(57)【要約】【課題】監視者の負担を軽減しつつ、より付加価値の高い炉心監視装置を提供する。【解決手段】運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置１において、原子炉炉心のプロセスデータを取得するプロセスデータ取得部２と、このプロセスデータ取得部２で取得したプロセスデータ及び運転計画に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、かつ計算モデルに含まれるパラメータの誤差に伴う炉心特性予測値の経時変化の誤差範囲を演算する炉心特性予測演算部６と、この炉心特性予測演算部６で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲を表示する表示部９とを備える。【選択図】図１
2008151711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置において、
前記原子炉炉心のプロセスデータを取得するプロセスデータ取得手段と、
前記プロセスデータ取得手段で取得したプロセスデータ及び前記運転計画に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、かつ前記計算モデルに含まれるパラメータの誤差に伴う炉心特性予測値の経時変化の誤差範囲を演算する炉心特性予測演算手段と、
前記炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする炉心監視装置。
【請求項２】
運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置において、
前記原子炉炉心のプロセスデータを取得するプロセスデータ取得手段と、
前記プロセスデータ取得手段で取得したプロセスデータ及び前記運転計画に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、かつ前記計算モデルに含まれるパラメータの誤差に伴う炉心特性予測値の経時変化の誤差範囲を演算する炉心特性予測演算手段と、
前記プロセスデータ取得手段で取得したプロセスデータに基づき炉心特性の実績値を演算する炉心特性実績演算手段と、
前記炉心特性実績演算手段で演算した炉心特性実績値を時系列で記憶する炉心特性実績記憶手段と、
前記炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲、並びに前記炉心特性実績記憶手段で記憶した炉心特性実績値の経時変化を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする炉心監視装置。
【請求項３】
請求項２記載の炉心監視装置において、前記表示手段は、前記炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲を表示する第１画面を表示することを特徴とする炉心監視装置。
【請求項４】
請求項２記載の炉心監視装置において、前記表示手段は、前記炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲、並びに前記炉心特性実績記憶手段で記憶した炉心特性実績値の経時変化を重ねて表示する第２画面を表示することを特徴とする炉心監視装置。
【請求項５】
請求項４記載の炉心監視装置において、前記炉心特性実績値と前記炉心特性予測値との差が前記誤差範囲の所定の割合に達したかどうかを判定する判定手段を備え、前記表示手段は、前記判定手段で前記炉心特性実績値と前記炉心特性予測値との差が前記誤差範囲の所定の割合に達したと判定されたことを表示することを特徴とする炉心監視装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の炉心監視装置において、前記炉心特性予測演算手段は、設定された時間毎に、前記プロセスデータ取得手段で取得した最新のプロセスデータ及び前記運転計画に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、かつ前記計算モデルに含まれるパラメータの誤差に伴う炉心特性予測値の経時変化の誤差範囲を演算することを特徴とする炉心監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉においては、一般に、所望の発電機出力を得るための運転計画を設定し、この運転計画及び現状の炉心特性に基づいた計算モデルによって炉心特性の経時変化を予測演算して安全性を確認する。そして、この運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視するため、例えば、検出器等から取得した原子炉炉心の状態量に基づき炉心特性の実績値を演算し、運転制限値（例えば最大線出力密度や最小限界出力比といった熱的制限値）に達しないように監視する監視装置が知られている。
【０００３】
また、従来、例えば運転計画の設定時に演算した炉心特性の予測値（運転計画データ）から実績値（運転実績データ）が逸脱したときに運転計画の再立案が必要と判定し、警報信号を出力する運転実績偏差判定手段を備えた装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この運転実績偏差判定手段は、炉心特性の予測値と実績値とを対比して表示する表示手段と、炉心特性の予測値と実績値との偏差が所定の限界値を越えるとき、警報信号を出力するとともに、再立案に必要なデータを作成する評価手段とを備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１６６４８７号公報（６頁〜７頁、図２〜図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記原子炉炉心の計算モデルには、不確定パラメータが含まれている。具体例を説明すると、原子炉炉心の定常運転時は中性子の発生と消滅とのバランスがとれて臨界固有値が１．０となるものの、計算モデルではモデル上の近似誤差により臨界固有値が１．０とならない。また、臨界固有値は燃焼度や炉心流量等に依存して変化するが、計算モデルにおける臨界固有値は、過去のデータや経験等に基づいて設定するので誤差が生じてしまう。したがって、計算モデルに含まれるパラメータの誤差によって炉心特性の予測値に誤差が生じ、その誤差は時間の経過とともに変動する。
【０００６】
ここで上記従来技術では、炉心特性の予測値と実績値との偏差が所定の限界値（固定値）を越えるときに運転計画の再立案が必要と判定し、警報信号を出力するとともに、再立案に必要なデータを作成するようになっている。そのため、例えば時間の経過とともに変動する予測値の誤差が原因で、炉心特性の実績値が予測値から逸脱した場合でも、運転計画の再立案が必要と判定するようになっている。したがって、例えば炉心特性に余裕があり現状の運転計画を継続することが可能な場合でも運転計画を変更するため、的確な判断方法とはいえなかった。かといって、例えば炉心特性の実績値が予測値からずれたときに、そのずれが予測値の誤差によるものかどうか、現状の運転計画において炉心特性はどのように推移し運転制限値にどれくらいまで近づくのか、運転計画を早期に変更したほうがよいかどうか等の的確な予測判断は、例えば監視者の経験等に依らなければならず、容易ではなかった。
【０００７】
本発明の目的は、監視者の負担を軽減しつつ、より付加価値の高い炉心監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置において、前記原子炉炉心のプロセスデータを取得するプロセスデータ取得手段と、前記プロセスデータ取得手段で取得したプロセスデータ及び前記運転計画に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、かつ前記計算モデルに含まれるパラメータの誤差に伴う炉心特性予測値の経時変化の誤差範囲を演算する炉心特性予測演算手段と、前記炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲を表示する表示手段とを備える。
【０００９】
本発明においては、炉心特性予測演算手段は、プロセスデータ取得手段で取得したプロセスデータ及び運転計画に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、かつ計算モデルに含まれるパラメータの誤差に伴う炉心特性予測値の経時変化の誤差範囲を演算し、表示手段は、この演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲を表示する。これにより、例えば誤差範囲を表示しない場合に比べ、炉心特性が運転制限値に達する時期を前後の時間幅を持たせて、より的確に予測することができる。したがって、監視者の負担を軽減しつつ、より付加価値の高い炉心監視装置を実現することができる。
【００１０】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、運転計画に従って運転する原子炉炉心を監視する炉心監視装置において、前記原子炉炉心のプロセスデータを取得するプロセスデータ取得手段と、前記プロセスデータ取得手段で取得したプロセスデータ及び前記運転計画に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、かつ前記計算モデルに含まれるパラメータの誤差に伴う炉心特性予測値の経時変化の誤差範囲を演算する炉心特性予測演算手段と、前記プロセスデータ取得手段で取得したプロセスデータに基づき炉心特性の実績値を演算する炉心特性実績演算手段と、前記炉心特性実績演算手段で演算した炉心特性実績値を時系列で記憶する炉心特性実績記憶手段と、前記炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲、並びに前記炉心特性実績記憶手段で記憶した炉心特性実績値の経時変化を表示する表示手段とを備える。
【００１１】
本発明においては、上記（１）同様、表示手段は、例えば炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲を表示する。これにより、例えば誤差範囲を表示しない場合に比べ、炉心特性が運転制限値に達する時期を前後の時間幅を持たせて、より的確に予測することができる。また本発明においては、炉心特性実績演算手段は、プロセスデータ取得手段で取得したプロセスデータに基づき炉心特性の実績値を演算し、この演算した炉心特性実績値を炉心特性実績記憶手段に時系列で記憶する。そして、表示手段は、例えば、炉心特性実績記憶手段に記憶された炉心特性実績値の経時変化と、前述した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲とを重ねて表示する。これにより、例えば炉心特性の実績値が予測値からずれた場合でも、予測値の誤差範囲にあるかどうかを判断することができる。また、炉心特性の予測値に対する実績値のずれ量がどのように推移し運転制限値にどれくらいまで近づくのかを予測することができ、運転計画を変更すべき時期を前後の時間幅を持たせて、より的確に判断することができる。したがって本発明においては、監視者の負担を軽減しつつ、より付加価値の高い炉心監視装置を実現することができる。
【００１２】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記表示手段は、前記炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲を表示する第１画面を表示する。
【００１３】
（４）上記（２）において、好ましくは、前記表示手段は、前記炉心特性予測演算手段で演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲、並びに前記炉心特性実績記憶手段で記憶した炉心特性実績値の経時変化を重ねて表示する第２画面を表示する。
【００１４】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記炉心特性実績値と前記炉心特性予測値との差が前記誤差範囲の所定の割合に達したかどうかを判定する判定手段を備え、前記表示手段は、前記判定手段で前記炉心特性実績値と前記炉心特性予測値との差が前記誤差範囲の所定の割合に達したと判定されたことを表示する。
【００１５】
（６）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記炉心特性予測演算手段は、設定された時間毎に、前記プロセスデータ取得手段で取得した最新のプロセスデータ及び前記運転計画に基づいた計算モデルにより炉心特性の経時変化を予測演算し、かつ前記計算モデルに含まれるパラメータの誤差に伴う炉心特性予測値の経時変化の誤差範囲を演算する。
【００１６】
このように炉心特性予測演算手段の予測演算を設定された時間毎に行うことにより、時間の経過とともに増大する炉心特性予測値の誤差範囲を小さくすることができる。これにより、表示手段に表示される炉心特性予測値の誤差範囲が小さくなるので、監視者はより的確に判断することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、監視者の負担を軽減しつつ、より付加価値の高い炉心監視装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の炉心監視装置の一実施形態の機能構成を表すブロック図である。
【００１９】
この図１において、炉心監視装置１は、例えば運転計画に従って運転する原子炉炉心（図示せず）を運転員（監視者）が監視するためのものであり、プロセスデータ取得部２と、炉心特性実績演算部３と、炉心特性実績記憶部４と、運転計画記憶部５と、炉心特性予測演算部６と、炉心特性予測記憶部７と、表示制御部８と、及び表示部（モニタ）９とを備えている。
【００２０】
プロセスデータ取得部２は、例えば原子炉炉心に設けられた検出器等からのプロセスデータを取得するようになっている。炉心特性実績演算部３は、取得したプロセスデータに基づき炉心特性（詳細には、例えば発電機出力、炉心熱出力、炉心流量、制御棒の操作パターン、臨界固有値、線出力密度及び限界出力比、最大線出力密度及び最小限界出力比といった熱的制限値等）の実績値を演算し、この演算した炉心特性実績値を炉心特性実績記憶部４に時系列で記憶するようになっている。
【００２１】
運転計画記憶部５には、運転計画データ（詳細には、例えば発電機出力、炉心熱出力、炉心流量、制御棒の操作パターン等）が記憶されており、この運転計画記憶部５に記憶された運転計画データに従って原子炉炉心が運転されている。炉心特性予測演算部６は、例えば設定された時間（例えば１日〜１週間）毎に、プロセスデータ取得部２で取得した最新のプロセスデータ及び運転計画データに基づいた計算モデルにより所定の期間（例えば１週間〜２ヶ月程度）における炉心特性の経時変化を予測演算するようになっている。また、炉心特性予測演算部６は、計算モデルに含まれるパラメータ（例えば臨界固有値、炉心の軸方向出力分布や径方向出力分布、及び燃料棒の局所出力分布等のうちのいずれか）の誤差範囲１０が予め設定記憶されており（若しくは、運転員の操作入力によりパラメータの誤差範囲が設定されてもよい）、パラメータ誤差に伴う炉心特性予想値の経時変化の誤差範囲を演算するようになっている。具体例を説明すると、例えば臨界固有値の予測が±０．１％ずれる場合を想定して、炉心流量予測値の経時変化の誤差範囲を演算するようになっている。そして、これら演算した炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲を炉心特性予測記憶部７に記憶するようになっている。
【００２２】
表示制御部８は、炉心特性予測記憶部７に記憶された炉心特性予測値の経時変化及びその誤差範囲、並びに炉心特性実績記憶部４に記憶された炉心特性実績値を読み込むとともに、運転員の指示入力等に応じて表示部（モニタ）９の画面表示を制御するようになっている。図２は、表示部９に表示される第１画面を一例として表す図であり、図３は、表示部９に表示される第２画面を一例として表す図である。
【００２３】
図２に示す第１画面１１は、炉心特性（図では炉心流量を例示している）の予測値の経時変化１２ａ、予測値の誤差上限値の経時変化１２ｂ、予測値の誤差下限値の経時変化１２ｃ、及び炉心特性の運転制限値の経時変化１２ｄを表示しており、現在時刻における炉心特性の予測値、誤差上限値、誤差下限値、及び運転制限値が明確となるように現在時刻が表示されている。
【００２４】
図３に示す第２画面１３は、上記炉心特性の予測値の経時変化１２ａ、予測値の誤差上限値の経時変化１２ｂ、予測値の誤差下限値の経時変化１２ｃ、及び炉心特性の運転制限値の経時変化１２ｄに加えて、炉心特性の実績値１４をプロットして表示しており、現在時刻における予測値、誤差上限値、誤差下限値、運転制限値、及び実績値が明確となるように現在時刻が表示されている。
【００２５】
また、表示制御部８は、現在時刻における炉心特性の実績値と予測値との差が、現在時刻における誤差範囲（詳細には、炉心特性の予測値と誤差上限値との差、又は炉心特性の予測値と誤差下限値との差）の所定の割合（例えば８０％）に達したどうかを判定する機能を有している。そして、例えば誤差範囲の所定の割合に達したと判定した場合、第２画面１３に注意マーク（図示せず）を表示させるようになっている。
【００２６】
以上のように構成された本実施形態においては、運手員は、表示部９の第１画面１１により、炉心特性予測値の経時変化１２ａ及びその誤差範囲１２ｂ，１２ｃを知ることができ、運転員の経験等に依らずとも、例えば炉心特性が運転制限値に達する時期を前後の時間幅を持たせて、より的確に予測することができる。また、表示部９の第２画面１３により、例えば炉心特性の実績値が予測値からずれた場合でも、予測値の誤差範囲にあるかどうかを判断することができる。また、炉心特性の予測値に対する実績値のずれ量がどのように推移し運転制限値にどれくらいまで近づくのかを予測することができ、運転計画を変更すべき時期を前後の時間幅を持たせて、より的確に判断することができる。特に、炉心特性予測値の誤差範囲は時間の経過とともに変動するものなので、例えば従来技術のように予測値と実績値の偏差が所定の限界値を越えたときに運転計画を変更すべきと判断する場合に比べ、運転計画を変更すべき時期をより的確に判断することができる。したがって本実施形態においては、監視者の負担を軽減しつつ、より付加価値の高い炉心監視装置を実現することができる。
【００２７】
また、炉心特性予測演算部６は設定された時間毎に予測演算を行うので、時間の経過とともに増大する炉心特性予測値の誤差範囲を小さくすることができる。これにより、表示部９の第１画面１１及び第２画面１３における炉心特性予測値の誤差範囲が比較的小さくなるので、監視者はより的確に判断することができる。
【００２８】
なお、上記一実施形態においては、図２で示す第１画面１１及び図３で示す第２画面１３は、炉心特性予測値が線形変化し、その誤差範囲が単調に変化する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図４に示す第２画面１３Ａのように、炉心特性（図では熱的制限値を例示している）の予測値が非線形で変化し、その誤差範囲が単調に変化しない場合もあり、特に、このような場合に上述した効果が顕著となる。また、上記一実施形態においては、炉心特性予測値の経時変化１２ａ、誤差上限値の経時変化１２ｂ、誤差下限値の経時変化１２ｃ、及び運転制限値の経時変化１２ｄを線グラフで表示し、炉心特性実績値１４をプロットして表示する場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば数値表示等でもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００２９】
また、上記一実施形態においては、炉心特性予測演算部６は、設定された時間毎に予測演算する場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば運転員の指示入力に応じて予測演算してもよいし、プロセスデータ取得部２のプロセスデータ取得のタイミングに合わせて予測演算するようにしてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の炉心監視装置の一実施形態の機能構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の炉心監視装置の一実施形態を構成する表示部に表示される第１画面の一例を表す図である。
【図３】本発明の炉心監視装置の一実施形態を構成する表示部に表示される第２画面の一例を表す図である。
【図４】本発明の炉心監視装置の一実施形態を構成する表示部に表示される第２画面の他の例を表す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    炉心監視装置
２    プロセスデータ取得部（プロセスデータ取得手段）
３    炉心特性実績演算部（炉心特性実績演算手段）
４    炉心特性実績記憶部（炉心特性実績記憶手段）
６    炉心特性予測演算部（炉心特性予測演算手段）
８    表示制御部（判定手段）
９    表示部（表示手段）
【図１】
2008151711.tif 000003
【図２】
2008151711.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008151711.tif 000006