特許 7104607 燃料配置特定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-12

(45)【発行日】2022-07-21

(54)【発明の名称】燃料配置特定システム

(51)【国際特許分類】

   G21C 19/02 20060101AFI20220713BHJP

   G06T 7/70 20170101ALI20220713BHJP

【ＦＩ】

G21C19/02 010

G21C19/02 020

G06T7/70 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018212922

(22)【出願日】2018-11-13

(65)【公開番号】P2020079743

(43)【公開日】2020-05-28

【審査請求日】2021-10-14

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】小西 孝明

(72)【発明者】

【氏名】長井 隆浩

(72)【発明者】

【氏名】小林 希士

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２５７９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２５７９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１９１９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９６９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３４３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３５１６５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｃ １９／０２

Ｇ２１Ｃ １７／００－１７／１４

Ｇ０６Ｔ ７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の燃料集合体と前記燃料集合体を支持する支持部とを上方から撮像するように設置された撮像機と、
前記燃料集合体と前記支持部に光を上方向から照射するように設置された上方照明と、
前記燃料集合体と前記支持部に光を斜め上方向から照射するように設置された斜方照明と、
前記撮像機が撮像した画像を処理する画像処理部と、
を備え、
前記撮像機は、
前記上方照明が点灯し前記斜方照明が消灯した状態で第１の撮像画像を撮像し、
前記上方照明が消灯し前記斜方照明が点灯した状態で第２の撮像画像を撮像し、
前記画像処理部は、
前記第２の撮像画像に含まれる領域の輝度差によって、前記燃料集合体の上部に設けられた識別情報を抽出する処理と、
前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像との輝度の差分から、前記燃料集合体の間の格子状領域を抽出する処理と、
を実施する、
ことを特徴とする燃料配置特定システム。

【請求項2】

前記撮像機は、原子力発電所の炉心の上方に設置され、前記炉心に配置された、複数の前記燃料集合体と前記支持部である上部格子板とを上方から撮像し、
前記上方照明は、前記炉心に光を上方向から照射するように設置され、
前記斜方照明は、前記炉心に光を斜め上方向から照射するように設置されている、
請求項１に記載の燃料配置特定システム。

【請求項3】

前記画像処理部は、抽出した前記識別情報の画像と抽出した前記格子状領域の画像とを重ね合わせて合成して合成画像を得る、
請求項２に記載の燃料配置特定システム。

【請求項4】

前記炉心は、前記燃料集合体と前記上部格子板を含む複数の部分領域に分けられ、
前記撮像機は、前記炉心の上方を移動して前記部分領域ごとに前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像を撮像し、
前記画像処理部は、全ての前記部分領域についての前記合成画像を得ることで、前記識別情報と前記格子状領域が表示された前記炉心の全体撮像画像を得る、
請求項３に記載の燃料配置特定システム。

【請求項5】

前記上方照明は、前記炉心の上方を移動する台車に備えられている、
請求項２に記載の燃料配置特定システム。

【請求項6】

前記斜方照明は、前記炉心の上方から吊り下げられて配置されている、
請求項２に記載の燃料配置特定システム。

【請求項7】

前記斜方照明は、前記炉心の壁面に備えられている、
請求項２に記載の燃料配置特定システム。

【請求項8】

前記斜方照明は、前記斜方照明からの光が前記燃料集合体に遮られて前記上部格子板に当たらない俯角を持つように設置されている、
請求項２に記載の燃料配置特定システム。

【請求項9】

前記斜方照明は、前記炉心の周方向に沿って複数が設置されている、
請求項２に記載の燃料配置特定システム。

【請求項10】

前記画像処理部は、前記全体撮像画像において、前記燃料集合体の位置を前記格子状領域に基づいて定める、
請求項４に記載の燃料配置特定システム。

【請求項11】

前記撮像機は、原子力発電所の燃料格納プールの上方に設置され、前記燃料格納プールに配置された、複数の前記燃料集合体と前記支持部である燃料ラックとを上方から撮像し、
前記上方照明は、前記燃料格納プールに光を上方向から照射するように設置され、
前記斜方照明は、前記燃料格納プールに光を斜め上方向から照射するように設置されている、
請求項１に記載の燃料配置特定システム。

【請求項12】

前記画像処理部は、抽出した前記識別情報の画像と抽出した前記格子状領域の画像とを重ね合わせて合成して合成画像を得る、
請求項１１に記載の燃料配置特定システム。

【請求項13】

前記燃料格納プールは、前記燃料集合体と前記燃料ラックを含む複数の部分領域に分けられ、
前記撮像機は、前記燃料格納プールの上方を移動して前記部分領域ごとに前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像を撮像し、
前記画像処理部は、全ての前記部分領域についての前記合成画像を得ることで、前記識別情報と前記格子状領域が表示された前記燃料格納プールの全体撮像画像を得る、
請求項１２に記載の燃料配置特定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子力発電所において燃料の配置を特定するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所の原子炉内に配置された燃料（燃料集合体）は、使用後に使用済燃料集合体として保管プール（燃料格納プール）に保管される。使用済燃料集合体の炉心から保管プールへの移動、及び新しい燃料集合体の炉心への装荷は、定期検査での一工程として実施されている。炉心の所定の位置から燃料が取り出されているか、保管プールの所定の位置に燃料が配置されたか、及び炉心の所定の位置に燃料が装荷されたかを確認するために、燃料集合体の上部に刻印された、個々の燃料集合体を特定する文字（刻印文字）を水中カメラ等によって撮像し、撮像画像を人が目視することで、正しい刻印文字の燃料集合体を取り扱ったかを判断している。

【0003】

従来の技術では、多数配列された燃料集合体を１台の水中カメラを用いて１列ごとに撮像していたので、全ての燃料集合体の刻印文字の特定には非常に時間がかかり、定期検査に要する時間が長い。

【0004】

特許文献１には、燃料配置の検査時間を短縮する技術の例として、複数の水中カメラと水中照明の反射板を備え、燃料交換機等によって水中を移動し、燃料集合体の複数列を同時に撮影する装置が記載されている。

【0005】

また、燃料集合体が正しい位置に装荷されているかを確認するには、燃料集合体の刻印文字と炉心内の位置情報とを紐付けて管理する必要がある。

【0006】

特許文献２には、刻印文字と燃料集合体の装荷位置を特定する技術の例が記載されている。特許文献２に記載の装置は、燃料交換機に取り付けられた位置指示具と、上部格子板または燃料ラックに配置された番地測定治具とを備え、燃料交換機を移動した際の位置指示具と番地測定治具とのずれを測定することで、燃料集合体の装荷位置番地を特定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平０５－０２７０７９号公報

【文献】特開２００１－３１８１８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

定期検査にかかる時間を短縮するには、燃料集合体の刻印文字を効率的に認識し、どの刻印文字の燃料集合体がどの位置に存在するかを特定する時間を短縮する必要がある。燃料集合体の刻印文字をより効率的に認識するには、より多くの燃料集合体を一括で撮像できることが望ましい。燃料集合体の刻印文字と位置を特定する時間を短縮するには、燃料集合体の刻印文字と位置とを効率よく関連付けることができるのが望ましい。

【0009】

特許文献１に記載の装置のように、水面高さ付近の燃料交換機から燃料集合体の付近まで固定具で吊り下げられた水中カメラを水中で移動させる装置では、水中カメラと燃料集合体との距離が短く、より多くの燃料集合体を一括で撮像するのが困難である。また、固定具で吊り下げられた水中カメラを、水中にて高速で移動させるのは難しい。

【0010】

特許文献２に記載の装置のように、燃料交換機を移動させて燃料集合体の位置を特定する装置では、短時間で複数の燃料集合体の位置を特定するのが困難であり、燃料集合体の刻印文字と位置とを効率よく関連付けるのが難しい。

【0011】

本発明の目的は、燃料集合体の刻印文字を効率的に認識でき、燃料集合体の刻印文字と位置とを高速に特定できる燃料配置特定システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明による燃料配置特定システムは、複数の燃料集合体と前記燃料集合体を支持する支持部とを上方から撮像する撮像機と、前記燃料集合体と前記支持部に光を上方向から照射するように設置された上方照明と、前記燃料集合体と前記支持部に光を斜め上方向から照射するように設置された斜方照明と、前記撮像機が撮像した画像を処理する画像処理部とを備える。前記撮像機は、前記上方照明が点灯し前記斜方照明が消灯した状態で第１の撮像画像を撮像し、前記上方照明が消灯し前記斜方照明が点灯した状態で第２の撮像画像を撮像する。前記画像処理部は、前記第２の撮像画像に含まれる領域の輝度差によって、前記燃料集合体の上部に設けられた識別情報を抽出する処理と、前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像との輝度の差分から、前記燃料集合体の間の格子状領域を抽出する処理とを実施する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によると、燃料集合体の刻印文字を効率的に認識でき、燃料集合体の刻印文字と位置とを高速に特定できる燃料配置特定システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施例による燃料配置特定システムの構成の概略を示す図である。

【図2】本発明の実施例による燃料配置特定システムが実行する、燃料の配置を特定するプロセスを示すブロック図である。

【図3】炉心と燃料格納プールを上方から見た図である。

【図4】炉心の一部を上方から見た図である。

【図5】図４の破線Ａ－Ａにおける断面図である。

【図6】上方照明撮像画像の一部を示す図である。

【図7】上方照明撮像画像における、燃料集合体上部ハンドルの上面を示す図である。

【図8】図７の破線Ｂ－Ｂにおける断面図である。

【図9】炉心の一部を上方から見た図である。

【図10】図９の破線Ｃ－Ｃにおける断面図である。

【図11】斜方照明撮像画像の一部を示す図である。

【図12】斜方照明撮像画像における、燃料集合体上部ハンドルの上面を示す図である。

【図13】図１２の破線Ｂ－Ｂにおける断面図である。

【図14A】刻印文字の画像を示す図である。

【図14B】燃料集合体の間の格子状領域の画像を示す図である。

【図14C】刻印文字の画像と格子状領域の画像とを重ね合わせて合成して得た部分領域の合成画像を示す図である。

【図14D】全体撮像画像を示す図である。

【図15】刻印文字とその位置とを表す刻印文字リストの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明による燃料配置特定システムは、原子力発電所における燃料交換作業のために、炉心に装荷された燃料または燃料格納プールに保管された燃料の配置を特定することができる。以下、本発明の実施例による燃料配置特定システムを、図面を用いて説明する。

【0016】

図１は、本実施例による燃料配置特定システムの構成の概略を示す図である。燃料配置特定システムは、撮像機５、上方照明６、斜方照明７、台車８、照明制御部９、画像取得部１０、画像処理部１１、記憶部１２、及び表示部１４を備える。照明制御部９、画像取得部１０、画像処理部１１、及び記憶部１２は、コンピュータ１３で構成されている。

【0017】

撮像機５は、原子力発電所の炉心１に配置された撮像対象である燃料集合体２と上部格子板４を撮像するように、炉心１の上方に設置されている。撮像機５は、燃料集合体２と上部格子板４を上方から、上部格子板４に略垂直な方向（燃料集合体２の長さ方向に略平行な方向）に撮像する。上部格子板４は、燃料集合体２の上部を支持する支持部であり、格子状の板状部材である。

【0018】

上方照明６は、炉心１に光を上方向から照射するように、撮像機５の近傍に設置されている。すなわち、上方照明６は、上部格子板４の上面に対して略垂直な方向（燃料集合体２の長さ方向に略平行な方向）に光を照射する。

【0019】

斜方照明７は、炉心１に光を斜め上方向から照射するように、上方照明６よりも炉心１の近傍に設置されている。すなわち、斜方照明７は、上部格子板４の上面に対して斜め上方向から光を照射する。

【0020】

台車８は、撮像機５と上方照明６を備え、炉心１の上方を移動する。台車８は、燃料交換機に設けられた台車を用いてもよく、既存の任意の台車を用いることもできる。台車８は、作業員に制御される。

【0021】

照明制御部９は、上方照明６と斜方照明７に接続され、上方照明６と斜方照明７の点灯と消灯を切り替える。

【0022】

画像取得部１０は、撮像機５に接続され、撮像機５の撮像を制御し、撮像機５が撮像した画像を取得する。

【0023】

画像処理部１１、画像取得部１０から送られた画像を処理する。

【0024】

記憶部１２は、画像処理部１１から送られた画像を保存する。

【0025】

表示部１４は、コンピュータ１３に接続され、画像処理部１１が処理した画像や記憶部１２が記憶した画像を表示する。

【0026】

燃料集合体２は、その上部に燃料集合体上部ハンドル３を備える。燃料集合体２の上部には、個々の燃料集合体２を特定するための識別情報が設けられている。この識別情報は、個々の燃料集合体２に固有の情報であり、燃料集合体２の上部に刻印文字として刻印されている。刻印文字は、燃料集合体上部ハンドル３の上面に設けられてもよく、燃料集合体２の上面に設けられてもよい。

【0027】

図１に示した例では、撮像機５と上方照明６は、器具を介して台車８に固定されており、斜方照明７は、炉心１の上方から支持部材で吊り下げられて配置されている。撮像機５と上方照明６と斜方照明７の配置は、後述する撮像画像が得られるような配置であれば、図１に示した配置に限らない。例えば、斜方照明７を炉心１の領域の壁面に設置してもよく、上方照明６を炉心１の上方から吊り下げて配置してもよい。

【0028】

なお、本実施例では、燃料集合体２の刻印文字は、文字、数字、及び記号を含み、燃料集合体上部ハンドル３の上面に窪んで描かれている。

【0029】

本実施例による燃料配置特定システムは、撮像機５が撮像した燃料集合体２と上部格子板４の画像から燃料集合体２の刻印文字と炉心１内での位置とを関連付けて、どの刻印文字を持つ燃料集合体２が炉心１内のどの位置に存在するかを特定する。

【0030】

図２は、本実施例による燃料配置特定システムが実行する、燃料（燃料集合体２）の配置を特定するプロセスを示すブロック図である。

【0031】

ステップＳ１０１で、燃料集合体２の配置の特定プロセスが開始される。

【0032】

ステップＳ１０２は、台車の移動ステップである。台車８は、撮像機５が燃料集合体２と上部格子板４を撮像する位置に移動するまで、移動する。炉心１は、台車８の移動範囲と撮像機５の撮像範囲に応じて、炉心１の上方から見て、撮像対象である燃料集合体２と上部格子板４を含む複数の部分領域に分けられる。撮像機５は、予め定めた順番に従って、この部分領域を１つずつ撮像する。このため、撮像機５は、撮像すべき部分領域を撮像できる位置に、台車８で移動する。なお、撮像機５が一度の撮像で燃料集合体２と上部格子板４の全体を撮像できれば、この全体が１つの部分領域であると考える。撮像機５が撮像すべき部分領域を撮像できる位置まで移動したら、台車８は、移動を停止する。

【0033】

ステップＳ１０３は、上方照明の点灯ステップである。上方照明６は、照明制御部９により点灯し、燃料集合体２の上面、燃料集合体上部ハンドル３の上面、及び上部格子板４の上面に対して略垂直に光を照射する。斜方照明７は、照明制御部９により消灯している。

【0034】

ステップＳ１０４は、画像の撮像ステップである。撮像機５は、上方照明６が点灯し斜方照明７が消灯した状態で、撮像すべき部分領域に存在する燃料集合体２と上部格子板４を撮像する。

【0035】

ステップＳ１０５は、上方照明撮像画像データの取得ステップである。画像取得部１０は、撮像機５がステップＳ１０４で撮像した画像である上方照明撮像画像を、上方照明撮像画像データとして取得する。

【0036】

ステップＳ１０６は、斜方照明の点灯ステップである。斜方照明７は、照明制御部９により点灯し、燃料集合体２の上面、燃料集合体上部ハンドル３の上面、及び上部格子板４の上面に対して斜め上方向から光を照射する。上方照明６は、照明制御部９により消灯する。

【0037】

ステップＳ１０７は、画像の撮像ステップである。撮像機５は、斜方照明７が点灯し上方照明６が消灯した状態で、撮像すべき部分領域に存在する燃料集合体２と上部格子板４を撮像する。

【0038】

ステップＳ１０８は、斜方照明撮像画像データの取得ステップである。画像取得部１０は、撮像機５がステップＳ１０７で撮像した画像である斜方照明撮像画像を、斜方照明撮像画像データとして取得する。

【0039】

ステップＳ１０９は、刻印文字の抽出処理ステップである。画像処理部１１は、画像取得部１０から送られた斜方照明撮像画像データを用い、斜方照明撮像画像に含まれる領域の輝度差によって、斜方照明撮像画像から燃料集合体２のそれぞれの刻印文字を抽出する。

【0040】

ステップＳ１１０は、刻印文字画像データの取得ステップである。画像処理部１１は、ステップＳ１０９で抽出した刻印文字の画像を、刻印文字画像データとして取得する。

【0041】

ステップＳ１１１は、画像の差分処理ステップである。画像処理部１１は、画像取得部１０から送られた上方照明撮像画像データと斜方照明撮像画像データを用い、上方照明撮像画像と斜方照明撮像画像との輝度の差分を求め、求めた差分から、上部格子板４と制御棒１７を含む領域である、燃料集合体２の間の格子状領域（燃料集合体２同士の間に形成された格子状領域）を抽出する。

【0042】

ステップＳ１１２は、マッピング画像データの取得ステップである。画像処理部１１は、ステップＳ１１１で抽出した格子状領域の画像を、マッピング画像データとして取得する。

【0043】

ステップＳ１１３は、全領域を撮像したか否かの判定ステップである。作業員または画像処理部１１は、燃料集合体２と上部格子板４からなる領域の部分領域の全て、すなわち撮像対象である燃料集合体２と上部格子板４の全領域を、撮像機５が撮像したか否かを判定する。

【0044】

撮像機５が全領域を撮像していない場合は、ステップＳ１０２に戻り、撮像機５が次に撮像すべき部分領域を撮像できる位置に移動するまで、台車８が移動し、ステップＳ１０３からステップＳ１１３を繰り返す。

【0045】

撮像機５が全領域を撮像していた場合は、ステップＳ１１４に進む。

【0046】

ステップＳ１１４は、画像の合成ステップである。画像処理部１１は、ステップＳ１１０で取得した刻印文字画像データとステップＳ１１２で取得したマッピング画像データとを用いて、刻印文字の画像と格子状領域の画像とを、刻印文字の位置と燃料集合体２の位置とが炉心１内での位置と一致するように重ね合わせて合成する。燃料集合体２の位置は、格子状領域の位置から分かる。画像処理部１１は、全ての部分領域、すなわち撮像対象である燃料集合体２と上部格子板４の全領域について、刻印文字の画像と格子状領域の画像とを合成した合成画像を得ることで、炉心１の全体撮像画像を得る。この全体撮像画像には、刻印文字と格子状領域が表示されている。

【0047】

ステップＳ１１５は、全体撮像画像データの取得ステップである。画像処理部１１は、ステップＳ１１４で合成した全領域についての画像である全体撮像画像を、全体撮像画像データとして取得する。

【0048】

ステップＳ１１６は、画像の保存・表示ステップである。画像処理部１１は、ステップＳ１１５で取得した全体撮像画像データを記憶部１２に保存し、全体撮像画像を表示部１４に表示する。画像処理部１１は、全体撮像画像データの記憶部１２への保存と全体撮像画像の表示部１４への表示との一方または両方を実行することができる。また、画像処理部１１は、上方照明撮像画像データ、斜方照明撮像画像データ、刻印文字画像データ、及びマッピング画像データのうち少なくとも１つのデータを記憶部１２に保存してもよく、上方照明撮像画像、斜方照明撮像画像、刻印文字の画像、及び格子状領域の画像のうち少なくとも１つの画像を表示部１４に表示してもよい。

【0049】

図２に示したプロセスでは、上方照明６を点灯して撮像した後に、上方照明６を消灯して斜方照明７を点灯して撮像する。本実施例による燃料配置特定システムでは、初めに斜方照明７を点灯し上方照明６を消灯して撮像し、その後に斜方照明７を消灯し上方照明６を点灯して撮像してもよい。

【0050】

図１に示した燃料配置特定システムは、上方照明６と斜方照明７を１つずつ備える。本実施例による燃料配置特定システムは、上方照明６と斜方照明７のそれぞれを、１つまたは複数備えることができる。例えば、燃料配置特定システムが複数の斜方照明７を備える場合には、炉心１を上方から見たときに燃料集合体２を囲むように、炉心１の周方向に沿って複数の斜方照明７が設置され、複数の斜方照明７のうちの１つまたは複数を交替で点灯するか、複数の斜方照明７の全てを同時に点灯して撮像する。複数の斜方照明７を点灯すると、斜方照明撮像画像に含まれる領域の輝度差や上方照明撮像画像と斜方照明撮像画像との輝度差が大きくなり、より正確かつ容易に刻印文字や格子状領域を抽出できる。

【0051】

以下では、図２のブロック図に示したステップについて詳細に説明する。

【0052】

ステップＳ１０２の台車８の移動ステップについて、図３を用いて説明する。

【0053】

図３は、炉心１と燃料格納プール１５を上方から見た図である。炉心１には、燃料集合体２が配置されている。燃料格納プール１５は、燃料ラック２２に収納された使用済の燃料集合体２を保管する。撮像機５を備えた台車８は、炉心１と燃料格納プール１５の上方の平面に設けられたレール上を移動する。台車８は、直交する２軸に沿う平行移動の組み合わせによって、任意の位置に移動可能な構成を備える。

【0054】

ステップＳ１０２において、台車８は、撮像機５が撮像すべき部分領域の上方に位置するまで、移動する。

【0055】

次に、ステップＳ１０３の上方照明の点灯ステップと、ステップＳ１０４の画像の撮像ステップと、ステップＳ１０５の上方照明撮像画像データの取得ステップについて、図４から図８を用いて説明する。

【0056】

図４は、炉心１の一部を上方から見た図である。炉心１は、上方から見ると、上部格子板４により正方形の領域（セル）に分割される。セルの中心には、４つのブレードを備えて上方から見ると十字形状の制御棒１７が配置される。上部格子板４と制御棒１７とで囲まれた、セル内の４つの領域のそれぞれには、チャンネルボックス１６に囲われた燃料集合体２が１体ずつ配置されている。燃料集合体２の上部には、燃料集合体上部ハンドル３が取り付けられている。セル内では、４体の燃料集合体２の燃料集合体上部ハンドル３が、制御棒１７のブレードの向きと４５度をなす角度で、制御棒１７の中心を囲むように配置されている。燃料集合体上部ハンドル３の上面には、ハンドル３の向きに沿って、燃料集合体２の刻印文字２６が刻印されている。

【0057】

なお、燃料集合体上部ハンドル３の向きは、任意であり、制御棒１７のブレードの方向と４５度をなす角度でなくてもよい。

【0058】

図５は、図４の破線Ａ－Ａにおける断面図、すなわち炉心１の一部を側方から見た断面図である。なお、図５では、制御棒１７を示すのを省略している。

【0059】

上部格子板４は、その上面がチャンネルボックス１６の上端より下に位置する。燃料集合体上部ハンドル３は、その上面がチャンネルボックス１６の上端より上に位置する。これらの位置関係から、上方照明６が点灯したときに炉心１を上方から見ると、上部格子板４を直接視認できるとともに、燃料集合体上部ハンドル３の上面を直接視認できる。

【0060】

ステップＳ１０３で上方照明６が点灯し（斜方照明７は消灯している）、ステップＳ１０４で撮像機５が撮像すると、図６に示す上方照明撮像画像が取得できる。

【0061】

図６は、ステップＳ１０４で撮像機５が撮像した上方照明撮像画像の一部を示す図である。１つの上方照明撮像画像には複数（例えば４０個）のセルが含まれるが、図６では、説明を分かりやすくするために、１つのセルについての上方照明撮像画像３０を示している。

【0062】

燃料集合体２、燃料集合体上部ハンドル３、上部格子板４、及び制御棒１７には、上方照明６からの光が当たっている。このため、上方照明撮像画像３０では、燃料集合体２、燃料集合体上部ハンドル３、上部格子板４、及び制御棒１７を視認可能である。

【0063】

図７と図８を用いて、上方照明撮像画像３０における、燃料集合体上部ハンドル３の上面に刻印された刻印文字２６の見え方について説明する。

【0064】

図７は、上方照明撮像画像３０における、燃料集合体上部ハンドル３の上面を示す図である。燃料集合体上部ハンドル３の上面は、刻印文字２６が刻印されていない平面である平面領域１８と、刻印文字２６の形を表している刻印文字領域１９とに分かれる。

【0065】

図８は、図７の破線Ｂ－Ｂにおける断面図、すなわち燃料集合体上部ハンドル３の上部を側方から見た断面図である。図８に示すように、刻印文字領域１９は、燃料集合体上部ハンドル３の上面が窪んだ領域であり、窪んだ形状によって刻印文字２６が描かれている。

【0066】

上方照明６が点灯して、燃料集合体上部ハンドル３の上面に対して略垂直に光６ａが照射されていると、刻印文字領域１９には真上から上方照明６の光６ａが当てられている。このため、上方照明撮像画像３０では、刻印文字領域１９には光６ａが遮られて影となる部分がなく、刻印文字領域１９の輝度は、平面領域１８と同じ輝度となる。

【0067】

以上のようにして、ステップＳ１０４で、図６に示すような燃料集合体２、燃料集合体上部ハンドル３、上部格子板４、及び制御棒１７を視認可能な上方照明撮像画像３０が撮像される。上方照明撮像画像３０では、平面領域１８と刻印文字領域１９とが同じ輝度である。

【0068】

ステップＳ１０５で、画像取得部１０は、上方照明撮像画像３０を上方照明撮像画像データとして取得する。なお、平面領域１８と刻印文字領域１９とが同じ輝度で撮像されているので、上方照明撮像画像３０を用いて刻印文字２６を抽出するのは困難である。

【0069】

次に、ステップＳ１０６の斜方照明の点灯ステップと、ステップＳ１０７の画像の撮像ステップと、ステップＳ１０８の斜方照明撮像画像データの取得ステップについて、図９から図１３を用いて説明する。

【0070】

図９は、図４と同様に、炉心１の一部を上方から見た図である。図９には、炉心１を斜め上方向から照射する斜方照明７も示している。図９では、一例として、斜方照明７は、照射する光の向きが燃料集合体上部ハンドル３の向きに直交するまたは平行であるように配置されており、破線Ｃ－Ｃの向きに光を照射する。但し、斜方照明７が照射する光の向きは、破線Ｃ－Ｃの向きでなくてもよい。

【0071】

図１０は、図９の破線Ｃ－Ｃにおける断面図、すなわち炉心１の一部を側方から見た断面図である。図１０には、斜方照明７も示している。なお、図１０では、制御棒１７を示すのを省略している。

【0072】

図９と図１０に示すように、炉心１を上方から見たときに破線Ｃ－Ｃの方向（図１０の左右方向）において、チャンネルボックス１６の、斜方照明７から最も遠い部分と、この部分に破線Ｃ－Ｃの方向で対向する上部格子板４の、斜方照明７から最も遠い部分との距離をＤとする。

【0073】

図１０に示すように、チャンネルボックス１６の上面と上部格子板４の上面との、上下方向の距離をＨとする。

【0074】

上部格子板４の上面は、チャンネルボックス１６の上面（上端）より下に位置する。このため、斜方照明７の俯角θ（斜方照明７の光軸の、水平面に対する角度）が以下の式（１）
θ＜ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｄ）・・・（１）
を満たすと、上部格子板４は、チャンネルボックス１６の陰に入り、斜方照明７からの光が当たらない。斜方照明７は、照射した光がチャンネルボックス１６に遮られて上部格子板４に当たらないように、式（１）を満たすような俯角θを持つように設置される。

【0075】

燃料集合体上部ハンドル３は、その上面がチャンネルボックス１６の上端より上に位置する。

【0076】

制御棒１７は、通常では、斜方照明７の俯角θが式（１）を満たすと、チャンネルボックス１６に遮られて斜方照明７からの光が当たらないような位置に配置される。

【0077】

以上の位置関係から、上方照明６が消灯して斜方照明７が点灯したときに炉心１を上方から見ると、上部格子板４と制御棒１７は、チャンネルボックス１６に遮られて光が当たらず視認性が低下するが、燃料集合体２と燃料集合体上部ハンドル３は視認可能である。

【0078】

ステップＳ１０６で上方照明６が消灯して斜方照明７が点灯し、ステップＳ１０７で撮像機５が撮像すると、図１１に示す斜方照明撮像画像が取得できる。

【0079】

図１１は、ステップＳ１０７で撮像機５が撮像した斜方照明撮像画像の一部を示す図である。図１１では、図６と同様に、１つのセルについての斜方照明撮像画像４０を示している。

【0080】

燃料集合体２の上面と燃料集合体上部ハンドル３の上面には、斜方照明７からの光が当たっているが、上部格子板４と制御棒１７には、斜方照明７からの光が当たっていない。このため、斜方照明撮像画像４０では、燃料集合体２と燃料集合体上部ハンドル３は、視認可能であり、上部格子板４と制御棒１７は、視認性が低下する。斜方照明撮像画像４０では、上部格子板４と制御棒１７を含む領域である、燃料集合体２の間の格子状領域２５が、斜方照明７からの光が当たらず視認性が低下する。

【0081】

図１２と図１３を用いて、斜方照明撮像画像４０における、燃料集合体上部ハンドル３の上面に刻印された刻印文字２６の見え方について説明する。

【0082】

図１２は、斜方照明撮像画像４０における、燃料集合体上部ハンドル３の上面を示す図である。燃料集合体上部ハンドル３の上面は、刻印文字２６が刻印されていない平面である平面領域１８と、刻印文字２６の形を表している刻印文字領域１９とに分かれる。

【0083】

図１３は、図１２の破線Ｂ－Ｂにおける断面図、すなわち燃料集合体上部ハンドル３の上部を側方から見た断面図である。図１３に示すように、刻印文字領域１９は、燃料集合体上部ハンドル３の上面が窪んだ領域であり、窪んだ形状によって刻印文字２６が描かれている。

【0084】

上方照明６が消灯し斜方照明７が点灯して、燃料集合体上部ハンドル３の上面に対して斜め上方向から光６ｂが照射されていると、刻印文字領域１９は、窪んだ領域であるため平面領域１８の影ができる。このため、斜方照明撮像画像４０では、刻印文字領域１９の輝度は、平面領域１８の輝度よりも低い。

【0085】

以上のようにして、ステップＳ１０７で、図１１に示すような、燃料集合体２の間の格子状領域２５（上部格子板４と制御棒１７を含む領域）の視認性が低く、燃料集合体２と燃料集合体上部ハンドル３が視認可能であり、燃料集合体上部ハンドル３の刻印文字領域１９と平面領域１８とで輝度に差がある斜方照明撮像画像４０が撮像される。

【0086】

ステップＳ１０８で、画像取得部１０は、斜方照明撮像画像４０を斜方照明撮像画像データとして取得する。平面領域１８と刻印文字領域１９とが異なる輝度で撮像されているので、斜方照明撮像画像を用いて刻印文字２６を抽出することが可能である。

【0087】

次に、ステップＳ１０９の刻印文字の抽出処理ステップについて、図１１と図１２を用いて説明する。

【0088】

図１１に示すように、斜方照明撮像画像４０には、燃料集合体２と燃料集合体上部ハンドル３が、燃料集合体２の間の格子状領域２５（上部格子板４と制御棒１７を含む領域）よりも高い輝度で撮像されている。図１２に示すように、斜方照明撮像画像４０には、燃料集合体上部ハンドル３の上面の刻印文字領域１９が、平面領域１８よりも低い輝度で撮像されている。

【0089】

画像処理部１１は、斜方照明撮像画像データを用いて斜方照明撮像画像４０から、燃料集合体２または燃料集合体上部ハンドル３の領域を、燃料集合体２の間の格子状領域２５との輝度差によって抽出し、次に、抽出した領域から、刻印文字領域１９を、平面領域１８との輝度差によって抽出する。抽出された刻印文字領域１９は、刻印文字２６を表す。

【0090】

例えば、画像処理部１１は、任意の閾値以上の輝度を持つ明るい領域を抽出する二値化処理によって、斜方照明撮像画像４０から燃料集合体２の領域を抽出し、次に、抽出した燃料集合体２の領域から、任意の閾値以下の輝度を持つ暗い領域を抽出する二値化処理によって、刻印文字領域１９を抽出する。なお、二値化処理に用いる閾値は、所望の領域を抽出できれば任意の値でよく、固定値でも可変値でもよい。可変の閾値は、例えば、画像の平均輝度などの画像により定まるパラメータを基に、処理する画像に応じて決めることができる。また、画像処理部１１は、刻印文字領域１９を抽出できれば、二値化処理以外の任意の処理を用いてもよく、例えば輝度差を用いたエッジ領域抽出処理を用いてもよい。

【0091】

ステップＳ１１０で、画像処理部１１は、ステップＳ１０９で抽出した刻印文字領域１９の画像（刻印文字２６の画像）を、刻印文字画像データとして取得する。

【0092】

次に、ステップＳ１１１の画像の差分処理ステップについて、図６と図１１を用いて説明する。

【0093】

図６に示すように、上方照明撮像画像３０には、燃料集合体２、燃料集合体上部ハンドル３、上部格子板４、及び制御棒１７が高い輝度で撮像されている。図１１に示すように、斜方照明撮像画像４０には、燃料集合体２と燃料集合体上部ハンドル３が、燃料集合体２の間の格子状領域２５（上部格子板４と制御棒１７を含む領域）よりも高い輝度で撮像されている。

【0094】

画像処理部１１は、上方照明撮像画像データと斜方照明撮像画像データとを用いて、上方照明撮像画像３０と斜方照明撮像画像４０との輝度の差分を求め、この差分から燃料集合体２の間の格子状領域２５（上部格子板４と制御棒１７を含む領域）を抽出する。

【0095】

このとき、刻印文字領域１９も、上方照明撮像画像３０と斜方照明撮像画像４０とで輝度に差分があるため抽出される。しかし、刻印文字領域１９は燃料集合体２の間の格子状領域２５に比べて面積が小さく幅が狭いため、画像処理における領域の収縮・膨張処理により、格子状領域２５を選択的に抽出可能である。なお、格子状領域２５は、例えば、領域面積による選択等の他の方法を用いて抽出してもよい。

【0096】

次に、ステップＳ１１２で、画像処理部１１は、ステップＳ１１１で抽出した燃料集合体２の間の格子状領域２５（上部格子板４と制御棒１７を含む領域）の画像を、マッピング画像データとして取得する。

【0097】

次に、ステップＳ１１３で、撮像機５が、撮像対象である燃料集合体２と上部格子板４の全領域を撮像したか否かを判定する。この判定は、例えば、これまでに撮像した全ての部分領域が、撮像対象である燃料集合体２と上部格子板４の全領域を含んでいるか否かを調べることで実行できる。ステップＳ１１３の処理は、作業員が行っても画像処理部１１が行ってもよい。撮像機５が全領域を撮像した場合は、画像の合成ステップであるステップＳ１１４に進む。撮像機５が全領域を撮像していない場合は、まだ撮像していない部分領域を撮像するために、台車の移動ステップであるステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２からステップＳ１１３を繰り返す。

【0098】

次に、ステップＳ１１４の画像の合成ステップについて、図１４Ａから図１４Ｄを用いて説明する。

【0099】

図１４Ａは、ステップＳ１０９で抽出した刻印文字の画像５０を示す図である。図１４Ａには、１つのセルについての刻印文字の画像５０を２つ示している。１つの刻印文字の画像５０には、４つの刻印文字２６が表示されている。

【0100】

図１４Ｂは、ステップＳ１１１で抽出した燃料集合体２の間の格子状領域の画像６０を示す図である。図１４Ｂには、１つのセルについての格子状領域の画像６０を２つ示している。格子状領域の画像６０において、格子状領域２５で囲まれた領域は、燃料集合体２が存在する領域である。

【0101】

図１４Ｃは、同一の部分領域について、刻印文字の画像５０と格子状領域の画像６０とを重ね合わせて合成して得た部分領域の合成画像７０を示す図である。図１４Ｃには、図１４Ａに示した刻印文字の画像５０と、図１４Ｂに示した格子状領域の画像６０とを合成した部分領域の合成画像７０を示している。

【0102】

図１４Ｄは、ステップＳ１１４で得られる全体撮像画像２０を示す図である。全体撮像画像２０は、撮像対象の全ての燃料集合体２と刻印文字２６が、炉心１内での配置と同じ配置で表示された画像である。図１４Ｄでは、見やすくするために、一部の燃料集合体２だけを描き、刻印文字２６を描いていない。

【0103】

ステップＳ１１４では、画像処理部１１は、全ての部分領域、すなわち撮像対象である燃料集合体２と上部格子板４の全領域について、刻印文字画像データとマッピング画像データとを用いて、刻印文字の画像５０と格子状領域の画像６０を合成する。

【0104】

初めに、画像処理部１１は、部分領域のそれぞれについて、同一の部分領域を撮像した刻印文字の画像５０と格子状領域の画像６０とを重ね合わせて合成し、部分領域の合成画像７０を得る。画像処理部１１は、全ての部分領域について、部分領域の合成画像７０を得る。

【0105】

次に、画像処理部１１は、全ての部分領域についての部分領域の合成画像７０を、合成画像７０内の刻印文字２６と燃料集合体２の位置が炉心１内でのこれらの位置と一致するように、互いに結合する。刻印文字２６と燃料集合体２の炉心１内での位置は、合成画像７０に撮像された部分領域の炉心１内での位置から特定できる。部分領域の炉心１内での位置は、例えば、台車８の位置と撮像機５の撮像位置と撮像範囲から特定できる。

【0106】

画像処理部１１は、このようにして、炉心１について刻印文字２６と燃料集合体２の間の格子状領域２５とが表示された全体撮像画像２０、すなわち、撮像対象の全ての刻印文字２６と燃料集合体２とが表示された全体撮像画像２０を得る。

【0107】

同一の部分領域を撮像した刻印文字の画像５０と格子状領域の画像６０は、合成されて重ねて表示される。従って、刻印文字２６は、格子状領域の画像６０中の上部格子板４の位置と関連付けられて、全体撮像画像２０内に表される。すなわち、刻印文字画像データとマッピング画像データは、互いに関連付けられる。

【0108】

また、画像処理部１１は、全体撮像画像２０において、燃料集合体２の位置を、燃料集合体２の間の格子状領域２５に基づいて定めることができる。例えば、画像処理部１１は、全体撮像画像２０において、格子状領域２５で囲まれた領域の位置を示す行番号と列番号により、燃料集合体２の位置を特定することができる。この行番号と列番号は、全体撮像画像２０上に配置された格子状領域２５の全体の形状（または、上部格子板４の全体の形状）から、任意の方法で定めることができる。

【0109】

なお、燃料集合体２の位置は、この方法に限らず、任意の方法で特定することができる。例えば、上部格子板４に特徴的な構造を持つセル（上部格子板４で形成される領域）があれば、画像処理部１１は、全体撮像画像２０において、このセル（または、このセルを形成する格子状領域２５）の位置をその特徴的な構造によって抽出し、このセルを基準として行番号と列番号を定め、この行番号と列番号により燃料集合体２の位置を特定してもよい。

【0110】

ステップＳ１１５で、画像処理部１１は、ステップＳ１１４で得られた全体撮像画像２０を、全体撮像画像データとして取得する。

【0111】

ステップＳ１１６で、画像処理部１１は、ステップＳ１１５で取得した全体撮像画像データを記憶部１２に保存したり、全体撮像画像２０を表示部１４に表示したりする。作業員は、全体撮像画像２０を表示部１４に表示して、炉心１内での燃料集合体２の位置と燃料集合体２の刻印文字２６を特定し、どの刻印文字２６の燃料集合体２がどの位置に存在するかを特定できる。

【0112】

本実施例では、刻印文字２６と上部格子板４は、同一の画像（全体撮像画像２０）に表示して互いに関連付けている。刻印文字２６と上部格子板４は、同一の画像中の位置によらなくても、互いに関連付けることができる。例えば、刻印文字の画像５０に表示された刻印文字２６の炉心１内のアドレスと、格子状領域の画像６０に表示された格子状領域２５（上部格子板４と制御棒１７を含む領域）の炉心１内のアドレスとを用いて、刻印文字２６の位置を上部格子板４に対して関連付けることができる。刻印文字画像データとマッピング画像データは、このようして互いに関連付けることもできる。

【0113】

画像処理部１１は、上部格子板４に対して位置を関連付けた刻印文字２６を、刻印文字リストとして記憶部１２に保存したり表示部１４に表示したりすることができる。

【0114】

図１５は、刻印文字２６とその位置とを示す刻印文字リスト２１の例を示す図である。刻印文字リスト２１の行と列は、炉心１内のアドレスを示す。例えば、刻印文字リスト２１において、Ａ列１行の刻印文字「ＡＡ０１」は、炉心１内のアドレス「Ａ１」に存在すること（すなわち、刻印文字「ＡＡ０１」を持つ燃料集合体２は、炉心１内のアドレス「Ａ１」に位置すること）が示されている。

【0115】

本実施例による燃料配置特定システムは、以上に説明した構成を備え、燃料集合体２の刻印文字２６を効率的に認識でき、燃料集合体２の刻印文字２６と燃料集合体２の炉心１内の位置とを高速に関連付けて特定できる。このため、本実施例による燃料配置特定システムは、どの刻印文字２６を持つ燃料集合体２が炉心１内のどの位置に存在するかを効率よく特定して、燃料の配置を特定する時間を短縮できる。

【0116】

また、本実施例による燃料配置特定システムでは、撮像機５は、燃料集合体２の上方を移動する台車８に固定され、燃料集合体２から遠い位置から燃料集合体２を撮像する。このため、本実施例による燃料配置特定システムでは、１度の撮影で広い範囲の領域が撮影でき、より多くの燃料集合体２を一括で撮像できる。また、本実施例による燃料配置特定システムでは、互いに異なる領域（部分領域）を撮像した複数の画像を結合することで、広い範囲の撮像画像を得ることができるので、より多くの燃料集合体２の画像を得ることができえる。

【0117】

なお、本実施例では、炉心１に装荷された燃料集合体２の配置を特定する例を説明したが、本発明による燃料配置特定システムは、原子力発電所の燃料格納プール１５（図３）に保管された使用済の燃料集合体２の配置を特定することもできる。燃料集合体２は、燃料格納プール１５では、燃料ラック２２に支持されている。燃料ラック２２は、上部格子板４と同様に格子状に区切られている。従って、本発明による燃料配置特定システムの、燃料格納プール１５に保管された燃料集合体２の配置を特定する実施例での構成は、上述した実施例において、炉心１を燃料格納プール１５に置き換えるとともに、上部格子板４を燃料ラック２２に置き換えれば得られる。燃料ラック２２は、燃料集合体２を支持する支持部であり、格子状の形状を有する。本発明による燃料配置特定システムでは、燃料格納プール１５に保管された燃料集合体２の配置を特定する構成でも、燃料ラック２２を上記の実施例での上部格子板４として扱うことで、上記の実施例と同様の効果を得ることができる。

【0118】

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0119】

１…炉心、２…燃料集合体、３…燃料集合体上部ハンドル、４…上部格子板、５…撮像機、６…上方照明、６ａ…光、６ｂ…光、７…斜方照明、８…台車、９…照明制御部、１０…画像取得部、１１…画像処理部、１２…記憶部、１３…コンピュータ、１４…表示部、１５…燃料格納プール、１６…チャンネルボックス、１７…制御棒、１８…平面領域、１９…刻印文字領域、２０…全体撮像画像、２１…刻印文字リスト、２２…燃料ラック、２５…格子状領域、２６…刻印文字、３０…上方照明撮像画像、４０…斜方照明撮像画像、５０…刻印文字の画像、６０…格子状領域の画像、７０…部分領域の合成画像。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図15】