JPH05196793A

JPH05196793A - 運転計画作成支援装置

Info

Publication number: JPH05196793A
Application number: JP4009370A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Sano; 広樹佐野; Hiromi Maruyama; 博見丸山; Mitsuo Kinoshita; 光夫木下
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】予期しない原子炉停止後に炉心の臨界性を高
速かつ正確に予測し再起動計画を支援することにある。【構成】通常起動時には学習モードに入り、特定の関
係式(k＝f(Xe、Sm、C、P、V、T、E)、但し、k：中性子
増倍率、Xe：キセノン密度、Sm：サマリウム密度、 C：
等価制御棒挿入量、P：出力、V：等価ボイド：炉心等価
温度、E：炉心平均燃焼度、f：Xe、Sm、C、P、V、T、E
等の運転パラメータに関する関数）によって中性子増倍
率の計算し、中性子増倍率の計算値と実績値との誤差の
運転パラメータに対する関係を学習する。再起動計画作
成時には予測モードに入り、設定された運転パラメータ
に対する予測すべき他のパラメータを前記関係式から求
め、学習によって運転パラメータから予測される中性子
増倍率の誤差を前記関係式を用いて変換し、予測すべき
運転パラメータを補正する。実績で補正された運転パラ
メータにより、高精度で、高速の予測計算が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子炉の運転計画作成
における予測精度及び予測計算時間を向上するアルゴリ
ズムを採用した支援装置、運転訓練用シミュレータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、予期しない原子炉停止後の再起動
計画作成において、熟練した炉心管理者が炉心３次元シ
ミュレータを用いた試行錯誤的に行っている。近年の再
起動計画作成支援するシステムは、炉心状態を３次元シ
ミュレータ、または２次元拡散計算に基づいて解析する
ものである。

【０００３】近年支援するシステムについて、「原子力
学会昭和６２年年会Ｄ５７」、「原子力学会昭和６３
年秋の大会Ａ１３」などにおいて論じらるようになっ
た。これらはいずれも炉心運転管理エキスパートの知
識、推論を活用し、また炉心状態を３次元シミュレー
タ、または２次元拡散計算に基づいて解析するものであ
る。また、特開昭６３−３０２３１８号公報において
は、概略運転計画を立てた後、３次元シミュレータを用
いた詳細運転計画との差を修正、学習しながら再計画す
る機能を有する運転計画作成支援装置が論じられてい
る。さらに、特開昭５５−７０７９５号公報において
は、概略予測法として、このようなシミュレータを用い
る代わりに、特定の計算式により炉心運転パラメータを
高速に計算する方法について述べている。

【０００４】一方、特開昭６３−２００１００号公報に
おいては、運転計画と実績との差を取り込みながら、そ
の後の計画を自動修正して運転する運転自動化装置が論
じられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、シミ
ュレータを用いているため原子炉の炉心状態の実績が反
映されず、再起動計画に誤差が生じやすい。

【０００６】また、３次元シミュレータ、または２次元
拡散計算を使用する場合には、繰返し計算により計算時
間がかかり、予期しない原子炉停止後は、電力の供給の
空白を埋めるため出来るだけ早く再起動する必要がある
点の配慮がなされていない。

【０００７】本発明の目的は、予期しない原子炉停止後
に炉心の臨界性を高速かつ正確に予測し再起動計画の立
案を支援することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、通常の原子
炉起動時に、炉心の運転パラメータから物理量を用いて
計算し、該物理量の計算値と運転実績の物理量との誤差
の前記運転パラメータに対する関係を学習し、学習結果
を記憶する学習手段と、運転停止後の再起動計画作成時
に、入力された運転パラメータから設定した物理量が得
られるような未知の運転パラメータを予測し、前記学習
結果から前記運転パラメータの補正量を計算し補正運転
パラメータを出力する予測手段と、前記運転パラメータ
を該予測手段に出力すると共に、運転実績により補正さ
れた該補正運転パラメータを入力し、該補正運転パラメ
ータを用いて再起動計画の次の時点の操作すべき運転パ
ラメータを判断する運転計画作手段とを備えたことによ
り達成される。

【０００９】

【作用】予期しない原子炉停止後の再起動計画の精度を
高めるには、通常の原子炉起動時（実績）に炉心の運転
パラメータ（原子炉出力、流量、制御棒挿入量、キセノ
ン量、サマリウム量、燃焼度）に対する、炉心の中性子
増倍率の簡易計算値と実績値との誤差の関係を学習して
おき（ニューラルネットの重み関数を定めておく）、予
期しない原子炉停止後に予測手段は、炉心の中性子増倍
率を簡易計算式を用いて計算するとともに、前記運転パ
ラメータと炉心の中性子増倍率の簡易計算誤差の関係
（ニューラルネットの重み関数）を用いて、簡易計算式
を用いた計画点（運転パラメータの異なる点）での中性
子増倍率の計算誤差を予測し、これを補正することによ
り、実績に沿って正確に炉心の中性子増倍率を予測し運
転員が行う再起動計画の立案を支援することが出来る。

【００１０】再起動計画の速度を高めるには、予め簡易
計算式の係数の一部を３次元シミュレータ、または２次
元拡散計算により定め、その簡易計算式を主として用い
て演算する。繰返し計算により計算時間がかかる３次元
シミュレータ、または２次元拡散計算を使用しないか
ら、速く演算することが出来る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。

【００１２】先ず、本実施例の構成を説明する。

【００１３】図１は本発明の実施例の構成を表すブロッ
ク図である。本図において、１は学習部であり、中性子
増倍率計算部３ａ、誤差学習部４ａ、重み係数格納部４
ｃを備えている。また、２は予測部であり、出力予測部
３ｂ、誤差予測部４ｂ、出力補正部３ｃを備えている。
また、５は計画作成部、６は入力及び変換部、７は実績
入力部、８は切り替え部、９は３次元または２次元等の
詳細シミュレータ、１０は運転計画作成支援装置を示し
ている。また、３ａから３ｃは図示しない簡略シミュレ
ータ３に組み込まれている。本図の切り替え部８は何ら
かの入力される信号を切り替える機能を果たすわけでな
く、運転計画作成支援装置１０が学習モード、予測モー
ドになるかのモード選択を行う。

【００１４】次に、本実施例の動作を説明する。

【００１５】１．学習モードこの学習では実績入力部７から実績の運転パラメータを
入力にして、その入力に対して得られた実績の中性子増
倍率と簡略計算した中性子増倍率との計算誤差を出力す
るように重み関数を修正する。すなわち、重み関数の中
に、どういう入力があったときに実績に対してどの程度
の簡略計算誤差がでるかという情報が蓄積されることに
なる。この情報を予測モードになったとき用いること
で、実績に即した予測が可能になる。

【００１６】１）簡略計算式に用いる係数の決定。

【００１７】切り替え部８により切り替えて学習モード
にはいると、運転員が入力するものは特になく、学習の
前には予め三次元または二次元の詳細シミュレータ９を
用いて簡略計算式に用いる係数を予め決めておく必要が
ある。入力運転パラメータとして、炉心出力Ｐ，炉心流
量Ｆ、制御棒挿入ノッチ数ＣＲＧ、キセノン密度Ｘｅ、
サマリウム密度Ｓｍ、燃焼度Ｅを、また、物理量として
中性子増倍率ｋを用い、再起動時に炉心出力Ｐの計画を
立てる場合を想定する。プラントからは、実績入力部７
を通して、図１に示す実績の運転パラメータと中性子増
倍率ｋを入力する。これらのデータを入力したのち、入
力及び変換部６において、炉心の等価ボイド率Ｖ、炉心
の等価温度Ｔ、及び炉心の等価制御棒挿入量ＣＲ等の運
転パラメータを新たに計算する。

【００１８】図２は入力及び変換部６の詳細機能を表す
説明図である。この計算の様子を図２を用いて説明す
る。すなわち、実績入力部７から入力した運転パラメー
タを用いて、入力及び変換部６では

【００１９】

【数１】ＣＲ＝ｇ（Ｎｒ（ｉ），Ｗｒ（ｉ），Ｗａ（Ｃ
ＲＧ（ｉ）））ここで、ＣＲＧ：グループ（ｉ）に属する制御棒挿入ノ
ッチ数、Ｎｒ：グループ（ｉ）に属する制御棒本数、Ｗｒ：グループ（ｉ）に属する制御棒の半径方向位置に
よるｋに対する重み、Ｗａ：制御棒挿入ノッチ数ＣＲＧ（ｉ）によるｋに対す
る重み、ｇ：Ｎｒ，Ｗｒ，Ｗａに関する関数

【００２０】

【数２】Ｖ＝ｈ（Ｆ，Ｐ) ここで、Ｆ：炉心流量、Ｐ：出力、ｈ：Ｆ，Ｐに関する関数

【００２１】

【数３】Ｔ＝ｊ（Ｐ）ここで、Ｐ：出力、ｊ：Ｐに関する関数の式により、ＣＲ，Ｖ，Ｔのパラメータを計算する。ま
た、

【００２２】

【数４】Ｎｒ＝Ｎｒ（ｉ）、

【００２３】

【数５】Ｗｒ＝Ｗｒ（ｉ）、

【００２４】

【数６】Ｗａ＝Ｗａ（ＣＲＧ（ｉ））等の係数は予め、２次元または３次元シミュレータ等の
詳細シミュレータ９によりパラメータサーベイすること
などにより求めておく。また、制御棒グループｉは制御
棒引き抜きシーケンスに用いられるグルーピング等を利
用できる。

【００２５】次に、図１に示す学習部１において、前記
入力運転パラメータ及び入力及び変換部６で計算された
運転パラメータを入力として、中性子増倍率計算部３ａ
において、中性子増倍率ｋを計算する。

【００２６】

【数７】ｋ＝ｆ（Ｘｅ，Ｓｍ，ＣＲ，Ｐ，Ｖ，Ｔ，Ｅ）但し、ｋ：中性子増倍率、Ｘｅ：キセノン密度、Ｓｍ：サマリウム密度、ＣＲ：等価制御棒挿入量、Ｐ：出力、Ｖ：等価ボイド率、Ｔ：炉心等価温度、Ｅ：炉心平均燃焼度、ｆ：Ｘｅ，Ｓｍ，ＣＲ，Ｐ，Ｖ，Ｔ，Ｅに関する関数この様子を図３を用いて説明する。

【００２７】図３は簡略シミュレータの詳細機能を表す
説明図である。

【００２８】簡略シミュレータ３は中性子増倍率計算部
３ａ、出力予測部３ｂ、及び出力補正部３ｃを備えてい
る。中性子増倍率計算部３ａにおいて、中性子増倍率
ｋ’は

【００２９】

【数８】ｋ’＝ｆ（Ｘｅ，Ｓｍ，ＣＲ，Ｐ，Ｖ，Ｔ，Ｅ）Ｘｅ：キセノン密度、Ｓｍ：サマリウム密度、ＣＲ：等価制御棒挿入量、Ｐ：出力、Ｖ：等価ボイド率、Ｔ：炉心等価温度、Ｅ：炉心平均燃焼度、ｆ：Ｘｅ，Ｓｍ，ＣＲ，Ｐ，Ｖ，Ｔ，Ｅに関する関数の関係式を用いて計算される。

【００３０】上記関係式を表す関数ｆの形は、３次元ま
たは２次元詳細シミュレータ９により、あらかじめ決定
する。この様子を図４から図７を用いて説明する。

【００３１】図４はキセノン密度の基準値からの差（Ｘ
ｅ₀−Ｘｅ）と中性子実効増倍率ｋeffの関係を示す図表
である。中性子増倍率ｋとして中性子実効増倍率ｋeff
を選び、詳細シミュレータ９により計算されたキセノン
密度Ｘｅとｋeffの関係を炉心出力、炉心流量をパラメ
ータとして示したものである。本図において、Ｘｅ₀は
基準となるキセノン密度である。またこの際、他の運転
パラメータは基準値としている。本図よりキセノン密度
の基準値からの差（Ｘｅ₀−Ｘｅ）と中性子実効増倍率
ｋeffは比例関係にあることがわかる。この係数は炉心
ごとに詳細シミュレータにより決定できる。なお、図示
しないが、サマリウム密度Ｓｍに対するｋeffの関係も
キセノン密度Ｘｅに対するｋeffの関係と同様の比例関
係にある。

【００３２】図５は等価炉心温度Ｔと中性子実効増倍率
ｋeffの関係を示す図表である。等価炉心温度Ｔは詳細
シミュレータ９により計算されたものである。本図にお
いて、Ｔ₀は基準となる等価炉心温度である。またこの
際、他の運転パラメータは基準値としている。本図より
等価炉心温度の平方根の基準値の平方根からの差（√Ｔ
₀−√Ｔ）と中性子実効増倍率ｋeffは比例関係にあるこ
とがわかる。この係数は炉心ごとに詳細シミュレータ９
により決定できる。

【００３３】図６は等価制御棒挿入量の基準値からの差
（ＣＲ₀−ＣＲ）と中性子実効増倍率ｋeffの関係を示す
図表である。等価制御棒挿入量ＣＲは詳細シミュレータ
９により計算されたものである。本図において、ＣＲ₀
は基準となる等価制御棒挿入量である。またこの際、他
の運転パラメータは基準値としている。本図より等価制
御棒挿入量の基準値からの差（ＣＲ₀−ＣＲ）と中性子
実効増倍率ｋeffは比例関係にあることがわかる。この
係数は炉心ごとに詳細シミュレータにより決定できる。

【００３４】図７は等価ボイド率Ｖと中性子実効増倍率
ｋeffの関係を示す図表である。等価ボイド率Ｖは詳細
シミュレータ９により計算されたものである。本図にお
いて、Ｖ₀は基準となる等価ボイド率Ｖである。またこ
の際、他の運転パラメータは基準値としている。本図よ
り等価ボイド率の基準値からの差（Ｖ₀−Ｖ）と中性子
実効増倍率ｋeffは比例関係にあることがわかる。また
この係数は、炉心出力に依存し、炉心ごとに詳細シミュ
レータにより決定できる。

【００３５】２）運転パラメータに対する中性子増倍率
の計算値と実績の誤差の学習。

【００３６】以上のようにして計算された中性子増倍率
ｋ’と実績より入力された中性子増倍率ｋとの誤差Δｋ
の運転パラメータに対する関係を図１に示す誤差学習部
４ａで学習する。本実施例では誤差学習部４ａにはニュ
ーラルネットの学習機能を利用し、誤差学習部４ａは上
述したように、入力として運転パラメータ、教師信号と
して簡略シミュレータ３ａで簡易計算式により計算され
た中性子増倍率（ｋ’）と入力及び変換部６から渡され
た実績の中性子増倍率（ｋ）との誤差Δｋを教師信号と
して取り込んで４ｃに格納された出力に対する入力の重
み関数を更新することにより、４ｃの重み関数に運転パ
ラメータに対する中性子増倍率の誤差の関係を表わす情
報が蓄積されることになる。これにより、簡易計算式の
誤差と運転パラメータの関係を学習できるため、計画点
での運転パラメータに対する簡易計算式の誤差を予測す
ることが可能になり、これを補正項とすることで計画点
での正確な中性子増倍率予測が可能となる。

【００３７】この過程を図８を用いて詳細に説明する。

【００３８】図８は本発明の誤差学習部の詳細機能を示
すブロック図である。まず、入力及び変換部６から実績
の中性子増倍率ｋが、中性子増倍率計算部３ａから簡略
計算式を用いて計算した中性子増倍率ｋ’が入力される
と、この差をとり、教師信号△ｋｔを計算する。一方、
入力及び変換部６からその他の運転パラメータが中性子
実効増倍率誤差予測部４ａ₁、および重み更新部４ａ₂に
取り込まれる。中性子実効増倍率誤差予測部４ａ₁はこ
れまでに重み係数格納部４ｃに蓄積した重み係数ｗ₀を
入力の運転パラメータにかけ、予測誤差△ｋ₀を出力す
る。重み更新部４ａ₂は、出力された予測誤差△ｋ₀と教
師信号△ｋｔの差δｋが小さくなるように重み係数ｗｎ
を計算し、重み係数格納部４ｃに格納する。これを繰り
返すことにより、重み係数は次第にある運転パラメータ
の入力に対してどのような出力、すなわち簡略計算式に
よる計算誤差が生じるかという関係を表せるようにな
る。

【００３９】２．予測モード次に予期しない原子炉の運転停止などが起き、再起動計
画を作成する場合の動作を説明する。この際、切り替え
部８を切り替えて予測モードに入る。切り換えは運転員
が行うが、自動的に切り換えを行うには、装置が予期し
ない停止の原因が取り除かれたかどうかを判断し、切り
換える手段が必要になる。

【００４０】予測モードに入ると、運転員がどの運転パ
ラメータ（ここでは炉心出力Ｐ）を操作するかを判断
し、そのパラメータを起動計画作成部５に修正入力す
る。予測モードの初期には全てのパラメータがモード切
り換え直前の値となっている。運転パラメータの操作判
断が例えばエキスパートシステム等によって自動的にな
されれば、特に運転員が関与することは不要である。こ
の判断は、炉心流量、炉心出力の運転可能領域内にある
か、予め設定した制御棒シーケンス（制御棒操作手順）
に沿っているか、熱的な余裕を満足するか、などから総
合的に行われる。この運転パラメータの操作によって臨
界を保つために、他の運転パラメータはどう変わるか、
あるいはどう変えるべきかを予測するのが予測部２とい
うことになる。図１では運転員が決めた運転パラメータ
に対して臨界となる炉心出力がいくらになるかを予測し
ている。例えば、計画を立てた流量、制御棒などに対し
て、予測部２から得られた炉心出力が運転可能領域にな
い、あるいはその出力では熱的な制限を満足しないなど
と判断されれば、運転員は計画作成部５でもう一度流量
や制御棒等の計画を立て直し、再入力する。従来技術で
は本実施例の予測部２に相当するのが三次元または二次
元シミュレータで、実際の炉心状態に対して誤差が存在
する。本実施例は、炉心実績と計算の誤差を予め学習し
ておくことにより、予測誤差を補正し、次の計画作成の
入力とする事ができるので、立てられた計画の精度が高
い。

【００４１】図１に示す予測モードは、前述のように他
の運転パラメータを計画したときの炉心出力Ｐを予測計
算する過程を示している。誤差予測部４ｂは図２に示す
ように入力及び変換部６から制御棒挿入量ＣＲＧ、炉心
流量Ｆ、キセノン密度Ｘｅ、サマリウム密度Ｓｍを、ま
た図３に示すように簡略計算式から逆変換して求められ
る炉心出力Ｐ’、この関数であるボイド率Ｖ、炉心温度
Ｔを出力予測部３ｂから入力する。これが計画点での運
転パラメータ、すなわち誤差予測部４ｂのニューラルネ
ットの入力となる。誤差予測部４ｂではこれらの入力に
４ｃの重みをかけ、運転点での簡略計算式による中性子
増倍率計算誤差△ｋ’を求める。△ｋ’があるというこ
とは、実際には出力予測部３ｂで簡略計算式の逆変換に
より求めた炉心出力Ｐ’では臨界にならず、出力予測誤
差△Ｐだけずれた点で臨界になるということになる。こ
れを補正するのが出力補正部３ｃで、補正された炉心出
力Ｐが計画作成部５に表示され、この補正された炉心出
力Ｐを次の計画作成に用いる。

【００４２】予測すべき運転パラメータが運転計画作成
部５に入力されると、入力及び変換部６において等価制
御棒挿入量ＣＲを新たに計算する。次に入力及び変換部
６から授受された運転パラメータを入力として、出力予
測部３ｂで炉心出力Ｐ’を計算する。この過程を図３で
説明する。図３において３ｂの出力予測部にＸｅ，Ｓ
ｍ，ＣＲ等の炉心パラメータが入力されると、次式によ
り他のパラメータが計算される。

【００４３】

【数９】Ｐ’＝ｆ’（Ｘｅ，Ｓｍ，ＣＲ，Ｆ，Ｅ；ｋ
（＝１．０））ここで、Ｆ：炉心流量ｆ：Ｘｅ，Ｓｍ，ＣＲ，Ｆ，Ｅに関する関数

【００４４】

【数１０】Ｖ＝ｈ（Ｆ，Ｐ’)

【００４５】

【数１１】Ｔ＝ｊ（Ｐ’）

【００４６】

【数９】の関数ｆ’は

【数７】において、ｋを固定し、また、炉心等価ボイド
率Ｖを炉心流量Ｆと炉心出力Ｐ’を用いて表し、炉心出
力Ｐ’について解き直したものである。

【００４７】さて、図１に戻り、入力及び変換部６から
は、誤差予測部４ｂにＸｅ，Ｓｍ，ＣＲＧ，ＣＲ等の運
転パラメータが入力として授受され、前述したように本
実施例では４ｂは、４ｃと共にニューラルネットを構成
している。ニューラルネットである誤差予測部４ｂは、
４ｃに格納された重み関数を用いて、これらの運転パラ
メータを入力としたときの中性子増倍率の誤差Δｋ’を
出力する。

【００４８】この誤差Δｋ’を用いて出力補正部３ｃは
出力Ｐ’の補正値ΔＰを計算する。

【００４９】誤差学習部４ａには教師信号として簡略シ
ミュレータ３ａで簡易計算式により計算された中性子増
倍率（ｋ’）と実績の中性子増倍率（ｋ）との誤差を取
り込む点と、この教師信号がニューラルネットの出力
（図示していない）と等しくなるように重みを修正する
手段が必要である点で、予測部２の誤差予測部４ｂ（単
に入力と重みをかけて出力を計算する）と異なるが、ニ
ューラルネットとしては別な物ではなく、使われ方が違
うと考えてもよい。誤差学習部４ａ、４ｂ、４ｃを合わ
せてニューラルネットを構成している。学習部１で用い
たニューラルネット（４ａ，４ｃ）は通常運転時に、簡
略計算式による中性子増倍率の計算値（ｋ’）と実績値
（ｋ）との誤差の通常運転時の運転パラメータ（入力）
に対する関係を学習する（４ｃに重みを蓄える）もので
ある。予測部２の誤差予測部（４ｂ、４ｃ）は、計画点
での運転パラメータをニューラルネットの入力とし、４
ｃに蓄えられた重みをかけて計画点での簡略計算による
誤差（△ｋ’）を予測出力するものである。これを補正
項とすることで、簡略計算式だけを用いる場合に比べ、
中性子増倍率をより正確に予測できる。

【００５０】重み格納部４ｃには学習時に運転パラメー
タと中性子増倍率の簡易計算誤差との関係が重み関数と
して格納されている。従って、計画点の運転パラメータ
を入力として計算できるのは、計画点の中性子増倍率の
簡略計算誤差で、出力の簡略計算誤差を直接には求めら
ない。こうするためには、学習時に出力予測誤差を教師
信号にして重み関数を作成しておくことが考えられる
が、実際の計画作成時には、出力予測だけでなく、出力
を与えて、臨界となるような制御棒の挿入量、炉心流量
を予測する必要も有り、これらを直接予測するにはそれ
ぞれ別の重み関数を、学習、格納しておく必要が生じ、
計算時間、容量の点で効率的ではない。それよりは３
ｂ、３ｃの予測計算や補正計算はほとんど計算時間、容
量のネックにならないので、それぞれの運転パラメータ
に対して予測部と補正部を設けておくのがよい。これ
が、炉心中性子増倍率の計算誤差だけを学習して、他の
運転パラメータの予測計算にはそれぞれの予測部と補正
部を設ける理由である。

【００５１】前述の補正値ΔＰを計算する過程を図３を
用いて説明する。図３において出力補正部３ｃは出力補
正量を次式で計算する。

【００５２】

【数１２】

【００５３】ここで、（∂ｋ／∂Ｐ）は数式１の関数ｆ
を詳細シミュレータ９を用いて求める際に保存しておく
ことができる。

【００５４】このようにして補正量ΔＰが求まると、図
１に示すように、この補正量ΔＰと、出力予測部３ｂで
計算された出力Ｐ’を加えることにより、実績に基づい
た予測出力Ｐを計算できる。この炉心出力Ｐを用いて次
の時点でのキセノン密度、サマリウム密度などを運転計
画作成部５で作成することにより、次の時点での出力を
求める動作を続けることができる。すなわち、再起動時
の運転計画が立てられることになる。

【００５５】以上、炉心出力Ｐを予測すべき運転パラメ
ータとして選んだ場合の予測について述べたが、図示し
てはいないものの出力予測部３ｂの他に、制御棒操作量
予測部、炉心流量予測部を設け、出力補正部３ｃの他に
制御棒操作量補正部、炉心流量補正部を設けておけば、
同様の方法で例えば出力一定のもとでキセノンが変化し
た場合に、制御棒操作量をどれだけにすればよいか、流
量をどれだけにすればよいか等が予測部２で予測でき
る。炉心流量Ｆを予測すべき運転パラメータとし

【００５６】て選んだ場合も、

【数９】の代わりに炉心流量Ｆについて解き直した関係
式を用

【００５７】い、

【数１２】の（∂ｋ／∂Ｐ）の代わりに（∂ｋ／∂Ｆ）
を用いることなどにより、同様に計画が立てられる。

【００５８】図９は予測部の流量予測時の動作について
説明した説明図である。図１に示した例では炉心流量
Ｆ、等価制御棒挿入量ＣＲ等を計画し、臨界となる炉心
出力Ｐを予測していたが、流量予測時には、運転計画作
成部５で炉心出力Ｐ、等価制御棒挿入量ＣＲ等を計画
し、入力及び変換部６を通して、流量予測部３ｂ’に受
け渡す。流量予測部３ｂ’では流量Ｆ’、等価ボイド率
Ｖ、等価炉心温度Ｔ等を計算し、誤差予測部４ｂに受け
渡す。誤差予測部４ｂは流量予測部３ｂ’の出力と入力
及び変換部６の出力を入力とし、４ｃに格納されている
重み係数をかけて、中性子増倍率の予測誤差△ｋ’を計
算する。流量補正部３ｃ’は中性子増倍率の予測誤差△
ｋ’から流量予測部３ｂ’で予測した流量Ｆ’の補正量
△Ｆを計算し、これを補正して炉心流量Ｆとして、運転
計画作成部５に表示する。運転計画作成部５ではこの炉
心流量Ｆで、計画が流量、出力の制限値や、熱的制限内
にあることを確認し、次の運転計画を作成する。炉心流
量Ｆが、前記条件を満足しない場合、運転計画を作成し
直して前記手順を繰り返す。

【００５９】また、等価制御棒挿入量ＣＲを予測すべき
運転パラメータとして選んだ場合に

【００６０】も

【数９】の代わりに等価制御棒挿入量ＣＲについて解き
なおした関係式を用い

【００６１】、

【数１２】の（∂ｋ／∂Ｐ）の代わりに（∂ｋ／∂Ｃ
Ｒ）を用いることにより、同様に計画が立てられる。

【００６２】図１０は予測部の等価制御棒挿入量ＣＲの
予測時の動作について説明した説明図である。等価制御
棒挿入量ＣＲの予測時には、運転計画作成部５で炉心出
力Ｐ、炉心流量Ｆ等を計画し、入力及び変換部６を通し
て、等価制御棒挿入量予測部３ｂ”に受け渡す。等価制
御棒挿入量予測部３ｂ”では等価制御棒挿入量ＣＲ’、
等価ボイド率Ｖ、等価炉心温度Ｔ等を計算し、誤差予測
部４ｂに受け渡す。誤差予測部４ｂは流量予測部３ｂ”
の出力と入力及び変換部６の出力を入力とし、４ｃに格
納されている重み係数をかけて、中性子増倍率の予測誤
差△ｋ’を計算する。流量補正部３ｃ”は中性子増倍率
の予測誤差△ｋ’から等価制御棒挿入量予測部３ｂ”で
予測した等価制御棒挿入量ＣＲ’の補正量△ＣＲを計算
し、これを補正して等価制御棒挿入量ＣＲとして、運転
計画作成部５に表示する。運転計画作成部５ではこの等
価制御棒挿入量ＣＲで、運転計画が予め設定した制御棒
操作手順や、熱的制限内にあることを確認し、次の運転
計画を作成する。等価制御棒挿入量ＣＲが、前記条件を
満足しない場合、運転計画を作成し直して前記手順を繰
り返す。

【００６３】流量予測、等価制御棒挿入量予測のため、
簡略シミュレータ３は、図３に示した機能のほかに図１
１に示すように流量予測部３ｂ’、等価制御棒挿入量予
測部３ｂ”を備えている。流量予測部３ｂ’は、式１
ａ’、式３”、式４を使って流量Ｆ’、等価ボイド率
Ｖ、等価炉心温度Ｔ等を計算し誤差予測部４ｂに受け渡
す。また、等価制御棒挿入量予測部３ｂ”は、式１
ａ”、式３、式４を使ってＣＲ’、Ｖ、Ｔ等を計算し誤
差予測部４ｂに受け渡す。誤差予測部４ｂは図１２に示
すように３ｂ、３ｂ’、３ｂ”、の信号の有無によって
３ｃ、３ｃ’、３ｃ”にそれぞれ出力先を切り換える切
り換えスイッチ４ｄを有している。３ｂ、３ｂ’、３
ｂ”から入力されない他の運転パラメータは入力及び変
換部６から取り込まれる。中性子増倍率以外の全ての運
転パラメータを、中性子増倍率誤差予測部４ａ₁に入力
にすると、４ａ₁は４ｃに格納された重み係数を取り込
んで、入力にかけあわせ、予測誤差△ｋ’を前記切り換
えスイッチ４ｄで設定された出力先に出力する。

【００６４】本実施例によれば、再起動時の運転計画に
過去の実績を利用することができ、従来のシミュレータ
または簡易計算式のみを用いる場合に比べ、予測精度を
向上できる効果がある。また、３次元または２次元の詳
細シミュレータは最初の運転計画時にのみ、中性子増倍
率の運転パラメータに関する関数形を決めるためだけに
用いれば良く、運転計画作成時に繰返し用いる必要がな
いので、計算時間を短縮できる効果がある。

【００６５】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。

【００６６】図１３は他の実施例の学習部の構成を示す
ブロック図である。

【００６７】上記実施例の学習部と事なる点は、あらか
じめ、詳細シミュレータ９を用いて決定していた運転パ
ラメータと中性子増倍率の関係を、最初の起動及び運転
時の運転パラメータの時系列変化

【００６８】

【数１３】

【００６９】と中性子増倍率の時系列変化から求める感
度係数作成手段１１を設けたことである。前記感度係数
作成手段１１には、ニューラルネットを用いて感度係数
（図の（∂ｋ／∂Ｐ）、（∂ｋ／∂Ｘｅ）等）を求める
方法を用いることができる。また、関数形が決まれば、
最小二乗フィッテイング式などが利用できる。このよう
な構成とすることにより、詳細シミュレータを用いずに
運転計画を作成することができ、さらに高速解析が可能
になる。

【００７０】更に、他の実施例について説明する。

【００７１】図１４は他の実施例の実績入力部の構成を
示すブロック図である。

【００７２】実績により、中性子実効増倍率を物理量と
して選ぶ際には、通常これを１．０とする。図１４はさ
らに実際の実効増倍率を用いるため、中性子束φを入力
としてペリオド計７ａより得られるペリオドを、ペリオ
ド−中性子増倍率変換部７ｂを用いて変換することによ
り中性子実効増倍率を求める構成としたものである。こ
れにより中性子増倍率の時間変化をより正確に取り込む
ことができ、精度を向上できる。

【００７３】また、図３に示した本発明の関係式を用い
た簡略シミュレータは、炉心運転訓練用の炉心を模擬す
る際にも用いることができる。

【００７４】なお、本発明の簡略シミュレータに用いた
関係式は、図４から図７に見られるように中性子増倍率
と相関の強い運転パラメータを選んでいるが、他の関係
式、例えば特開昭５５−７０７９５号公報に示されたも
の等を選ぶことも可能である

【００７５】。

【発明の効果】本発明によれば、予期しない原子炉停止
後に予測手段は、通常の原子炉起動の実績を反映して通
常の原子炉起動時に学習した誤差を補正して炉心の臨界
性を予測するから正確な再起動計画立案の支援が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を表すブロック図であ
る。

【図２】本発明の実施例の入力及び変換部６の詳細機能
を表す説明図である。

【図３】本発明の実施例の簡略シミュレータの詳細機能
を表す説明図である。

【図４】キセノン密度の基準値からの差（Ｘｅ₀−Ｘ
ｅ）と中性子実効増倍率ｋeffの関係を示す図表であ
る。

【図５】等価炉心温度Ｔと中性子実効増倍率ｋeffの関
係を示す図表である。

【図６】等価制御棒挿入量の基準値からの差（ＣＲ₀−
ＣＲ）と中性子実効増倍率ｋeffの関係を示す図表であ
る。

【図７】等価ボイド率Ｖと中性子実効増倍率ｋeffの関
係を示す図表である。

【図８】本発明の実施例の誤差学習部の詳細機能を示す
ブロック図である。

【図９】本発明の実施例の予測部の流量予測時の動作に
ついて説明した説明図である。

【図１０】本発明の実施例の予測部の等価制御棒挿入量
ＣＲの予測時の動作について説明した説明図である。

【図１１】本発明の他の実施例の簡略シミュレータの詳
細機能を表す説明図である。

【図１２】本発明の他の実施例の予測部の詳細機能を表
す説明図である。

【図１３】本発明の他の実施例の学習部の構成を示すブ
ロック図である。

【図１４】本発明の他の実施例の実績入力部の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１学習部２予測部３簡略シミュレータ３ａ中性子増倍率計算部３ｂ出力予測部３ｃ出力補正部４ａ誤差学習部４ｂ誤差予測部４ｃ重み係数格納部５運転計画作成部６入力及び変換部７実績入力部７ａペリオド計７ｂペリオドー中性子増倍率変換部８切り替え部９詳細シミュレータ１０運転計画作成支援装置１１感度係数作成部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通常の原子炉起動時に、炉心の運転パラ
メータから物理量を用いて計算し、該物理量の計算値と
運転実績の物理量との誤差の前記運転パラメータに対す
る関係を学習し、学習結果を記憶する学習手段と、運転
停止後の再起動計画作成時に、入力された運転パラメー
タから設定した物理量が得られるような未知の運転パラ
メータを予測し、前記学習結果から前記運転パラメータ
の補正量を計算し補正運転パラメータを出力する予測手
段と、前記運転パラメータを該予測手段に出力すると共
に、運転実績により補正された該補正運転パラメータを
入力し、該補正運転パラメータを用いて再起動計画の次
の時点の操作すべき運転パラメータを判断する運転計画
作手段とを備えたことを特徴とする運転計画作成支援装
置。
【請求項２】前記物理量は中性子増倍率であることを
特徴とする請求項１に記載の運転計画作成支援装置。
【請求項３】前記中性子増倍率は下記の関係式で表わ
されることを特徴とする請求項２に記載の運転計画作成
支援装置。ｋ＝ｆ（Ｘｅ，Ｓｍ，ＣＲ，Ｐ，Ｖ，Ｔ，Ｅ）但し、ｋ：中性子増倍率、Ｘｅ：キセノン密度、Ｓｍ：サマリウム密度、ＣＲ：等価制御棒挿入量、Ｐ：出力、Ｖ：等価ボイド率、Ｔ：炉心等価温度、Ｅ：炉心平均燃焼度、ｆ：Ｘｅ，Ｓｍ，ＣＲ，Ｐ，Ｖ，Ｔ，Ｅに関する関数
【請求項４】前記等価制御棒挿入量は下記の関係式で
表わされることを特徴とする請求項３に記載の運転計画
作成支援装置。ＣＲ＝ｇ（Ｎｒ（ｉ），Ｗｒ（ｉ），Ｗａ（ＣＲＧ
（ｉ）））但し、ＣＲＧ：グループ（ｉ）に属する制御棒挿入ノ
ッチ数、Ｎｒ：グループ（ｉ）に属する制御棒本数、Ｗｒ：グループ（ｉ）に属する制御棒の半径方向位置に
よるｋに対する重み、Ｗａ：制御棒挿入ノッチ数ＣＲＧ（ｉ）によるｋに対す
る重み、ｇ：Ｎｒ，Ｗｒ，Ｗａに関する関数
【請求項５】前記等価ボイド率は下記の関係式で表わ
されることを特徴とする請求項３に記載の運転計画作成
支援装置。Ｖ＝ｈ（Ｆ，Ｐ) 但し、Ｆ：炉心流量、Ｐ：出力、ｈ：Ｆ，Ｐに関する関数
【請求項６】前記炉心等価温度は下記の関係式で表わさ
れることを特徴とする請求項３に記載の運転計画作成支
援装置。Ｔ＝ｊ（Ｐ）但し、Ｐ：出力、ｊ：Ｐに関する関数
【請求項７】前記物理量の計算値と運転実績の物理量
との誤差を学習する手段にニューラルネットを用いたこ
とを特徴とする請求項１に記載の運転計画作成支援装
置。
【請求項８】前記中性子増倍率の運転パラメータに対
する感度を実績から学習する手段を備えていることを特
徴とする請求項３に記載の運転計画作成支援装置。
【請求項９】前記学習手段にニューラルネットを用い
たことを特徴とする請求項８に記載の運転計画作成支援
装置。
【請求項１０】請求項３に記載の関係式を用いて炉心
状態を模擬することを特徴とする運転訓練用シミュレー
タ。