特開 2023-174216 重大事故判定装置、方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023174216

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】重大事故判定装置、方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20231130BHJP

   G21D 3/04 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 301X

G21D3/04 B

G21D3/04 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022086953

(22)【出願日】2022-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平川 大介

(72)【発明者】

【氏名】加藤 貴久

(72)【発明者】

【氏名】柴田 学

【テーマコード（参考）】

3C223

【Ｆターム（参考）】

3C223AA03

3C223BA01

3C223BB17

3C223CC01

3C223EB01

3C223FF22

3C223FF23

3C223FF26

3C223FF35

3C223FF45

3C223GG01

3C223HH03

3C223HH08

3C223HH13

(57)【要約】

【課題】プラントの重大事故につながる緊急事態の状況判断の精度を高め、信頼性を向上させた重大事故判定技術を提供する。
【解決手段】
重大事故判定装置１０は、プラント１１の事故に起因して発生する事象を分類２１し進展する事象の状況をレベル区分２２し定義した判断基準２５を保持するデータベース２０と、プラント１１のプロセス値３０を判断基準２５に関連付けてデータ保持部１５に保持させる関連付け部１２と、プロセス値３０に基づいて判断基準２５に到達したか否かを判定する判定部１６と、判断基準２５に到達した事象の分類２１及び状況のレベル区分２２を出力し表示させる出力部１７と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラント事故に起因して発生する事象を分類し、進展する前記事象の状況をレベル区分し、定義した判断基準を保持するデータベースと、
プラントのプロセス値を前記判断基準に関連付けてデータ保持させる関連付け部と、
前記プロセス値に基づいて前記判断基準に到達したか否かを判定する判定部と、
前記判断基準に到達した前記事象の前記分類及び前記状況の前記レベル区分を出力し表示させる出力部と、を備える重大事故判定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の重大事故判定装置において、
前記判断基準が未到達である場合、到達する時間を推定する推定部を備える重大事故判定装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の重大事故判定装置において、
前記出力に基づいて、前記事象を前記分類の別にタイル表示し、
前記判断基準に到達した場合、対応する前記レベル区分に切り替えてタイル表示する重大事故判定装置。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の重大事故判定装置において、
共通の前記事象で異なる前記レベル区分で定義された前記判断基準の各々に到達したか否かについて、
関連付けた前記プロセス値及び前記判断基準を論理接続し、
前記事象の進展方向に沿ってツリー表示した重大事故判定装置。

【請求項5】

請求項１又は請求項２に記載の重大事故判定装置において、
プラントの重大事故シミュレータで前記判断基準を到達させた結果に基づいて、
前記判断基準に関連付けする前記プロセス値及び前記判定に用いる条件パラメータを設定する重大事故判定装置。

【請求項6】

請求項１又は請求項２に記載の重大事故判定装置において、
前記判断基準は、原子力発電所の緊急時活動レベルが適用される重大事故判定装置。

【請求項7】

プラント事故に起因して発生する事象を分類し、進展する前記事象の状況をレベル区分し、定義した判断基準をデータベースに保持するステップと、
プラントのプロセス値を前記判断基準に関連付けてデータ保持させるステップと、
前記プロセス値に基づいて前記判断基準に到達したか否かを判定するステップと、
前記判断基準に到達した前記事象の前記分類及び前記状況の前記レベル区分を出力し表示させるステップと、を含む重大事故判定方法。

【請求項8】

コンピュータに、
プラント事故に起因して発生する事象を分類し、進展する前記事象の状況をレベル区分し、定義した判断基準をデータベースに保持するステップ、
プラントのプロセス値を前記判断基準に関連付けてデータ保持させるステップ、
前記プロセス値に基づいて前記判断基準に到達したか否かを判定するステップ、
前記判断基準に到達した前記事象の前記分類及び前記状況の前記レベル区分を出力し表示させるステップ、を実行させる重大事故判定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、プラントに発生した重大事故を判定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力プラントで事故が発生した際は、設備の監視／制御を行う中央制御室の他に、対策の立案・意思決定を行う緊急時対策所及び後方支援を行う電力会社本店等のオフサイトが、相互に情報共有し対応にあたる。これら各所でプラントデータの監視が必要となるが、必要とする情報の粒度はそれぞれにおいて異なる。過度に詳細な情報提供は、意思決定の阻害要因になる。このため各所の目的に応じて監視画面の表示方法を最適化する必要がある。

【0003】

そのような事故発生時における緊急時対策所及び原子力防災管理者の重要な役割として、ＥＡＬ（Emergency Action Level：緊急時活動レベル）の通報がある。原子力発電所の緊急時対策指針（JEAG-4102-201X）では、原子力防災管理者は判断したＥＡＬを、直ちに国や規制庁、地方自治体等に通知することになっている。しかしＥＡＬは、判断条件が多岐に渡る（警戒事態：１３種、施設緊急事態：２５種、全面緊急事態：２４種）。このためＥＡＬ判断は、過酷事故の状況にあっても、システマチックに運用される必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７８６６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述のようにＥＡＬ判断がシステマチックに運用されることで、ヒューマンエラーの削減、効率的な情報共有・ユーザ判断が期待できる。しかしこれまでは、現時点のＥＡＬ判断に止まり、今後予測されるＥＡＬ判断をするまでは至っていない。また、事故が発生した原子力プラントでは、過酷な状況下であっても、正確で迅速なＥＡＬ判断が強く求められている。

【0006】

ところで、原子力プラントでは、大量に設置したセンサ等から送信される大量のデータ信号を監視して、事故が発生したか否かを判定する。重大事故につながる可能性を持つ緊急事態を正確に状況判断できれば、非常に有意義である。しかし、緊急事態の状況判断の精度が低く誤判断や見逃しが頻繁に発生する場合は、重大事故判定の信頼性も乏しいものとなる。

【0007】

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、プラントの重大事故につながる緊急事態の状況判断の精度を高め、信頼性を向上させた重大事故判定技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態に係る重大事故判定装置において、プラント事故に起因して発生する事象を分類し進展する前記事象の状況をレベル区分し定義した判断基準を保持するデータベースと、プラントのプロセス値を前記判断基準に関連付けてデータ保持させる関連付け部と、前記プロセス値に基づいて前記判断基準に到達したか否かを判定する判定部と、前記判断基準に到達した前記事象の前記分類及び前記状況の前記レベル区分を出力し表示させる出力部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施形態により、プラントの重大事故につながる緊急事態の状況判断の精度を高め、信頼性を向上させた重大事故判定技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係る重大事故判定装置を示すブロック図。

【図2】データベースに保持される緊急時活動レベル（ＥＡＬ）の判断基準を示すマトリックス表。

【図3】第２実施形態に係る重大事故判定装置を示すブロック図。

【図4】いずれのレベル区分においても分類の判断基準が未到達である場合を示すツリー表示。

【図5】いずれかのレベル区分において分類の判断基準が到達した場合を示すツリー表示。

【図6】いずれのレベル区分においても分類の判断基準が未到達である場合を示すタイル表示。

【図7】事象の分類のうち判断基準に到達したレベル区分を示したタイル表示。

【図8】第３実施形態に係る重大事故判定装置を示すブロック図。

【図9】（Ａ）各実施形態に係る重大事故判定方法の工程及び重大事故判定プログラムのアルゴリズムを説明するフローチャート、（Ｂ）ステップＳ１３のサブルーチン。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る重大事故判定装置１０Ａ（１０）を示すブロック図である。このように重大事故判定装置１０は、プラント１１の事故に起因して発生する事象を分類２１し（図２）進展する事象の状況をレベル区分２２し定義した判断基準２５を保持するデータベース２０と、プラント１１のプロセス値３０を判断基準２５に関連付けてデータ保持部１５に保持させる関連付け部１２と、プロセス値３０に基づいて判断基準２５に到達したか否かを判定する判定部１６と、判断基準２５に到達した事象の分類２１及び状況のレベル区分２２を出力し表示させる出力部１７と、を備えている。

【0012】

図２はデータベース２０に保持される緊急時活動レベル（ＥＡＬ）の判断基準２５を示すマトリックス表である。緊急時活動レベル（ＥＡＬ）は、原子力施設の異常を示す事象が発生した際、緊急事態を判断する基準（判断基準２５）を定義している。図２に示すようにこの緊急事態は、施設の情報、放射線量等に基づき「警戒事態（ＡＬ：Alert）」、「施設敷地緊急事態（ＳＥ：Site Emergency）」及び「全面緊急事態（ＧＥ：General Emergency）」の３つにレベル区分２２されている。

【0013】

緊急時活動レベル（ＥＡＬ）は、事象の分類２１の各々を状況毎にレベル区分２２し、判断基準２５で緊急事態を定義している。それぞれの分類２１は複数にレベル区分２２され、各々に判断基準２５が設定されている。なお以降において、特定の分類２１のレベル区分２２を指す場合は、図２のマトリックスの行を特定する事象番号と列を特定する状況記号を用いて、例えば、ＳＥ２７，ＧＥ４２のように示す。

【0014】

警戒事態（ＡＬ）では、プラントの安全レベルが低下した場合、あるいは、その可能性がある事象が発生した場合を判断基準２５とする。この場合、ＰＡＺ（予防的防護措置を準備する区域）内の災害時要援護者の避難の準備が開始される。

【0015】

施設敷地緊急事態（ＳＥ）では、公衆を防護するために必要とされるプラントの機能が喪失した場合、あるいは、その可能性があるような事象が発生した場合を判断基準２５とする。この場合、ＰＡＺ内の災害時要援護者の避難が実施され、ＰＡＺ内住民の避難準備が実施
される。

【0016】

全面緊急事態（ＧＥ）では、炉心損傷若しくは燃料の溶融が発生した場合、あるいは、その可能性があるような事象が発生し、さらに格納容器の健全性を喪失する可能性がある事象が発生した場合を判断基準２５とする。この場合、ＰＡＺ内住民の避難が実施され、ＵＰＺ（緊急時防護措置を準備する区域）の屋内退避が実施される。

【0017】

データベース２０は、図２に示すような、事象の分類２１と状況のレベル区分２２とを変数として組み合わせたマトリックスに、判断基準２５を割り付けて、データ保持している。なお、実施形態において、緊急事態の判断基準２５は原子力発電所の緊急時活動レベル（ＥＡＬ）を例示しているが、適用は特に限定されない。また分類２１の各々において三段階のレベル区分２２が設定されているがこのレベル区分２２の段数は特に限定されない。

【0018】

プロセス値３０は、プラント１１に設置されたセンサで検出された温度、圧力、放射線量等の検出値や、機器稼働状態、ユーザ操作のＯＮ／ＯＦＦ等の状態値を示すもので、リアルタイムに時系列に取得されるものである。

【0019】

関連付け部１２で関連付けられるプロセス値３０と判断基準２５とは、人間系で予め設定することができる事項である。ここで関連付け部１２の機能を、図４を参照して説明する。このように、それぞれのレベル区分２２（２２_AL，２２_SE，２２_GE）の判断基準２５（２５_AL，２５_SE，２５_GE）は、プロセス値３０n（ｎ＝１～８）に関連付けされている。さらに、上位のレベル区分２２の判断基準２５は、下位のレベル区分２２の判断基準２５の成否にも関連付けられている（例えば、判断基準２５_GEにおける判断基準２５_SE，判断基準２５_SEにおける判断基準２５_AL）。

【0020】

図１に戻って説明を続ける。データ保持部１５に保持されるプロセス値３０は、関連付けされた判断基準２５が単数又は複数の場合がある。また、判断基準２５が関連付けされないプロセス値３０は保持されていない。

【0021】

条件パラメータ２６には、それぞれの判断基準２５に関連付けたプロセス値３０について、成立／不成立を決定する条件が設定されている。プロセス値３０がセンサ等の検出値であれば成立／不成立の決定には予め設定された閾値が条件パラメータ２６として用いられる。またプロセス値３０が機器稼働状態やユーザ操作のＯＮ／ＯＦＦ等の状態値であれば二値化され成立／不成立に割り当てられた状態値が条件パラメータ２６として用いられる。

【0022】

さらに条件パラメータ２６に従って、それぞれのプロセス値３０における条件の成立／不成立の結果の組み合わせから、判断基準２５の到達の成否が出力されるように、論理演算回路が形成されている。そして、分類２１が共通するレベル区分２２（２２_AL，２２_SE，２２_GE）の判断基準２５（２５_AL，２５_SE，２５_GE）については、到達成否が連続的に判定できるよう論理演算回路が形成されている。つまり、一つの分類２１につき、一つの論理演算回路で、一連のレベル区分２２（２２_AL，２２_SE，２２_GE）が表されている。なお図６において、符号３５はＯＲ演算子を表し、符号３６はＡＮＤ演算子を表している。

【0023】

判定部１６は、条件パラメータ２６に基づき分類２１毎に形成した論理演算回路に、プロセス値３０の時系列を入力する。そして、それぞれの分類２１で進展するレベル区分２２（２２_AL，２２_SE，２２_GE）が、判断基準２５（２５_AL，２５_SE，２５_GE）に到達したか否かを判定する。そして、この判定結果は、出力部１７から出力され、判断基準２５に到達した事象の分類２１及び状況のレベル区分２２の情報が開示される。

【0024】

（第２実施形態）
次に図３から図７を参照して本発明における第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態に係る重大事故判定装置１０Ｂ（１０）を示すブロック図である。なお、図３において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0025】

第２実施形態の重大事故判定装置１０Ｂは、第１実施形態の重大事故判定装置１０Ａの構成に加え、さらに判断基準２５が未到達である場合、到達する時間を推定する推定部２７を備えている。さらに、判断基準２５に到達したことで出力部１７から出力された事象の分類２１及び状況のレベル区分２２の進展情報３１（図４～図７）を表示させる表示部１８を備えている。

【0026】

推定部２７は、判断基準２５が未到達である場合、到達する時間を推定する。つまり、未到達の判断基準２５に関連付けされたそれぞれのプロセス値３０の今後の挙動を推定し各々の条件が不成立から成立に切り替わる時間を推定する。そして論理演算回路において判断基準２５に到達する時間を推定する。

【0027】

表示部１８は、判断基準２５に到達すると、出力部１７から出力された分類２１及びレベル区分２２の進展情報３１を表示させる。さらに表示部１８は、判断基準２５が未到達であっても、推定される到達時間を表示できる。

【0028】

図４はいずれのレベル区分２２においても分類２１の判断基準２５が未到達である場合を示すツリー表示である。図５はいずれかのレベル区分２２（図示は「ＡＬ」と「ＳＥ」）において分類２１の判断基準２５が到達した場合を示すツリー表示である。

【0029】

図４及び図５に示すように、ツリー表示は、共通事象の分類２１₂₃で異なるレベル区分２２（２２_AL，２２_SE，２２_GE）を定義した判断基準２５（２５_AL，２５_SE，２５_GE）の各々が、到達したか否かを示している（図示は「ＡＬ」及び「ＳＥ」は到達、「ＧＥ」は未到達）。

【0030】

そしてツリー表示は、互いに関連付けられたプロセス値３０及び判断基準２５を、事象の進展方向に沿って論理接続させたものである。ツリー表示では、判断基準２５に関連付けされている論理演算式３５，３６やプロセス値３０_n（ｎ＝１～８）を、判定や推定の根拠として時間軸に沿って提示することができる。

【0031】

図６は、いずれのレベル区分２２においても分類２１の判断基準２５が未到達である場合を示すタイル表示である。図７は事象の分類２１のうち判断基準２５に到達（ＡＬ２１，ＡＬ２２，ＳＥ２３，ＧＥ０３）したレベル区分２２を示したタイル表示である。

【0032】

図６及び図７に示すように、進展情報３１の出力に基づいて、事象の分類２１別にタイル表示されている。そして、事象の分類２１のいずれかが判断基準２５に到達した場合（図７のＡＬ２１，ＡＬ２２，ＳＥ２３，ＧＥ０３）、対応する状況のレベル区分２２に切り替えてタイル表示する。なお、判断基準２５に到達した場合の表示切替は、図示するようにタイルの背景を反転させたり、その他のグラフィック操作をしたりして、人間が認識できるようにする。

【0033】

（第３実施形態）
次に図８を参照して本発明における第３実施形態について説明する。図８は第３実施形態に係る重大事故判定装置１０Ｃ（１０）を示すブロック図である。なお、図８において図１又は図３と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

【0034】

第３実施形態の重大事故判定装置１０Ｃは、第１実施形態の重大事故判定装置１０Ａの構成又は第２実施形態の重大事故判定装置１０Ｂの構成に加え、さらにプラント１１の重大事故シミュレータ２８を備えている。この重大事故シミュレータ２８は、プラント１１において、仮想的に判断基準２５を到達させることができる。このシミュレーションの結果に基づいて、それぞれの判断基準２５に関連付けするプロセス値３０及び判定に用いる条件パラメータ２６を設定又は更新することができる。

【0035】

重大事故シミュレータ２８で、プラント１１に仮想的な重大事故を発生させたときの、プロセス値３０xと条件パラメータ２６との関係を機械学習部３２において学習させて学習モデル３３を作成することができる。その後、シミュレータ２８を利用して、判断基準２５に到達する仮想的なプロセス値３０yを見い出す。そしてこの仮想的なプロセス値３０yを更新部３４に入力し学習モデル３３で条件パラメータ２６を更新させることができる。具体的な学習方法としてはパーセプトロンやマルチレイヤ―パーセプトロンやディープラーニングといった、ニューラルネットワークと呼ばれる技術を活用することができる

【0036】

図９（Ａ）のフローチャートに基づいて各実施形態に係る重大事故判定方法の工程及び重大事故判定プログラムのアルゴリズムを説明する。図９（Ｂ）はステップＳ１３のサブルーチンである。

【0037】

まずプラント事故で発生する事象の分類２１と状況のレベル区分２２とで定義した判断基準２５をデータベース２０に保持させる（Ｓ１１）。そして、プラント１１のプロセス値３０を判断基準２５に関連付けてデータ保持する（Ｓ１２）。さらに、それぞれの判断基準２５に関連付けられたプロセス値３０について、成立／不成立を決定し論理演算する条件パラメータ２６を設定する（Ｓ１３）。

【0038】

ここで、プラント事故が発生した場合（Ｓ１４ Ｙｅｓ）、時系列にプロセス値３０を条件パラメータ２６に基づいて判定する（Ｓ１５）。そして、いずれかの判断基準２５に到達した場合は（Ｓ１６ Ｙｅｓ）、対応する事象の分類２１及び状況のレベル区分２２を出力し表示させる（Ｓ１７）。さらに次段のレベル区分２２の判断基準に到達するまでの時間を推定し表示させる（Ｓ１８）。そして、このレベル区分２２が最終段（ＧＥ）に到達するまで、（Ｓ１５）から（Ｓ１８）のフローを繰り返す（Ｓ１９ Ｎｏ Ｙｅｓ，ＥＮＤ）。

【0039】

なお、条件パラメータ２６の設定（Ｓ１３）については、図９（Ｂ）に示すサブルーチンで適時更新することができる。まず、プラントの重大事故シミュレータ２８で判断基準２５に到達する仮想的なプロセス値３０yを見い出す（Ｓ２１）。そして、予め作成されている学習モデル３３に基づいて、シミュレーションした仮想的なプロセス値３０yと判断基準２５との関係から、新たな条件パラメータ２６を設定し更新する（Ｓ２２、ＲＥＴＵＲＮ）。

【0040】

以上述べた少なくともひとつの実施形態の重大事故判定装置によれば、分類した事象毎に進展状況をレベル区分し割り付けた判断基準にプラントのプロセス値を関連付けて判定することにより、緊急事態の状況判断の精度を高めプラント重大事故の信頼性を向上させることが可能となる。

【0041】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0042】

以上説明した重大事故判定装置は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。このため重大事故判定装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、重大事故判定プログラムにより動作させることが可能である

【0043】

また重大事故判定プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。

【0044】

また、本実施形態に係る重大事故判定プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。また、重大事故判定装置は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワーク又は専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。

【符号の説明】

【0045】

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）…重大事故判定装置、１１…プラント、１２…関連付け部、１５…データ保持部、１６…判定部、１７…出力部、１８…表示部、２０…データベース、２１…分類、２２…レベル区分、２５…判断基準、２６…条件パラメータ、２７…推定部、２８…重大事故シミュレータ、３０…プロセス値、３１…進展情報、３２…機械学習部、３３…学習モデル、３４…更新部、３５…論理演算式。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】