(57)【要約】【課題】事故後のプラントの状態を正確かつ迅速に予測することができるプラント診断装置を提供する。【解決手段】センサ信号入力装置２は、センサ信号を入力する。事故事象判定装置３は、センサ信号が示す計測値からプラントの事故事象を判定する。解析結果データベース４は、複数の事故状態についての解析結果を格納する。比較データ絞込装置５は、判定された事故事象に基づいて、解析結果データベース４から解析結果を絞り込む。比較範囲特定装置６は、判定された事故事象に基づいて、計測値と絞り込まれた解析結果を比較する範囲を特定する。類似度計算装置７は、比較範囲特定装置６で特定された範囲について、計測値と解析結果の類似度を計算し、最も類似度の高い解析結果を決定する。結果出力装置８は、決定された解析結果に基づいて、プラントの進展予測を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ信号を入力するセンサ信号入力装置と、
前記センサ信号が示す計測値から前記プラントの事故事象を判定する事故事象判定装置と、
複数の事故状態についての解析結果を格納する解析結果データベースと、
前記事故事象判定装置で判定された前記事故事象に基づいて、前記解析結果データベースから前記解析結果を絞り込む比較データ絞込装置と、
前記事故事象判定装置で判定された前記事故事象に基づいて、前記計測値と絞り込まれた前記解析結果を比較する範囲を特定する比較範囲特定装置と、
前記比較範囲特定装置で特定された範囲について、前記計測値と前記解析結果の類似度を計算し、最も類似度の高い解析結果を決定する類似度計算装置と、
前記類似度計算装置で決定された解析結果に基づいて、プラントの進展予測を出力する結果出力装置と、
を備えることを特徴とするプラント診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラント診断装置であって、
前記比較データ絞込装置は、
推定される複数の前記事故事象の発生の順序が前記事故事象判定装置で判定された複数の前記事故事象の発生の順序と同じである前記解析結果を前記解析結果データベースから選択する
ことを特徴とするプラント診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラント診断装置であって、
前記比較データ絞込装置は、
推定される複数の前記事故事象の発生の有無の組合せが前記事故事象判定装置で判定された複数の前記事故事象の発生の有無の組合せと同じである前記解析結果を前記解析結果データベースから選択する
ことを特徴とするプラント診断装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプラント診断装置であって、
前記比較範囲特定装置は、
前記事故事象判定装置で判定された最新の前記事故事象と少なくとも１つ前の前記事故事象の間の範囲を比較する範囲とする
ことを特徴とするプラント診断装置。
【請求項５】
請求項１に記載のプラント診断装置であって、
前記類似度計算装置は、
前記比較範囲特定装置で特定された範囲に対応する前記計測値の期間と前記比較範囲特定装置で特定された範囲に対応する前記解析結果の期間が同じになるように、伸縮処理を行う
ことを特徴とするプラント診断装置。
【請求項６】
請求項１に記載のプラント診断装置であって、
前記類似度計算装置は、
前記事故事象判定装置で判定された前記事故事象に基づいて、前記類似度の計算に用いる前記計測値を決定する
ことを特徴とするプラント診断装置。
【請求項７】
請求項１に記載のプラント診断装置であって、
前記事故事象は、
プラントの破損状態を示す
ことを特徴とするプラント診断装置。
【請求項８】
請求項１に記載のプラント診断装置であって、
前記解析結果は、
前記センサ信号が示す測定値に対応する推定値の時系列を含む
ことを特徴とするプラント診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントで事故が発生した場合、運転員は事故時操作手順書に基づいて運転操作を行う。この時、センサ値などをもとにプラントで発生している事故事象を推定し、プラント状態を把握することが重要である。しかし、事故時には多数の警報の発生や、確認すべきセンサ値が多数あるので、運転員の負担が大きい状態になる。そこで、運転員を支援する方法として、プラント状態を自動的に診断する方法が検討されている。具体的には、プラントで発生した事故事象を診断し、その後のプラント状態を推定することであり、この方法は事故時の操作の支援に有効であると考えられる。
【０００３】
複数のプラントから得られる観測値を用いて、プラントの現在の状態を診断するとともに、将来の状態も予測するプラント診断装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、「複数のプラントの状態を測定するとともに、その測定信号を用いて各プラントの状態を診断するプラント診断装置において、前記測定信号を取り込んで該測定信号を独立な信号に分解する信号解析装置と、前記信号解析装置から出力された独立な信号や関連する情報を自プラント及び他プラント毎に保存するとともに、プラント異常時の原因データを保存するデータベースと、前記信号解析装置から出力された独立な信号と前記データベースに保存された独立な信号とを比較する比較装置と、前記比較結果に基づいてプラントの状態を診断する診断装置と、その診断結果を表示する診断結果表示装置と、前記比較装置での比較結果に基づいて、前記信号解析装置から出力された独立な信号に類似する他プラントの独立な信号を前記データベースから取り込んで、該他プラントの独立な信号を自プラントの独立な信号に変換する変換装置と、前記信号解析装置から出力された自プラントの独立な信号と前記変換装置により変換された独立な信号とが入力され、切換操作によって、前記入力された２種類の独立な信号のどちらか一方を選択する切換装置と、前記選択された独立な信号を取り込んで、自プラントの挙動を予測したプラントモデルを出力する予測手段と、前記予測手段の出力結果を表示する予測結果表示装置と、を備えたことを特徴とするプラント診断装置。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４４１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法では、プラントの事故時にプラント状態を診断し、過去事例データベースとの比較によりプラントの挙動を予測することができる。
【０００６】
しかし、データベースに格納されたデータと、プラントの計測値との間には、事故事象が発生したタイミングのずれや、事象の進展速度に違いが生じる可能性がある。また、複数の事故事象の影響が混在し、比較が困難な可能性もある。
【０００７】
そのため、計測値とデータベースとの類似度を単純に比較すると、適切な結果が得られない可能性がある。また、データベースに格納するデータは大量になる場合が多く、データの比較には時間を要する可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、事故後のプラントの状態を正確かつ迅速に予測することができるプラント診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、センサ信号を入力するセンサ信号入力装置と、前記センサ信号が示す計測値から前記プラントの事故事象を判定する事故事象判定装置と、複数の事故状態についての解析結果を格納する解析結果データベースと、前記事故事象判定装置で判定された前記事故事象に基づいて、前記解析結果データベースから前記解析結果を絞り込む比較データ絞込装置と、前記事故事象判定装置で判定された前記事故事象に基づいて、前記計測値と絞り込まれた前記解析結果を比較する範囲を特定する比較範囲特定装置と、前記比較範囲特定装置で特定された範囲について、前記計測値と前記解析結果の類似度を計算し、最も類似度の高い解析結果を決定する類似度計算装置と、前記類似度計算装置で決定された解析結果に基づいて、プラントの進展予測を出力する結果出力装置と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プラントの事故後のプラントの状態を正確かつ迅速に予測することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態によるプラント診断装置の構成図の例である。
【図２】センサ信号が示す計測値の時系列の例である。
【図３】事故事象と各センサ信号の値との関係を規定する事故事象判定条件データベースを説明するための図である。
【図４】解析結果データベースを説明するための図である。
【図５】計測値と解析結果について、事故事象発生時刻との関係の例を示した図である。
【図６】結果出力画面の例である。
【図７】プラント診断装置の処理のフローチャートの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態によるプラント診断装置の構成及び動作を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態によるプラント診断装置１００の構成図の例である。プラント診断装置１００は、一例として、センサ信号入力装置２、ＰＣ１０（Personal Computer）、サーバ２０から構成される。
【００１４】
センサ１（１１〜１ｎ）は、プラントの温度、圧力、水位、流量、放射線などを計測するセンサである。センサ信号入力装置２は、センサ１で計測した計測値をＰＣ１０へ入力する装置である。すなわち、センサ信号入力装置２は、センサ信号をＰＣ１０へ入力する。例えば、センサ信号入力装置２は、プロセス計算機である。ＰＣ１０は、計測値の時系列１１をメモリに記憶する。
【００１５】
事故事象判定装置３は、計測値からプラントの破損状態を示す事故事象を判定する。比較データ絞込装置５は、判定した事故事象発生をもとに、解析結果データベース４に格納された多数の解析結果の中から比較対象とする解析結果を絞り込む。比較範囲特定装置６は、計測値と絞り込まれた解析結果について比較する範囲を特定する。類似度計算装置７は、特定された範囲について、計測値と解析結果の類似度を計算する。各装置の機能の詳細は、図２〜図５を用いて後述する。
【００１６】
ここで、事故事象判定装置３、比較データ絞込装置５、比較範囲特定装置６、及び類似度計算装置７は、一例として、ＰＣ１０が所定のプログラムを実行することにより実現されるが、これらの装置（３、５、６、７）を別々のハードウェア（ＩＣ、コンピュータ等）で実現してもよい。
【００１７】
解析結果データベース４は、一例として、通信ネットワーク上のサーバ２０のＨＤＤ（Hard Disk Drive）に記憶されるが、これに限定されない。例えば、解析結果データベース４を、ＰＣ１０のＨＤＤに記憶してもよい。
【００１８】
なお、センサ信号入力装置２（プロセス計算機）、ＰＣ１０、サーバ２０は、プロセッサなどの処理装置、キーボード及びマウスなどの入力装置、メモリ及びＨＤＤなどの記憶装置、ディスプレイなどの表示装置（出力装置）、ネットワークインターフェース等の通信装置などから構成される。センサ信号入力装置２、ＰＣ１０、サーバ２０は通信ネットワークを介して接続される。
【００１９】
次に、図２〜図６を用いて、事故事象判定装置３、比較データ絞込装置５、比較範囲特定装置６、類似度計算装置７、結果出力装置８の機能を説明する。
【００２０】
図２は、センサ信号が示す計測値の時系列１１の例である。図２の例では、計測値の時系列１１は、原子炉圧力（MPa）、格納容器内圧力（kPa）、格納容器内温度（℃）、及び格納容器内放射線量（Gy/hr）から構成される。
【００２１】
事故事象判定装置３は、ＰＣ１０のメモリを介してセンサ信号入力装置２からセンサ信号を入力し、各センサ信号の値（計測値）から事故事象を判定する。例えば、事故事象判定装置３は、図３に示す事故事象と各センサ信号の値との関係を規定する事故事象判定条件データベース３１（ＤＢ）を用いて事故事象を判定する。
【００２２】
すなわち、事故事象判定装置３は、計測値の時系列１１の各レコードを構成するフィールドにそれぞれ記載される計測値が、事故事象判定条件データベース３１の各レコードを構成するフィールドにそれぞれ記載される条件式を満たすか否か判定する。なお、図３のダッシュ「−」は、それが記載されるフィールドに対応する計測値が任意の値であることを意味する。事故事象判定条件データベース３１は、一例として、ＰＣ１０に記憶される。
【００２３】
図２のセンサ信号の例では、時刻00:10に炉心損傷の条件を満たしているので、事故事象判定装置３は、事故事象「炉心損傷」が発生したと判定する。同様に、事故事象判定装置３は、時刻00:40に「RPV破損」が発生し、時刻02:10に「PCV破損」が発生したと判定する。
【００２４】
図４に示すように、解析結果データベース４には、あらかじめ複数の事故状態について解析した結果が格納されている。例えば、解析結果データベース４は、事故事象の規模、発生タイミング、発生順序、発生間隔、複数の事故事象の発生の組み合わせを変えたパターンを格納する。
【００２５】
図４の例では、各レコードにおいて、第１フィールドに解析結果を識別する解析ＩＤ（識別子）、第２フィールドに炉心損傷が発生する時刻の推定値、第３フィールドにＲＰＶ破損が発生する時刻の推定値、第４フィールドにＰＣＶ破損が発生する時刻の推定値が設定される。なお、ダッシュ「−」は、それが記載されるフィールドが示す事故事象が発生しないことを意味する。
【００２６】
例えば、図４の解析ＩＤ＝解析３に対応する解析結果では、炉心損傷が発生する時刻の推定値は00:10であり、ＲＰＶ破損が発生する時刻の推定値は02:00であり、ＰＣＶ破損は発生しない。なお、図４では、比較を容易にするため、第１レコード４ａに、炉心損傷が発生した時刻の計測値、ＲＰＶ破損が発生した時刻の計測値、ＰＣＶが発生した時刻の計測値を表示している。
【００２７】
解析結果データベース４に格納された解析結果は、図２に示すセンサ信号の例と同様の時系列データである。すなわち、解析結果は、センサ信号が示す測定値に対応する推定値の時系列を含む。また、図４に示すような各解析結果について事故事象の発生時刻（推定値）のデータを含む。
【００２８】
比較データ絞込装置５は、事故事象判定装置３から事故事象判定結果を入力し、解析結果データベース４から解析結果を入力し、解析結果の事故事象発生の有無と順序が事故事象判定結果と一致するかどうかを判定し、一致する解析結果を検索対象として絞り込む。例えば、図４の例では、計測値は炉心損傷、RPV破損、PCV破損の順で事故事象が発生していることを示す。事故事象の発生の有無と順序が一致するのは、解析１、解析２であり、この２つを検索対象とする。
【００２９】
このように、比較データ絞込装置５は、事故事象判定装置３で判定された事故事象に基づいて、解析結果データベース４から解析結果を絞り込む。
【００３０】
比較範囲特定装置６は、ＰＣ１０のメモリを介してセンサ信号入力装置２からセンサ信号を入力し、事故事象判定装置３から事故事象判定結果を入力し、比較データ絞込装置５で絞り込んだ解析結果を解析結果データベース４から入力し、計測値と解析結果それぞれについて、ある事故事象発生時刻から次の事故事象発生時刻までの範囲を、類似度計算を行う比較範囲として特定する。
【００３１】
このように、比較範囲特定装置６は、事故事象判定装置３で判定された事故事象に基づいて、計測値と絞り込まれた解析結果を比較する範囲を特定する。ここで、比較範囲特定装置６は、事故事象判定装置３で判定された最新の事故事象と少なくとも１つ前の事故事象の間の範囲を比較する範囲とする。
【００３２】
図５は計測値と解析結果について、事故事象発生時刻との関係の例を示した図である。この例では、最初に炉心損傷が発生し、その後RPV破損とPCV破損が発生している。炉心損傷からRPV破損までの間では炉心損傷の影響が大きく、計測値（例えば、格納容器圧力）は低下している。RPV破損からPCV破損までの間ではRPV破損の影響が大きく、計測値は上昇している。PCV破損後はPCV破損の影響が大きく、計測値はほぼ一定である。
【００３３】
例えば、計測値でRPV破損が発生した時刻において、今後の進展を予測するために類似した解析結果を検索する場合、計測値のRPV発生時刻までのデータを単純に同じ時刻で比較すると、解析結果にはRPV破損により値が上昇する影響も含まれているので、正しく評価できない。他の事故事象の影響を排除するためには、計測値と解析それぞれについて、炉心損傷からRPV破損までの区間のデータを比較するのが適切である。
【００３４】
類似度計算装置７は、ＰＣ１０のメモリを介してセンサ信号入力装置２からセンサ信号を入力し、比較範囲特定装置６で特定した比較範囲の解析結果を解析結果データベース４から入力し、計測値と解析結果の類似度を計算する。このとき、類似度計算装置７は、解析結果の比較範囲を計測値の比較範囲に一致するように時間方向に伸縮処理を行う。すなわち、類似度計算装置７は、比較範囲特定装置６で特定された範囲に対応する計測値の期間と比較範囲特定装置６で特定された範囲に対応する解析結果の期間が同じになるように、伸縮処理を行う。
【００３５】
類似度計算装置７は、類似度計算の結果、最も類似した解析結果を決定する。また、類似度計算装置７は、事象判定結果をもとに、類似度計算に用いる計測値を決定してもよい。例えば、類似度計算装置７は、RPV破損発生前においては原子炉水位を用いるが、RPV破損発生後においては原子炉水位を除いて類似度を計算する。すなわち、類似度計算装置７は、事故事象判定装置３で判定された事故事象に基づいて、類似度の計算に用いる計測値を決定する。
【００３６】
このように、類似度計算装置７は、比較範囲特定装置６で特定された範囲について、計測値と解析結果の類似度を計算し、最も類似度の高い解析結果を決定する。
【００３７】
結果出力装置８は、類似度計算装置７で決定した最も類似した解析結果をプラント状態の進展予測としてディスプレイ等に表示する。出力画面の例を図６に示す。現在時刻まではセンサで計測した原子炉圧力を示し、それ以降の原子炉圧力は解析によって予想された値（推定値）を示している。
【００３８】
このように、結果出力装置８は、類似度計算装置７で決定した解析結果に基づいて、プラントの進展予測を出力する。
【００３９】
図７は、プラント診断装置１００による処理を説明するフローチャートの例である。
【００４０】
ステップ１０１では、センサ信号入力装置２は、センサ１で計測したセンサ信号を入力する。
【００４１】
ステップ１０２では、事故事象判定装置３は、センサ信号を用いて事故事象を判定する。例えば、図２のセンサ信号と図３の表を用いた場合では、時刻00:10に炉心損傷と判定し、時刻00:40にRPV破損と判定し、時刻02:10にPCV破損と判定する。
【００４２】
ステップ１０３では、比較データ絞込装置５は、判定した事故事象発生をもとに、多数の解析結果の中から比較対象とする解析結果を絞り込む。例えば、図４の例では、解析１、解析２に絞り込まれる。
【００４３】
ステップ１０４では、比較範囲特定装置６は、計測値と解析結果の比較する範囲を特定する。例えば、RPV破損と判定した時刻において比較を行う場合、その前に発生した炉心損傷との範囲を比較範囲とする。図４の例では、比較範囲特定装置６は、計測値は炉心損傷時刻00:10からRPV破損時刻00:40までの範囲を比較範囲と特定し、解析結果１は炉心損傷時刻00:20からRPV破損時刻01:00までの範囲を比較範囲と特定し、解析結果２は炉心損傷時刻00:10からRPV破損時刻00:30までの範囲を比較範囲と特定する。
【００４４】
ステップ１０５では、類似度計算装置７は、計測値と解析結果の類似度を計算する。ただし、計測値と解析結果１と解析結果２は比較範囲の長さが異なるので、類似度計算装置７は、同じスケールとなるように伸縮させる処理を行ってから類似度を計算する。類似度計算装置７は、類似度計算として、例えば、計測値と解析結果のユークリッド距離を計算し、その逆数を類似度とする。なお、複数の計測値についての類似度の平均を用いても良い。
【００４５】
ステップ１０６では、類似度計算装置７は、計算した類似度が最大の解析結果を、最も類似した解析結果と決定する。ここで、類似度計算装置７は、最も類似した解析結果を結果出力装置８に入力する。
【００４６】
ステップ１０７では、結果出力装置８は、類似度計算装置７から入力された解析結果を出力する。具体的には、結果出力装置８は、類似度が最大の解析結果について、未来の範囲（現在時刻以降の時間範囲）の解析結果を事故事象の進展予測として提示（表示）する。ここで、結果出力装置８は、過去の範囲（現在時刻以前の時間範囲）の計測値も提示する。
【００４７】
なお、ステップ１０１〜１０７の手順は、定期的に繰り返し実施する。例えば、ステップ１０１〜１０２の手順は、センサ信号を入力するたび（例えば１秒ごと）に実施し、事故事象が変化した場合に、ステップ１０３〜１０７の手順を実施するなどしてもよい。
【００４８】
以上の手順により、原子力プラントの事故時に、事故事象を判定し、データベースから類似した解析結果を検索する際に、判定した事故事象をもとに比較する解析結果を絞り込み、判定した事故事象をもとに類似度を計算する範囲を特定し、類似した解析結果をもとに将来のプラント状態の予測を提示することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、事故後のプラントの状態を正確かつ迅速に予測することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００５１】
上記実施形態では、計測値の時系列１１はＰＣ１０のメモリに記憶されるが、計測値の時系列１１を記憶する場所はどこでもよい。
【００５２】
上記実施形態では、プラント診断装置１００は、センサ信号入力装置２（プロセス計算機）、ＰＣ１０、サーバ２０の３台のコンピュータから構成されるが、プラント診断装置１００を構成するコンピュータの数は任意である。
【００５３】
上記実施形態では、比較データ絞込装置５は、事故事象発生の有無と順序が事故事象判定結果と一致する解析結果を絞り込む。しかし、比較データ絞込装置５は、事故事象発生の有無のみが一致する解析結果又は事故事象発生の順序のみが一致する解析結果を絞り込んでもよい。
【００５４】
換言すれば、比較データ絞込装置５は、推定される複数の事故事象の発生の有無の組合せが事故事象判定装置３で判定された複数の事故事象の発生の有無の組合せと同じである解析結果を解析結果データベース４から選択してもよい。また、比較データ絞込装置５は、推定される複数の事故事象の発生の順序が事故事象判定装置３で判定された複数の事故事象の発生の順序と同じである解析結果を解析結果データベース４から選択してもよい。
【００５５】
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…センサ
１１…計測値の時系列
２…センサ信号入力装置
３…事故事象判定装置
３１…事故事象判定条件データベース
４…解析結果データベース
５…比較データ絞込装置
６…比較範囲特定装置
７…類似度計算装置
８…結果出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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