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JP7590264B2 - Prediction model building device and prediction device - Google Patents
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Description

本発明は、原子力発電プラントの炉水放射能濃度や放水情報の予測モデル構築装置および予測装置に関する。 The present invention relates to a prediction model construction device and a prediction device for the reactor water radioactivity concentration and water discharge information of a nuclear power plant.

原子力発電プラント(単にプラントとも記す)として、例えば、沸騰水型原子力発電プラントや加圧水型原子力発電プラントが知られている。これらのプラントにおいて、原子炉圧力容器などの主要な構成部材は、腐食を抑制するために、水が接触する接水部にステンレス鋼やニッケル基合金などが用いられている。さらに、これらのプラントでは、原子炉圧力容器内に存在する冷却水(以下、炉水とも記す)の一部を炉水浄化装置によって浄化し、炉水中に僅かに存在する金属不純物を積極的に除去している。 Known examples of nuclear power plants (also simply referred to as plants) include boiling water nuclear power plants and pressurized water nuclear power plants. In these plants, stainless steel or nickel-based alloys are used in the main components, such as the reactor pressure vessel, in the water-contacting parts to prevent corrosion. Furthermore, in these plants, a portion of the cooling water (hereafter also referred to as reactor water) present in the reactor pressure vessel is purified by a reactor water purification system, and small amounts of metallic impurities present in the reactor water are actively removed.

上記のような腐食防止対策を講じても、炉水中に残る極僅かな金属不純物の存在は避けられないため、一部の金属不純物が、金属酸化物として、燃料集合体に含まれる燃料棒の外面に付着する。燃料棒外面に付着した金属不純物に含まれる金属元素は、燃料棒内の核燃料物質から放出される中性子の照射により原子核反応を生じ、コバルト60、コバルト58、クロム51、マンガン54などの放射性核種になる。酸化物の形態で燃料棒外面に付着した一部の放射性核種は、取り込まれている酸化物の溶解度に応じて炉水中にイオンとして溶出する。また、放射性核種は、クラッドとよばれる不溶性固体として炉水中に放出される。 Even with the above-mentioned corrosion prevention measures, it is unavoidable that trace amounts of metal impurities remain in the reactor water, and some of these metal impurities adhere to the outer surface of the fuel rods in the form of metal oxides. The metal elements contained in the metal impurities that adhere to the outer surface of the fuel rods undergo nuclear reactions when irradiated with neutrons emitted from the nuclear fuel material in the fuel rods, and become radioactive nuclides such as cobalt-60, cobalt-58, chromium-51, and manganese-54. Some of the radioactive nuclides that adhere to the outer surface of the fuel rods in the form of oxides dissolve into the reactor water as ions depending on the solubility of the oxides that have been incorporated. Radioactive nuclides are also released into the reactor water as insoluble solids called clad.

炉水中の放射性核種の一部は、炉水浄化装置で取り除かれる。しかしながら、除去されなかった放射性核種は炉水とともに再循環系などを循環している間に、炉水と接触する構造部材の表面に蓄積される。この結果、構造部材表面から放射線が放出され、定期検査を行う従事者の放射線被ばくの原因となる。従事者の被ばく線量については、各従事者が規定値を超えないように管理されている。しかしながら、近年この規定値が引き下げられ、各従事者の被ばく線量を経済的に可能な限り低くする必要が生じている。 Some of the radionuclides in the reactor water are removed by the reactor water purification system. However, the radionuclides that are not removed accumulate on the surfaces of structural components that come into contact with the reactor water while circulating through the recirculation system together with the reactor water. As a result, radiation is emitted from the surfaces of the structural components, causing radiation exposure to personnel performing periodic inspections. The radiation exposure dose of personnel is managed so that it does not exceed a specified value. However, in recent years, this specified value has been lowered, and it has become necessary to make the radiation exposure dose of each employee as low as economically possible.

このような状況のなか、次回定期検査時の被ばく線量を予測して、遮蔽計画や作業人員計画を立てたり、除染の必要性を判断したりすることは、総被ばく線量を下げる上で有効な対策となる。被ばく線量の予測には配管線量の予測が必要であり、配管線量は運転中の炉水放射能濃度に強く依存するため、プラントの運転期間中における炉水放射能濃度の推移を予測することが重要となる。加えて、次回定期検査の被ばく線量を予測して定期検査計画に利用するので、その予測はできるだけ速く行う必要がある。 In this situation, predicting the radiation exposure dose at the next regular inspection and then formulating shielding and workforce plans and determining the need for decontamination is an effective measure to reduce the total radiation exposure dose. Predicting the radiation exposure dose requires predicting the piping dose, and because the piping dose is strongly dependent on the reactor water radioactivity concentration during operation, it is important to predict the trends in the reactor water radioactivity concentration during the plant's operation period. In addition, since predicting the radiation exposure dose at the next regular inspection will be used in the regular inspection plan, the prediction must be made as soon as possible.

炉水放射能濃度の予測装置として、例えば特許文献1に記載されているような物理的および化学的シミュレーションモデルを利用した原子炉一次系の線量率を低減するための水質診断システムがある。この水質診断システムは、現在の水質条件を入力として冷却水中の放射能変化を推定するシミュレーションモデル(マスバランスモデル)を用いて、将来のプラント線量率を予測し、その結果に基づき現在の水質条件の良否を診断する。 As a prediction device for reactor water radioactivity concentration, for example, there is a water quality diagnostic system for reducing the dose rate of the primary reactor system that uses a physical and chemical simulation model as described in Patent Document 1. This water quality diagnostic system predicts future plant dose rates using a simulation model (mass balance model) that estimates changes in radioactivity in the cooling water using current water quality conditions as input, and diagnoses the quality of the current water quality conditions based on the results.

特許文献1の技術では、シミュレーションモデルおよびモデルパラメータが存在し、かつ最適化されている必要がある。しかし、現実には、モデルパラメータが時間的に変化し、運転が継続されていくに従って機器や材料が交換されモデル計算値と実測値との差が大きくなってくることがある。 The technology in Patent Document 1 requires that a simulation model and model parameters exist and be optimized. However, in reality, model parameters change over time, and as operation continues, equipment and materials are replaced, which can lead to a large difference between model calculation values and actual measured values.

特許文献2に記載の自己学習診断、予測装置は、プラントの仕様、特性などの時間的な変化に対応してモデルパラメータを自動修繕し予測精度の劣化を防ぐとともに、モデルを自己学習により改良する機能を備えている。 The self-learning diagnosis and prediction device described in Patent Document 2 automatically corrects model parameters in response to changes over time in the plant's specifications and characteristics, preventing deterioration of prediction accuracy, and has the ability to improve the model through self-learning.

特開昭64-063894号公報Japanese Patent Application Publication No. 64-063894 特開平06-289179号公報Japanese Patent Application Publication No. 06-289179

特許文献2に記載の技術は、物理モデルや化学モデルに基づいて設定したモデルのモデルパラメータの最適化とその寄与を調整するものであり、そのモデルが予め準備されている必要がある。このため、予測目標の状態量と入力として使用する状態量との相関関係が数式として記述されている必要がある。
マスバランスモデルで表現される状態量の相関関係は、モデルパラメータが最適化されることで最適化される。しかしながら、相関関係は考えられるが、相関関係が複雑で数式表現が難しい場合には、適切なモデルを構築できない。このため、複雑で数式で表現できない相関関係が含まれている場合でも、プラントの状態量を正確に予測することが求められている。
The technology described in Patent Document 2 optimizes model parameters of a model set based on a physical model or a chemical model and adjusts the contribution of the model parameters, and the model must be prepared in advance. For this reason, the correlation between the state quantity of the predicted target and the state quantity used as input must be described as a mathematical formula.
The correlations between the state quantities expressed in the mass balance model are optimized by optimizing the model parameters. However, although correlations are possible, if the correlations are complex and difficult to express mathematically, it is not possible to build an appropriate model. For this reason, there is a demand for accurate prediction of the state quantities of a plant even when correlations that are complex and cannot be expressed mathematically are included.

炉水放射能濃度の予測とともにプラントでは、温排水(放水)の温度管理も求められる。詳しくは、プラントでは、核分裂で発生した熱から生じ、タービンを回転させた蒸気を冷やすために、海水が使われており、炉水放射能濃度の低減とともに海水(温排水、放水)の温度上昇幅に係る規定を守る必要がある。温度は、取水時の海水温度や原子炉の熱出力によるため、炉水放射能濃度とともに放水時の温度(または取水時との温度差、放水情報とも記す)の予測が求められている。 In addition to predicting the radioactivity concentration of reactor water, plants are also required to manage the temperature of warm wastewater (discharged water). More specifically, at plants, seawater is used to cool the steam that is generated from the heat produced by nuclear fission and turns the turbines, and it is necessary to comply with regulations regarding the range of temperature rise of seawater (warm wastewater, discharged water) as well as reducing the radioactivity concentration of the reactor water. Since the temperature depends on the seawater temperature at the time of water intake and the thermal output of the reactor, it is required to predict the temperature at the time of discharge (or the temperature difference from when water was taken in, also written as discharged water information) along with the radioactivity concentration of the reactor water.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、原子力発電プラントの炉水放射能濃度と放水情報との高精度な予測を可能とする予測モデルを構築する予測モデル構築装置および予測装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a prediction model construction device and a prediction device that construct a prediction model that enables highly accurate prediction of reactor water radioactivity concentration and water discharge information in a nuclear power plant.

前記した課題を解決するため、本発明に係る予測モデル構築装置は、入力データとして、実測可能なプラント状態量と、海水情報とを含み、第一の出力データとして、実測値である第一の炉水放射性金属に関する第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度と、放水情報とを含む教師データを機械学習モデルに学習させて予測モデルを構築し、また、入力データとして、プラント状態量と海水情報とを含み、第二の出力データとして、実測値である第一の炉水放射性金属と異なる第二の炉水放射性金属に関する第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度と、放水情報とを含む教師データを機械学習モデルに学習させて検証用指標モデルを構築する学習部を備える。 In order to solve the above-mentioned problems, the prediction model construction device of the present invention has a learning unit that constructs a prediction model by training a machine learning model with training data including, as input data, measurable plant state quantities and seawater information, and including, as first output data, a first reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and water discharge information, and also has a learning unit that constructs a verification index model by training a machine learning model with training data including, as input data, plant state quantities and seawater information, and including, as second output data, a second reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a second reactor water radioactive metal different from the first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and water discharge information.

本発明によれば、原子力発電プラントの炉水放射能濃度と放水情報との高精度な予測を可能とする予測モデルを構築する予測モデル構築装置および予測装置を提供することができる。 The present invention provides a prediction model construction device and a prediction device that construct a prediction model that enables highly accurate prediction of reactor water radioactivity concentration and water discharge information in a nuclear power plant.

実施形態に係る原子力発電プラントの全体系統構成図である。1 is an overall system configuration diagram of a nuclear power plant according to an embodiment; 実施形態に係る予測装置の原理を説明するための図である。1 is a diagram for explaining the principle of a prediction device according to an embodiment; 実施形態に係る炉水への金属腐食生成物の移行挙動のマスバランスモデルを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a mass balance model of the transfer behavior of metal corrosion products into reactor water according to the embodiment. 実施形態に係る炉水放射能濃度・放水温度予測装置の機能構成図である。1 is a functional configuration diagram of a reactor water radioactive concentration/discharge water temperature prediction device according to an embodiment. FIG. 実施形態に係る目的変数データの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of objective variable data according to the embodiment. 実施形態に係る検証用指標データの一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of verification index data according to the embodiment. 本実施形態に係る学習処理における予測モデルの教師データの元となるデータの構成を説明するための図である。1 is a diagram for explaining the configuration of data that is the source of teacher data for a prediction model in a learning process according to the present embodiment. FIG. 実施形態に係る予測処理における予測モデルの入力データの元となるデータおよび出力データの構成を説明するための図である。1A and 1B are diagrams for explaining the configuration of data that is the source of input data and output data of a prediction model in a prediction process according to an embodiment. 実施形態に係る予測処理における予測モデルの作成処理を説明するためのフローチャートである。11 is a flowchart for explaining a process of creating a prediction model in the prediction process according to the embodiment. 実施形態に係る予測処理における検証用指標予測モデルの作成処理を説明するためのフローチャートである。11 is a flowchart for explaining a process of creating a validation index prediction model in the prediction process according to the embodiment. 実施形態に係る予測処理における整合性判定モデルの作成処理を説明するためのフローチャートである。11 is a flowchart for explaining a process of creating a consistency determination model in a prediction process according to the embodiment. 実施形態に係る予測処理における予測結果整合性検証処理を説明するためのフローチャートである。11 is a flowchart for explaining a prediction result consistency verification process in the prediction process according to the embodiment. 実施形態に係る予測処理における整合性判定処理を説明するためのフローチャートである。11 is a flowchart for explaining a consistency determination process in the prediction process according to the embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The following description and drawings are examples for explaining the present invention, and some parts have been omitted or simplified as appropriate for clarity of explanation. The present invention can also be implemented in various other forms. Unless otherwise specified, each component may be singular or plural.

なお、実施形態を説明する図において、同一の機能を有する箇所には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 In addition, in the figures explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanations are omitted.

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。 The position, size, shape, range, etc. of each component shown in the drawings may not represent the actual position, size, shape, range, etc., in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range, etc. disclosed in the drawings.

同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。 When there are multiple components with the same or similar functions, they may be described using the same reference numerals with different subscripts. However, when there is no need to distinguish between these multiple components, the subscripts may be omitted.

本発明を実施するための形態(実施形態)における炉水放射能濃度・放水温度予測装置(予測モデル構築方法および予測方法)を説明する前に、予測の対象となる原子力発電プラントを説明する。 Before describing the reactor water radioactivity concentration/discharge water temperature prediction device (prediction model construction method and prediction method) in the form (embodiment) for implementing the present invention, the nuclear power plant that is the subject of the prediction will be described.

図1は、実施形態に係る原子力発電プラントP100の全体系統構成図である。本実施形態における炉水放射能濃度・放水温度予測装置が適用される原子力発電プラントP100(例えば沸騰水型原子力発電プラント)の概略構成を、図1を参照して説明する。 Figure 1 is a diagram showing the overall system configuration of a nuclear power plant P100 according to an embodiment. The schematic configuration of a nuclear power plant P100 (e.g., a boiling water nuclear power plant) to which the reactor water radioactivity concentration/discharge water temperature prediction device according to this embodiment is applied will be described with reference to Figure 1.

原子力発電プラントP100は、原子炉P1、タービンP3、復水器P4、原子炉浄化系および給水系などを備えている。原子炉格納容器P11内に設置された原子炉P1は、炉心P13を内蔵する原子炉圧力容器P12を有する。原子炉圧力容器P12内に設置された円筒状の炉心シュラウドP15が、炉心P13を取り囲んでいる。炉心P13には複数の燃料集合体(不図示)が装荷されている。各燃料集合体は、核燃料物質で製造された複数の燃料ペレットを充填した複数の燃料棒を含んでいる。原子炉圧力容器P12の内面と炉心シュラウドP15の外面の間には、環状のダウンカマP17が形成される。複数のインターナルポンプP21が原子炉圧力容器P12の底部に設置される。インターナルポンプP21のインペラは、ダウンカマP17の下部に配置される。 The nuclear power plant P100 includes a reactor P1, a turbine P3, a condenser P4, a reactor purification system, and a water supply system. The reactor P1, which is installed in a reactor containment vessel P11, has a reactor pressure vessel P12 that houses a reactor core P13. A cylindrical core shroud P15 installed in the reactor pressure vessel P12 surrounds the reactor core P13. A plurality of fuel assemblies (not shown) are loaded into the reactor core P13. Each fuel assembly includes a plurality of fuel rods filled with a plurality of fuel pellets made of nuclear fuel material. An annular downcomer P17 is formed between the inner surface of the reactor pressure vessel P12 and the outer surface of the core shroud P15. A plurality of internal pumps P21 are installed at the bottom of the reactor pressure vessel P12. The impellers of the internal pumps P21 are arranged at the bottom of the downcomer P17.

給水系は、復水器P4と原子炉圧力容器P12とを連絡する給水配管P10に、復水ポンプP5、復水浄化装置P6、給水ポンプP7、低圧給水加熱器P8、および高圧給水加熱器P9が、この順番に復水器P4から原子炉圧力容器P12に向かって設置されて構成される。水素注入装置P16が、水素注入配管P18によって、復水浄化装置P6と給水ポンプP7の間で給水配管P10に接続されている。開閉弁P19が水素注入配管P18に設けられる。 The feedwater system is composed of a condensate pump P5, a condensate purification device P6, a feedwater pump P7, a low-pressure feedwater heater P8, and a high-pressure feedwater heater P9, which are installed in this order on a feedwater piping P10 that connects the condenser P4 and the reactor pressure vessel P12, from the condenser P4 toward the reactor pressure vessel P12. A hydrogen injection device P16 is connected to the feedwater piping P10 between the condensate purification device P6 and the feedwater pump P7 by a hydrogen injection piping P18. An opening/closing valve P19 is provided on the hydrogen injection piping P18.

原子炉浄化系は、原子炉圧力容器P12と給水配管P10とを連絡するステンレス鋼製の浄化系配管(ステンレス鋼部材)P20に、浄化系隔離弁P23、浄化系ポンプP24、再生熱交換器P25、非再生熱交換器P26、および炉水浄化装置P27が、この順番で設置されて構成される。原子力発電プラントP100に設けられた残留熱除去系は、一端部が原子炉圧力容器P12に接続されてダウンカマP17に連絡され、他端部が炉心P13より上方で原子炉圧力容器P12内に連絡される残留熱除去系配管P28を有する。この残留熱除去系配管P28に残留熱除去系ポンプP29および熱交換器(冷却装置)P30が設置される。浄化系配管P20の一端は、残留熱除去系ポンプP29の上流で残留熱除去系配管P28に接続される。 The reactor cleanup system is composed of a cleanup system isolation valve P23, a cleanup system pump P24, a regenerative heat exchanger P25, a non-regenerative heat exchanger P26, and a reactor water cleanup device P27, which are installed in this order in the cleanup system piping (stainless steel member) P20 made of stainless steel that connects the reactor pressure vessel P12 and the feedwater piping P10. The residual heat removal system installed in the nuclear power plant P100 has a residual heat removal system piping P28, one end of which is connected to the reactor pressure vessel P12 and connected to the downcomer P17, and the other end of which is connected to the inside of the reactor pressure vessel P12 above the core P13. A residual heat removal system pump P29 and a heat exchanger (cooling device) P30 are installed in this residual heat removal system piping P28. One end of the cleanup system piping P20 is connected to the residual heat removal system piping P28 upstream of the residual heat removal system pump P29.

原子炉圧力容器P12内のダウンカマP17に存在する冷却水(炉水)は、インターナルポンプP21で昇圧され、炉心P13よりも下方の下部プレナムに導かれる。炉水は、下部プレナムから炉心P13に供給され、燃料集合体の燃料棒に含まれる核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱される。加熱された炉水の一部が蒸気になる。この蒸気は、原子炉圧力容器P12から主蒸気配管P2を通ってタービンP3に導かれ、タービンP3を回転させる。タービンP3に連結された発電機(不図示)が回転され、電力が発生する。タービンP3から排出された蒸気は、復水器P4で凝縮されて水になる。 The cooling water (reactor water) present in the downcomer P17 inside the reactor pressure vessel P12 is pressurized by the internal pump P21 and guided to the lower plenum below the reactor core P13. The reactor water is supplied from the lower plenum to the reactor core P13 and heated by heat generated by nuclear fission of the nuclear fuel material contained in the fuel rods of the fuel assemblies. A part of the heated reactor water becomes steam. This steam is guided from the reactor pressure vessel P12 through the main steam pipe P2 to the turbine P3, rotating the turbine P3. A generator (not shown) connected to the turbine P3 is rotated, generating electricity. The steam discharged from the turbine P3 is condensed in the condenser P4 to become water.

復水器P4は、熱交換器の一種であり、取水口で取水された海水で蒸気を冷やして水に戻す。蒸気を冷やして温度が上昇した温排水は、放水口から放水される。取水時の温度(取水温度)と放水時の温度(放水温度)との差は、7~8℃になるように規定されている。このため、プラントは、海水の流量や熱出力を調整しながら運転される。 Condenser P4 is a type of heat exchanger that uses seawater taken in at the intake port to cool the steam and turn it back into water. The heated wastewater, whose temperature has increased by cooling the steam, is discharged from the discharge port. The difference between the temperature at the time of intake (intake temperature) and the temperature at the time of discharge (discharge temperature) is specified to be 7 to 8°C. For this reason, the plant is operated while adjusting the seawater flow rate and thermal output.

復水器P4で凝縮された水は、給水として、給水配管P10を通って原子炉圧力容器P12内に供給される。給水配管P10を流れる給水は、復水ポンプP5で昇圧され、復水浄化装置P6で不純物が除去されて、給水ポンプP7でさらに昇圧され、低圧給水加熱器P8および高圧給水加熱器P9で加熱される。抽気配管P14で主蒸気配管P2およびタービンP3から抽気された抽気蒸気が、低圧給水加熱器P8および高圧給水加熱器P9にそれぞれ供給され、給水の加熱源となる。 The water condensed in the condenser P4 is supplied as feedwater through the feedwater piping P10 into the reactor pressure vessel P12. The feedwater flowing through the feedwater piping P10 is pressurized by the condensate pump P5, impurities are removed by the condensate purification device P6, the pressure is further increased by the feedwater pump P7, and the low-pressure feedwater heater P8 and the high-pressure feedwater heater P9 are heated. Extracted steam extracted from the main steam piping P2 and the turbine P3 by the extraction piping P14 is supplied to the low-pressure feedwater heater P8 and the high-pressure feedwater heater P9, respectively, and serves as a heating source for the feedwater.

原子炉圧力容器P12内の炉水には給水に含まれる金属腐食生成物や原子炉圧力容器P12内の構造材の腐食によって生じた生成物が含まれるため、一定の割合の炉水が炉水浄化系によって浄化される。原子炉圧力容器P12内の炉水は、浄化系ポンプP24の駆動により、残留熱除去系配管P28から分岐した浄化系配管P20を通して再生熱交換器P25および非再生熱交換器P26に供給され、これらの熱交換器により50℃程度まで冷却される。冷却された炉水が炉水浄化装置P27を通ることによって炉水に含まれる金属腐食生成物が除去され、再生熱交換器P25で昇温された後、給水配管P10内を流れる給水と合流して原子炉圧力容器P12に供給される。 Because the reactor water in the reactor pressure vessel P12 contains metal corrosion products contained in the feed water and products resulting from corrosion of structural materials in the reactor pressure vessel P12, a certain percentage of the reactor water is purified by the reactor water purification system. The reactor water in the reactor pressure vessel P12 is supplied to the regenerative heat exchanger P25 and the non-regenerative heat exchanger P26 through the purification system piping P20 branched off from the residual heat removal system piping P28 by the drive of the purification system pump P24, and is cooled to about 50°C by these heat exchangers. The cooled reactor water passes through the reactor water purification device P27 to remove the metal corrosion products contained in the reactor water, is heated in the regenerative heat exchanger P25, and is then merged with the feed water flowing in the feed water piping P10 and supplied to the reactor pressure vessel P12.

原子炉P1の運転を停止するときには、全制御棒(不図示)が炉心に挿入される。全制御棒の挿入により核燃料物質の核分裂反応が停止され、原子炉P1の運転が停止される。炉心P13および原子炉圧力容器P12内の機器に残留する熱は炉水の蒸発によって除去されるが、ある程度、温度が低下すると炉水の蒸発による除熱効率が低下するため、炉水温度が150℃程度まで低下すると残留熱除去系を用いて炉心P13および原子炉圧力容器P12内の機器を冷却する。すなわち、残留熱除去系ポンプP29の駆動により原子炉圧力容器P12内の炉水が残留熱除去系配管P28を通して熱交換器P30に供給され、そして、その炉水は熱交換器P30で冷却されて原子炉圧力容器P12に戻される。 When the operation of the reactor P1 is stopped, all the control rods (not shown) are inserted into the core. The nuclear fission reaction of the nuclear fuel material is stopped by inserting all the control rods, and the operation of the reactor P1 is stopped. The heat remaining in the equipment in the reactor core P13 and the reactor pressure vessel P12 is removed by the evaporation of the reactor water, but when the temperature drops to a certain level, the efficiency of heat removal by evaporation of the reactor water decreases, so when the reactor water temperature drops to about 150°C, the residual heat removal system is used to cool the equipment in the reactor core P13 and the reactor pressure vessel P12. That is, the residual heat removal system pump P29 is driven to supply the reactor water in the reactor pressure vessel P12 to the heat exchanger P30 through the residual heat removal system piping P28, and the reactor water is then cooled in the heat exchanger P30 and returned to the reactor pressure vessel P12.

原子炉運転中の炉水にはコバルト60をはじめとする放射性金属腐食生成物が含まれており、その濃度に応じて構造材への付着が生じ、構造材へ付着した放射性核種からの放射線によって定期検査従事者の放射線被ばくが生じる。 When a nuclear reactor is in operation, the reactor water contains radioactive metal corrosion products, including cobalt-60, which adhere to structural materials depending on their concentration. Radiation from the radionuclides that have adhered to the structural materials causes radiation exposure for personnel involved in periodic inspections.

次に、図2を参照して、本実施例の炉水放射能濃度・放水温度予測装置(以下、単に「予測装置」と称する)の原理について説明する。 Next, with reference to FIG. 2, the principle of the reactor water radioactivity concentration/discharge water temperature prediction device of this embodiment (hereinafter simply referred to as the "prediction device") will be explained.

原子炉P1内への給水中に含まれる金属腐食生成物と、炉水に接する炉内・炉外の構造材の腐食に伴って発生する金属腐食生成物との間には、図3で示すマスバランスモデルに示す物理モデルが成立することが知られている。 It is known that a physical model shown in the mass balance model in Figure 3 holds true between the metallic corrosion products contained in the feed water into the reactor P1 and the metallic corrosion products generated due to corrosion of structural materials inside and outside the reactor that come into contact with the reactor water.

マスバランスモデルは、給水中に含まれている金属腐食生成物と、炉水に接する炉内・炉外の構造材の腐食に伴って発生する金属腐食生成物とが、炉水を介在して燃料棒表面や炉内・炉外の構造材表面に再付着したり、炉水浄化系によって系外に除去されたりする動的挙動をマクロな質量保存則によって記述する物理モデルである。なお、図2の実線と破線の矢印は、クラッドとイオンによる移行を示している。 The mass balance model is a physical model that uses the macroscopic law of conservation of mass to describe the dynamic behavior of metallic corrosion products contained in the feedwater and metallic corrosion products generated due to corrosion of structural materials inside and outside the reactor that come into contact with the reactor water, such as redepositing onto the surfaces of fuel rods and structural materials inside and outside the reactor via the reactor water, or being removed from the system by the reactor water purification system. The solid and dashed arrows in Figure 2 indicate migration by crud and ions.

金属腐食生成物のマスバランスモデルは、以下に示す(式1)~(式8)に示される連立微分方程式群により記述される。

Figure 0007590264000001
The mass balance model of metal corrosion products is described by the group of simultaneous differential equations shown in (Equation 1) to (Equation 8) below.
Figure 0007590264000001

Figure 0007590264000002
Figure 0007590264000002

Figure 0007590264000003
Figure 0007590264000003

Figure 0007590264000004
Figure 0007590264000004

Figure 0007590264000005
Figure 0007590264000005

Figure 0007590264000006
Figure 0007590264000006

Figure 0007590264000007
Figure 0007590264000007

Figure 0007590264000008
Figure 0007590264000008

上式において、変数やパラメータの意味は以下のとおりである。
C:炉水の金属腐食生成物濃度(炉水金属腐食生成物濃度、例えば、鉄、ニッケル、コバルトなどの濃度)
t:時刻
V:炉水保有水量
:給水流量
:金属腐食生成物の給水中濃度(給水金属腐食生成物濃度)
X:炉内構造材の腐食により発生する金属腐食生成物の発生率
ζ:燃料棒付着物の溶出あるいは剥離定数
ζ :炉内構造材付着物の溶出あるいは剥離定数
ζ :炉外構造材付着物の溶出あるいは剥離定数
In the above formula, the variables and parameters have the following meanings:
C: Metal corrosion product concentration in reactor water (metal corrosion product concentration in reactor water, e.g., concentration of iron, nickel, cobalt, etc.)
t: time V: amount of retained reactor water F f : feedwater flow rate C f : concentration of metal corrosion products in feedwater (concentration of metal corrosion products in feedwater)
X: Generation rate of metal corrosion products generated by corrosion of in-core structural materials ζ: Dissolution or peeling constant of fuel rod deposits ζ p 1 : Dissolution or peeling constant of in-core structural materials ζ p 2 : Dissolution or peeling constant of outside-core structural materials

M:燃料棒上に蓄積する金属腐食生成物量
:炉内の構造材表面に付着蓄積する金属腐食生成物量
:炉外の構造材表面に付着蓄積する金属腐食生成物量
δ:燃料棒への付着定数
β:原子炉浄化系における除去率
δ :炉内構造材への付着定数
δ :炉外構造材への付着定数
:炉内の構造材の表面積
:炉外の構造材の表面積
M: amount of metal corrosion products accumulating on fuel rods m1 : amount of metal corrosion products adhering to and accumulating on the surfaces of structural materials inside the reactor m2 : amount of metal corrosion products adhering to and accumulating on the surfaces of structural materials outside the reactor δ: adhesion constant to fuel rods β: removal rate in the reactor cleanup system δp1 : adhesion constant to structural materials inside the reactor δp2 : adhesion constant to structural materials outside the reactor S1 : surface area of structural materials inside the reactor S2 : surface area of structural materials outside the reactor

R:炉水の放射性金属腐食生成物濃度(炉水放射性金属腐食生成物濃度、例えば、コバルト60、コバルト58、マンガン54などの濃度)
Y:炉内構造材の腐食により発生する放射性金属腐食生成物の発生率
A:燃料棒上に蓄積する放射性金属腐食生成物量
Γ:炉内の構造材表面に付着蓄積する放射性金属腐食生成物量
Γ:炉外の構造材表面に付着蓄積する放射性金属腐食生成物量
λ:放射性金属腐食生成物の崩壊定数
G:燃料棒上における放射性核種の生成率
:炉内構造材上における放射性核種の生成率
R: Reactor water radioactive metal corrosion product concentration (reactor water radioactive metal corrosion product concentration, for example, concentration of cobalt 60, cobalt 58, manganese 54, etc.)
Y: Generation rate of radioactive metal corrosion products generated by corrosion of reactor internal structural materials A: Amount of radioactive metal corrosion products accumulated on fuel rods Γ1 : Amount of radioactive metal corrosion products adhering to and accumulating on the surface of structural materials inside the reactor Γ2 : Amount of radioactive metal corrosion products adhering to and accumulating on the surface of structural materials outside the reactor λ: Decay constant of radioactive metal corrosion products G: Generation rate of radioactive nuclides on fuel rods G1 : Generation rate of radioactive nuclides on structural materials inside the reactor

上記変数のなかで、C、C、F、R、Γは運転中に測定可能な状態量であり、M、A、Γは定期検査などの停止時に炉内から燃料棒を取り出したときに測定可能な状態量である。また、V、S、Sはプラント固有のプラントパラメータである。λ、G、Gは放射性金属腐食生成物の核種に応じて定まる物理定数であって、X、Y、ζ、ζ 、ζ 、δ、δ 、δ 、βは原則的にモデルパラメータである。なお、m、mは水側から付着したものと構造材の腐食によって発生したものとの区別ができないので、通常測定が困難な状態量である。 Among the above variables, C, Cf , Ff , R, and Γ2 are state quantities that can be measured during operation, and M, A, and Γ1 are state quantities that can be measured when the fuel rods are removed from the reactor during shutdown such as periodic inspection. Also, V, S1 , and S2 are plant parameters specific to the plant. λ, G, and G1 are physical constants determined according to the nuclide of the radioactive metal corrosion product, and X, Y, ζ, ζp1, ζp2 , δ , δp1 , δp2 , and β are model parameters in principle . Note that m1 and m2 are state quantities that are usually difficult to measure because they cannot be distinguished between those attached from the water side and those generated by corrosion of the structural material.

本実施例の予測装置において予測対象となる金属腐食生成物をコバルト60とする。一方、予測対象以外の金属腐食生成物についても、上述したマスバランスモデルに従うことが考えられる。従って、給水中に含まれている金属腐食生成物と、炉水に接する炉内・炉外の構造材の腐食に伴って発生する金属腐食生成物であるコバルト60との間に統計学上でいう強い相関関係があると予想される一方、給水中に含まれている金属腐食生成物と、炉水に接する炉内・炉外の構造材の腐食に伴って発生するコバルト60以外の金属腐食生成物(図2ではコバルト58と鉄とを例に挙げている)との間にも強い相関関係があると予想される。そして、これら相関関係を前提に考えると、コバルト60の濃度とコバルト58、鉄の濃度との間にも強い相関関係があると予想される。 In the prediction device of this embodiment, the metal corrosion product to be predicted is cobalt 60. On the other hand, it is considered that metal corrosion products other than the prediction target can also follow the above-mentioned mass balance model. Therefore, it is expected that there is a strong correlation between the metal corrosion products contained in the feedwater and cobalt 60, which is a metal corrosion product generated due to corrosion of structural materials inside and outside the reactor that are in contact with the reactor water, while it is also expected that there is a strong correlation between the metal corrosion products contained in the feedwater and metal corrosion products other than cobalt 60 that are generated due to corrosion of structural materials inside and outside the reactor that are in contact with the reactor water (cobalt 58 and iron are given as examples in Figure 2). And, assuming these correlations, it is expected that there is also a strong correlation between the concentration of cobalt 60 and the concentrations of cobalt 58 and iron.

そこで、本実施例の予測装置では、給水中に含まれている金属腐食生成物と、炉水に接する炉内・炉外の構造材の腐食に伴って発生する金属腐食生成物であるコバルト60との間の相関関係を学習した第一の学習モデルを生成し、また、給水中に含まれている金属腐食生成物と、炉水に接する炉内・炉外の構造材の腐食に伴って発生するコバルト60以外の金属腐食生成物との間の相関関係を学習した第二の学習モデルを生成する。そして、(1)第一の学習モデルにより実際の給水中に含まれている金属腐食生成物に基づくコバルト60の金属腐食生成物濃度を予測するとともに、(2)第二の学習モデルにより実際の給水中に含まれている金属腐食生成物に基づくコバルト60以外の金属腐食生成物の濃度を予測し、さらに、(3)コバルト60以外の金属腐食生成物の濃度から予測されるコバルト60の金属腐食生成物濃度を予測し、(1)の結果と(3)の結果(ともにコバルト60の金属腐食生成物濃度を予測している)との差異に基づいて(1)の結果の妥当性を判定している。 In this embodiment, the prediction device generates a first learning model that learns the correlation between the metal corrosion products contained in the feedwater and cobalt 60, which is a metal corrosion product generated due to corrosion of structural materials inside and outside the reactor that are in contact with the reactor water, and generates a second learning model that learns the correlation between the metal corrosion products contained in the feedwater and metal corrosion products other than cobalt 60 that are generated due to corrosion of structural materials inside and outside the reactor that are in contact with the reactor water. Then, (1) the first learning model predicts the concentration of the metal corrosion products of cobalt 60 based on the metal corrosion products contained in the actual feedwater, (2) the second learning model predicts the concentration of the metal corrosion products other than cobalt 60 based on the metal corrosion products contained in the actual feedwater, and (3) predicts the concentration of the metal corrosion products of cobalt 60 predicted from the concentration of the metal corrosion products other than cobalt 60, and judges the validity of the result of (1) based on the difference between the result of (1) and the result of (3) (both of which predict the concentration of the metal corrosion products of cobalt 60).

以下に、本実施形態に係る原子力発電プラントP100における炉水の放射能濃度および放水温度を予測する炉水放射能濃度・放水温度予測装置を説明する。炉水放射能濃度・放水温度予測装置は、炉水のコバルト60、コバルト58、クロム51、マンガン54などの濃度、および放水温度を予測する。予測には機械学習技術を用いる。 Below, a reactor water radioactivity concentration/discharge water temperature prediction device that predicts the reactor water radioactivity concentration and discharge water temperature in the nuclear power plant P100 according to this embodiment will be described. The reactor water radioactivity concentration/discharge water temperature prediction device predicts the concentrations of cobalt 60, cobalt 58, chromium 51, manganese 54, etc. in the reactor water, and the discharge water temperature. Machine learning technology is used for the prediction.

本実施形態に係る炉水放射能濃度・放水温度予測装置によれば、放射性金属腐食生成物濃度や放水温度が高精度に予測できる。この予測を用いることで、プラントの運用者は、放水(温排水)の温度管理の規定を守りつつ、運転中の炉水放射能濃度を下げたり、遮蔽を敷設したり、化学除染を実施したりして被ばくを抑制する計画を立案し、実施できるようになる。 The reactor water radioactivity concentration/discharge water temperature prediction device according to this embodiment can predict the concentration of radioactive metal corrosion products and the discharge water temperature with high accuracy. Using this prediction, plant operators can create and implement plans to reduce radiation exposure by lowering the reactor water radioactivity concentration during operation, installing shielding, or carrying out chemical decontamination, while adhering to regulations for temperature management of discharge water (warm wastewater).

図4は、本実施形態に係る予測装置100の機能構成図である。予測装置100は、コンピュータであり、制御部110、モデル記憶部120、データ記憶部130、および入出力部140を備える。予測装置100は、原子力発電プラントP100で使用されるプロセスコンピュータP110から熱出力などの運転データ、および原子力発電プラントP100内に設置された計測器P120からの出力データを受信する。 Figure 4 is a functional configuration diagram of the prediction device 100 according to this embodiment. The prediction device 100 is a computer, and includes a control unit 110, a model storage unit 120, a data storage unit 130, and an input/output unit 140. The prediction device 100 receives operational data such as thermal output from a process computer P110 used in the nuclear power plant P100, and output data from a measuring instrument P120 installed in the nuclear power plant P100.

モデル記憶部120は、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)、SSD(Solid State Drive)などから構成され、予測モデルが格納される予測モデル記憶部121、検証用指標モデルが格納される検証用指標モデル記憶部122及び整合性判定モデルが格納される整合性判定モデル記憶部123を有する。 The model storage unit 120 is composed of RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), SSD (Solid State Drive), etc., and has a prediction model storage unit 121 in which a prediction model is stored, a verification index model storage unit 122 in which a verification index model is stored, and a consistency judgment model storage unit 123 in which a consistency judgment model is stored.

予測モデル記憶部121に格納される予測モデルは、入力データ(説明変数)としてプラント状態量及び海水情報を用い、出力データ(目的変数)としてコバルト60の金属腐食生成物濃度を用いた機械学習の学習モデルであり、例えばニューラルネットワークである。 The prediction model stored in the prediction model storage unit 121 is a machine learning learning model, such as a neural network, that uses plant state quantities and seawater information as input data (explanatory variables) and the concentration of metal corrosion products of cobalt-60 as output data (objective variable).

検証用指標モデル記憶部122に格納される検証用指標モデルは、入力データ(説明変数)としてプラント状態量及び海水情報を用い、出力データ(目的変数)としてコバルト60以外(本実施例では後述するようにコバルト58、鉄、ニッケル)の金属腐食生成物濃度を用いた機械学習の学習モデルであり、例えばニューラルネットワークである。 The verification index model stored in the verification index model storage unit 122 is a machine learning learning model that uses plant state quantities and seawater information as input data (explanatory variables) and metal corrosion product concentrations other than cobalt 60 (in this embodiment, cobalt 58, iron, and nickel, as described later) as output data (objective variables), and is, for example, a neural network.

整合性判定モデル記憶部123に格納される整合性判定モデルは、入力データ(説明変数)としてコバルト60以外の金属腐食生成物濃度を用い、出力データ(目的変数)としてコバルト60の金属腐食生成物濃度を用いた機械学習の学習モデルであり、例えばニューラルネットワークである。 The consistency determination model stored in the consistency determination model storage unit 123 is a machine learning learning model, for example a neural network, that uses metal corrosion product concentrations other than cobalt-60 as input data (explanatory variables) and metal corrosion product concentrations of cobalt-60 as output data (objective variables).

ここで、本実施例にいうプラント状態量は、原子力発電プラントP100のプラントデータや給水データ、炉水水質データを含む。また、プラント状態量は、炉心P13(図1参照)に装荷されている燃料集合体の炉内滞在期間、電気出力などのプラント状態量を含む。海水情報とは、取水温度(取水口での海水温度)や放水温度(放水口での温排水温度)である。海水情報は、取水温度に影響を与える海流の温度や位置などの情報を含んでもよい。 The plant state quantities referred to in this embodiment include plant data, feed water data, and reactor water quality data of the nuclear power plant P100. The plant state quantities also include plant state quantities such as the in-reactor residence time of the fuel assemblies loaded in the core P13 (see FIG. 1) and electrical output. The seawater information is the intake water temperature (seawater temperature at the intake port) and the discharge water temperature (warm discharge water temperature at the discharge port). The seawater information may also include information such as the temperature and position of ocean currents that affect the intake water temperature.

データ記憶部130は、モデル記憶部120と同様にRAMやROM、SSDなどから構成され、説明変数データが格納される説明変数データ記憶部131、目的変数データが格納される目的変数データ記憶部132及び検証用指標データが格納される検証用指標データ記憶部133を有する。 The data storage unit 130, like the model storage unit 120, is composed of RAM, ROM, SSD, etc., and has an explanatory variable data storage unit 131 in which explanatory variable data is stored, an objective variable data storage unit 132 in which objective variable data is stored, and a verification index data storage unit 133 in which verification index data is stored.

説明変数データ記憶部131に格納される説明変数データは、上述したプラント状態量及び海水情報からなる。 The explanatory variable data stored in the explanatory variable data storage unit 131 consists of the plant state quantities and seawater information described above.

目的変数データ記憶部132に格納される目的変数データは、一例として図5に示すようなデータ構造を有する。図5に示すように、目的変数データ200は、エントリとして日付201及び炉水コバルト60イオン濃度202を有する。 The objective variable data stored in the objective variable data storage unit 132 has, as an example, a data structure as shown in FIG. 5. As shown in FIG. 5, the objective variable data 200 has, as entries, a date 201 and a reactor water cobalt-60 ion concentration 202.

検証用指標データ記憶部133に格納される検証用指標データは、一例として図6に示すようなデータ構造を有する。図6に示すように、検証用指標データ210は、エントリとして日付211、炉水コバルト58イオン濃度212、炉水鉄クラッド濃度213及び炉水ニッケルイオン濃度214を有する。 The verification index data stored in the verification index data storage unit 133 has, as an example, a data structure as shown in FIG. 6. As shown in FIG. 6, the verification index data 210 has, as entries, a date 211, a reactor water cobalt-58 ion concentration 212, a reactor water iron crud concentration 213, and a reactor water nickel ion concentration 214.

入出力部140は、プロセスコンピュータP110や計測器P120からのデータを受信して、プラント状態量・海水情報データベース150に格納する。また、入出力部140は、不図示のディスプレイやキーボード、マウスを備え、予測装置100の利用者からの操作を受け付けたり、予測結果などのデータを表示したりする。 The input/output unit 140 receives data from the process computer P110 and the measuring instrument P120 and stores it in the plant state quantity/seawater information database 150. The input/output unit 140 also includes a display, keyboard, and mouse (not shown), and receives operations from the user of the prediction device 100 and displays data such as prediction results.

制御部110は、CPU(Central Processing Unit)から構成され、学習部111、予測部112、整合性判定モデル作成部113及び検証部114を有する。
学習部111は、説明変数データ記憶部131に格納されている説明変数データを教師データ(学習データ)として学習処理を行い、炉水の放射能濃度と放水温度とを予測する予測モデル及び検証用指標予測モデルを生成する。
The control unit 110 is composed of a CPU (Central Processing Unit), and has a learning unit 111 , a prediction unit 112 , a consistency determination model creation unit 113 , and a verification unit 114 .
The learning unit 111 performs a learning process using the explanatory variable data stored in the explanatory variable data storage unit 131 as teacher data (learning data) and generates a prediction model for predicting the radioactive concentration and discharge water temperature of the reactor water and a verification index prediction model.

予測部112は、生成された予測モデル及び検証用指標モデルに説明変数データを入力して、炉水の放射能濃度と放水温度とを予測する予測処理を実行する。 The prediction unit 112 inputs explanatory variable data into the generated prediction model and the verification index model, and executes a prediction process to predict the radioactive concentration and discharge water temperature of the reactor water.

整合性判定モデル作成部113は、検証用指標データ記憶部133に記憶されている検証用指標データを入力データとして学習処理を行い、目的変数データを予測する整合性判定モデルを生成する。 The consistency determination model creation unit 113 performs a learning process using the verification index data stored in the verification index data storage unit 133 as input data, and generates a consistency determination model that predicts the objective variable data.

検証部114は、予測モデルの出力結果である炉水のコバルト60の金属腐食生成物濃度と、整合性判定モデルの出力結果である炉水のコバルト60の金属腐食生成物濃度とを比較し、予測モデルの出力結果である炉水のコバルト60の金属腐食生成物濃度の妥当性を検証する。 The verification unit 114 compares the concentration of metal corrosion products of cobalt 60 in the reactor water, which is the output result of the prediction model, with the concentration of metal corrosion products of cobalt 60 in the reactor water, which is the output result of the consistency determination model, and verifies the validity of the concentration of metal corrosion products of cobalt 60 in the reactor water, which is the output result of the prediction model.

学習部111、予測部112、整合性判定モデル作成部113及び検証部114の処理の詳細は、後記する図9~図13を参照して説明する。 Details of the processing performed by the learning unit 111, prediction unit 112, consistency determination model creation unit 113, and verification unit 114 will be described later with reference to Figures 9 to 13.

図7は、本実施形態に係る学習処理における予測モデルの教師データの元となるデータの構成を説明するための図である。本実施形態では、過去3年(36月)分のデータから、将来3年(36月)間を予測する例を説明する。 Figure 7 is a diagram for explaining the configuration of data that is the source of the training data for the prediction model in the learning process according to this embodiment. In this embodiment, an example is explained in which predictions are made for the next three years (36 months) from data for the past three years (36 months).

図7に記載のデータセット230は、第1月を開始月とする1セットの教師データの元となるデータセットである。データセット230は、入力データ(入力データの元データ)として、第1月~第36月のプラント状態量と海水情報(取水温度と放水温度)とを含む。また、データセット230は、出力データ(出力データの元データ)として第37月~第72月のコバルト60の炉水放射能濃度(コバルト60濃度とも記す)と放水温度とを含む。これらのデータは、説明変数データ記憶部131に記憶されている。 Dataset 230 in FIG. 7 is a dataset that is the source of one set of training data starting from the first month. Dataset 230 includes plant state quantities and seawater information (intake water temperature and discharge water temperature) from the first month to the 36th month as input data (original data for the input data). Dataset 230 also includes reactor water radioactivity concentration of cobalt-60 (also referred to as cobalt-60 concentration) and discharge water temperature from the 37th month to the 72nd month as output data (original data for the output data). These data are stored in explanatory variable data storage unit 131.

第1月~第36月のプラント状態量のそれぞれに含まれる、給水流量、給水金属腐食生成物濃度、炉水金属腐食生成物濃度、炉水放射性金属腐食生成物濃度、炉水浄化流量、燃料集合体の炉内滞在期間、電気出力、取水温度、および放水温度など実測可能なプラント状態量(実測データ)が、予測モデルの入力データとして含まれる。 The plant state quantities that can be measured (actual data) included in each of the plant state quantities from 1st to 36th month, such as feedwater flow rate, feedwater metal corrosion product concentration, reactor water metal corrosion product concentration, reactor water radioactive metal corrosion product concentration, reactor water purification flow rate, duration of fuel assemblies in the reactor, electrical output, intake water temperature, and discharge water temperature, are included as input data for the prediction model.

第37月~第72月のコバルト60濃度および放水温度(実測値)が、予測モデルの出力データ(炉水放射性金属腐食生成物濃度と放水温度)として含まれる。 The cobalt-60 concentration and discharge water temperature (actual measured values) from the 37th to 72nd month are included as output data of the prediction model (reactor water radioactive metal corrosion product concentration and discharge water temperature).

以上に説明した入力データおよび出力データが予測モデルに対する1セットの教師データとなる。同様にして、第2月を開始日とするデータセット240から1セットの教師データが生成される。以下、これを繰り返すことで、第1月~第101月のコバルト60や海水情報を含むプラント状態量から、30セットの予測モデルに対する教師データ(教師データのデータセット)が生成される。予測モデルの入力となる教師データには、実測可能なプラント状態量と、海水情報(取水温度と放水温度)と、プラント状態量予測値とが含まれる。また、予測モデルの出力となる教師データには、実測値である炉水放射性金属腐食生成物濃度(コバルト60濃度)と、放水情報(放水温度)とが含まれる。 The input data and output data described above constitute one set of training data for the prediction model. In the same manner, one set of training data is generated from data set 240 starting from the second month. By repeating this process, 30 sets of training data (training data sets) for the prediction model are generated from plant state quantities including cobalt-60 and seawater information from the first to the 101st month. The training data that is the input of the prediction model includes measurable plant state quantities, seawater information (intake water temperature and discharge water temperature), and predicted values of plant state quantities. The training data that is the output of the prediction model includes the actual measured values of the reactor water radioactive metal corrosion product concentration (cobalt-60 concentration) and discharge water information (discharge water temperature).

図8は、本実施形態に係る予測処理における予測モデルの入力データの元となるデータおよび出力データの構成を説明するための図である。 Figure 8 is a diagram illustrating the configuration of the data that is the source of input data for the prediction model and the output data in the prediction process according to this embodiment.

図7において、基準月とは予測処理の実行月であり、予測部112は、基準月を含めて過去36月分のプラント状態量・海水情報から、基準月の1月~36月後のコバルト60濃度および放水温度を予測する。 In Figure 7, the base month is the month in which the prediction process is performed, and the prediction unit 112 predicts the cobalt-60 concentration and discharge water temperature from January to 36 months after the base month based on the plant state quantities and seawater information for the past 36 months, including the base month.

詳しくは、基準月の35月前~基準月のプラント状態量のそれぞれに含まれる、給水流量、給水金属腐食生成物濃度、炉水金属腐食生成物濃度、炉水放射性金属腐食生成物濃度、炉水浄化流量、燃料集合体の炉内滞在期間、および電気出力など実測可能なプラント状態量と、取水温度および放水温度を含む海水情報と(実測データ)が、予測モデルの入力データとして含まれる。 In detail, the input data for the prediction model includes the plant state quantities that can be measured, such as the feedwater flow rate, feedwater metal corrosion product concentration, reactor water metal corrosion product concentration, reactor water radioactive metal corrosion product concentration, reactor water purification flow rate, duration of fuel assemblies in the reactor, and electrical output, which are included in each of the plant state quantities from 35 months prior to the reference month through the reference month, as well as seawater information including the intake water temperature and discharge water temperature (actual measurement data).

基準日から1月~36月後のコバルト60濃度および放水温度が、予測モデルの出力データ(予測結果)として含まれる。 The cobalt-60 concentration and discharge water temperature from 1 month to 36 months after the reference date are included as output data (prediction results) of the prediction model.

なお、図7及び図8に示すデータは予測モデルに関するものであるが、検証用指標モデルに関するデータも同様のものであるので、ここでの説明を省略する。 Note that the data shown in Figures 7 and 8 is related to the prediction model, but the data related to the validation index model is similar, so we will not explain it here.

次に、図9~図13のフローチャートを参照して、本実施形態の予測装置100の動作について説明する。 Next, the operation of the prediction device 100 of this embodiment will be described with reference to the flowcharts in Figures 9 to 13.

図9は、実施形態に係る予測処理における予測モデルの作成処理を説明するためのフローチャートである。 Figure 9 is a flowchart for explaining the process of creating a prediction model in the prediction process according to the embodiment.

まず、予測装置100の学習部111は、目的変数データ記憶部132から目的変数データ200を読み込む(S901)。次いで、学習部111は、説明変数データ記憶部131から説明変数データを読み込む(S902)。さらに、学習部111は、説明変数データを入力データ、目的変数データ200を出力データとする回帰モデルを作成する(S903)。そして、学習部111は、S903で作成した回帰モデルを予測モデルとして予測モデル記憶部121に格納する(S904)。 First, the learning unit 111 of the prediction device 100 reads the objective variable data 200 from the objective variable data storage unit 132 (S901). Next, the learning unit 111 reads the explanatory variable data from the explanatory variable data storage unit 131 (S902). Furthermore, the learning unit 111 creates a regression model in which the explanatory variable data is input data and the objective variable data 200 is output data (S903). Then, the learning unit 111 stores the regression model created in S903 in the prediction model storage unit 121 as a prediction model (S904).

図10は、実施形態に係る予測処理における検証用指標予測モデルの作成処理を説明するためのフローチャートである。 Figure 10 is a flowchart for explaining the process of creating a validation index prediction model in the prediction process according to the embodiment.

まず、予測装置100の学習部111は、検証用指標データ記憶部133から検証用指標データ210を読み込む(S1001)。次いで、学習部111は、説明変数データ記憶部131から説明変数データを読み込む(S1002)。さらに、学習部111は、説明変数データを入力データ、検証用指標データ210を出力データとする回帰モデルを作成する(S1003)。そして、学習部111は、S1003で作成した回帰モデルを検証用指標モデルとして検証用指標モデル記憶部122に格納する(S1004)。 First, the learning unit 111 of the prediction device 100 reads the verification index data 210 from the verification index data storage unit 133 (S1001). Next, the learning unit 111 reads the explanatory variable data from the explanatory variable data storage unit 131 (S1002). Furthermore, the learning unit 111 creates a regression model in which the explanatory variable data is input data and the verification index data 210 is output data (S1003). Then, the learning unit 111 stores the regression model created in S1003 in the verification index model storage unit 122 as a verification index model (S1004).

図11は、実施形態に係る予測処理における整合性判定モデルの作成処理を説明するためのフローチャートである。 Figure 11 is a flowchart for explaining the process of creating a consistency determination model in the prediction process according to the embodiment.

まず、予測装置100の整合性判定モデル作成部113は、目的変数データ記憶部132から目的変数データ200を読み込む(S1101)。次に、整合性判定モデル作成部113は、検証用指標データ記憶部133から検証用指標データ210を読み込む(S1102)。さらに、整合性判定モデル作成部113は、検証用指標データ210を入力データ、目的変数データ200を出力データとする回帰モデルを作成する(S1103)。そして、整合性判定モデル作成部113は、S1103で作成した回帰モデルを整合性判定モデルとして整合性判定モデル記憶部123に格納する(S1104)。 First, the consistency determination model creation unit 113 of the prediction device 100 reads the objective variable data 200 from the objective variable data storage unit 132 (S1101). Next, the consistency determination model creation unit 113 reads the verification index data 210 from the verification index data storage unit 133 (S1102). Furthermore, the consistency determination model creation unit 113 creates a regression model in which the verification index data 210 is input data and the objective variable data 200 is output data (S1103). Then, the consistency determination model creation unit 113 stores the regression model created in S1103 in the consistency determination model storage unit 123 as a consistency determination model (S1104).

図12は、実施形態に係る予測処理における予測結果整合性検証処理を説明するためのフローチャートである。 Figure 12 is a flowchart for explaining the prediction result consistency verification process in the prediction process according to the embodiment.

まず、予測装置100の予測部112は、説明変数データ記憶部131から説明変数データを読み込む(S1201)。 First, the prediction unit 112 of the prediction device 100 reads explanatory variable data from the explanatory variable data storage unit 131 (S1201).

次いで、予測部112は、予測モデル記憶部121から予測モデルを読み込む(S1202)。さらに、予測部112は、S1202で読み込んだ予測モデルにS1201で読み込んだ説明変数データを入力して、目的変数データの予測値(予測結果)を得る(S1203)。 Next, the prediction unit 112 reads the prediction model from the prediction model storage unit 121 (S1202). Furthermore, the prediction unit 112 inputs the explanatory variable data read in S1201 to the prediction model read in S1202 to obtain a predicted value (prediction result) of the objective variable data (S1203).

これと並行して、予測部112は、検証用指標モデル記憶部122から検証用指標モデルを読み込む(S1204)。さらに、予測部112は、S1204で読み込んだ予測モデルにS1201で読み込んだ説明変数データを入力して、検証用指標データの予測値(予測結果)を得る(S1205)。 In parallel with this, the prediction unit 112 reads the verification index model from the verification index model storage unit 122 (S1204). Furthermore, the prediction unit 112 inputs the explanatory variable data read in S1201 to the prediction model read in S1204 to obtain a predicted value (prediction result) of the verification index data (S1205).

次いで、予測装置100の検証部114は整合性判定処理を行う(S1206)。整合性判定処理の詳細については後述する。そして、検証部114はS1206の整合性判定処理の結果を出力する。 Next, the verification unit 114 of the prediction device 100 performs a consistency determination process (S1206). Details of the consistency determination process will be described later. Then, the verification unit 114 outputs the result of the consistency determination process of S1206.

図13は、実施形態に係る予測処理における整合性判定処理を説明するためのフローチャートであり、図12のS1206の整合性判定処理の詳細を示すフローチャートである。 Figure 13 is a flowchart for explaining the consistency determination process in the prediction process according to the embodiment, and is a flowchart showing the details of the consistency determination process of S1206 in Figure 12.

まず、予測装置100の検証部114は、整合性判定モデル記憶部123から整合性判定モデルを読み込む(S1301)。次いで、検証部114は、図12のS1205で取得した検証用指標データの予測値を整合性判定モデルに入力して目的変数データの推定値を得る(S1302)。 First, the verification unit 114 of the prediction device 100 reads the consistency judgment model from the consistency judgment model storage unit 123 (S1301). Next, the verification unit 114 inputs the predicted value of the verification index data acquired in S1205 of FIG. 12 into the consistency judgment model to obtain an estimate of the objective variable data (S1302).

そして、検証部114は、S1302で取得した目的変数データの推定値(コバルト60の推定結果)と図12のS1203で取得した目的変数データの予測値(コバルト60の予測結果)とを比較し、これらの差異が所定の誤差値以下であるか否かを判定する(S1203)。なお、誤差値は事前に設定しておくことが好ましい。 Then, the verification unit 114 compares the estimated value of the objective variable data acquired in S1302 (the estimated result of Cobalt 60) with the predicted value of the objective variable data acquired in S1203 of FIG. 12 (the predicted result of Cobalt 60), and determines whether the difference between them is equal to or smaller than a predetermined error value (S1203). Note that it is preferable to set the error value in advance.

S1203の判定の結果、所定の誤差値以下であると判定したら(S1203においてYES)、検証部114は整合性判定結果を「YES」にし(S1204)、所定の誤差値を上回ったと判定したら(S1203においてNO)、検証部114は整合性判定結果を「NO」にする(S1205)。 If the result of the judgment in S1203 is that the error is below the predetermined error value (YES in S1203), the verification unit 114 sets the consistency judgment result to "YES" (S1204), and if the result of the judgment in S1203 is that the error is above the predetermined error value (NO in S1203), the verification unit 114 sets the consistency judgment result to "NO" (S1205).

以上詳細に説明したように、本実施形態の予測装置100によれば、コバルト60の金属腐食生成物濃度の予測結果についてその整合性、妥当性を検証することができる。 As described above in detail, the prediction device 100 of this embodiment makes it possible to verify the consistency and validity of the prediction results of the concentration of metal corrosion products of cobalt 60.

マスバランスモデルに基づいて学習モデルを作成し、この学習モデルによりコバルト60の金属腐食生成物濃度を予測することは可能である。一方で、学習モデルに基づくコバルト60の金属腐食生成物濃度の精度を保証することは、学習モデル単体では困難である。本実施形態の予測装置100によれば、予測モデルにより得られたコバルト60の金属腐食生成物濃度の予測値を、検証用指標モデルにより得られたコバルト60以外の金属腐食生成物濃度の予測値、及び整合性判定モデルによりえら得たコバルト60の金属腐食生成物濃度の推定値を用いて検証することが可能になる。これにより、予測モデルにより得られたコバルト60の金属腐食生成物濃度の整合性、妥当性を検証することができ、より精度の高いコバルト60の金属腐食生成物濃度を求めることができる。 It is possible to create a learning model based on a mass balance model and predict the metal corrosion product concentration of cobalt 60 using this learning model. On the other hand, it is difficult to guarantee the accuracy of the metal corrosion product concentration of cobalt 60 based on the learning model using the learning model alone. According to the prediction device 100 of this embodiment, it is possible to verify the predicted value of the metal corrosion product concentration of cobalt 60 obtained by the prediction model using the predicted value of the metal corrosion product concentration other than cobalt 60 obtained by the verification index model and the estimated value of the metal corrosion product concentration of cobalt 60 obtained by the consistency judgment model. This makes it possible to verify the consistency and validity of the metal corrosion product concentration of cobalt 60 obtained by the prediction model, and to obtain a more accurate metal corrosion product concentration of cobalt 60.

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。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、必ずしも説明した全ての構成を備えるもの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も可能であり、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、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 The present invention is not limited to the above-mentioned examples, but includes various modified examples. The above-mentioned examples have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one example with the configuration of another example, and it is also possible to add the configuration of another example to the configuration of one example. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each example with other configurations.

例えば、上述の実施形態において、整合性判定モデルにより得られたコバルト60の金属腐食生成物濃度の推定結果を用いて予測モデルの学習を再度行うことも可能である。 For example, in the above embodiment, it is possible to retrain the prediction model using the estimated results of the cobalt-60 metal corrosion product concentration obtained by the consistency determination model.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Furthermore, the above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits. Furthermore, the above-mentioned configurations, functions, etc. may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information on the programs, tables, files, etc. that realize each function can be stored in a memory, a recording device such as a hard disk or SSD, or a recording medium such as an IC card, SD card, or DVD.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
(付記1)
原子力発電プラントにおける原子炉の炉水放射性金属腐食生成物濃度および海水の放水 情報を予測するための予測モデルを構築する予測モデル構築装置であって、
入力データとして、実測可能なプラント状態量と、海水情報とを含み、第一の出力デー タとして、実測値である第一の炉水放射性金属に関する第一の炉水放射性金属腐食生成物 濃度と、前記放水情報とを含む教師データを機械学習モデルに学習させて前記予測モデル を構築し、また、入力データとして、前記プラント状態量と前記海水情報とを含み、第二 の出力データとして、実測値である前記第一の炉水放射性金属と異なる第二の炉水放射性 金属に関する第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度と、前記放水情報とを含む教師データ を機械学習モデルに学習させて検証用指標モデルを構築する学習部
を備えることを特徴とする予測モデル構築装置。
(付記2)
原子力発電プラントにおける原子炉の炉水放射性金属腐食生成物濃度および海水の放水 情報を予測するための予測モデルを構築する予測モデル構築装置であって、
入力データとして、実測可能なプラント状態量と、海水情報とを含み、第一の出力デー タとして、実測値である第一の炉水放射性金属に関する第一の炉水放射性金属腐食生成物 濃度と、前記放水情報とを含む教師データを機械学習モデルに学習させて前記予測モデル を構築し、また、入力データとして、前記プラント状態量と前記海水情報とを含み、第二 の出力データとして、実測値である前記第一の炉水放射性金属と異なる第二の炉水放射性 金属に関する第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度と、前記放水情報とを含む教師データ を機械学習モデルに学習させて検証用指標モデルを構築する学習部と、
前記実測可能なプラント状態量、前記海水情報を入力データとして、前記予測モデル及 び前記検証用指標モデルに入力して、前記第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度及び前記 放水情報からなる前記第一の出力データ、前記第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度及び 前記放水情報からなる前記第二の出力データを計算する予測部と、
これら第一及び第二の出力データに基づいて前記第一の出力データの妥当性を検証する 検証部と
を備えることを特徴とする予測装置。
(付記3)
前記第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度と前記第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度 との間には強い相関があることを特徴とする(付記2)に記載の予測装置。
(付記4)
前記第二の出力データを入力データとして、前記第一の出力データを出力データとした 教師データを機械学習モデルに学習させて整合性判定モデルを構築する整合性判定モデル 作成部を備え、
前記検証部は、前記第二の出力データを前記整合性判定モデルに入力することで得られ る前記第一の出力データと、前記第二の出力データを前記予測モデルに入力することで得 られる前記第一の出力データとを比較することで前記第一の出力データの妥当性を検証す
ことを特徴とする(付記2)に記載の予測装置。
(付記5)
前記検証部は、前記第二の出力データを前記整合性判定モデルに入力することで得られ る前記第一の出力データと、前記第二の出力データを前記予測モデルに入力することで得 られる前記第一の出力データとの差分が所定値以下であれば前記第一の出力データに妥当 性があると判定することを特徴とする(付記4)に記載の予測装置。
(付記6)
前記実測可能なプラント状態量は、前記原子炉の炉水の給水流量、給水金属腐食生成物 濃度、炉水金属腐食生成物濃度、炉水放射性金属腐食生成物濃度、炉水浄化流量、燃料集 合体の炉内滞在期間、および電気出力のなかの何れか少なくとも1つを含む
ことを特徴とする(付記2)に記載の予測装置。
(付記7)
前記入力データに含まれる前記海水情報は、前記海水の取水温度と放水温度とを含み、 前記第一及び第二の出力データに含まれる放水情報は、前記海水の放水温度を含む
ことを特徴とする(付記2)に記載の予測装置。
(付記8)
前記第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度は、コバルト60、コバルト58、およびマ ンガン54のなかの何れかの炉水放射性金属腐食生成物濃度である
ことを特徴とする(付記2)に記載の予測装置。
(付記9)
前記第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度は、コバルト58、鉄およびニッケルのなか の何れかの炉水放射性金属腐食生成物濃度である
ことを特徴とする(付記2)に記載の予測装置。
In addition, the control lines and information lines shown are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. In reality, it can be considered that almost all components are connected to each other.
(Appendix 1)
A prediction model construction device for constructing a prediction model for predicting a concentration of radioactive metal corrosion products in reactor water and seawater discharge information of a nuclear reactor in a nuclear power plant , comprising:
A learning unit that constructs the prediction model by training a machine learning model with training data including, as input data, a measurable plant state quantity and seawater information, and including , as first output data, a first reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and the discharge water information, and that constructs a verification index model by training a machine learning model with training data including, as input data, the plant state quantity and the seawater information, and including, as second output data, a second reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a second reactor water radioactive metal different from the first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and the discharge water information.
A predictive model construction device comprising:
(Appendix 2)
A prediction model construction device for constructing a prediction model for predicting a concentration of radioactive metal corrosion products in reactor water and seawater discharge information of a nuclear reactor in a nuclear power plant , comprising:
a learning unit which constructs the prediction model by training a machine learning model with teacher data including, as input data, a measurable plant state quantity and seawater information, and including, as first output data , a first reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and the discharge water information, and which constructs a verification index model by training a machine learning model with teacher data including , as input data, the plant state quantity and the seawater information, and including, as second output data, a second reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a second reactor water radioactive metal different from the first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and the discharge water information ;
a prediction unit which inputs the measurable plant state quantity and the seawater information as input data into the prediction model and the verification index model, and calculates the first output data consisting of the first reactor water radioactive metal corrosion product concentration and the discharge water information, and the second output data consisting of the second reactor water radioactive metal corrosion product concentration and the discharge water information;
a verification unit that verifies the validity of the first output data based on the first and second output data;
A prediction device comprising:
(Appendix 3)
The prediction device described in (Appendix 2) is characterized in that there is a strong correlation between the first reactor water radioactive metal corrosion product concentration and the second reactor water radioactive metal corrosion product concentration .
(Appendix 4)
a consistency determination model creation unit that constructs a consistency determination model by training a machine learning model on teacher data in which the second output data is used as input data and the first output data is used as output data ;
The verification unit verifies validity of the first output data by comparing the first output data obtained by inputting the second output data to the consistency determination model with the first output data obtained by inputting the second output data to the prediction model.
The prediction device according to (Appendix 2) is characterized in that
(Appendix 5)
The prediction device described in (Appendix 4) is characterized in that the verification unit determines that the first output data is valid if a difference between the first output data obtained by inputting the second output data into the consistency judgment model and the first output data obtained by inputting the second output data into the prediction model is equal to or less than a predetermined value.
(Appendix 6)
The measurable plant state quantity includes at least one of the reactor water feedwater flow rate, the reactor water metal corrosion product concentration, the reactor water metal corrosion product concentration, the reactor water radioactive metal corrosion product concentration, the reactor water purification flow rate, the in-reactor residence time of the fuel assembly , and the electrical output.
The prediction device according to (Appendix 2) is characterized in that
(Appendix 7)
The seawater information included in the input data includes an intake temperature and a discharge temperature of the seawater, and the discharge information included in the first and second output data includes a discharge temperature of the seawater.
The prediction device according to (Appendix 2) is characterized in that
(Appendix 8)
The first reactor water radioactive metal corrosion product concentration is a reactor water radioactive metal corrosion product concentration of any one of cobalt 60, cobalt 58, and manganese 54.
The prediction device according to (Appendix 2) is characterized in that
(Appendix 9)
The second reactor water radioactive metal corrosion product concentration is any one of cobalt-58, iron, and nickel.
The prediction device according to (Appendix 2) is characterized in that

100…予測装置 110…制御部 111…学習部 112…予測部 113…整合性判定モデル作成部 114…検証部 120…モデル記憶部 121…予測モデル記憶部 122…検証用指標モデル記憶部 123…整合性判定モデル記憶部 130…データ記憶部 131…説明変数データ記憶部 132…目的変数データ記憶部 133…検証用指標データ記憶部 140…入出力部 150…海水情報データベース 200…目的変数データ 210…検証用指標データ 230…データセット 240…データセット


LIST OF SYMBOLS 100: Prediction device 110: Control unit 111: Learning unit 112: Prediction unit 113: Consistency determination model creation unit 114: Verification unit 120: Model storage unit 121: Prediction model storage unit 122: Verification index model storage unit 123: Consistency determination model storage unit 130: Data storage unit 131: Explanatory variable data storage unit 132: Objective variable data storage unit 133: Verification index data storage unit 140: Input/output unit 150: Seawater information database 200: Objective variable data 210: Verification index data 230: Data set 240: Data set


Claims (9)

原子力発電プラントにおける原子炉の炉水放射性金属腐食生成物濃度および海水の放水情報を予測するための予測モデルを構築する予測モデル構築装置であって、
入力データとして、実測可能なプラント状態量と、海水情報とを含み、第一の出力データとして、実測値である第一の炉水放射性金属に関する第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度と、前記放水情報とを含む教師データを機械学習モデルに学習させて前記予測モデルを構築し、また、入力データとして、前記プラント状態量と前記海水情報とを含み、第二の出力データとして、実測値である前記第一の炉水放射性金属と異なる第二の炉水放射性金属に関する第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度と、前記放水情報とを含む教師データを機械学習モデルに学習させて検証用指標モデルを構築する学習部
を備えることを特徴とする予測モデル構築装置。
A prediction model construction device for constructing a prediction model for predicting a concentration of radioactive metal corrosion products in reactor water and seawater discharge information of a nuclear reactor in a nuclear power plant, comprising:
a learning unit that constructs the prediction model by training a machine learning model with teacher data including, as input data, a measurable plant state quantity and seawater information, and including, as first output data, a first reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and the discharge water information, and that constructs a verification index model by training a machine learning model with teacher data including, as input data, the plant state quantity and the seawater information, and including, as second output data, a second reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a second reactor water radioactive metal different from the first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and the discharge water information.
予測装置であって、
原子力発電プラントにおける原子炉の炉水放射性金属腐食生成物濃度および海水の放水情報を予測するための予測モデルを構築するための学習部であって、入力データとして、実測可能なプラント状態量と、海水情報とを含み、第一の出力データとして、実測値である第一の炉水放射性金属に関する第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度と、前記放水情報とを含む教師データを機械学習モデルに学習させて前記予測モデルを構築し、また、入力データとして、前記プラント状態量と前記海水情報とを含み、第二の出力データとして、実測値である前記第一の炉水放射性金属と異なる第二の炉水放射性金属に関する第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度と、前記放水情報とを含む教師データを機械学習モデルに学習させて検証用指標モデルを構築する前記学習部と、
前記実測可能なプラント状態量、前記海水情報を入力データとして、前記予測モデル及び前記検証用指標モデルに入力して、前記第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度及び前記放水情報からなる前記第一の出力データ、前記第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度及び前記放水情報からなる前記第二の出力データを計算する予測部と、
これら第一及び第二の出力データに基づいて前記第一の出力データの妥当性を検証する検証部と
を備えることを特徴とする予測装置。
A prediction device, comprising:
a learning unit for constructing a prediction model for predicting a reactor water radioactive metal corrosion product concentration and seawater discharge information of a reactor in a nuclear power plant , the learning unit including, as input data, a measurable plant state quantity and seawater information, and constructing the prediction model by having a machine learning model learn training data including, as first output data, a first reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and the discharge information, and also, the learning unit including, as input data, the plant state quantity and the seawater information, and constructing a verification index model by having a machine learning model learn training data including, as second output data, a second reactor water radioactive metal corrosion product concentration related to a second reactor water radioactive metal different from the first reactor water radioactive metal, which is an actual value, and the discharge information;
a prediction unit which inputs the measurable plant state quantity and the seawater information as input data into the prediction model and the verification index model, and calculates the first output data consisting of the first reactor water radioactive metal corrosion product concentration and the discharge water information, and the second output data consisting of the second reactor water radioactive metal corrosion product concentration and the discharge water information;
and a verification unit that verifies the validity of the first output data based on the first and second output data.
前記第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度と前記第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度との間には強い相関があることを特徴とする請求項2に記載の予測装置。3. The prediction device according to claim 2, wherein there is a strong correlation between the first reactor water radioactive metal corrosion product concentration and the second reactor water radioactive metal corrosion product concentration. 前記第二の出力データを入力データとして、前記第一の出力データを出力データとした教師データを機械学習モデルに学習させて整合性判定モデルを構築する整合性判定モデル作成部を備え、
前記検証部は、前記第二の出力データを前記整合性判定モデルに入力することで得られる前記第一の出力データと、前記予測部が、前記実測可能なプラント状態量、前記海水情 を前記予測モデルに入力することで得られる前記第一の出力データとを比較することで前記第一の出力データの妥当性を検証する
ことを特徴とする請求項2に記載の予測装置。
a consistency determination model creation unit that constructs a consistency determination model by training a machine learning model on teacher data in which the second output data is used as input data and the first output data is used as output data;
The prediction device according to claim 2, characterized in that the verification unit verifies the validity of the first output data by comparing the first output data obtained by inputting the second output data into the consistency judgment model with the first output data obtained by the prediction unit by inputting the measurable plant state quantities and the seawater information into the prediction model.
前記検証部は、前記第二の出力データを前記整合性判定モデルに入力することで得られる前記第一の出力データと、前記予測部が、前記実測可能なプラント状態量、前記海水情 を前記予測モデルに入力することで得られる前記第一の出力データとの差分が所定値以下であれば前記第一の出力データに妥当性があると判定することを特徴とする請求項4に記載の予測装置。 The prediction device according to claim 4, characterized in that the verification unit determines that the first output data is valid if a difference between the first output data obtained by inputting the second output data to the consistency judgment model and the first output data obtained by the prediction unit by inputting the measurable plant state quantities and the seawater information to the prediction model is equal to or less than a predetermined value. 前記実測可能なプラント状態量は、前記原子炉の炉水の給水流量、給水金属腐食生成物濃度、炉水金属腐食生成物濃度、炉水放射性金属腐食生成物濃度、炉水浄化流量、燃料集合体の炉内滞在期間、および電気出力のなかの何れか少なくとも1つを含む
ことを特徴とする請求項2に記載の予測装置。
3. The prediction device according to claim 2, wherein the measurable plant state quantities include at least one of a feedwater flow rate of reactor water, a feedwater metal corrosion product concentration, a reactor water metal corrosion product concentration, a reactor water radioactive metal corrosion product concentration, a reactor water purification flow rate, a residence time of a fuel assembly in the reactor, and an electrical output of the reactor.
前記入力データに含まれる前記海水情報は、前記海水の取水温度と放水温度とを含み、
前記第一及び第二の出力データに含まれる放水情報は、前記海水の放水温度を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の予測装置。
The seawater information included in the input data includes an intake temperature and a discharge temperature of the seawater,
The prediction device according to claim 2 , wherein the discharge water information included in the first and second output data includes a discharge water temperature of the seawater.
前記第一の炉水放射性金属腐食生成物濃度は、コバルト60、コバルト58、およびマンガン54のなかの何れかの炉水放射性金属腐食生成物濃度である
ことを特徴とする請求項2に記載の予測装置。
3. The prediction device according to claim 2, wherein the first reactor water radioactive metal corrosion product concentration is any one of cobalt-60, cobalt-58, and manganese-54.
前記第二の炉水放射性金属腐食生成物濃度は、コバルト58、鉄およびニッケルのなかの何れかの炉水放射性金属腐食生成物濃度である
ことを特徴とする請求項2に記載の予測装置。
3. The prediction device according to claim 2, wherein the second reactor water radioactive metal corrosion product concentration is any one of cobalt-58, iron, and nickel.
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