーショナルデータベースサーバ２５０から上記の選択を取り出し、上で説明された包括的定義および選択プロセス中に行われた選択に従って目的関数を構成し、図２２による最適化プロセスは、その後、所望の新規燃料装荷パターンを用いる許容可能な派生炉心設計の決定に進むことができる。
【０２３５】
したがって、Ｎストリーミングツールは、動力運転用にユーザによって入力された複数の制限または制約を満たす許容できる炉心設計を決定するために利用される、任意の数または組み合わせの新規燃料集合体装荷パターン設計（例えば、「Ｎストリーム」）を可能にする。このように決定された炉心設計は、例えば、Ｎ個の新しい新規燃料集合体の解を含むことができる。
【０２３６】
多くても１つまたは２つの新規燃料集合体タイプを典型的には利用する現在の原子炉炉心設計（すなわち、１または２ストリームの解決策）とは対照的に、新規燃料集合体の位置およびタイプについての任意の数または組み合わせの新規燃料集合体装荷パターン設計（例えば、「Ｎストリーム」）が、炉心設計内に配置するための所望の新規燃料集合体を決定するために、利用されることができる。一例では、Ｎストリーミング方法は、Ｎ個の独自新規燃料集合体タイプ（Ｎストリーム）を用いて、動力運転用の制限および／または制約を満たす炉心設計を決定するために使用されることができ、ここで、Ｎは、少なくとも２個の独自新規燃料集合体タイプ（Ｎ＝２）に等しいか、またはそれより大きい。
【０２３７】
したがって、上で説明されたように、棒パターン、炉心装荷パターン、および独自新規燃料集合体タイプ設計ツールは、ユーザによって順次および／または一緒に繰り返されることができ、すべての棒（制御ブレード）、照射済燃料および／もしくは新規燃料タイプの変更がテスト炉心設計において網羅され、かつ／または与えられた「候補」修正テスト炉心設計が動力運転用に設定された制限もしくは制約の各々を満たすまで、他のツールの一方または両方にフィードバックを提供することができる。
【０２３８】
各自動化ツールについて、遷移時認可制約を含む入力制限に対してテスト炉心設計を評価する選択された自動化ツールの動作または繰り返しは、制限および制約との比較のための複数のシミュレーション結果を生成するためにシミュレーションを実行する段階を含む。シミュレーション中に１つまたは複数の制限がテスト炉心設計によって違反されたことを示すデータは、炉心設計における棒パターン、炉心装荷パターン、または独自新規燃料集合体タイプ構成の１つまたは複数を修正するための手順推奨に伴われることができる。自動化ツールの１つ、いくつか、またはすべては、動力運転用のすべての制限および遷移時認可制約を満たすテスト炉心設計が決定されるまで、実施され、反復的に繰り返されることができる。したがって、この設計は、許容可能な原子炉設計を表す。
【０２３９】
上で説明されたように、比較は、目的関数を構成し、目的関数を使用して各出力についての対応する目的関数値を生成する段階を含む。目的関数値は、どの出力が制限に違反しているかを決定するために、制約に基づいて評価される。手順推奨に基づいて、かつ／またはユーザ自身の選択によって、その後、ユーザは、派生原子炉炉心設計を生成するために、ＧＵＩ２３０を介してテスト炉心設計を修正することができる。修正は、制御ブレード配置（棒パターン設計修正ツール）、照射済燃料配置（炉心装荷パターン設計修正ツール）、新規燃料集合体タイプ構成および配置（Ｎストリーミング設計ツール）に対して施されることができ、与えられた派生テスト炉心設計において何らかの性能改善が存在するかどうかを評価するために、シミュレーションを繰り返す。
【０２４０】
図４を再び参照すると、すべてのツールが繰り返され、すべての棒（制御ブレード）、照射済燃料および新規燃料集合体の変更が網羅された後、ブロック５００からの１つまたは複数の制限がまだ満たされていない場合、ユーザは、図８および図９で説明されたように、ブロック６００で再装荷する照射済燃料に大局的な変更を施して、新しい照射済燃料装荷パターンに従ってテスト炉心を再装荷する必要があることがある。先に説明されたように、ブロック７００においてすべての修正が網羅された後に、制限違反がまだ存在する場合、ユーザは、ブロック６００に戻り、燃料プール在庫からのすべての照射済燃料集合体が使用されたかどうかを評価することができる。ユーザは、図８および図９で説明されたように、炉心設計に再装荷される照射済燃料集合体を変更し、例えば図９のフィルタウィンドウを用いて、燃料プールからの異なる組み合わせの照射済燃料集合体を評価することができる。
【０２４１】
ブロック５００からの１つまたは複数の制限がまだ満たされていない場合、ユーザは、炉心装荷ブロック６００のプロセスに戻るよう指図され、既存の在庫から選択された異なる照射済および／または新規燃料集合体の挿入のためのテンプレート内の位置を変更するために、集合体の照射済および新規燃料配置の変更も含めて、元の燃料装荷テンプレートを修正することができる。これらの変更が行われた後、すべての制限が満たされるか、かつ／またはユーザによって決定された制限に対する許容可能なマージン内にあるかするまで、修正または派生炉心設計は、ブロック７００の１つ、いくつか、またはすべての自動化ツールを使用して再評価されることができる。ユーザは、その後、ブロック１１００において、許容可能な炉心設計に対応するデータおよび設計パラメータを（例えば、適切なレポートおよびグラフィカル表現を介して）受け取ることができ、プラントオペレータおよび／またはスタッフは、その後、ＮＲＣ認可要件を満たすために、次回計画の停止時に、許容できる設計に従って評価された実際の原子炉炉心を修正することができる。
【０２４２】
上で説明されたシステムおよびコンピュータ設計方法の例は、ユーザまたは設計者が、燃料サイクルの経済性を改善するより優れた炉心設計を決定することを潜在的に可能にする。結果の炉心設計は、より長いサイクル長を有する改善された新規燃料利用を示すことができ、プラントオペレータにより大きな運転柔軟性を提供することができる。上で説明されたシステムおよびコンピュータ設計方法の例は、特定の顧客要件または要求に対処する手段として、複雑な集合体設計を装荷パターン開発に組み込む能力を提供することができ、動力運転用の炉心設計を決定するための設計およびモデル化の期間を相対的に短い時間フレーム以内に短縮することができる（２週間未満対９ヶ月）。人的エラーは、３Ｄシミュレータ入力ファイルまたは過度状態入力ファイルを生成することを試みる際に排除されることができるが、それは、これらのファイルが、本コンピュータ設計方法の実施例によって生成されるためである。
【０２４３】
上述のように本発明の実施形態例が説明されたが、それが多くの方法で変形され得ることは明らかであろう。例えば、例示的な方法およびシステムを説明した図１〜図４、図６、図１１、図１３、図１４、図１８Ａ〜図１８Ｂ、図２２、図２３Ａ〜図２３Ｂ、図２５、図２７Ａ〜図２７Ｂ、および図２８の機能ブロックは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実施されることができる。ハードウェア／ソフトウェア実施は、示されたようなプロセッサおよび／または製造物品の組み合わせを含むことができる。製造物品はさらに、記憶媒体および実行可能コンピュータプログラムを含むことができる。
【０２４４】
実行可能コンピュータプログラムは、原子炉炉心設計を決定するために説明されたプロセスまたは機能を実行する命令を含むことができる。実行可能コンピュータプログラムは、外部供給伝播信号の一部として提供されることもできる。
【０２４５】
実施形態例の技術的効果は、評価される与えられたプラントにおける原子炉運転のためのすべてのＮＲＣ定常時および遷移時認可要件を満たす原子炉用の炉心設計を効率的に開発する方法を提供するための、複数のプロセッサの処理能力および／または１つもしくは複数のプロセッサによって実施されるプログラムのコンピュータプログラムロジックを起動する、システムおよび／またはコンピュータ設計方法とすることができる。
【０２４６】
加えて、実施形態例の技術的効果は、評価される原子炉プラントに固有のすべての入力制限および遷移時認可制約を満たす、指定された棒パターン、照射済燃料および新規燃料アセンブリ用の炉心装荷パターンを用いて、炉心設計を速やかに開発し、シミュレートし、修正し、完成するための能力を、内部および外部ユーザに提供するための、コンピュータ／処理ドリブンシステムを提供する。したがって、炉心設計は、次回予定の停止時に、評価される原子炉プラントの炉心において実施されることができ、炉心は、次回およびそれ以降のサイクルにおいて、上述のように決定された炉心設計に従って運転される。
【０２４７】
そのような変形は、本発明の例示的な実施形態の主旨および範囲から逸脱するとは見なされず、そのようなすべての修正は、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０２４８】
【図１】本発明の一実施形態例による、動力操作用の原子炉炉心を設計する方法を実施する構成を示す図である。
【図２】図１に示された構成のアプリケーションサーバを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態例による、下位データベースを伴うリレーショナルデータベースとして、図１に示されるメモリをより詳細に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態例による、動力運転用の原子炉炉心を設計するコンピュータ設計方法を説明するプロセスフローチャートである。
【図５】クライアント入力のプラント固有制約の例を説明するスクリーンショットの図である。
【図６】本発明の例示的な一実施形態による、初期テスト原子炉炉心設計のための新規燃料集合体総数の決定を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の装荷マップエディタ６０１を使用して部分的に完成された装荷テンプレートの４分の１炉心のスクリーンショットの図である。
【図８】装荷マップエディタ６０１によって表示される再装荷ウィンドウを示すスクリーンショットの図である。
【図９】フィルタツール６３２を示すスクリーンショットの図である。
【図１０】新規集合体を燃料テンプレートに装荷するための、装荷マップエディタ６０１によって表示される新規装荷ウィンドウを示すスクリーンショットの図である。
【図１１】本発明の例示的な一実施形態による、棒パターン修正ツールの実施を説明するフローチャートである。
【図１２】制御ブレードシーケンスがどのように入力され得るかを説明するスクリーンショットの図である。
【図１３】図１１のシミュレーションの段階Ｓ２０をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【図１４】図１１の段階Ｓ４０をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【図１５】目的関数計算の完了後の検討のためにユーザが利用可能な例示的なグラフィカルデータを示すスクリーンショットの図である。
【図１６】本発明による、シミュレーションおよび目的関数分析の後に、与えられた制約または制限のステータスを検討するのにユーザが利用可能なグラフィカルデータを示すスクリーンショットの図である。
【図１７Ａ】本発明による、シミュレーションおよび目的関数分析の後に、与えられた制約または制限のステータスを検討するのにユーザが利用可能なグラフィカルデータを示すスクリーンショットの図である。
【図１７Ｂ】本発明による、シミュレーションおよび目的関数分析の後に、与えられた制約または制限のステータスを検討するのにユーザが利用可能なグラフィカルデータを示すスクリーンショットの図である。
【図１８】本発明による、棒パターン修正ツール例による、棒パターン修正および繰り返し処理段階を説明するフローチャートである。
【図１９】棒パターンを修正するためにブレードグループを定義するためのスクリーンショットの図である。
【図２０】最適化プロセスの構成を説明するスクリーンショットの図である。
【図２１】沸騰水型原子炉炉心設計の最適化問題に関連する最適化制約を列挙した例示的な最適化制約ページのスクリーンショットの図である。
【図２２】本発明の例示的な一実施形態による、目的関数を利用する最適化プロセスのフローチャートである。
【図２３】本発明による、炉心装荷パターン修正ツール例による、炉心装荷パターン修正および繰り返し処理段階を説明するフローチャートである。
【図２４】本発明の例示的な一実施形態による、図２３Ａの修正段階Ｓ７６をさらに詳細に説明するスクリーンショットの図である。
【図２５】本発明の例示的な一実施形態による、Ｎストリーミングツールの機能を説明するフローチャートである。
【図２６】集合体選択ウェブページのスクリーンショットの図である。
【図２７】本発明による、Ｎストリーム（独自新規燃料タイプ）の修正を説明するフローチャートである。
【図２８】図１１の認可コード実行段階Ｓ２５をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０２４９】
２００  アプリケーションサーバ
２０５  バス
２１０  ホストプロセッサ
２２５  ネットワークインタフェース
２３０  グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）
２５０  データベースサーバ（メモリ）
２５１  制限データベース
２５２  新規燃料集合体設計データベース
２５３  待ち行列データベース
２５４  履歴燃料サイクル（炉心）設計データベース
２５５  シミュレータ結果データベース
２５６  装荷テンプレートデータベース
２５７  目的関数値データベース
２５８  燃料プールデータベース
２５９  ３Ｄシミュレータ入力パラメータデータベース
２６０  暗号サーバ
２６１  認可パラメータデータベース
２６２  遷移時結果データベース
２７５  ＬＡＮ
３００  外部ユーザ
３５０  内部ユーザ
３７５  ソケットレイヤ接続
４００  計算サーバ
５００  入力ブロック
５０５  矢印
５１０  列
６００  炉心装荷ブロック
６０１  装荷マップエディタ
６０７  燃料装荷テンプレート
６０８  Ｆｉｌｅメニュー
６０９  Ｅｄｉｔボタン
６１０  Ｖｉｅｗメニュー
６１１  燃料集合体フィールド
６１２  燃料集合体位置
６１３  Ｌｏａｄ  Ｔｙｐｅツール
６１４  Ｆｒｅｓｈボタン
６１５  Ｒｅｉｎｓｅｔボタン
６１６  Ｌｏｃｋｅｄボタン
６１７  Ｂｕｎｄｌｅ
６１８  Ｎｕｍｂｅｒｉｎｇ  Ｍｏｄｅ
６１９  Ａｕｔｏｍａｔｉｃボタン
６２０  Ｍａｎｕａｌボタン
６２１  Ｚｏｏｍ  Ｓｌｉｄｅボタン
６２２  ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｆｕｅｌ  ｐｏｏｌテーブル
６２４  ｒｅｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｏｌテーブル
６２６  優先順位番号
６３０  １組のツール
６３２  フィルタツール
６３４  右移動ツール
６３６  左移動ツール
６３８  削除ツール
６４０  フィルタウィンドウ
６４２  選択ボックス
６４４  フィルタ演算子
６４６  フィルタ数量
６５０  ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｔｙｐｅｓテーブル
６６０  ｆｒｅｓｈ  ｂｕｎｄｌｅ  ｐｏｏｌテーブル
６６２  タイプ番号
７００  自動化ツールブロック
９００  改善ブロック
１０００  システム
１１００  報告ブロック
１２１１  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｓｔｅｐ
１２１３  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｙｐｅ
１２１５  Ｄｅｔａｉｌｅｄ  Ｒｏｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ
１２１７  Ｂｌａｄｅ  Ｇｒｏｕｐ
１２３０  Ｓｅｔ  Ｒｏｄｓボックス
１２３５  Ｅｄｉｔボックス
１５０５  チェックボックス
１６１０  プルダウンメニュー
１７０５  ＭＡＰＬＨＧＲ炉心最大対照射線量グラフ
１７１０  ＭＡＰＬＨＧＲ軸ノード対照射線量グラフ
１７２０  制限
１７２５  制限
１７３０  制限違反
１７３５  制限違反
１７４０  ＭＡＰＬＨＧＲに違反する集合体
１７５０  ＭＡＰＬＨＧＲに違反する集合体
１９４０  Ｄｅｆｉｎｅ  Ｂｌａｄｅ  Ｇｒｏｕｐｓスクリーンショット
１９４１  セル
１９４２  Ｏｐｔｉｏｎｓプルダウンメニュー
１９４５  Ｓｅｔ  Ｂｌａｄｅ  Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓウィンドウ
１９５０  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ列
１９５５  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｗｉｔｈｄｒａｗａｌ列
１９６０  Ｎｏｔ  Ａｌｌｏｗｅｄ列
２００５  最適化構成スクリーン
２０４０  最適化パラメータ
２０４２  選択ボックス
２１５０  最適化制約
２１５２  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｖａｌｕｅ
２１５４  選択ボックス
２１５６  Ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ
２１５８  Ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅフィールド
２４０５  Ｆｕｅｌ  Ｓｈｕｆｆｌｉｎｇページ
２４１５  基準炉心設計のスクリーン
２４２０  新規燃料集合体
２４２５  ポップアップウィンドウ
２４２７  色分けキー
２４３０  Ｓｗａｐボタン
２６００  集合体選択ウェブページ
２６０５  置き換え新規燃料集合体
２６１０  ボックス
【図１】
2008157937.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008157937.tif 000019
【図１７Ａ】
2008157937.tif 000020
【図１７Ｂ】
2008157937.tif 000021
【図１８】
2008157937.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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