(57)【要約】【課題】  貯蔵槽内のセンサーで使用済み核燃料貯蔵槽の状態情報を計測し、付加的に核燃料の構成状態や燃焼履歴情報などを入力して核燃料崩壊熱と線源項などの現在状態情報を演算して核燃料貯蔵槽の危険水位を表示する使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム及びその方法を提供する。【解決手段】  貯蔵槽の内部に設置されたセンサーで核燃料貯蔵槽の温度、水位及び圧力情報を含む状態情報を計測する計測部；使用済み核燃料の構成情報、燃焼に係わる履歴情報及び現在状態情報に係わる正常値と制限値を入力されて格納する入力格納部；前記計測部で計測した状態情報と前記入力格納部に格納された構成情報及び履歴情報に基づいて前記使用済み核燃料の現在状態情報を演算し、前記現在状態情報と危険水位の制限値を比較して危険水位を判断する演算判断部；及び前記演算判断部で演算した現在状態情報を表示し、判断した危険水位を表示する表示部；を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵槽の内部に設置されたセンサーで核燃料貯蔵槽の温度、水位及び圧力情報を含む状態情報を計測する計測部１００；
使用済み核燃料の構成情報、燃焼に係わる履歴情報及び現在状態情報に係わる正常値と制限値を入力されて格納する入力格納部２００；
前記計測部１００で計測した状態情報と前記入力格納部２００に格納された構成情報及び履歴情報に基づいて前記使用済み核燃料の現在状態情報を演算し、前記現在状態情報と危険水位の制限値を比較して危険水位を判断する演算判断部３００；及び
前記演算判断部３００で演算した現在状態情報を表示し、判断した危険水位を表示する表示部４００；を含む、使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム。
【請求項２】
前記演算判断部３００が演算する現在状態情報は、使用済み核燃料の崩壊熱、放射線源項、過冷却余裕度（ｓｕｂｃｏｏｌｅｄ ｍａｒｇｉｎ）、冷却要求容量及び所要冷却水量に関する情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム。
【請求項３】
前記演算判断部３００は、
前記計測部１００で計測した状態情報と前記入力格納部２００に格納された構成情報及び履歴情報に基づいて前記使用済み核燃料の現在状態情報を演算する演算モジュール３１０；及び
前記演算モジュール３１０で演算した現在状態情報と危険水位の制限値を比較し、前記現在状態情報が臨界値以下の場合は低危険度と判断し、制限値を超える場合は高危険度と判断する判断モジュール３２０；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム。
【請求項４】
前記演算判断部３００で前記現在状態情報が危険水位の制限値を超える高危険度であると判断した場合、アラーム信号を発生させるアラーム部５００；をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム。
【請求項５】
計測部１００、入力格納部２００、演算判断部３００、表示部４００及びアラーム部５００を含む使用済み核燃料貯蔵槽監視システムを用いた核燃料貯蔵槽実時間監視方法において、
（ａ）前記計測部１００が使用済み核燃料貯蔵槽の温度、水位及び圧力情報を含む状態情報を計測し、前記入力格納部２００が使用済み核燃料の構成情報、燃焼に係わる履歴情報及び現在状態情報に係わる正常値と制限値を入力されて格納する段階；
（ｂ）前記演算判断部３００が前記（ａ）段階で格納した構成情報及び履歴情報と計測した状態情報に基づいて核燃料の現在状態情報を演算する段階；
（ｃ）前記演算判断部３００が前記（ｂ）段階で演算した現在状態情報をそれぞれの現在状態情報に対する危険水位の臨界値と比較する段階；
（ｄ）前記演算判断部３００が前記現在状態情報が危険水位臨界値以下の場合は低危険度に判断し、制限値を超える場合は高危険度と判断する段階；及び
（ｅ）前記表示部４００が前記（ｂ）段階で演算した現在状態情報を表示し、前記（ｄ）段階で判断した危険水位を表示する段階；を含む、使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視方法。
【請求項６】
前記（ｅ）段階の後に、
（ｆ）前記（ｄ）段階で高危険度に危険順位が判断された場合、前記アラーム部５００がアラーム信号を発生させる段階；をさらに含む、請求項５に記載の使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視方法。
【請求項７】
前記（ｂ）段階で演算する核燃料の現在状態情報は、使用済み核燃料の崩壊熱、放射線源項、過冷却余裕度、冷却要求容量及び所要冷却水量に係わる情報を含むことを特徴とする、請求項６に記載の使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム及びその方法に係り、より詳しくは使用済み核燃料が貯蔵される貯蔵槽のセンサーで計測される状態情報と入力情報に基づいて核燃料貯蔵槽の危険水位を実時間で演算してこれを監視する使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用済み核燃料においては、放射性核種の崩壊による崩壊熱が発生するため、これを冷却させる冷却装置が必要である。使用後燃料貯蔵槽に貯蔵された使用後燃料の冷却は水槽の水をポンプと熱交換器で循環させることで遂行する。これは核燃料の崩壊熱を除去するよう機能をする。
【０００３】
一般に、使用済み核燃料貯蔵槽には温度と水位を測定するセンサーだけが存在し、使用済み核燃料貯蔵槽の条件で実時間崩壊熱あるいは放射線源項の計算は遂行されていない。
【０００４】
しかし、実際に核燃料貯蔵槽の危険水位を判断するためには、崩壊熱や放射線源項に係わる現在状態情報が必要であるが、このような情報の演算においては使用済み核燃料の構成状態や燃焼履歴などの情報がさらに必要である。しかし、このような情報を演算することができるシステムが開発されてはいけないので正確な危険度の判断に問題があった。
【０００５】
一方、先行技術として特許文献１（発明の名称：原子炉冷却材の過冷却余裕度監視装置、２０１１年４月７日公開）は原子炉冷却材の過冷却余裕度監視装置に関するもので、多数のセンサーの温度信号及び圧力信号がそれぞれ入力されて演算され、温度及び圧力過冷却余裕度が入力されて比較され、原子炉冷却材の過冷却余裕度を算出することができる装置であり、演算モジュール、中間値選択部及び信号選択部を含む。これもやはり実際に使用済み核燃料貯蔵槽の実時間崩壊熱や放射線源項の計算が隋伴されないため、正確な危険度の計算ができない問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国公開特許第１０−２０１１−００３６１９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は前記のような問題点に鑑みてなされたもので、貯蔵槽内のセンサーで使用済み核燃料貯蔵槽の状態情報を計測し、付加的に核燃料の構成状態や燃焼履歴情報などを入力して核燃料崩壊熱と線源項などの現在状態情報を演算して核燃料貯蔵槽の危険水位を表示する使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム及びその方法を提供するものである。
【０００８】
そして、現在状態情報に基づいて使用済み核燃料貯蔵槽の所要冷却水量及び冷却装置の容量を計算してオペレータに提供することで安全事故に備えることができる使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム及びその方法を提供することも目的の一つである。
【０００９】
また、核燃料崩壊熱などの演算された現在状態情報が実在の高危険度の危険水位にあたればこれを表示するとともに、付加のアラーム部がアラーム信号を発生してオペレータに警告する使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム及びその方法を提供することも更なる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような技術的課題を達成するための本発明は、貯蔵槽の内部に設置されたセンサーで核燃料貯蔵槽の温度、水位及び圧力情報を含む状態情報を計測する計測部；使用済み核燃料の構成情報、燃焼に係わる履歴情報及び現在状態情報に係わる正常値と制限値を入力されて格納する入力格納部；前記計測部で計測した状態情報と前記入力格納部に格納された構成情報及び履歴情報に基づいて前記使用済み核燃料の現在状態情報を演算し、前記現在状態情報と危険水位の制限値を比較して危険水位を判断する演算判断部；及び前記演算判断部で演算した現在状態情報を表示し、判断した危険水位を表示する表示部；を含む。
【００１１】
また、本発明は、計測部、入力格納部、演算判断部、表示部及びアラーム部を含む使用済み核燃料貯蔵槽監視システムを用いた核燃料貯蔵槽実時間監視方法であって、前記計測部が使用済み核燃料貯蔵槽の温度、水位及び圧力情報を含む状態情報を計測し、前記入力格納部が使用済み核燃料の構成情報、燃焼に係わる履歴情報及び現在状態情報に係わる正常値と制限値を入力されて格納する段階；前記演算判断部が前記段階で格納した構成情報及び履歴情報と計測した状態情報に基づいて核燃料の現在状態情報を演算する段階；前記演算判断部が前記段階で演算した現在状態情報をそれぞれの現在状態情報に対する危険水位の臨界値と比較する段階；前記演算判断部が前記現在状態情報が危険水位臨界値以下の場合は低危険度と判断し、制限値を超える場合は高危険度に危険水位を判断する段階；及び前記表示部が前記段階で演算した現在状態情報を表示し、前記段階で判断した危険水位を表示する段階；を含む。
【発明の効果】
【００１２】
前記のような本発明によれば、貯蔵槽内のセンサーで使用済み核燃料貯蔵槽の状態情報を計測し、付加の核燃料の構成状態や燃焼履歴情報などを入力することで核燃料崩壊熱などの現在状態情報を演算して核燃料貯蔵槽の危険水位を表示することができる。
【００１３】
そして、現在状態情報に基づいて使用済み核燃料貯蔵槽の所要冷却水量及び冷却装置の容量を計算してオペレータに提供して安全事故に備えることができる。
【００１４】
また、燃料崩壊熱などの演算された現在状態情報が実在高危険度の危険水位にあたればこれを表示するとともに付加のアラーム部がアラーム信号を発生してオペレータに警告することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例による使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施例による使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視方法に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明から更に明らかになるであろう。この詳細な説明に先立ち、本発明に係わる公知機能及びその構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにすることになると判断される場合には、その具体的な説明を省略する。
【００１７】
以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１８】
本発明は使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム及びその方法に関するもので、図１及び図２を参照して説明すれば次のようである。
【００１９】
図１は本発明の一実施例による使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システムの構成図であり、本発明は、計測部１００、入力格納部２００、演算判断部３００、表示部４００及びアラーム部５００を含む。
【００２０】
計測部１００は、貯蔵槽の内部に設置されたセンサーで核燃料貯蔵槽の温度、水位及び圧力情報を含む状態情報を計測する。温度や水位を検出することができるセンサーが設置されることが通常であるが、圧力情報を計測することができるセンサーをさらに設置することができ、その外に他の情報を感知することができるセンサーが設置されることができる。
【００２１】
核燃料貯蔵槽に設置されたセンサーで計測された情報を‘状態情報’といい、温度、水位、圧力情報に限定されない。センサーで計測された状態情報は前記計測部１００を介して入力されて格納される。
【００２２】
入力格納部２００は使用済み核燃料の構成情報及び燃焼に係わる履歴情報を入力されて格納する。また、後述する“現在状態情報”のそれぞれの正常値と危険順位制限値に関する情報を入力されて格納する。実際に使用済み核燃料が危ないか否かを判断する基準には崩壊熱や放射線源項の演算が必要であるが、このような演算のためには、使用済み核燃料の燃料装填から放出までの燃焼履歴と前記使用済み核燃料の構成物質及び状態などの情報が必要である。このように、使用者（オペレータ）が貯蔵槽に使用済み核燃料を貯蔵させるときに入力することができる情報を“履歴情報”及び“構成情報”といい、これらに限定されて入力されるものではない。さらに必要な演算値がある場合、これに必要なデータを追加入力が可能である。
【００２３】
演算判断部３００は前記計測部１００で計測した状態情報と前記入力格納部２００に格納された構成情報及び履歴情報に基づいて前記使用済み核燃料の現在状態情報を演算し、前記現在状態情報と危険水位の制限値を比較して危険水位を判断する。それを行うために、演算モジュール３１０と判断モジュール３２０を設けられる。
【００２４】
演算モジュール３１０は前記計測部１００で計測した状態情報と前記入力格納部２００に格納された構成情報及び履歴情報に基づいて前記使用済み核燃料の現在状態情報を演算し、判断モジュール３２０は前記演算モジュール３１０で演算した現在状態情報と危険水位の制限値を比較し、前記現在状態情報が制限値以下の場合は低危険度と判断し、制限値を超える場合は高危険度と判断する。
【００２５】
演算モジュール３１０は、前記計測部１００で計測した貯蔵槽の温度、水位、圧力情報を含む“状態情報”と前記入力格納部２００に格納した燃料装填から放出までの燃焼履歴に係わる“燃焼情報”及び前記貯蔵された核燃料の構成物質、現在状態に係わる“構成情報”に基づいて核燃料の崩壊熱、放射線源項、過冷却余裕度（ｓｕｂｃｏｏｌｅｄ  ｍａｒｇｉｎ）、冷却要求容量及び所要冷却水量に係わる情報を演算する。このような情報は、核燃料貯蔵槽の健全性が脅かされるとき、核燃料貯蔵槽の状態を示す指標とすることができる。
【００２６】
前記崩壊熱、放射線源項、過冷却余裕度、冷却要求容量及び所要冷却水量に係わる情報を“現在状態情報”といい、前記現在状態情報を演算する方法は後述するコードを用いて計算する。使われるコードに根拠となる資料を明かしたが、後述するコードの使用は当該分野で自明な事項なので、その方法についての説明は省略する。
【００２７】
崩壊熱及び放射線源項計算においては、ＯＲＩＧＥＮ−ｓコードを使用（ＮＵＲＥＧ/ＣＲ−０２００，Ｒｅｖ６，Ｖ２，Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｆ７公開）する。放射線源項の計算はアルファ、ベータ、ガンマ、中性子線などの放射線を出す核種あるいは線源が使用された後、核燃料中にいくら存在するかに対する計算であり、これは核燃料の初期構成物質と燃焼履歴及び燃焼度を入力して計算する。過冷却余裕度は冷却水の過冷却状態を評価するもので、冷却温度と圧力曲線から計算することができ、冷却状態テーブルによっても計算可能である。
【００２８】
冷却要求容量は過冷却余裕度によって計算されたエネルギーで計算することができ、所要冷却水量は前記エネルギーをエンタルピーと温度の微分値の積で分けて求めることができる。
【００２９】
ただ、前述したコードは本発明の一実施例であり、崩壊熱、放射線源項、過冷却余裕度、冷却要求容量及び所要冷却水量に係わる情報を演算するに際して前述したコードに限定されるものではない。
【００３０】
判断モジュール３２０は前記現在状態情報とその情報に相応する制限値を互いに比較して現在核燃料貯蔵度の危険水位を判断する。それぞれの現在状態情報の制限値はそれぞれ異なることができ、現在状態情報のそれぞれごとに付加的に危険水位を表示することができる。
【００３１】
前記制限値は貯蔵槽の大きさ、設置位置、環境及び貯蔵槽に貯蔵される核燃料の種類などによってその基準値が変わるものであり、正常値と制限値を使用者（オペレータ）が直接入力するように制御される。
【００３２】
判断モジュール３２０は、前記演算モジュール３１０で演算された現在状態情報と前記指定された臨界値を互いに比較し、制限値以下の場合は低危険度に判断し、制限値を超える場合は高危険度に判断する。
【００３３】
制限値は二つ以上入力することができ、制限値を一つ入力した場合は（例えば、Ｙ＜Ｙ１）、前記のように正常値（Ｙ）が制限値（Ｙ１）以下であれば低危険度に、超過であれば高危険度に危険水位を判断し、制限値が二つである場合（例えば、Ｙ＜Ｙ１＜Ｙ２）、ＹがＹ１以下の場合（Ｙ＜Ｙ１）を低危険度に、ＹがＹ１を超えてＹ２以下の場合（Ｙ１＜Ｙ＜Ｙ２）を中危険度に、ＹがＹ２を超える場合（Ｙ＞Ｙ２）を高危険度に危険水位を判断することができる。
【００３４】
一実施例として、崩壊熱の場合、正常状態の温度基準をｔとするとき、ｔ≦ｔ１であれば低危険度、ｔ１＜ｔ≦ｔ２であれば中危険度、ｔ＞ｔ２であれば高危険度に判断する（ここで、ｔ＜ｔ１＜ｔ２）。制限値が三つ以上の場合も前記のように段階別に危険水位を判断することができる。
【００３５】
表示部４００は、前記演算判断部３００で演算した現在状態情報を表示し、判断した危険水位を表示する。該当の核燃料貯蔵槽に係わるすべての情報を表示することができ、計測部１００で計測した“状態情報”、入力格納部２００に格納している“構成情報”や“履歴情報”はもちろんのこと、前記演算判断部３００で演算した“現在状態情報”を一緒に表示することができる。
【００３６】
表示部４００は核燃料貯蔵槽建物の内部と外部にそれぞれ設置することができる。これは、事故が発生して接近しにくい場合、貯蔵槽から遠く離れた所でも貯蔵槽の状態を把握することができるようにするためである。
【００３７】
表示部４００は前記のような情報だけでなく危険水位を表示しなければならず、表示する方法は多様にある。一実施例として、低危険度は緑色で、高危険度は赤色で表示することもでき、場合によっては文字で表示することができる。ここで、他の一実施例として制限値が二つ以上の場合、複数の色を設定することができ、臨界値が二つである場合、ｔ≦ｔ１であれば低危険度として緑色を、ｔ１＜ｔ≦ｔ２であれば中危険度として黄色を、ｔ＞ｔ２であれば高危険度として赤色を表示することができる。この際、表示は使用者（オペレータ）が視覚的に低危険度と高危険度などの区分で識別することができる機能があれば充分である。
【００３８】
アラーム部５００は、前記演算判断部３００で前記現在状態情報が危険水位の制限値を超える高危険度であると判断した場合、アラーム信号を発生させる。アラームの形態は視覚的なものの外にも聴覚的な装置で行うこともできる。またアラームは、原子力発電度ＭＣＲ（Ｍａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｏｏｍ）にも追加して、オペレータが認知するように貯蔵槽から離隔して設置することができる。
【００３９】
図２は本発明の一実施例による使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視方法についてのフローチャートである。これを参照して使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視方法について説明する。
【００４０】
前記計測部１００が使用済み核燃料貯蔵槽の温度、水位及び圧力情報を含む状態情報を計測し（Ｓ１０）、前記入力格納部２００が使用済み核燃料の構成情報、燃焼に係わる履歴情報及び現在状態情報に係わる正常値と制限値を入力されて格納する（Ｓ２０）。前記Ｓ１０段階とＳ２０段階の先後はない。使用済み核燃料が貯蔵槽に貯蔵されるとき、計測部１００がセンサーで先に計測することもでき、使用済み核燃料が貯蔵槽に貯蔵される前に入力格納部２００によって構成情報及び履歴情報などを受けることができる。
【００４１】
前記演算判断部３００が前記Ｓ１０及びＳ２０段階で格納した構成情報及び履歴情報と計測した状態情報に基づいて核燃料の現在状態情報を演算する（Ｓ３０）。現在状態情報は、崩壊熱、放射線源項、過冷却余裕度、冷却要求容量及び所要冷却水量に係わる情報を含み、演算方法は前述したコードによって演算可能であるのは前述した通りである。
【００４２】
前記演算判断部３００が前記Ｓ３０段階で演算した現在状態情報をそれぞれの現在状態情報に対する危険水位の制限値と比較する（Ｓ４０）。危険順位制限値は前記Ｓ２０段階で現在状態情報に係わる制限値を入力されて格納したものを用いる。
【００４３】
前記演算判断部３００は、前記現在状態情報が危険水位の制限値を超える場合、高危険度に判断し、前記Ｓ３０段階で演算した現在状態情報と共にこれを表示する（Ｓ５０）。また、前記現在状態情報が危険水位制限値以下の場合、低危険度に判断し、前記Ｓ３０段階で演算した現在状態情報と共にこれを表示する（Ｓ６０）。
【００４４】
前記Ｓ５０段階の後、高危険度に危険順位が判断された場合には、前記アラーム部５００がアラーム信号を発生して警告を行う（Ｓ７０）。
【００４５】
以上、本発明の技術的思想を例示するための好適な実施例に基づいて図示し説明したが、本発明はこのように図示し説明したような構成及び作用にだけ限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範疇内で本発明の多数の変更及び修正が可能であるのが当業者に易しく理解可能であろう。したがって、そのような適切な変更及び修正と均等物も本発明の範囲に属するものとして見なされなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、使用済み核燃料が貯蔵される貯蔵槽のセンサーから計測される状態情報と入力情報に基づいて核燃料貯蔵槽の危険水位を実時間で演算してこれを監視する使用済み核燃料貯蔵槽実時間監視システム及びその方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１００    計測部
２００    入力格納部
３００    演算判断部
３１０    演算モジュール
３２０    判断モジュール
４００    表示部
５００    アラーム部
【図１】
2013057653.tif 000003
【図２】
2013057653.tif 000004