JPH01312491A - 燃料交換手順作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉の定期検査時に燃料取出し、装荷、配
置替えの手順を計画するための燃料交換計画作成方法に
関する。

（従来の技術） 一般に、原子炉定期検査時の燃料交換は、以下の基本的
な目的のために実行される。

■燃焼度が進んだ反応度の低い燃料で、次サイクルの炉
心に用いられない燃料（次サイクル以降に再装荷される
可能性もある）を取り出す。

■炉心で必要な反応度を維持するするため、新燃料、あ
るいは以前のサイクルで取り出された反応度にまだ余裕
のある燃料（再装荷燃料）を装荷する。

■前サイクルの残りの燃料と新装荷燃料での炉停止余裕
や炉心性能が制限値を満たすように燃料を再配置（シャ
フリング）する。

ここで、目的とする燃料装荷パターンは、燃料交換作業
計画前に設計コードを用いて評価・作成されている。

燃料交換計画では、この最終目標の炉心状態実現に加え
て、燃料交換時の炉心関連作業を行うのに必要な炉心状
態を、途中で実現する必要がある。

燃料交換時の炉心関連作業として燃料交換手順に関わっ
てくるものとしては、沸騰水型の原子炉では以下のもの
がある。

■制御棒駆動系（ＣＨＤ）点検。

■炉内中性子検出器（局部出力モニタ、中間領域モニタ
、中性子源領域モニタ）の取替。

■制御棒（ＣＲ）の取替。

■供用期間中検査（＋８１）のための被曝低減措置に基
づく燃料−時取出し。

これらの作業あるいは監視のために燃料を取り出したり
、制御棒を引き抜くことが必要になる。

また、次サイクルの燃料として引続き炉心に装荷される
燃料のうち、燃焼度の高い燃料から各燃料タイプ２体ず
つの燃料に関しては、その健全性を外観検査することが
保安規定で定められているので、これらの選択された燃
料は、燃料交換作業中に一時的に炉外に取り出す必要が
ある。

燃料交換作業計画の主目的は、これらの定期検査工程中
で必要な作業工程を踏まえ、燃料交換に必要な作業量を
できるだけ少なくしながら、前サイクルの燃料配置から
、炉心関連作業に必要な中間目標の燃料配置を作り、さ
らに次サイクルの燃料配置を完成させることである。

燃料交換作業手順作成の制約条件として、主に以下のも
のがある。

■炉停止余裕の確保。

■制御棒の支持の確保。

■燃料に隣接した制御棒の引抜きおよび制御棒引抜き位
置への燃料移動の禁止。

■中性子源領域モニタ（ＳＲＭ）下限を生じるような燃
料取出しの回避。

炉停止余裕は保安規定上、どの制御棒が１本挿入されな
くても、他の制御棒の挿入によって原子炉が未臨界にな
ることが確保されることであり、評価上は、最大の反応
度を持った制御棒を全制御棒挿入状態から１本全引抜き
した時の炉心固有値（中性子増倍係数）が０．９９以下
であることが要求されている。

制御棒に関しては、沸騰水型原子炉では、十字型の制御
棒を用いており、４体の燃料の間に挿入・引抜きする。

制御棒は下部のみが駆動機構に接続されており、制御棒
は、周りの燃料によって倒れないように支持されている
。このため、燃料は対角に２体までが取出し可能であり
、制御棒周りの隣接した２体の燃料取出しは、禁止され
ている。

さらに燃料を取り出すためには、燃料の代わりの形状を
持ったダミーバンドル、あるいはこれを対角に２体接続
した形状を持ったＤＢＧ　　（Ｄｏｕｂｌｅ　Ｂｌａｄ
ｅ　Ｇｕｉｄｅ）の利用が必要になる。

炉心関連作業には、制御棒駆動系の点検や制御棒そのも
のの交換等、前提条件として制御棒引抜きを必要とする
ものがあるが、保安規定上、燃料に隣接した制御棒の引
抜きは禁止されている。本来、炉心に全制御棒が挿入さ
れていることが望ましいが、炉心関連作業上不可能なの
で、前述のＤＢＧ等の利用により、制御棒周りの全燃料
を取り出してから制御棒を引き抜いている。この制御棒
を引き抜いた位置に燃料が装荷されることは許されない
し、また、ＤＢＧ等が設定されて制御棒支持が確保され
ない限り、引抜いた制御棒を挿入することもできない。

制御棒と異なる位置に設置される炉内中性子検出器の取
替えでも、交換のための作業領域として、対角に位置す
るいずれがの制御棒とその周りの燃料全体が取り出され
る場合がある。

このような制御棒に関わる制約条件あるいは燃料交換作
業に関わる制約条件は燃料交換手順作成上でも考慮する
必要があり、作成された燃料交換手順は、燃料配置を模
擬した駒と盤を使って慎重に確認されている。

未臨界監視に用いているＳＲＭ周りの燃料が多数取り出
されると、検出下限に到る場合もある。炉心全体に比べ
ＳＲＭ周りが局所的に多くの燃料が取り出されるような
状況では、ＳＲＭの計数が低くなリ、原子炉の未臨界度
が小さくなっていても検出器の情報から判断がつきに＜
＜、臨界管理上望ましくない。

このような制約の中で燃料交換手順を効率よく作成して
いくことは、作業負荷の大きいものであり、保安上重要
なことなので精神的負荷も大きい。

さらに作業環境を厳しくする要素として、作業工程の短
縮化の要請があり、作業目標とする燃料配置が作業開始
直前まで確定しないという時間的な制約がある。また燃
料交換作業計画は、多人数で平行して行゛うということ
が不可能なので、計画担当者の作業負荷はきわめて大き
なものとなっている。

従来の燃料交換手順作成方法では、炉心関連作業で必要
な作業領域を確保するのに、初期状態の燃料配置から作
業手順を順次適当に定め燃料取出しを試行錯誤的に決定
し、炉心関連作業の必要な領域の確保に必要な燃料取出
しは、作業手順の作成過程で付加的に追加されるなどし
て決定されている。このようにして作成された燃料交換
手順は、担当者個人の技量に大きく依存しており、作業
内容としてはある程度無駄な部分も含まれ、作業工程の
短縮化の要請に十分答えられるものではなかった。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように、従来の燃料交換手順作成方法では、燃料
交換作業手順を少なくする手法として適当に定めた燃料
交換手順に改良を加えて、手順数の減少と制約条件の確
保を図るという試行錯誤的アプローチが取られ、燃料交
換手順数の極小化に関する明確な評価手順はなかった。

したがって、手順の作成方法として定型化すべきアプロ
ーチが明示できないために計算機利用による燃料交換計
画作成支援を行うことが困難であった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
燃料取出し体数を極小化し、燃料交換作業領域を確保す
ることを、定型化されたアプローチで可能とすることに
より、計算機（コンピュータ）により燃料交換計画作成
を可能とする燃料交換手順作成方法を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち、本発明は、炉心の初期燃料配置と目標燃料配
置と炉心関連作業とを入力とし、前記初期燃料配置に含
まれて前記目標燃料配置に含まれないサイクル取出し燃
料を選択し、前記炉心関連作業毎に定まる燃料取出しパ
ターン相互の重なりと前記サイクル取出し燃料との重な
りを極大化するように初期燃料配置から第１中間燃料取
出し目標を定めるステップと、前記第１中間燃料取出し
目標から、制御棒の支持を失わない範囲の前記サイクル
取出し燃料の一部を取出した第２中間燃料取出し目標を
定めるステップと、前記第２中間燃料取出し目標から前
記初期燃料配置を目標として、実行順序の逆向きに燃料
交換手順の前半部を定めるステップと、前記第２中間燃
料取出し目標から実行順に燃料交換手順の後半部を定め
るステップとにより原子炉の定期検査時の燃料取出し、
装荷、配置替えの手順を作成することを特徴とする。

（作　用） 本発明では、第１図に示すように、炉心の初期燃料配置
１と目標燃料配置２と炉心関連作業３を人力とし、まず
初期燃料配置１に含まれて目標燃料配置２に含まれない
サイクル取出し燃料４を選択し、炉心関連作業３に関連
して１つの炉心関連作業毎に定まる燃料取出しパターン
５を、燃料取出しパターン５相互の重なりとサイクル取
出し燃料４との重なりを極大化するように初期燃料配置
１に適用することにより、第１中間燃料取出し目“標６
を定める。次に、第１中間燃料取出し目標６から、制御
棒の支持を失わない範囲のサイクル取出し燃料４の一部
を取出した、第２中間燃料取出し目標７を定める。そし
て、この第２中間燃料取出し目標７から初期燃料配置１
を目標として、実行順序の逆向きに燃料交換手順８の前
半部を決定し、第２中間燃料取出し目標７から実行順に
燃料交換手順８の後半部を決定する。

すなわち、炉心関連作業を行う必要がない場合、サイク
ル取出し燃料４の数Ｎ　ｏｕｔと全炉心装荷燃材体数Ｎ
Ｒから理想的な燃料交換が行われた時の燃料交換のステ
ップの最小値Ｎ　ｏａｉｎが定まる。

Ｎ　ｍ１ｎ−２・Ｎ　ｏｕｔ＋　（Ｎ　Ｒ−Ｎ　ｏｕｔ
）このような理想的な手順は、理想的な燃料移動シーケ
ンス、すなわち、燃料が取出された空きスペースに、そ
こを移動目標とする配置替え燃料を移動させ、新たに生
じたスペースに、またそこを移動目標とする配置替え燃
料を移動させ、という具合に配置替え燃料の移動が無駄
なく行えた後、最後に生じたスペースに装荷すべき燃料
が入るという一連のパスがあり、このパスの組合せで全
ての燃料の移動が記述できた時に実現できる。この時に
は、燃料取出し、配置替え、装荷のいずれかに属する各
燃料の移動作業が全て１回で完了している。しかしなが
ら、実際の燃料交換作業では、炉心関連作業と炉停止余
裕の確保のためにこのようなステップの最短化は不可能
である。

前述のように、燃料交換計画では、最終目標の目標燃料
配置２の実現に加えて、燃料交換時の炉心関連作業を行
うのに必要な炉心状態を、途中で実現する必要がある。

この中間目標の炉心状態は、−意に決まるものではなく
燃料交換計画作成者の判断で変化するものである。実際
の燃料交換作業における手順の最短ステップを検討する
。まず、炉心関連作業の作業領域を確保するために、炉
心から燃料プールに取り出される燃料のうち、サイクル
取出し燃料４に含まれないもの、すなわち、配置替えを
目標とする燃料は、仮置き燃料となる。

この燃料の仮置きに関して、先の理想的燃料移動シーケ
ンスに比べると、仮置き燃料１体当り少なくとも　ｌス
テップ増加することになる。この時、ＤＢＧあるいはダ
ミーバンドルが使用されず、制御棒の操作も必要なけれ
ば、仮置き燃料数Ｎ　ｔｅｒａｐに対するステップ数最
小値Ｎ　ｍ１ｎｌは、Ｎ　ｍ１ｎｌ　−Ｎ　ｍ１ｎ　＋
　Ｎ　ｔｅｍｐとなる。ところが、炉心関連作業には、
制御棒の引抜きを必要とするものがあり、制御棒の引抜
きと挿入には、各々　１ステツプを要する。直接制御棒
取出しを必要としない炉心関連作業でも、作業領域確保
のために燃料を取り出して隣接した制御棒の支持が失わ
れるケースではやはり制御棒を一時的に引き抜くことに
なる。制御棒を引き抜くためには、その周囲の４燃料は
保安規定上取り出す必要があるので、この周辺燃料でサ
イクル取出し燃料４に含まれないものがあれば、仮置き
燃料となる。さらにこの燃料取出しを行う間の制御棒支
持確保のため通常ＤＢＧが使用される。ＤＢＧの最初の
設定と燃料プールへの復帰のために１ステツプずつ必要
であり、ステップ数の最短化だけが目的であれば、１つ
のＤＢＧを制御棒引き抜き箇所に順次割り当てて使用す
れば良く、制御棒の引き抜き本数＋　１がＤＢＧ移動の
ための所要ステップ数である。実際には、燃料移動とＤ
ＢＧ移動で燃料交換機における扱いに相違があるので、
作業工程を効率化するためにＤＢＧが有る数だけまとめ
て使用することが多い。このようにした場合、引き抜き
が必要な制御棒の本数をＮＣＲ，ＤＢＧの使用本数をＮ
ＤＢＧとすれば、ステップ数最小値Ｎ　ｏａｉｎ２は、
Ｎ　ｍ１ｎ２−　Ｎ　ｍｌｎ＋Ｎ　ｔｅｍｐ＋２　　＊
　Ｎ　ＣＲ＋　Ｎ　ＤＮＤ−ＩＮＴ（ＮＣＲ／ＮＤＢＧ
　＋２）・Ｎ　ＤＢＧとなる。ダミーバンドルの使用に
関しては、制御棒周りの燃料の隣接位置への移動などの
特殊な場合に必要になったり、制御棒支持の補助に用い
るが、使用頻度はＤＢＧに比べるとかなり限定されてい
る。ダミーバンドルの使用に関しても、　１体当り、使
用回数＋　１のステップが必要になる。以上の検討から
、燃料交換手順のステップ数を最小限にするには、仮置
きの燃料体数を減らし、引き抜きが必要な制御棒の本数
を減らすことが重要なことがわかる。したがって、同じ
炉心関連作業ができる燃料配置であれば、引き抜き制御
棒の少ない方を選ぶことで、仮置き燃料の体数を極小化
する必要がある。このような炉心状態を中間目標に選択
したならば、その前後の手順を前述の理想化移動シーケ
ンスになるべく近づけることで、効率的な燃料手順が実
現されることがわかる。実際の燃料交換作業工程では、
この燃料手順の最短化を目標とする他に、炉心関連作業
を実施する前に余裕があれば、なるべく作業を進めてお
きたいという要請がある。この場合でも、炉心関連作業
のための作業領域を確保する必要があるから、追加する
作業は燃料取出しになる。また作業手順のステップ総数
は増やしたくないので、取り出す燃料は、サイクル取出
し燃料であって、かつ新たに制御棒の支持が失われるこ
とがないものに限定される。

以上の考え方を本発明の構成に反映させている。

第１図において、初期燃料配置１と目標燃料配置２は、
燃料の識別名とその燃料の最初の位置と最終位置を定義
付けるものである。燃料が、初期燃料配置１の炉心部に
含まれて目標燃料配置２の炉心部に含まれなければ、そ
の燃料は取出し、初期燃料配置１の炉心部に含まれて目
標燃料配置２の炉心部にも含まれれば、その燃料は配置
替え、初期燃料配置１に含まれずに目標燃料配置２に含
まれれば、その燃料は装荷、という　１ステツプの燃料
移動が基本作業として対応付けられる。サイクル取出し
燃料４の移動は、前述の理想化された燃料移動シーケン
スの先頭に位置するものである。

炉心関連作業３が定義されると、これに関連して取り出
すべき燃料を決定する。１つの炉心関連作業毎に燃料取
出しパターン５が定められているが、方向に任意性があ
るため、取り出される燃料は一意には決まらない。そこ
で取出し燃料を定める指針として、以下のものを考慮す
る。

■炉心関連作業に直接関係しない制御棒で支持を失うも
のを極小化する。

■サイクル取出し燃料４以外で取り出される燃料数を極
小化する。

■サイクル取出し燃料４が燃料取出しパターン５に含ま
れるように炉心関連作業対象に対する燃料取出しパター
ン５の方向を選ぶ。

■燃料取出しパターン５相互がなるべく重なるように炉
心関連作業対象に対する燃料取出しパターン５の方向を
選ぶ。

指針■及び■は、前述したステップ数の最小化のための
条件をそのまま表したものであるが、取出し目標の検索
の目安としてはあまり適さない。

そこで指針■及び■を、主に取出し目標の検索の目安と
する。すなわち、燃料取出しパターン５とサイクル取出
し燃料４との重なりを極大化することと、燃料取出しパ
ターン５相互の重なりを極大化することを考慮して、炉
心関連作業対象に対する燃料取出しパターン５の方向を
定め、これを初期燃料配置１に適用することにより、第
１中間燃料取出し目標６が決まる。第１中間燃料取出し
目標６では、全ての炉心関連作業を行うための作業領域
が確保されており、また取り出された燃料の各々につい
て、取り出される理由を説明するための情報を得ること
ができる。第１中間燃料取出し目標６は、炉停止余裕が
設計上確保されている初期燃料配置１から燃料をさらに
取り出した状態であり、明らかに炉停止余裕が確保され
ている。

第１中間燃料取出し目標６から制御棒の指示を失わない
でサイクル取出し燃料４の一部を取り出すことが可能で
あれば、新たに作られる燃料配置は、第１中間燃料取出
し目標６と同様に全ての炉心関連作業を行うための作業
領域が確保されており、炉停止余裕も確保されている。

またこの燃料取出しはステップ数を増やす直接の原因に
はならないはずである。炉心関連作業を実施する前に余
裕があれば、なるべく作業を進めておきたいという要請
に答えられるように、このようにサイクル取出し燃料７
を一部取り出した燃料配置を第２中間取出し目標７とす
る。第２中間燃料取出し目標７は、制御棒支持を失わず
に取り出せるサイクル取出し燃料７を最大数取り出した
状態である必要はない。実際の燃料交換作業工程では第
１中間燃料取出し目標６と第２中間燃料取出し目標７の
間の任意のステップで作業を中断して炉心関連作業に入
れるようにする。第１中間燃料取出し目標から第２中間
燃料取出し目標７に到る燃料交換手順は、ＤＢＧ使用の
必要もなく、燃料取出しのみであって作業順序には特に
制約がない。第２燃料取出し目標７から第１中間燃料取
出し目標６まで実行順序の逆向きに手順を定め、さらに
第１中間燃料取出し目標６から初期燃料配置１を目標と
して、実行順序の逆向きに燃料交換手順８の前半部を決
定する。この際、ＤＢＧの使用本数に応じて１．炉心関
連作業の邪魔にならないようにＤＢＧの最終配置を定め
、制御棒引抜き箇所へのＤＢＧの移動割当についても実
行順序の逆順に手順を作成する。後は、第２中間燃料取
出し目標７から目標燃料配置２を目標として、炉停止余
裕を考慮しながら実行順に燃料交換手順８の後半部を決
定する。

このようにして、燃料取出し体数を極小化し、燃料交換
作業領域を確保する燃料交換手順が、定型化されたアプ
ローチで実現できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図に示すように、この実施例の燃料交換手順作成方
法では、初期燃料配置１と目標燃料配置２および炉心関
連作業３を入力とする。

そして、まず初期燃料配置１と、目標燃料配置２および
炉心関連作業のために取り出される対象となり得る全て
の燃料の識別名１０１と初期炉心上の絶対座標１０２に
より、その最終移動目標１０３を定める。この最終移動
目標１０３は、目標燃料配置２における炉心あるいは燃
料プールの絶対座標を示すもので、これからサイクル取
出し燃料４に属する燃料を判別する。

一方、炉心関連作業３は、制御棒、炉内中性子検出器お
よび燃料に関して定義されるが、初期燃料配置１におけ
る絶対座標１０２に基づいて、これらの炉心関連作業対
象１０４と燃料の位置関係が定まる。炉心関連作業３が
定義されると、これに関連して取り出すべき燃料を決定
し、その燃料の情報として、取り出す原因となった炉心
関連作業３を記録する。なお、初期状態では全ての燃料
に関して炉心関連作業３がなかったものとする。

１つの炉心関連作業３毎に燃料取出しパターン５、すな
わち、作業のために必要な燃料取出し状態が定められて
いるが、方向に任意性があるため、取り出される燃料は
一意には決まらない。燃料取出しパターン５を、炉心関
連作業対象１０４を中心とした相対的な位置関係、すな
わち、相対座標の集合で示し、このパターンで方向を変
えても必ず取り出す必要のある燃料を固定取出しパター
ン１０５とし、これ以外のパターンの方向により取り出
されない場合のある燃料を可変取出しパターン１０６と
する。１３１時被曝低減のための燃料取出しゃ外観検査
のための燃料取出し等燃料自体を対象とする炉心関連作
業では、対象燃料が単独で固定取出しパターン１０５を
作ることになる。このような場合には他にパターンを選
びようがないので最初に取り出すべき燃料として選択さ
れる。固定取出しパターン１０５のみで可変取出しパタ
ーン１０６がない場合にも、取出しパターンに対応する
燃料の全てが取出し対象となるので問題はないが、可変
取出しパターン１０６があると取出し燃料に選択の余地
が出てくる。例えば、第３図に示すように、ＣＨＤ点検
における燃料取出しパターンが制御棒周り　４体取出し
て全て固定取出しパターンである。制御棒交換と局部出
力モニタ（ＬＰＲＭ）交換では、それぞれ炉心関連作業
対象の周り　４体が固定取出しパターンであるが、それ
以外の６体あるいは３体は可変取出しパターンとなる。

そこで、まず固定取出しパターン１０５に当たる燃料を
燃料取出し対象と決め、次に可変取出しパターン１０６
の方向の組合せを、既に定めた取出し燃料との重なりを
極大化することと、可変取出しパターン同士の重なりを
極大化することで、取出し燃料体数を極小化しながら炉
心関連作業に必要な取出し領域を確保するように燃料取
出し対象を決定する。この評価は、可変取出しパターン
１０６の方向に対して、既に定めた取出し燃料との重な
り数と可変取出しパターン同士の重なり数の和、あるい
は、両者に適宜重み係数を掛は合わせた数の和として、
定量的に扱える。

ＳＲＭ周りの燃料取出しが不必要に行われると、前述の
ようにＳＲＭ計数の下限発生により、燃料交換作業が円
滑に行われなくなる可能性がある。そこで、燃料取出し
パターンで重なった燃料を極大化する評価に加えて、こ
の燃料取出しパターンの選択された方向が、まだ取出し
対象になっていないＳＲＭ周りの燃料を含む形で選択さ
れた場合には、前述の評価がパターンの重なり燃料数を
減することにより、不必要なＳＲＭ周りの燃料取出しを
避ける。この場合、ＳＲＭ周りの燃料数に対する重み係
数を適宜選べば良いが、ＳＲＭ交換のための燃料Ｊν出
しを除いて、Ｓｌ？Ｍ周りの燃料が４体取り出されるよ
うなケースでは、特に重み係数を多くして、なるべくそ
のような燃料取出しを選択しないことが好ましい。

燃料取出し体数を極小化するための評価関数としては、
直接的には前述の燃料取出しの重なり数によって示され
るが、燃料取出しパターンの組合せによっては、新たに
支持が失われる制御棒が生じる可能性がある。

燃料取出しパターンで重なった燃料を極大化する評価に
加えて、この燃料取出しパターンの組合せが、まだ引抜
き対象になっていない制御棒の支持を失う場合には、パ
ターンの重なり燃料数を減することにより、不必要な制
御棒引き抜きとそれに伴う燃料取出しを避ける。この場
合、制御棒の引抜き、挿入とそれに伴うＤＢＧの使用、
及び、燃料の仮置きと復帰に必要なステップ数に対応し
た重み係数を掛は合わせる。

以上の評価を考慮した燃料取出しの重なり数の評価関数
の例としては、次のようになる。

Ｎｏｖ、１ 一α　°Ｎ１ｆｌＮｏｕｔ　　＋７９　　・　ΣＮｉ１
ｌＮｊ−７．ＮＮ１ｎＮ５Ｒｊ　− 一δ　・　ＮＲ（Ｎｉ） ｎＮＲｏｕｔ　　・　（Ｎｔｅａ＋ｐ（ＮＲ）＋４）こ
こで、 Ｎｏｖ、Ｉ：方向ｉに対する燃料取出しの重なり数、Ｎ
１ｎＮｏｕｔ：方向ｉの取出しパターンＮｉと取出し燃
料との重なり数、 ΣＮ１ｎＮｊ：他の作業対象ｊの取出しバターｊ　　　
　　　＞Ｎｊとの重なり数、 Ｎ　ｉ　１１　ＮＳＲＭ’　：　ＳＲＭ周りの燃料と方
向１（７）取出しパターンとの重なり数、 ＮＲ（Ｎ　ｉ　）　１１　ＮＲｏｕｔ 二方向ｉの取出しパターンにより 生じる引抜き制御棒の内、制御棒 引抜き目標に含まれないものの数 Ｎ　ｔｅａ＋ｐ　（Ｎ　Ｒ）　　：引抜き制御棒ＮＲに
伴う仮置き燃料の数、 α、β、γ、δ：各評価要素に対する重み係数、である
。

全ての炉心関連作業対象に対する可変取出しパターン１
０６の方向の組合せのうち燃料取出し体数の重なり数の
和の極大値をもつ組合せを選択し、これにより燃料の仮
置きの数を極小化して、炉心関連作業に必要な作業領域
を確保した上で、なるべく作業ステップ数を少なくでき
る第１中間燃料取出し目標６が決定される。

ここで、第１中間燃料取出し目標６には、ＤＢＧの配置
が含まれていないので、この段階の中間目標を実現する
ためには、炉心関連作業に必要な作業領域を確保するの
にＤＢＧを一旦炉外に取り出す必要がある。しかし、炉
心関連作業が終われば、制御棒の再挿入のためにＤＢＧ
を再び炉内に戻すことになる。この場合、ＤＢＧの使用
本数分だけ余分な作業ステップが増えることになる。多
くの場合、炉心関連作業の邪魔にならなければ、ＤＢＧ
は炉内に残したままでも構わない。そこで、ＤＢＧを炉
心関連作業に必要な領域外の空き領域で、制御棒を挟ん
で対角方向に２体取り出された場所があれば配置する。

しかし、このような空き領域は、前述のようにして求め
られた第１中間取出し目標６上には、確保されるとは限
らない。そこで、第１中間取出し目標６の燃料のうち、
サイクル取出し燃料４に含まれ、制御棒の支持を失わず
に取り出せる燃料をさらに取出し候補として選び、その
中でなるべく最大数取り出せるもの、すなわち、制御棒
を挟んで対角方向に２体取り出せる燃料を順に選択して
いって、ＤＢＧの炉心関連作業中の配置場所を確保する
。現状の炉心構成では、特定の制御棒の周りに高燃焼度
の燃料４体が配置され、制御棒周り　４体が全てサイク
ル取出し燃料４になるという箇所があるので、このよう
な場所を確保するのはあまり問題ではない。制御棒の支
持を失わずに取り出せるサイクル取出し燃料４がまだあ
れば、炉心関連作業を実施する前に余裕があればなるべ
く作業を進めておきたいという要請に答えられるように
、燃料取出し対象に適宜追加して、第２中間燃料取出し
目標７を決定する。

第２中間燃料取出し目標７から、ＤＢＧ配置位置以外の
燃料の取出し、ＤＢＧの移動、ＤＢＧ配置位置の燃料取
出し、を実行順序の逆に定めて、第１中間燃料取出し目
標６になるようにすれば、第１中間燃料取出し目標６か
ら第２中間取出し目標７までの燃料交換手順８ができる
。ＤＢＧの移動元は、制御棒周りの燃料４体が取り出さ
れ制御棒が引き抜かれた位置であるので、ＤＢＧ移動は
容易に決定できる。あと同様に、実行順序の逆に燃料の
取出しとＤＢＧの移動を定めて、初期燃料配置１になる
ようにすれば、初期燃料配置１から第１中間燃料取出し
目標６に至る燃料移動手順、すなわち燃料交換手順８の
前半部ができる。炉心関連作業時のＤＢＧ移動を逆に定
めることで、移動の選択が無駄なく容易に行えることに
なる。燃料交換手順８の前半部では、ＤＯＧの移動と制
御棒の引抜きを除けば、仮置き以外の燃料取出しに関し
ては、前述の理想的な燃料移動シーケンスの各燃料移動
バスの一番最初に必ずくるものであるから、仮置き燃料
数が極小化されていれば、手順前半部のステップ数は極
小化されることになる。

燃料交換手順８の後半部に関しては、目標燃料配置２に
至るまでの途中に特に作業領域を確保する必要はないの
で、炉停止余裕の制限を守りながら、なるべく理想化し
た燃料移動シーケンスに準じた燃料交換作業手順を実行
順に従って選択する。

これらの燃料移動シーケンスは、目標燃料配置２と第２
中間燃料取出し目標６との比較から、導き出される複数
組の燃料移動バスを必要に応じて選択実行すれば良い。

まず制御棒の引き抜かれている位置で、その周囲に装荷
すべき燃料の内、対角方向２体の装荷が何れかの燃料移
動バスの最初の移動で実現できるものを優先して、その
位置にＤＢＧを移動し、制御棒を挿入して、この燃料を
装荷する。この燃料としては、配置替え燃料以外に仮置
きとした燃料も考えられる。仮置き燃料は炉心関連作業
の確保のために理想的な燃料移動バスの一部が分断され
たものであるが、仮置き燃料を目標燃料配置２に従って
装荷するのがステップ数を極小化することになる。第２
中間燃料取出し目標６に置ける燃料の空き位置に対応す
る目標燃料配置２の燃料をどこからか移動するのが、理
想的な燃料移動シーケンスの燃料移動バスの先頭のステ
ップとなるはずである。制御棒引抜き位置の燃料取出し
箇所の全てに対角２体の燃料をこのように装荷するよう
に、ＤＢＧ移動と燃料装荷・移動を決定した後、ＤＢＧ
を炉外に取り出す。後は、炉停止余裕の制限を守りなが
ら、理想的な燃料移動シーケンスの燃料移動バスの先頭
の何れかの燃料移動を順次移動して、目標燃料配置２ま
での燃料交換手順８の後半部を作成する。

なお、制御棒の挿入が完了して、その位置への燃料の対
角２体装荷が完了すれば、全ての制御棒は、少なくとも
対角２体の燃料で支持されていることになるが、燃料移
動バスの選択の仕方によっては、制御棒の支持を新たに
失う可能性もある。

この場合は、制御棒の支持を失わない別のパスを選択す
る必要があるが、制約条件などで代替手順が実現不可能
な場合は、ＤＢＧあるいはダミーバンドルを補助的に用
いることになる。この場合は、ステップ数が必然的に増
加するが、ＤＢＧ、ダミーバンドルの使用を極力抑える
ことで、ステップ数の極小化が図れる。

以上述べたように、この実施例によれば、燃料取出し体
数を極小化することで、作業ステップ数が極小化でき、
炉心関連作業のための作業領域を確保した燃料交換手順
が、定型化されたアプローチで実現することができ、計
算機（コンピュータ）により、燃料交換作業計画を効率
的に作成することができる。

第４図に本発明を計算機システムに利用した場合の構成
例を示す。初期燃料配置１および目標燃料配置２の情報
は燃料データベース１０７に記録しておく。これに関す
る情報で対象とする原子カプラント固有の情報は作業環
境データベース１０８に記録しておく。燃料交換作業計
画担当者が炉心関連作業を入力指示した後、燃料交換作
業知識ベース１０９に記録された燃料取り出しパターン
を適用し燃料取り出しパターンの組み合せ評価を行う。

これにより第１中間燃料取出し目標６が生成され、さら
に制御棒の支持を失わずに取り出せる燃料を評価して第
２中間燃料取出し目標７が生成される。第２中間燃料取
出し目標７からＥＯＣ炉心配置およびＢＯＣ炉心配置へ
の手順を検索し、決定した燃料交換作業手順８を出力表
示装置１１０に表示する。

また、第１中間燃料取出し目標から第２中間燃料取出し
目標まで定検工程の余裕に応じて実施の選択できる部分
が作業手順上確保できるので、定検工程の実状に適応可
能な燃料交換作業計画を作成できる。

なお、上記実施例では、可変取出しパターンの方向を決
定するのに、全ての炉心関連作業の取出しパターンの組
合せを考慮する代わりに、この各炉心関連作業対象の位
置関係に基づいて互いの距離が小さくなるように評価順
序を定め、順番に２つの炉心関連作業対象の可変取出し
パターンの重なりを考慮して、取出し燃料体数の限定的
な極小化を行うこともできる。この場合、可変取出しパ
ターンが相互に重ならないいくつかのグループに燃料交
換作業対象を分割できるのであれば、このグループ毎に
取り出しパターンの組合せを独立に決定しても良い。ま
た、組合せの評価順序を入れ換えた複数ケースを実行し
て、それらのケースの中で燃料取出し体数の極小のもの
を選択することも可能である。さらに、評価のための燃
料取出し体数に関する重み係数を変えた複数ケースの中
で燃料取出し体数の極小のものを選択するようにするの
は容易である。また、上記実施例では、ダミーバンドル
とＤＢＧを併用して引き抜き制御棒数を極小化すること
を行わなかったが、同様に取出しパターンの組合せを選
択する上で、これらの使用を前提とすることは当然可能
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、燃料取出し体数
を極小化し、定検時の炉心関連作業領域を確保する燃料
交換手順が、定型化されたアブロアブローチで実現する
ことができ、計算機（コンピュータ）により燃料交換計
画を作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の実施例の構成を示す図、第３図は燃料取出しパターン
の例を示す図、第４図は本発明を計算機システムに利用
した場合の構成例を示す図である。 １・・・・・・・・・初期燃料配置 ２・・・・・・・・・目標燃料配置 ３・・・・・・・・・炉心関連作業 ４・・・・・・・・・サイクル取出し燃料５・・・・・
・・・・燃料取出しパターン６・・・・・・・・・第１
中間燃料取出し目標７・・・・・・・・・第２中間燃料
取出し目標８・・・・・・・・・燃料交換手順 出願人　　　　　　日本原子力事業株式会社出願人　　
　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉心の初期燃料配置と目標燃料配置と炉心関連作
   業とを入力とし、前記初期燃料配置に含まれて前記目標
   燃料配置に含まれないサイクル取出し燃料を選択し、前
   記炉心関連作業毎に定まる燃料取出しパターン相互の重
   なりと前記サイクル取出し燃料との重なりを極大化する
   ように初期燃料配置から第１中間燃料取出し目標を定め
   るステップと、前記第１中間燃料取出し目標から、制御
   棒の支持を失わない範囲の前記サイクル取出し燃料の一
   部を取出した第２中間燃料取出し目標を定めるステップ
   と、前記第２中間燃料取出し目標から前記初期燃料配置
   を目標として、実行順序の逆向きに燃料交換手順の前半
   部を定めるステップと、前記第２中間燃料取出し目標か
   ら実行順に燃料交換手順の後半部を定めるステップとに
   より原子炉の定期検査時の燃料取出し、装荷、配置替え
   の手順を作成することを特徴とする燃料交換手順作成方
   法。