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技術 評価装置、評価方法、プログラム

出願人 三菱重工業株式会社
発明者 辰巳栄作蒲原覚
出願日 2016年3月29日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-066150
公開日 2017年10月5日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-182307
状態 特許登録済
技術分野 原子炉の監視、試験
主要キーワード 圧力下限値 出力限界値 定格状態 過大出力 計算コード 外乱発生 定格圧力 シミュレーション演算
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

条件の悪い状況化において異なる事象が同時または順次生じた際に判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する評価装置を提供する。

解決手段

判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に判定対象の影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得する。そして、パラメータが初期条件値に達している場合において複数の外乱が発生した際の判定対象の挙動のシミュレーションを行う。またシミュレーションの結果、判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する。

概要

背景

発電所などの各種プラントでは温度センサ圧力センサなどの様々なセンサを用いて発電所を構成する装置や部材に異常が発生するかを判定している。このような異常が発生するかどうかの判定はシミュレーション技術を用いて行う。例えば、非特許文献1にはプラントである原子炉挙動についてシミュレーションを行う技術が開示されている。

概要

条件の悪い状況化において異なる事象が同時または順次生じた際に判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する評価装置を提供する。判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に判定対象の影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得する。そして、パラメータが初期条件値に達している場合において複数の外乱が発生した際の判定対象の挙動のシミュレーションを行う。またシミュレーションの結果、判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する。

目的

この発明は、上述の課題を解決することのできる評価装置、評価方法プログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に前記判定対象の前記影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得する初期条件値取得部と、前記パラメータが前記初期条件値に達している場合において複数の外乱が発生した際の前記判定対象の挙動シミュレーションを行うシミュレーション部と、前記シミュレーションの結果、前記判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する判定部と、を備える評価装置

請求項2

前記初期条件値取得部は、複数の前記パラメータについて前記初期条件値を取得する請求項1に記載の評価装置。

請求項3

前記判定対象はプラントに設けられた部材であり、前記パラメータは前記部材の状態に影響するパラメータであり、前記複数の外乱は前記プラントにおける所定の複数の動作であることを特徴とする請求項1に記載の評価装置。

請求項4

判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に前記判定対象の前記影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得し、前記パラメータが前記初期条件値に達している場合において複数の外乱が発生した際の前記判定対象の挙動のシミュレーションを行い、前記シミュレーションの結果、前記判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する評価方法

請求項5

評価装置のコンピュータを、判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に前記判定対象の前記影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得する初期条件値取得手段、前記パラメータが前記初期条件値に達している場合において複数の外乱が発生した際の前記判定対象の挙動のシミュレーションを行うシミュレーション手段、前記シミュレーションの結果、前記判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する判定手段、として機能させるプログラム

技術分野

0001

本発明は、評価装置評価方法プログラムに関する。

背景技術

0002

発電所などの各種プラントでは温度センサ圧力センサなどの様々なセンサを用いて発電所を構成する装置や部材に異常が発生するかを判定している。このような異常が発生するかどうかの判定はシミュレーション技術を用いて行う。例えば、非特許文献1にはプラントである原子炉挙動についてシミュレーションを行う技術が開示されている。

先行技術

0003

“三菱PWRの事故解析計算コード概要”、「online」、「平成28年3月17日検索」、インターネット<URL:http://iss.ndl.go.jp/books?op_id=1&any=MAPI+1017>

発明が解決しようとする課題

0004

ところで判定対象についてのシミュレーションは、外乱等の事象によって結果が様々に変動する。したがって、異なる外乱等の事象が同時または順次生じた際のシミュレーション結果を一つずつ行うと処理が膨大となってしまう。

0005

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる評価装置、評価方法、プログラムを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0006

本発明の第1の態様によれば、評価装置は、判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に前記判定対象の前記影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得する初期条件値取得部と、前記パラメータが前記初期条件値に達している場合において複数の外乱が発生した際の前記判定対象の挙動のシミュレーションを行うシミュレーション部と、前記シミュレーションの結果、前記判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する判定部と、を備える。

0007

上述の評価装置において、前記初期条件値取得部は、複数の前記パラメータについて前記初期条件値を取得する。

0008

また上述の評価装置において、前記判定対象はプラントに設けられた部材であり、前記パラメータは前記部材の状態に影響するパラメータであり、前記複数の外乱は前記プラントにおける所定の複数の動作であることを特徴とする。

0009

本発明の第2の態様によれば、評価方法は、判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に前記判定対象の前記影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得し、前記パラメータが前記初期条件値に達している場合において複数の外乱を考慮した前記判定対象の挙動のシミュレーションを行い、前記シミュレーションの結果、前記判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する。

0010

本発明の第3の態様によれば、プログラムは、評価装置のコンピュータを、判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に前記判定対象の前記影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得する初期条件値取得手段、前記パラメータが前記初期条件値に達している場合において複数の外乱を考慮した前記判定対象の挙動のシミュレーションを行うシミュレーション手段、前記シミュレーションの結果、前記判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する判定手段として機能させる。

発明の効果

0011

本発明によれば、条件の悪い状況化において異なる事象が同時または順次生じた際に判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する労力を軽減することができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の一実施形態による評価装置の構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態による評価装置のハードウェア構成を示す図である。
本発明の一実施形態による原子炉のシミュレーション結果を示す図である。
本発明の一実施形態による初期条件を示す図である。
本発明の一実施形態による評価装置の処理フローを示す図である。
本発明の一実施形態によるシミュレーション結果の例を示す図である。

実施例

0013

以下、本発明の一実施形態による評価装置を、図面を参照して説明する。
図1は同実施形態による評価装置の構成を示すブロック図である。
この図で示すように評価装置1は、ユーザの操作に基づいて評価プログラムを実行することにより、初期条件値取得部11、シミュレーション部12、判定部13の各機能を備える。評価装置1は記憶部14を備える。

0014

図2は評価装置1のハードウェア構成を示す図である。
評価装置1は図2で示すように、CPU(Central Processing Unit)201、IF(Interface)202、通信モジュール203、ROM(Read Only Memory)204、RAM(Random Access Memory)205、HDD(Hard Disk Drive)206などの構成を備えたコンピュータである。IF202は例えばキーボードマウスなどからの信号を入力する。図1で示す記憶部14はHDD206などによって実現される。

0015

評価装置1は、判定対象の状態に影響するパラメータについての値であって当該パラメータがその値に達した場合に判定対象の影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得する。評価装置1は複数のパラメータについての初期条件値を取得してよい。評価装置1は、パラメータが初期条件値に達している場合、または達する直前の値にある場合などにおいて複数の外乱が発生した際の判定対象の挙動のシミュレーションを行う。複数の外乱は例えば監視対象の複数の機器誤動作などであってよい。そして評価装置1は、シミュレーションの結果、判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する。

0016

図3は原子炉のシミュレーション結果を示す図である。
以下本実施形態における判定対象が原子炉の燃料被覆管(プラントの部材)の温度である場合の例について説明する。
図3(A)のグラフは原子炉が定格出力W1であった状態から第一の外乱が発生した場合の時間経過に応じた原子炉出力の第一の変動状況(a1)と、第二の外乱が発生した場合の時間経過に応じた原子炉出力の第二の変動状況(a2)を示している。定格出力W1は例えば原子炉が100%の出力状態である時の値である。図3(A)で示す出力の変動状況(a1)は、第一の外乱が発生した場合に原子炉出力が定格出力W1を超えて出力限界値th1に達するまでの挙動を表している。図3(A)で示す出力の変動状況(a2)は、第二の外乱が発生した場合に原子炉出力が定格出力W1を超えて出力限界値th1に達するまでの挙動を表している。

0017

図3(B)のグラフは原子炉の一次冷却材冷却水など)を加圧する加圧器の圧力が定格圧力P1であった状態から第一の外乱が発生した場合の時間経過に応じた第一の圧力変動状況(b1)と、第二の外乱が発生した場合の時間経過に応じた第二の圧力変動状況(b2)を示している。図3(B)で示す圧力の変動状況(b1)は、第一の外乱が発生した場合に加圧器の圧力が圧力下限値th2に達するまでの挙動を表している。図3(B)で示す圧力の変動状況(b2)は、第二の外乱が発生した場合に加圧器の圧力が圧力下限値th2に達するまでの挙動を表している。

0018

図3(C)のグラフは一次冷却材の平均温度や一次冷却材の炉心入口炉心出口の温度差ΔTそれぞれが定格状態T1である時から第一の外乱が発生した場合の時間経過に応じた平均温度と温度差の変動状況(c1)を示している。また図3(C)のグラフは一次冷却材の平均温度や一次冷却材の炉心入口と炉心出口の温度差それぞれが定格状態T1である時から第二の外乱が発生した場合の時間経過に応じた平均温度と温度差の変動状況(c2)を示している。図3(C)で示す時間経過に応じた平均温度と温度差の変動状況(c1)は、第一の外乱が発生した場合に炉心出力過大出力となってしまう限界値th3に達するまでの変動状況を示している。また図3(C)で示す時間経過に応じた平均温度と温度差の変動状況(c2)は、第二の外乱が発生した場合に炉心が過大温度となってしまう限界値th4に達するまでの変動状況を示している。

0019

図3で示すような原子炉の出力、加圧器の圧力、一次冷却材の平均温度や、一次冷却材の炉心入口と炉心出口の温度差ΔTなどのパラメータの変動の影響により原子炉内部の例えば燃料被覆管の温度がどのような変動となるかをシミュレーションする場合がある。このような場合には異なる外乱が重畳した場合に基づく複数のパラメータのそれぞれの変動状況に応じた判定対象である燃料被覆管の状態のシミュレーションを行う必要があった。例えば燃料被覆管の温度が所定の上限閾値を超えてしまうかどうかを簡易に判定する必要があった。そこで、本実施形態における評価装置1は、燃料被覆管などの判定対象の状態に影響するパラメータ(原子炉の出力、加圧器の圧力、一次冷却材の平均温度や温度差)についての値であって当該パラメータがその値に達した場合に判定対象の影響を軽減するタイミングであると決定する値を示す初期条件値を取得しておく。

0020

図4は初期条件値を示す図である。
出力限界値th1は、原子炉の出力がこの出力限界値th1に達した場合には判定対象である燃料被覆管の温度の増加を軽減するタイミングであると決定する値である。
また圧力下限値th2は、加圧器の圧力がこの圧力下限値th2に達した場合には判定対象である燃料被覆管の温度の増加を軽減するタイミングであると決定する値である。
また限界値th3は、一次冷却材の平均温度Taveと温度差ΔTの対応関係(Tave/ΔT)が限界値th3に達した場合には過大出力となってしまうため判定対象である燃料被覆管の温度の増加を軽減するタイミングであると決定する値である。
また限界値th4は、一次冷却材の平均温度と温度差ΔTの対応関係が限界値th4に達した場合には炉心が過大温度となってしまうため判定対象である燃料被覆管の温度の増加を軽減するタイミングであると決定する値である。
本実施形態においては図4で示す出力限界値th1、圧力下限値th2、限界値th3と限界値th4とを同時に満たす限界値th34を、初期条件値として評価装置1へ入力する。

0021

なお原子炉を制御する制御装置は、原子炉出力が出力限界値th1に達した場合には例えば原子炉に制御棒を制御して出力を抑制するための信号を発信する。同様に制御装置は、加圧器圧力が圧力下限値th2に達した場合には例えば原子炉に制御棒を制御して出力を抑制するための信号を発信する。同様に制御装置は、一次冷却材の平均温度と温度差の関係が限界値th3に達した場合には例えば原子炉に制御棒を制御して出力を抑制するための信号を発信する。同様に制御装置は、一次冷却材の平均温度と温度差の関係が限界値th4に達した場合には例えば原子炉に制御棒を制御して出力を抑制するための信号を発信する。

0022

図5は評価装置の処理フローを示す図である。
次に評価装置1の処理フローについて順を追って説明する。
まず評価装置1の初期条件値取得部11は、初期条件値である出力限界値th1、圧力下限値th2、一次冷却材の平均温度と温度差ΔTの限界値th34を取得する(ステップS1)。これらの初期条件値はユーザが評価装置1にIF202を介して入力してよい。初期条件値が入力されるとシミュレーション部12は、原子炉の出力が出力限界値th1に達し、加圧器の圧力が圧力下限値th2に達し、また一次冷却材の平均温度と温度差ΔTが限界値th34に達している状態において、複数の外乱が発生した場合の燃料被覆管の時間経過に応じた温度のシミュレーションを行う(ステップS2)。

0023

シミュレーション部12は、各パラメータが初期条件値である場合に複数の外乱が発生した際の燃料被覆管の時間経過に応じた温度のシミュレーションを公知の技術を用いて行う。具体的にはシミュレーション部12は、制御棒を引き抜くことにより炉心出力が上がる外乱、加圧器逃し弁を開くことにより加圧器の圧力がさらに低下する外乱、蒸気発生器への給水停止により炉心温度が上がる外乱などの複数の外乱が同時にまたは順に発生した際の燃料被覆管の時間経過に応じた温度を算出する。シミュレーション部12は当該シミュレーションの演算において、燃料被覆管(燃料棒)の解析モデル式、原子炉過渡解析モデル式などを利用する。これらのモデル式などを用いたシミュレーション演算は様々であり1つに限定されるものではない。判定部13は各パラメータが初期条件値である場合に複数の外乱が発生した際の燃料被覆管の時間経過に応じた温度をシミュレーション部12より取得する。

0024

判定部13は、燃料被覆管の時間経過に応じた温度が上限値th5を超えるかどうかを判定する(ステップS3)。上限値th5に達するようなシミュレーション結果が得られた場合には、原子炉の設計において対策が必要であると判定することができる。つまり判定部13は、シミュレーションの結果、判定対象が所定の挙動閾値を超えるかどうかを判定する。

0025

図6はシミュレーション結果の例を示す図である。
図6(a)は、原子炉の出力、加圧器の圧力、一次冷却材の平均温度などの各パラメータが初期条件値である時に、複数の外乱が発生した場合の、その後の時間経過に応じた各パラメータの値の変動を表している。図6(a)のグラフは原子炉の出力、加圧器の圧力、一次冷却材の平均温度のグラフを重ねて、その増減推移の関係が分かるように表示している。したがって図6(a)の縦軸は各パラメータの統一の値を意味するものではない。各パラメータの初期値は、それぞれ初期条件値th1、初期条件値th2、初期条件値th34である。図6(a)では初期条件値の状態で複数の外乱が発生した場合に、例えば原子炉の出力が一旦上がってその後に値が落ちている。初期条件値に達した場合には判定対象である燃料被覆管の温度の上昇の影響を軽減するタイミングであるため制御棒を制御して出力を抑制するための信号を発信するが、その信号によって出力が抑制されるまでの短時間で外乱によって出力が増加していることを表している。
図6(b)は、図6(a)のような各パラメータの変動が生じた場合における判定対象である燃料被覆管の温度の時間経過に応じた変動を示している。図6(b)の場合には燃料被覆管の温度が上限値th5に達しない場合のシミュレーション結果である。

0026

上述の評価装置1の処理によれば、判定対象の状態に影響する複数のパラメータの初期条件値であって当該各パラメータがその値に達した場合には判定対象の影響を軽減すべきタイミングであると決定する値を取得する。そして評価装置1は取得した各パラメータが初期条件値に達している場合において複数の外乱が同時または順次発生した際の判定対象の挙動のシミュレーションを行う。したがって、複数のパラメータ、複数の外乱などの事象が発生した場合の組み合わせごとの別々のシミュレーションを行うことなく、一度のシミュレーションで判定対象についての各外乱発生後の状態を判定することができる。これにより評価者などのユーザの労力やシミュレーションにかかる時間を軽減することができる。

0027

上述の評価装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク光磁気ディスクCD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラム通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

0028

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル差分プログラム)であっても良い。

0029

1・・・評価装置
11・・・初期条件値取得部
12・・・シミュレーション部
13・・・判定部
14・・・記憶部

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