JP5032154B2 - 過渡時燃料健全性評価システムおよび過渡時燃料健全性評価方法 - Google Patents
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Description
まず、図1ないし図3を用いて第1の実施形態を説明する。図1は本実施形態の全体の構成を示す概念図である。沸騰水型原子炉1のプラント制御伝送ネットワーク2と直接、あるいは間にファイアウォールなどを介して接続される通信ネットワーク10がある。この通信ネットワーク10上には、過渡的な測定データであるプラントプロセスデータを記録し管理する過渡現象管理システム20、炉心状態を監視し管理する炉心管理システム21、発電プラントの測定データに基づきそのプロセス量を監視し管理するプロセス管理システム22などがあるが、通常はこれらのシステムは発電プラントの伝送ネットワーク上に設置された既存の機能である。
次に、本発明に係るデータ連携を行なうに際して、ネットワーク間の連携に制限がある場合の第2の実施形態を、図4ないし図6を用いて説明する。なお第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
次に、本発明にデータ転送時におけるデータ分割とデータベース間の整合性確保の第3の実施形態について図7を用いて説明する。プラント動特性シミュレータの入力データは、沸騰水型原子炉プラントの運転状態に依存する運転状態依存データ64と、沸騰水型原子炉プラントの運転状態に依存しない運転状態非依存データ65に大別できる。たとえば、炉心管理データに関しては、炉心の形状に関するデータや、セル核定数などは運転状態によらない運転状態非依存データ65に属する。これに対し、ヒートバランスデータ、制御棒挿入状態、相対水密度分布などは運転状態に依存する運転状態依存データ64に属する。また、短いタイムスパンでは変わらないが、燃焼度など、あるいは運転履歴依存データ66などがある。
次に、本発明に係るデータ収集における各データ間の整合性確保に関する第4の実施形態について図8と図9を用いて説明する。たとえば、第3の実施形態で示したようにデータとして、運転状態依存、非依存、履歴の3種類のデータがあった場合、運転状態非依存データが最も更新間隔が少なく、運転状態依存データはたとえば1時間ごとに更新する、といったように更新間隔が細かい。こうした異なる間隔で更新が行なわれるデータ間では、データをコンパイルする際に整合性を確認する必要がある。そのために必要な情報がデータ整合性確認用情報69である。その情報の最上部情報は、データの更新時間である。
次に、本発明に係るプラント動特性シミュレータ用入力データ作成の最適化についての第5の実施形態について図10を用いて説明する。第1の実施形態で述べたように、解析支援データベース42には、過去の解析結果などで使用された検証済みの入力データなどが保存されている。こうした検証済みの入力データを新たな解析用入力データのテンプレートとして使用することで、入力データの作成が最小限の修正で可能となり、より迅速に高い精度で要求された解析が実行できる。
手間=関数(類似性1、類似性2、・・・・・、類似性N)
というような関係が設定されていれば、これを個々のテンプレートに対して実施して、最小の手間(最も短時間)の得られたテンプレートを正式に採用する。これが図10の右側に書かれた処理の流れの一例である。この類似性とは、差の絶対値、あるいは同じであれば0、違っていれば1、というような類似度の乖離を表す指標としてここでは定義しているが、後で述べる重み係数の定義と整合性が取れていれば、その名前の示すとおり、類似度の指標として逆に同じであれば1、違っていれば0、というような定義も可能である。
手間=重み1*類似性1+重み2*類似性2+・・・・+重みN*類似性N
という簡単な関係が得られる。先の例を用いれば、体系に関連した類似性の重みは大きく、運転条件に関連した類似性の重みは小さいことになる。また、体系や運転条件に関してもそれぞれのパラメータごとに重みが異なってくる。
+重み2*評価項目2(重み、類似性)
+ ・・・・ +重みM*評価項目M(重み、類似性)
このように構成された本実施の形態において、複数のデータを収集してそれらからプラント動特性シミュレータを実行するのに必要な最適な完全データを迅速に整合性のあるものとして準備することが可能となり、沸騰水型原子炉の安全性および信頼性の向上に寄与することができる。
次に、本発明に係るパラメータの不確定性評価に基づく解析結果の信頼度評価への反映と、入力データ作成支援に関する第6の実施形態に関して図11および図12を用いて説明する。本システムの評価する燃料健全性指標としては、第一義的には最小限界出力比(MCPR)が上げられる。これは、過渡時においてある値(安全限界最小限界出力比)以上であれば、十分信頼できる確率で沸騰遷移(BT)が発生せずに、燃料健全性が確保できることを示す指標である。これは、ある特定の燃料形状に対して多数回のBT試験を実施して得られた相関式であり、典型的な安全限界最小限界出力比の値は1.07で、十分信頼できる確率とは99.9%である。
精度=関数(重み、類似性)
として、類似性として各パラメータの差の絶対値として選び、ここで考慮する類似性のパラメータは感度曲面で考慮されたパラメータとすれば、関数として感度曲面を選べば精度に関する類似度評価指標としてそのまま第5の実施形態の手法が使える。
次に、本発明に係る炉心・プラントパラメータに関する感度曲面が得られた場合、それを利用して簡易的な燃料健全性評価を行なう方法の例について、図13を用いて説明する。感度曲面90は一般的に、
燃料健全性評価指標=関数(パラメータ1、パラメータ2、・・・・・)
という関数形、あるいは関数表などの形式で与えられている。ここで、各パラメータはスカラー値である場合もあり、また分布(確率分布)である場合もある。後者であれば、燃料健全性評価指標も分布の形で対応する。そこで、ある過渡事象解析が必要になった場合に、プラント動特性シミュレータによる詳細解析の前に、簡易的な評価に使える。すなわち、対象とする過渡事象に対して予め得られている感度曲面90に、解析対象となるプラント状態での感度の大きなパラメータ値91を入力すれば、燃料健全性評価指標92(この例では確率分布)が即座に得られることになる。この簡易的な評価から、解析条件の選定や緊急の処置に対応することが可能となる。
次に、本発明に係る炉心・プラントパラメータに関する感度曲面が得られた場合、それを利用して詳細なプラント動特性シミュレータを用いた解析結果の検証を行なう方法について、図14と図15を用いて記述する。
燃料健全性評価指標1=関数(パラメータ1)
燃料健全性評価指標2=関数(パラメータ2)
・・・・
燃料健全性評価指標n=関数(パラメータn)
という感度曲面群が検証用に用意されており、各パラメータに対する燃料健全性評価指標の確率分布の平均値および分散値も評価済みであるとすると、評価分布94の基準分布92に対する平均値および分散値の偏差がそれぞれ評価できる。
2…プラント制御伝送ネットワーク
10…通信ネットワーク
20…過渡現象管理システム
21…炉心管理システム
22…プロセス管理システム
30…プラント動特性シミュレータ
31…データ連携管理機能
32…データベース管理機能
33…ユーザーインターフェイス機能
40…炉心データ
41…プロセスデータ
42…解析支援データベース
43…解析結果
Claims (8)
- 沸騰水型原子炉の炉心の核熱水力動特性を模擬して沸騰水型原子炉プラントの過渡的挙動が評価可能なプラント動特性シミュレータと、
炉心の状態を監視し管理する炉心管理システムと、
沸騰水型原子炉プラントの測定データに基づきそのプロセス量を監視し管理するプロセス管理システムと、
沸騰水型原子炉プラントの過渡的な測定データを記録し管理する過渡現象管理システムと、
これらのシステム間をネットワークで連携して、連携に必要なデータ転送および処理を行なうデータ連携管理手段と、
プラント測定データとシミュレータ入力データおよびシミュレーション結果を管理するデータベース管理手段と、
それらのデータ入出力を使用者に対して行なうユーザーインターフェイス手段と、
を有する過渡時燃料健全性評価システムであって、
前記データ連携管理手段で扱われるデータは、沸騰水型原子炉プラントの運転状態に依存する運転依存部分と、沸騰水型原子炉プラントの運転状態に依存しない運転非依存部分とに分離されていて、
前記運転非依存部分は前記計算機ネットワーク上のデータベースにあらかじめ保存されており、
前記データ連携管理手段は、前記運転依存部分を沸騰水型原子炉プラントから受信した後に、前記運転依存部分と運転非依存部分とをコンパイルして完全なデータとして復元するものであり、
前記データ連携管理手段は、前記運転非依存部分について定期的にデータ内容の同期確認を行ない、また運転依存部分について、最新のデータのみを更新することにより、異なるネットワーク間におけるデータの整合性を確認する手段を含むこと、
を特徴とする過渡時燃料健全性評価システム。 - 前記データ連携管理手段は、通信制限を行なう手段と、前記通信制限を回避する手段と、を具備することを特徴とする請求項1に記載の過渡時燃料健全性評価システム。
- 前記データ連携管理手段は、電子メール、セキュアなプロトコルを介したWebサービス、および自動的な保存・復元機能を有する記録媒体のいずれか、あるいはこれらの組み合わせを用いるものであること、を特徴とする請求項2に記載の過渡時燃料健全性評価システム。
- 前記データ連携管理手段は、データ本体を復元しないとデータとして利用できず、しかも復元するための処理を必要とするオブジェクトの形式にデータを変換し、異なるネットワーク間で転送するに際して、処理とデータ本体とを別々で送ることによりデータ転送のセキュリティを向上させること、を特徴とする請求項3に記載の過渡時燃料健全性評価システム。
- 前記ネットワーク上に複数のデータベースが配置されており、
前記複数のデータベースから複数のデータを収集して、前記プラント動特性シミュレータの実行に必要な入力データを生成するに際して、対象とする解析条件にとって整合性のある入力データを作成するのに必要なデータ間での整合性の検証処理、およびその検証処理に必要な検証情報を個々のデータが備えていること、
を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の過渡時燃料健全性評価システム。 - 前記データ間での整合性を確認するに際して、データ更新時間について、互いにタイムサーバの違いによる時刻の違いを補正する手段を有し、かつ、その補正に必要な情報を個々のデータが備えていること、を特徴とする請求項5に記載の過渡時燃料健全性評価システム。
- 前記複数のデータベースから複数のデータを収集して、前記プラント動特性シミュレータの実行に必要な入力データを生成するに際して、基準とする入力データのテンプレートから、最も短時間に対応する解析事象用のデータを検索する手段を有し、さらにその検索に必要な情報を個々のテンプレート情報が備えていること、を特徴とする請求項5に記載の過渡時燃料健全性評価システム。
- 沸騰水型原子炉の炉心の核熱水力動特性を模擬して沸騰水型原子炉プラントの過渡的挙動を評価するプラント動特性シミュレーションステップと、
炉心の状態を監視し管理する炉心管理ステップと、
沸騰水型原子炉プラントの測定データに基づきそのプロセス量を監視し管理するプロセス管理ステップと、
沸騰水型原子炉プラントの過渡的な測定データを記録し管理する過渡現象管理ステップと、
前記プラント動特性シミュレーションステップ、炉心管理ステップ、プロセス管理ステップおよび過渡現象管理ステップを実行する各システム間をネットワークで連携して、連携に必要なデータ転送および処理を行なうデータ連携管理ステップと、
プラント測定データとシミュレータ入力データおよびシミュレーション結果を管理するデータベース管理ステップと、
前記データ入出力を使用者に対して行なうユーザーインターフェイスステップと、
を有する過渡時燃料健全性評価方法であって、
前記データ連携管理ステップで扱われるデータは、沸騰水型原子炉プラントの運転状態に依存する運転依存部分と、沸騰水型原子炉プラントの運転状態に依存しない運転非依存部分とに分離されていて、
前記運転非依存部分は前記計算機ネットワーク上のデータベースにあらかじめ保存されており、
前記データ連携管理ステップは、前記運転依存部分を沸騰水型原子炉プラントから受信した後に、前記運転依存部分と運転非依存部分とをコンパイルして完全なデータとして復元するものであり、
前記データ連携管理ステップは、前記運転非依存部分について定期的にデータ内容の同期確認を行ない、また運転依存部分について、最新のデータのみを更新することにより、異なるネットワーク間におけるデータの整合性を確認するステップを含むこと、
を特徴とする過渡時燃料健全性評価方法。
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