JP4426791B2

JP4426791B2 - Core condition monitoring system

Info

Publication number: JP4426791B2
Application number: JP2003291494A
Authority: JP
Inventors: 誠妹尾; 敬二田中; 豊米谷; 茂徳牧野
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: JP2005061958A

Description

本発明は、原子炉内の状況をカメラで監視するシステムに係り、特に、原子力発電プラントの炉心に装荷されている燃料集合体とガイド部材の有無や位置を特定するのに好適な画像による炉心状態監視システムに関する。 The present invention relates to a system for monitoring a situation inside a nuclear reactor with a camera, and in particular, a core based on an image suitable for identifying the presence and position of a fuel assembly and a guide member loaded in a nuclear power plant core. The present invention relates to a state monitoring system.

原子力発電プラントの原子炉では定期点検が義務付けられ、炉心の状況を調べる必要があるが、このときの点検作業は、従来から主として目視によって行われている。 Periodic inspections are required for nuclear power plant reactors, and it is necessary to examine the condition of the core. At this time, inspection work has been mainly performed by visual inspection.

また、この定期点検時には燃料の交換が行われ、新燃料が装荷されるので、この場合には、更に燃料交換中に、炉心に装荷されている燃料集合体の移動に伴う装荷物の有無などを確認する必要があり、これも従来から燃料取替実施担当者による目視確認が主体である。 In addition, during this periodical inspection, fuel is exchanged and new fuel is loaded. In this case, during the fuel exchange, whether or not there is any loading accompanying the movement of the fuel assembly loaded in the reactor core, etc. It is necessary to confirm this, and this is also mainly a visual confirmation by a person in charge of fuel replacement.

ここで、このような炉心の状態を監視するシステムの従来技術としては、制御棒引き抜きのインターロックに関するシステムが知られている(例えば、特許文献１と特許文献２を参照。)。
特開平０７−２１８６８２号公報特開平０９−０４３３８２号公報 Here, as a prior art of such a system for monitoring the state of the core, a system related to an interlock for pulling out a control rod is known (for example, refer to Patent Document 1 and Patent Document 2).
JP 07-218682 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-043382

原子力発電所の燃料交換作業は全て水中で行われ、燃料交換作業の整合性、すなわち燃料集合体が所定の位置から取り出されたか、もしくは所定の位置へ装荷されたかを確認するためには、燃料取替機が稼動するオペフロと呼ばれる作業用の床面から約２０ｍ下方の水中での状況を観察する必要がある。 All refueling operations at nuclear power plants are carried out underwater, and in order to confirm the integrity of the refueling operation, i.e., whether the fuel assembly has been removed from or loaded into place, It is necessary to observe the situation in water about 20 m below the floor for work called the operation floor where the replacement machine operates.

しかるに従来技術では、この状況の観察が目視によっているため、作業員には熟練した技能と長時間の作業が必要になり、このため、作業員の負担が大きく、作業期間が長期化してしまうという問題があった。 However, in the prior art, the observation of this situation is made by visual observation, so that the worker needs skilled skills and a long time work, which means that the burden on the worker is great and the work period is prolonged. There was a problem.

ここで、テレビジョンカメラやデジタルカメラで撮像した画像により、炉心を観察して必要な監視が得られるようにする方法が考えられるが、この場合、炉心の全ての燃料集合体上端部を映像化するためには、水中カメラを用い、これを炉心近くまで吊り下ろすか、オペフロ近傍に設置したカメラのズーム機能等を用いて撮影する必要がある。 Here, a method of observing the core and obtaining necessary monitoring from images captured by a television camera or a digital camera is conceivable. In this case, the upper end of all fuel assemblies in the core is visualized. In order to do this, it is necessary to use an underwater camera and hang it close to the reactor core, or use a zoom function of a camera installed in the vicinity of the operation floor.

しかし、燃料交換中は燃料取替機が稼働していて、それには、燃料集合体等を把持して移動するためのグリッパを含む伸縮管が具備され、それが上下に伸縮移動しているため、炉心の直径を底面とし、炉心の燃料集合体上端面からオペフロ面まで延びる円筒状の範囲にはカメラを近づけることができない。 However, since the fuel changer is in operation during the fuel exchange, it is equipped with a telescopic tube including a gripper for gripping and moving the fuel assembly and the like, and it is expanded and contracted up and down. In addition, the camera cannot be brought close to a cylindrical range in which the diameter of the core is the bottom surface and extends from the upper end surface of the fuel assembly of the core to the operating surface.

しかも、燃料交換中は、燃料取替機の走行台車がオペフロ面を移動するため、この走行台車と干渉する位置にカメラを設置することはできないという制約もある。 Moreover, since the traveling carriage of the fuel changer moves on the operating surface during the fuel exchange, there is a restriction that the camera cannot be installed at a position where the traveling carriage interferes with the traveling carriage.

一方、原子炉プールには、炉心からの放射線や炉心から取り出した燃料集合体からの放射線を遮蔽するため、燃料交換に際してオペフロ面から約１ｍ下方まで水が満たされる。そして、燃料交換完了後には、原子炉プールを排水し、原子炉圧力容器に上蓋を取付け、オペフロ面にコンクリート蓋を設置するという作業が実施される。 On the other hand, in order to shield the radiation from the reactor core and the radiation from the fuel assembly taken out from the reactor core, the reactor pool is filled with water up to about 1 m below the operating surface during fuel replacement. Then, after the fuel exchange is completed, an operation of draining the reactor pool, attaching an upper lid to the reactor pressure vessel, and installing a concrete lid on the operating surface is performed.

このため、炉心状態を監視するため、原子炉プール周辺にカメラを設置したとすると、この場合は、燃料交換後にカメラを撤去する必要があり、従って、炉心状態監視用に設置するカメラに高精度の位置再現性を求めるのは困難である。 For this reason, if a camera is installed around the reactor pool to monitor the core condition, in this case, the camera must be removed after the fuel is replaced. Therefore, the camera installed for monitoring the core condition has high accuracy. It is difficult to obtain the position reproducibility of.

本発明の目的は、カメラの位置決めに高い精度が不要で燃料交換作業時にも炉心の撮像が可能な炉心状態監視システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a core state monitoring system that does not require high accuracy in camera positioning and can capture the core even during fuel replacement work.

上記目的は、発電プラント用原子炉の圧力容器内に収納されている炉心を監視する炉心状態監視システムにおいて、前記炉心の少なくとも燃料集合体が装荷可能な場所を前記圧力容器の上方から水中で撮像して画像信号を得る手段と、前記炉心内での燃料集合体とガイド部材及び制御棒の少なくとも１種の対象物について、予め記憶してある当該対象物の参照画像を用い、前記画像信号による少なくとも１枚の画像と前記参照画像の類似度により、前記対象物の有無と当該対象物の炉心座標を特定する手段と、前記画像による炉心上部格子板の上端位置をマッピングし、該マッピング格子内の画像に対して、マッピングの位置とその位置での見え方を考慮して前記対象物の有無の認識確度を高める手段と、前記炉心座標に対応して前記対象物の有無を表示する手段とが具備されていることにより達成される。

An object of the present invention is to provide a core state monitoring system for monitoring a core housed in a pressure vessel of a power plant nuclear reactor, and image at least a place where the fuel assembly of the core can be loaded underwater from above the pressure vessel. A means for obtaining an image signal, and a reference image of the object stored in advance for at least one object of the fuel assembly, the guide member, and the control rod in the core, and the image signal Mapping the presence / absence of the object and the core coordinates of the object based on the similarity between at least one image and the reference image, and the upper end position of the core upper lattice plate based on the image, respect of the image, and means for increasing the recognition accuracy of the presence or absence of the object in consideration of the appearance at the position of the mapping and its location, the object corresponding to the core coordinates It means for displaying a presence is achieved by being provided.

このとき、前記画像信号を得る手段が複数台のカメラで、これらカメラは、互いに補いあって前記炉心の上面全体が撮像できるように配置されているようにしても上記目的が達成できる。 At this time, the above object can be achieved even if the means for obtaining the image signal is a plurality of cameras and these cameras are arranged so as to complement each other so that the entire upper surface of the core can be imaged.

同じく、このとき、前記複数台のカメラが、各々ズーム機能及びパン・チルト機能を備えたカメラであるようにしても上記目的が達成でき、前記複数台のカメラが、高分解能のデジタルカメラであるようにしても上記目的が達成できる。 Similarly, at this time, the above-described object can be achieved even if each of the plurality of cameras is a camera having a zoom function and a pan / tilt function, and the plurality of cameras are high-resolution digital cameras. Even if it does, the said objective can be achieved.

また、更に、このとき、前記画像による炉心上部格子板の上端位置をマッピングするための手段が、炉心状態監視開始前に撮像した炉心画像上において、マッピングと実画像のズレの補正をシステム操作者が画像を見ながら上部格子板の格子位置をシステム操作者が指示する手段であることによっても上記目的が達成できる。

Further, at this time, the means for mapping the upper end position of the core upper lattice plate based on the image performs mapping and correction of the deviation between the actual images on the core image taken before the start of the core state monitoring. The above object can also be achieved by means for the system operator to indicate the grid position of the upper grid plate while viewing the image .

このとき、前記画像による炉心上部格子板の上端位置をマッピングするための手段が、燃料集合体コーナ部の特徴形状を画像処理により抽出して座標を設定する手段であることによっても上記目的が達成できる。 At this time, the above object is also achieved by that the means for mapping the upper end position of the core upper lattice plate based on the image is a means for extracting the feature shape of the fuel assembly corner by image processing and setting the coordinates. it can.

ここで、前記画像による炉心上部格子板の上端位置をマッピングする手段が、炉心状態監視開始前に撮像した炉心画像上において、マッピングと実画像のズレの補正をシステム操作者が画像を見ながら上部格子板の格子位置をシステム操作者が指示する手段であることによっても上記目的が達成され、同じく前記画像による炉心上部格子板の上端位置をマッピングする手段が、燃料集合体コーナ部の特徴形状を画像処理により抽出して座標を設定する手段であることによっても上記目的が達成される。 Here, the means for mapping the upper end position of the upper grid plate of the core based on the above image is the upper part of the core image captured before the start of the core state monitoring while the system operator looks at the image while correcting the mapping and the deviation of the actual image. The above object is also achieved by means for the system operator to instruct the grid position of the grid plate. Similarly, the means for mapping the upper end position of the core upper grid plate based on the above image is characterized by the characteristic shape of the fuel assembly corner portion. The above object can also be achieved by means for extracting and setting coordinates by image processing.

このとき、更に、炉心での水の密度揺らぎを前記画像から検出する手段と、前記水の密度揺らぎの程度に応じて前記類似度の判定における閾値を変更する手段とが設けられていることによっても上記目的が達成される。 At this time, further, there are provided means for detecting water density fluctuation in the core from the image, and means for changing the threshold in the similarity determination according to the degree of water density fluctuation. The above purpose is also achieved.

また、このとき更に前記制御棒の有無の認識結果情報をプラント定期点検時の制御棒引抜きインターロックシステムに提示する手段が設けられていることによっても上記目的が達成される。 Further, at this time, the above object is also achieved by providing means for presenting the recognition result information on the presence or absence of the control rod to the control rod pull-out interlock system at the time of periodic plant inspection.

本発明によれば、燃料集合体やガイド部材が計画された炉心座標に正しく装荷されたか、制御棒が所定のセルに確かに全挿入の状態にあるかなどを確認しながら燃料の取替作業が行える。 According to the present invention, the fuel replacement operation is performed while confirming whether the fuel assembly and the guide member are correctly loaded at the planned core coordinates, and whether the control rod is surely inserted into the predetermined cell. Can be done.

従って、本発明によれば、燃料取替の担当者の目視による確認を行う必要がなくなり、作業時間の短縮と作業の信頼性向上が図れる。 Therefore, according to the present invention, it is not necessary to visually confirm the person in charge of fuel replacement, and the working time can be shortened and the work reliability can be improved.

以下、本発明による炉心状態監視システムについて、図示の実施の形態により詳細に説明すると、まず、図１は、本発明の一実施形態が適用された原子炉の一例である。 Hereinafter, a core state monitoring system according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. First, FIG. 1 is an example of a nuclear reactor to which an embodiment of the present invention is applied.

ここで、この実施形態は、原子炉圧力容器６４の中に収容されている炉心６６を撮像して画像信号を得るため、４台のカメラ(デジタルカメラ)を用いた場合のもので、図において、４台あるカメラ１０は、同じく４基の照明灯２０と一緒に設置されるようになっている。 Here, this embodiment is a case where four cameras (digital cameras) are used for imaging the core 66 accommodated in the reactor pressure vessel 64 to obtain an image signal. Four cameras 10 are also installed together with four illumination lamps 20.

そして、これら４台のカメラ１０は、燃料取替機３０の動きと干渉しないように原子炉プール６２の中で上端の周辺に設置され、夫々のカメラが互いに補いあって炉心６６の上面全体が撮像できるように、各々の撮像方向が設定してあり、従って各カメラ１０が単独で撮像する範囲は、炉心６６の上面の１／２程度になっている。 These four cameras 10 are installed in the vicinity of the upper end in the reactor pool 62 so as not to interfere with the movement of the fuel changer 30, and the respective cameras supplement each other so that the entire upper surface of the core 66 is Each imaging direction is set so that imaging can be performed, and therefore the range that each camera 10 captures independently is about ½ of the upper surface of the core 66.

このとき燃料取替機３０は、燃料取替機用走行レール４０の上を走行移動する両側の走行台車と、これら両側の走行台車の間に渡されている梁の上で、走行台車の走行方向と略直角方向に走行移動する横行台車とで構成されている。 At this time, the fuel changer 30 travels on the traveling carriages on both sides that travel on the traveling rails 40 for the fuel changer and the beams passed between the traveling carriages on both sides. And a traversing cart that travels in a direction substantially perpendicular to the direction.

ここで燃料の取替には横行台車に具備させてある伸縮管とグリッパ(何れも図示してない)が用いられ、それらの位置を予め決められた炉心座標に制御しながら取替作業が実施されるようになっており、従って、図１(b)の原子炉プール６２の中に縦に伸びた２本の一点鎖線Ｌで示した範囲が、上記した炉心の燃料集合体上端面からオペフロ面まで延びる円筒状の範囲となる。 Here, expansion and contraction pipes and grippers (both not shown) provided in the traverse carriage are used for fuel replacement, and the replacement operation is performed while controlling their positions to predetermined core coordinates. Accordingly, the range indicated by two alternate long and short dash lines L extending vertically into the reactor pool 62 in FIG. 1 (b) is the operating flow from the upper end surface of the fuel assembly of the core. It becomes a cylindrical range extending to the surface.

そして、４基の照明灯２０による照明のもとで、４台のカメラ１０により撮影された炉心の映像(画像信号)は、各カメラ１０から現場コントロールユニット５０に送られ、監視対象画像として取り込まれる。 Then, the core images (image signals) taken by the four cameras 10 under the illumination of the four illumination lamps 20 are sent from each camera 10 to the on-site control unit 50 and captured as an image to be monitored. It is.

図２は、図１(b)の一部を拡大して示したもので、ここで、図２(a)は、原子炉プール６２を拡大して示したもので、ここでも、上記した円筒状の範囲が一点鎖線Ｌで示してある。そして、この図２の(b)は照明灯２０を、そして同図(c)はカメラ１０を夫々拡大して示したものである。 FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. 1 (b), and FIG. 2 (a) is an enlarged view of the reactor pool 62. Here, the cylinder described above is also used. The shape range is indicated by a one-dot chain line L. 2 (b) shows the illuminating lamp 20, and FIG. 2 (c) shows the camera 10 in an enlarged manner.

ここでまず、照明灯２０は、原子炉プール６２に満たされた炉水表面での光の反射を避けるため、炉水中に半ば没した状態で使用される。このためランプ２１を防水ケース２２に収容して水密構造とし、取り付けアングル２３により原子炉プール６２の上端周辺部でオペフロ６０に取り付けられるようになっている。 Here, first, the illuminating lamp 20 is used in a state where it is partially submerged in the reactor water in order to avoid reflection of light on the surface of the reactor water filled in the reactor pool 62. For this reason, the lamp 21 is housed in a waterproof case 22 to form a watertight structure, and is attached to the operation floor 60 around the upper end of the reactor pool 62 by the attachment angle 23.

また、カメラ１０も、照明灯２０と同様で、まずカメラ本体１１を防水用ケース１２内に封入し、その上で、支持板１３により原子炉プール６２の上端周辺部のオペフロ６０に取付けられ、これによりケース１２の先端部が原子炉プール６２内の炉水中に没している状態にして使用され、水面の揺れに伴う映像の劣化が避けられるようになっている。 The camera 10 is also similar to the illuminating lamp 20. First, the camera body 11 is enclosed in the waterproof case 12, and then attached to the operation floor 60 around the upper end of the reactor pool 62 by the support plate 13. Thus, the tip of the case 12 is used in a state where it is submerged in the reactor water in the nuclear reactor pool 62, so that deterioration of the image due to the shaking of the water surface can be avoided.

このときのカメラ１０の固定位置と角度は、予め監視に適切な箇所を調査し、その結果に基づいて決められるが、ここで、図３は、このときの炉心６６と４台のカメラ１０−１〜１０−４の相対的な位置関係と、炉心の基準方向及び炉心座標の関係の一例を示したものである。 The fixed position and angle of the camera 10 at this time are determined based on the result of investigating an appropriate place for monitoring in advance. Here, FIG. 3 shows the core 66 and the four cameras 10-at this time. An example of the relative positional relationship of 1-10-4 and the relationship between the reference direction of the core and the core coordinates is shown.

ここで、この実施形態では、炉心６６に装荷された燃料集合体は勿論、角柱形状の燃料集合体を炉心から引抜く際に、燃料集合体や制御棒がセル内で倒れるのを防止するために挿入するガイド部材(後述する)と、更には制御棒の有無も自動的に認識できるようになっている。 Here, in this embodiment, not only the fuel assemblies loaded in the core 66 but also the fuel assemblies and control rods are prevented from falling in the cell when the prismatic fuel assemblies are pulled out from the core. A guide member (to be described later) to be inserted into the door and, further, the presence or absence of a control rod can be automatically recognized.

このため、燃料集合体が引き抜かれたセルの制御棒の有無を確実に検知する手段として、この実施形態では、図３に示すように、炉心６６の上面の中心点で直交し、約４５°の角度で斜め方向に向かう２本の矢印に沿って、中心点から原子炉プール６２の上端周辺部を見た方向にカメラを４台設置して炉心の映像を撮像するようになっている。 For this reason, as a means for reliably detecting the presence or absence of the control rod of the cell from which the fuel assembly has been pulled out, in this embodiment, as shown in FIG. Four cameras are installed along the two arrows heading diagonally at an angle of from the center point to the periphery of the upper end of the reactor pool 62 to capture the image of the core.

このとき、炉心６６には基準方位が定めてあり、この方位に対して、炉心の横及び縦方向に炉心座標番号が定義されている。例えば、この図３では、上方を基準方位０°としている。 At this time, a reference azimuth is determined for the core 66, and core coordinate numbers are defined in the horizontal and vertical directions of the core with respect to this azimuth. For example, in FIG. 3, the upper direction is set to a reference azimuth of 0 °.

そして、燃料集合体３２は、縦にした状態で、炉心６６の中で横方向と縦方向に並んで各炉心座標番号位置に装荷されている。そこで、各カメラ１０−１〜１０−４は、何れも角柱形の燃料集合体３２を約４５°の角度で斜め方向から撮像することになる。 The fuel assemblies 32 are loaded in respective core coordinate number positions in the core 66 in the horizontal direction and the vertical direction in a vertical state. Therefore, each of the cameras 10-1 to 10-4 images the prismatic fuel assembly 32 from an oblique direction at an angle of about 45 °.

従って、この場合は、各カメラ１０−１〜１０−４は、原子炉プール６２の上端で周辺方向に沿って等間隔に配置されることになるが、しかし、このとき、各カメラ１０−１〜１０−４は、原子炉プール６２の上端で周辺方向に沿って必ずしも等間隔で配置する必要は無く、上記したように、夫々のカメラが互いに補いあって炉心６６の上面全体が撮像できるようになっていればよい。 Therefore, in this case, the cameras 10-1 to 10-4 are arranged at equal intervals along the peripheral direction at the upper end of the reactor pool 62. However, at this time, the cameras 10-1 are arranged. 10-4 are not necessarily arranged at equal intervals along the peripheral direction at the upper end of the reactor pool 62, and as described above, the respective cameras complement each other so that the entire upper surface of the reactor core 66 can be imaged. It only has to be.

ここで、角柱形の燃料集合体３２は、上部格子板により４体ずつに区切られて炉心６６に装荷される。そこで、この４体の燃料集合体が纏まって装荷される領域を“セル”と呼び、このとき十字形の断面をもつ制御棒３７(後述)は、燃料集合体３２とほぼ同一の長さを有し、セル内にある４体の燃料集合体の各々の間に挿入されている。 Here, the prismatic fuel assemblies 32 are divided into four bodies by the upper lattice plate and loaded into the core 66. Therefore, an area in which the four fuel assemblies are loaded together is called a “cell”. At this time, a control rod 37 (described later) having a cross-shaped cross section has substantially the same length as the fuel assembly 32. And inserted between each of the four fuel assemblies in the cell.

次に、図３のカメラ１０−２で撮像される炉心映像の内、長方形の太い破線で示した領域の映像を一例として示したのが図４(a)で、これによれば、各燃料集合体３２には燃料取替機３０で把持するためのハンドル３３が取り付けられていて、炉心上部格子板３５で囲まれたセル内に並んで規則正しく装荷されることが判る。 Next, FIG. 4A shows, as an example, an image of a region indicated by a thick rectangular broken line in the core image captured by the camera 10-2 in FIG. It can be seen that a handle 33 for gripping by the fuel changer 30 is attached to the assembly 32 and is regularly loaded side by side in a cell surrounded by the core upper lattice plate 35.

従って、或るセル内のカメラ１０に近い燃料集合体が燃料取替機３０によって引抜かれたとすると、図４(a)の下部で、中央からやや右に寄ったところに示されているように、十字形をした制御棒３７の先端部が映像として捉えられることになる。 Accordingly, if a fuel assembly close to the camera 10 in a certain cell is pulled out by the fuel changer 30, as shown in the lower part of FIG. Thus, the tip of the cross-shaped control rod 37 is captured as an image.

ここで、この図４(b)にはガイド部材３８が示されているが、これは、図示のように、燃料集合体３２と同じ形状をした角柱状部材の上部を２個、ハンドル３４で対角線状に並べて連結したもので構成されている。 Here, in FIG. 4B, a guide member 38 is shown. As shown in the drawing, the guide member 38 has two upper parts of a prismatic member having the same shape as the fuel assembly 32, and a handle 34. It is configured by connecting them in a diagonal line.

そして、角柱形の燃料集合体３２の全てを引抜く場合には、まず、セル内の対角方向に位置する２体の燃料集合体３２を引き抜いた後、その部分にこのガイド部材３８を挿入し、残った燃料集合体３２や制御棒３７が倒れるのを防止した上で、この後、残りの２体の燃料集合体を引き抜くようにするのである。 When all the prismatic fuel assemblies 32 are pulled out, first, the two fuel assemblies 32 positioned in the diagonal direction in the cell are pulled out, and then this guide member 38 is inserted into that portion. The remaining fuel assemblies 32 and control rods 37 are prevented from falling down, and thereafter, the remaining two fuel assemblies are pulled out.

図５は、本発明による炉心状態監視システムの第１の実施形態で、これは、図１〜図４で説明した４台のカメラ１０−１〜１０−４として、４台のデジタルカメラ１０ａ−１〜１０ａ−４を用いた場合の一実施形態である。 FIG. 5 shows a first embodiment of the core state monitoring system according to the present invention, which is composed of four digital cameras 10a- as the four cameras 10-1 to 10-4 described in FIGS. It is one Embodiment at the time of using 1-10a-4.

そして、これら４台のデジタルカメラ１０ａ−１〜１０ａ−４に加えて、デジタル画像読み込みインタフェース５１ａ、画像メモリ５２、画像処理装置５３、炉心状態表示用パソコン５６、データ格納ユニット５７及びデイスプレイ５５で構成されている。 In addition to these four digital cameras 10a-1 to 10a-4, a digital image reading interface 51a, an image memory 52, an image processing device 53, a core state display personal computer 56, a data storage unit 57, and a display 55 are included. Has been.

ここで、これらデジタル画像読み込みインタフェース５１と画像メモリ５２、それに画像処理装置５３は、図１(b)に示されている現場コントロールユニット５０としてデジタルカメラ１０ａ−１〜１０ａ−４の近傍に設置してある。 Here, the digital image reading interface 51, the image memory 52, and the image processing device 53 are installed in the vicinity of the digital cameras 10a-1 to 10a-4 as the on-site control unit 50 shown in FIG. It is.

この実施形態では、デジタルカメラ１０ａ−１〜１０ａ−４として６００万画素程度の高分解能のデジタルカメラの使用が想定してあり、これらのデジタルカメラ１０ａ−１〜１０ａ−４により撮像された映像は、各カメラのシャッター動作によってデジタル画像データに変換され、カメラ内部のメモリに一旦保存される。 In this embodiment, it is assumed that a high-resolution digital camera of about 6 million pixels is used as the digital cameras 10a-1 to 10a-4, and images captured by these digital cameras 10a-1 to 10a-4 are The image data is converted into digital image data by the shutter operation of each camera and temporarily stored in a memory inside the camera.

そして、各デジタルカメラ１０ａ−１〜１０ａ−４は、デジタル画像読み込みインタフェース５１から読み込み開始信号を受け取ったとき、保存してあったデジタル画像データをデジタル画像読み込みインタフェース５１ａに送信する。そこで、デジタル画像読み込みインタフェース５１ａは、各デジタルカメラから送られてくるデジタル画像データを画像メモリ５２内に格納する。 When each digital camera 10a-1 to 10a-4 receives a reading start signal from the digital image reading interface 51, the digital camera 10a-1 to 10a-4 transmits the stored digital image data to the digital image reading interface 51a. Therefore, the digital image reading interface 51 a stores the digital image data sent from each digital camera in the image memory 52.

この後、画像処理装置５３は、画像メモリ５２に格納されたデジタル画像データを読み込み、画像処理が可能な所定の画素サイズの画像に分割した後、各分割された画像に対して画像処理を実施して、画像内の各炉心座標の燃料集合体やガイド部材及び制御棒の有無を認識処理する。 Thereafter, the image processing device 53 reads the digital image data stored in the image memory 52 and divides it into images of a predetermined pixel size that can be image-processed, and then performs image processing on each of the divided images. Then, the presence / absence of the fuel assembly, guide member, and control rod at each core coordinate in the image is recognized.

こうして画像処理装置５３で認識処理された結果は、炉心状態表示用パソコン５６に送信され、ここでハードデイスクなどのデータ格納ユニット５７に記憶されると共にデイスプレイ５５に表示される。 The result of the recognition processing by the image processing device 53 is transmitted to the core state display personal computer 56, where it is stored in the data storage unit 57 such as a hard disk and displayed on the display 55.

次に、図６は、本発明による炉心状態監視システムの第２の実施形態で、これは、図１〜図４で説明した４台のカメラ１０−１〜１０−４に代えて、３台のズームカメラ１０ｂ−１〜１０ｂ−３を用いた場合の一実施形態である。 Next, FIG. 6 shows a second embodiment of the core state monitoring system according to the present invention, which is replaced with four cameras 10-1 to 10-4 described in FIGS. It is one Embodiment at the time of using the zoom cameras 10b-1 to 10b-3.

そして、これら３台のズームカメラ１０ｂ−１〜１０ｂ−３に加えて、画像撮り込みインタフェース５１ｂ、画像メモリ５２、画像処理装置５３、カメラズーム＆パン・チルト制御ユニット５４、炉心状態表示用パソコン５６、データ格納ユニット５７及びデイスプレイ５５により構成されている。 In addition to these three zoom cameras 10b-1 to 10b-3, an image capturing interface 51b, an image memory 52, an image processing device 53, a camera zoom & pan / tilt control unit 54, and a core state display personal computer 56 are displayed. A data storage unit 57 and a display 55 are included.

このとき、これらズームカメラ１０ｂ−１〜１０ｂ−３には、その名称通り映像を光学的に拡大するズーム機能を備えたものであるが、更に、これをパン・チルト機構が備えられている雲台に搭載し、カメラの撮像方向が左右、上下に変えられるようにして使用するものが想定されている。 At this time, these zoom cameras 10b-1 to 10b-3 are provided with a zoom function for optically enlarging an image as the name suggests. It is assumed that the camera is mounted on a table and used so that the imaging direction of the camera can be changed left and right and up and down.

そして、このようにズーム機能を備え、パン・チルト機構を備えたカメラを用いた結果、この図６の実施形態では、炉心６６の撮像が３台のカメラで得られるようになっているのである。 As a result of using the camera having the zoom function and the pan / tilt mechanism as described above, in the embodiment of FIG. 6, imaging of the core 66 can be obtained by three cameras. .

ここで、この形式のカメラでは、映像がビデオ信号として出力される。そこで画像撮り込みインタフェース５１ｂは、各カメラからのアナログ信号を切り替えながらデジタル画像に変換し、画像メモリ５２に格納するようになっている。 Here, with this type of camera, video is output as a video signal. Therefore, the image capturing interface 51b converts the analog signal from each camera into a digital image while switching it, and stores it in the image memory 52.

このとき、各ズームカメラ１０ｂ−１〜１０ｂ−３のズーム率やパン・チルト角度は、カメラズーム＆パン・チルト制御ユニット５４により、画像処理装置５３からの指令に基づいて制御されるようになっている。 At this time, the zoom rate and pan / tilt angle of each zoom camera 10b-1 to 10b-3 are controlled by the camera zoom & pan / tilt control unit 54 based on a command from the image processing device 53. ing.

ここで、この図６の実施形態では、ビデオ信号を出力するズームカメラを用いているため、図５の実施形態とは異なり、各カメラからの画像は、画像処理が可能な画素数の画像として画像メモリに取り込まれる。 Here, in the embodiment of FIG. 6, since a zoom camera that outputs a video signal is used, unlike the embodiment of FIG. 5, the image from each camera is an image having the number of pixels that can be processed. Captured in image memory.

つまり、レンズのズーム率を変えて、焦点距離を長くしてやれば、解像度が上がり、画素数が多くなった画像と同じになるからである。一方、このため画角が狭くなり、１画面では炉心６６の広い範囲が撮像できないが、これはカメラのパン・チルトで補い、画像を分割して順次、取り込むことで補うのである。 That is, if the zoom ratio of the lens is changed and the focal length is increased, the resolution is increased and the image becomes the same as the image with an increased number of pixels. On the other hand, the angle of view becomes narrow, and a wide range of the core 66 cannot be imaged on one screen, but this is compensated by pan / tilt of the camera, and the images are divided and sequentially captured.

従って、画像の分割処理は不要になるが、各画像内の各炉心座標の燃料集合体やガイド部材及び制御棒有無の認識処理と、画像処理装置５３で認識処理された結果の炉心状態表示用パソコン５６によるデータ格納ユニット５７への記憶、それにデイスプレイ５５への表示は、図５の実施形態と同様である。 Therefore, although the image division processing is not required, the recognition processing of the fuel assemblies, guide members, and control rods at each core coordinate in each image and the core state display result of the recognition processing by the image processing device 53 are performed. The storage in the data storage unit 57 by the personal computer 56 and the display on the display 55 are the same as in the embodiment of FIG.

次に、これらの実施形態の動作について、図７と図８のフローチャートにより説明する。ここで、これらのフローチャートは、図５と図６に示した実施形態による炉心状態監視の準備段階から監視の終了までの手順を処理フローとして示したものである。 Next, the operation of these embodiments will be described with reference to the flowcharts of FIGS. Here, these flowcharts show the procedure from the preparation stage of the core state monitoring to the end of the monitoring according to the embodiment shown in FIGS. 5 and 6 as a processing flow.

まず、図７のフローチャートは図５の実施形態の処理フローで、ここで３桁の数字は処理ステップを表わし、処理ステップ１１０から処理ステップ１７０までが炉心状態監視を開始するまでの準備段階の処理を示している。 First, the flowchart of FIG. 7 is a processing flow of the embodiment of FIG. 5, in which the three-digit number represents a processing step, and the processing from the processing step 110 to the processing step 170 until the start of the core state monitoring is performed. Is shown.

この図７の処理フローでは、デジタルカメラ１０ａ−１〜１０ａ−４を順に１台ずつ選定する(１１０)。従って、ｉは１から４までの値を順次とる。次にカメラの撮像条件を設定し(１１５)、画像を取り込む(１２０)。 In the processing flow of FIG. 7, the digital cameras 10a-1 to 10a-4 are selected one by one in order (110). Therefore, i sequentially takes values from 1 to 4. Next, the imaging condition of the camera is set (115), and an image is captured (120).

次いで各取り込み画像に対する格子マッピングを実行した後(１３０)、画像を分割し(１４０)、各分割画像に対する参照画像の指定と登録を行ない(１５０)、これらの処理を全て終了するまで繰り返えさせた後(１６０)、炉心状態監視時間周期を設定する(１７０)。 Next, after executing grid mapping for each captured image (130), the image is divided (140), a reference image is designated and registered for each divided image (150), and these processes are repeated until all processing is completed. (160), the core state monitoring time period is set (170).

従って、これまでの処理が炉心状態監視の準備処理で、これから処理ステップ１９０以降が炉心状態の監視処理となり、まず、監視に使用するデジタルカメラを選定し(１９０)、選定したカメラから画像を取り込み(１９５)、取り込んだ画像に対する格子マッピングを実行し(２００)、画像を分割する(２１０)。 Therefore, the processing so far is the preparation processing for the core state monitoring, and the processing steps 190 and thereafter are the monitoring processing for the core state. First, the digital camera used for monitoring is selected (190), and the image is captured from the selected camera. (195), lattice mapping is executed for the captured image (200), and the image is divided (210).

この後、複数の参照画像と監視対象画像の類似度を演算し(２２０)、各炉心座標に対応する認識結果を格納し(２３０)、これまでの処理をデジタルカメラ毎に実施させる(２４０)。 Thereafter, the similarity between the plurality of reference images and the monitoring target image is calculated (220), the recognition result corresponding to each core coordinate is stored (230), and the processing so far is performed for each digital camera (240). .

こうして全てのデジタルカメラによる処理結果が得られたら、それを炉心の全座標に対して表示させ(２５０)、これにより１サイクルの処理を完了する。そして、以上の１サイクルの処理を監視終了指令が出されるまで(２６０)、所定の時間間隔で繰り返えさせるのである(２７０)。 When the processing results of all the digital cameras are obtained in this way, it is displayed for all the coordinates of the core (250), thereby completing one cycle of processing. The above one-cycle processing is repeated at predetermined time intervals until a monitoring end command is issued (260) (270).

次に、図８のフローチャートは図６の実施形態の処理フローであるが、この実施形態ではズームカメラ１０ｂ−１〜１０ｂ−３が使用されているので、これに対応した処理になっている。 Next, the flowchart of FIG. 8 is a processing flow of the embodiment of FIG. 6. In this embodiment, zoom cameras 10 b-1 to 10 b-3 are used.

従って、この図８のフローチャートでは、デジタルカメラがズームカメラになっていて、そのズーム率、パン・チルト角度の設定処理(２９０)が付加されている点と、画像の分割処理(１４０、２１０)が省かれている点を除けば、図７のフローチャートに示した処理内容と同様なので、詳しい説明は省略する。 Therefore, in the flowchart of FIG. 8, the digital camera is a zoom camera, the zoom rate and pan / tilt angle setting processing (290) is added, and the image division processing (140, 210). Except for the point that is omitted, the processing contents are the same as those shown in the flowchart of FIG.

次に、図７と図８のフローチャートにおける処理ステップの主なものついて説明する。まず、始めに処理ステップ２２０における参照画像と監視対象画像の類似度の演算について説明すると、これは、例えば、式(1)で示す正規化相関と呼ばれる２次元の相関係数ｒを演算すればよい。 Next, the main processing steps in the flowcharts of FIGS. 7 and 8 will be described. First, the calculation of the similarity between the reference image and the monitoring target image in the processing step 220 will be described. For example, this can be done by calculating a two-dimensional correlation coefficient r called a normalized correlation expressed by Equation (1). Good.

ｒ＝ΣΣＰn(i,j)*Ｐm(i,j)／［{ΣΣＰn²(i,j)}^1/2 *{ΣΣＰm²(i,j)}^1/2］ …… ……(1) ここで、Ｐn(i,j)：参照画像の画像座標(i,j)画素の濃度
Ｐm(i,j)：監視対象画像の画像座標(i,j)画素の濃度
そして、この正規化相関係数ｒは、参照画像と監視対象画像が全く同じ場合には１.０となる性質がある。 r = ΣΣPn (i, j) * Pm (i, j) / [{ΣΣPn ² (i, j)} ^1/2 * {ΣΣPm ² (i, j)} ^1/2 ] (1) Here, Pn (i, j): density of pixel of image coordinate (i, j) of reference image
Pm (i, j): density of image coordinates (i, j) pixel of the monitoring target image And this normalized correlation coefficient r is 1.0 when the reference image and the monitoring target image are exactly the same. There is.

そこで、処理ステップ２３０の認識処理では、参照画像と監視対象画像との類似度ｒが所定の閾値ｒ０以上になった場合、監視対象画像の認識対象は参照画像と同一物であると認識するのである。 Therefore, in the recognition process of processing step 230, when the similarity r between the reference image and the monitoring target image is equal to or greater than a predetermined threshold r0, the recognition target of the monitoring target image is recognized as the same as the reference image. is there.

まず、図７の処理ステップにおける画像の分割処理について説明すると、この処理(１４０、２１０)では、図９(a)に示すように、各分割画像３００に必ずセルの１／４の領域が網羅されるようにする必要があり、このため各画像がオーバーラップした状態で分割する。 First, the image dividing process in the processing step of FIG. 7 will be described. In this process (140, 210), as shown in FIG. 9A, each divided image 300 always covers a 1/4 area of the cell. Therefore, the images are divided in a state where the images overlap each other.

ここで、図６の実施形態では、上記したように、画像の取り込みに際して分割画像３００が得られるので、図８の処理フローでは画像の分割処理が省かれているのであるが、このときも各分割画像３００に必ずセルの１／４の領域が網羅されるようにする必要があり、このため各画像がオーバーラップした状態で撮像する。 Here, in the embodiment of FIG. 6, as described above, the divided image 300 is obtained at the time of capturing the image. Therefore, the image dividing process is omitted in the processing flow of FIG. It is necessary to make sure that the divided image 300 covers a quarter of the cell area. For this reason, the images are captured in a state where the images overlap.

次に、図７と図８の処理ステップにおける格子マッピング処理について説明すると、図９(b)は、この格子マッピング処理(１３０、２００)の一手法を示したもので、この手法では、格子の間隔を決定する４点のコントロールノード３５０を画像上の上部格子板の交点に精度良く設定できるよう、各４点のコントロールノード３５０をマウスカーソル３２０でドラッグすることにより、格子板画像３４０上に設定する。 Next, the lattice mapping processing in the processing steps of FIGS. 7 and 8 will be described. FIG. 9B shows one method of the lattice mapping processing (130, 200). By dragging the four control nodes 350 with the mouse cursor 320 with the mouse cursor 320 so that the four control nodes 350 for determining the interval can be accurately set at the intersections of the upper grid plates on the image, they are set on the grid plate image 340. To do.

このとき、上部格子板のコントロールノード３５０を設定すべき箇所の画像を拡大して表示し、設定座標の高精度化を図ることも可能である。 At this time, it is possible to enlarge and display an image of a location where the control node 350 of the upper lattice plate is to be set, and to increase the accuracy of the set coordinates.

そして、マッピング格子３１０は、各コントロールノード３５０で挟まれる中央の位置に自動的にマッピングされ、このマッピング格子３１０で囲まれた領域内の画像が、認識に使用する参照画像として登録されることになる。 The mapping grid 310 is automatically mapped to the center position between the control nodes 350, and the image in the area surrounded by the mapping grid 310 is registered as a reference image used for recognition. Become.

次に、図１０は、本発明の第３の実施形態で、これは、原子炉プールや原子炉圧力容器内の炉水に密度揺らぎがあっても、誤認識が生じないようにした場合の一実施形態で、このため、図示のように、４台のカメラ(デジタルカメラ)１０ａ−１〜１０ａ−４の夫々にカメラコントローラ５１ｂ−１〜５１ｂ−４を設けたものである。 Next, FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention. This is a case where false recognition does not occur even if there is density fluctuation in the reactor pool or reactor water in the reactor pressure vessel. In one embodiment, for this reason, as shown in the drawing, camera controllers 51b-1 to 51b-4 are provided in each of four cameras (digital cameras) 10a-1 to 10a-4.

図１に示されているように、監視対象である炉心６６は、原子炉プール６２から下にある原子炉圧力容器６４の中で、炉水中に深く沈んでいる。そこで、燃料の交換により内装物が変化したり、原子炉の運転を停止した後で燃料集合体の温度が変化したとき、或いは炉水循環系の運転状態が変化したなどの理由により、炉水の温度が局部的に変化すると、炉水に密度揺らぎが生じる。 As shown in FIG. 1, the core 66 to be monitored is deeply submerged in the reactor water in the reactor pressure vessel 64 below the reactor pool 62. Therefore, the reactor water has changed due to changes in the interior due to the change of fuel, when the temperature of the fuel assembly has changed after shutting down the reactor, or because the operating state of the reactor water circulation system has changed. When the temperature changes locally, density fluctuations occur in the reactor water.

そして、このようにして炉水に密度揺らぎが生じると、各カメラ１０で撮像した画像に陽炎のような揺らぎが現われ、画像がボケて誤認識が生じてしまう。そこで、この実施形態では、この炉水の密度揺らぎの変化に対応して、認識の際の類似度閾値を変更するようにしたものである。 When density fluctuations occur in the reactor water in this manner, fluctuations such as a hot flame appear in the images captured by the cameras 10, and the images are blurred and erroneous recognition occurs. Therefore, in this embodiment, the similarity threshold at the time of recognition is changed in response to the change in density fluctuation of the reactor water.

ここで、炉水の密度揺らぎの有無を検出するためには、短い時間間隔で時系列的に取り込んだ炉心画像間の濃度変化を利用する。つまり、密度揺らぎが生じると、短い時間間隔で時系列的に取り込んだ画像の場合、画像間に濃度差分が現われるので、これを利用するのである。 Here, in order to detect the presence or absence of the density fluctuation of the reactor water, the density change between the core images taken in time series at short time intervals is used. That is, when density fluctuation occurs, in the case of an image captured in a time series at a short time interval, a density difference appears between the images, which is used.

そこで、カメラコントローラ５１ｂ−１〜５１ｂ−４により、各デジタルカメラ１０ａ−１〜１０ａ−４から短い時間間隔で順次、時系列的に炉心６６の画像を取り込み、画像メモリ５２に格納した後、画像処理装置５３により前後の画像間の濃度差分を演算し、その画像の平均濃度が所定の値より大きいとき、密度揺らぎが発生したと判断するのである。ここで、密度揺らぎが少ない場合には、この画像間の濃度差分は小さくなる。 Therefore, the camera controller 51b-1 to 51b-4 sequentially captures the images of the core 66 from each digital camera 10a-1 to 10a-4 at a short time interval in time series and stores them in the image memory 52. The processing device 53 calculates the density difference between the preceding and succeeding images, and determines that density fluctuation has occurred when the average density of the images is greater than a predetermined value. Here, when the density fluctuation is small, the density difference between the images is small.

このため、この図１０の実施形態では、カメラコントローラ５１ｂ−１〜５１ｂ−４を設け、これにより夫々のカメラのシャッタ速度を、密度揺らぎが検出し易くなるような速度に変更設定できるようにしてある。 Therefore, in the embodiment of FIG. 10, camera controllers 51b-1 to 51b-4 are provided so that the shutter speed of each camera can be changed and set to a speed at which density fluctuation can be easily detected. is there.

そして、画像処理装置５３は、密度揺らぎが発生したと判断したときは、認識の際の類似度閾値を変更し、例えば密度揺らぎが発生していないときよりも類似度閾値を小さくするのである。 When the image processing apparatus 53 determines that the density fluctuation has occurred, the image processing apparatus 53 changes the similarity threshold at the time of recognition, for example, makes the similarity threshold smaller than when the density fluctuation has not occurred.

従って、この図１０の実施形態は、図５におけるデジタル画像読み込みインターフェース５１ａに代えて、カメラコントローラ５１ｂ−１〜５１ｂ−４を設けたものに相当するもので、この図１０の実施形態でも、カメラコントローラ５１ｂ−１〜５１ｂ−４以外の構成は、図５に示した実施形態と同じである。 Therefore, the embodiment of FIG. 10 corresponds to a camera controller 51b-1 to 51b-4 provided in place of the digital image reading interface 51a in FIG. 5. The embodiment of FIG. The configuration other than the controllers 51b-1 to 51b-4 is the same as that of the embodiment shown in FIG.

そして、図１１のフローチャートが、この図１０の実施形態による処理フローで、上記した図５の実施形態における図７の処理フローとの違いは、処理ステップ３００と処理ステップ３１０、処理ステップ３２０、それに処理ステップ３３０による密度揺らぎの検出と密度揺らぎの有無に応じて認識閾値を変更する処理が付加されている点だけであり、従って、その他の処理についての説明は省略する。 The flowchart of FIG. 11 is a processing flow according to the embodiment of FIG. 10, and the difference from the processing flow of FIG. 7 in the embodiment of FIG. 5 described above is that processing steps 300, 310, 320, The only difference is the detection of density fluctuation in processing step 330 and the process of changing the recognition threshold according to the presence or absence of density fluctuation. Therefore, the description of the other processes is omitted.

図１２は、以上に説明した本発明の炉心状態監視システムの各実施形態において、最終的にデイスプレイ５５に表示される情報の一例を示したもので、この例では、同示のように、認識した結果が、炉心座標マップ上に、燃料集合体とガイド部材、それに制御棒の夫々別に表示されるようになっている。 FIG. 12 shows an example of information finally displayed on the display 55 in each embodiment of the core state monitoring system of the present invention described above. In this example, as shown in FIG. The result is displayed on the core coordinate map for each of the fuel assembly, the guide member, and the control rod.

ここで、以上に説明した実施形態の作用効果について列挙すれば以下の通りとなる。 Here, it will become as follows if it enumerates about the effect of embodiment described above.

本発明の一実施形態では、原子力発電プラントの炉心状態監視システムにおいて、少なくとも１台の撮像系を用いて燃料集合体が装荷可能な全ての炉心の場所を撮像可能とする手段と、その撮像手段によって得た少なくとも１枚の画像から各燃料集合体とガイド部材の有無或いはそれらの炉心座標を特定する手段と、炉心の該炉心座標に対応して該対象物の有無を表示する手段を用いている。 In one embodiment of the present invention, in a core state monitoring system for a nuclear power plant, means for enabling imaging of all core locations where a fuel assembly can be loaded using at least one imaging system, and imaging means therefor Means for identifying the presence or absence of each fuel assembly and guide member or their core coordinates from at least one image obtained by the above, and means for displaying the presence or absence of the object corresponding to the core coordinates of the core Yes.

このように、原子力発電プラントにおいて、少なくとも１台の撮像系を用い、炉心の燃料集合体を装荷する場所が撮像できれば、撮像系の炉心の基準方位に対する方向は既知であるから、予め記憶しておいた炉心の座標マップと対比することにより、所定の炉心座標と監視対象画像上の画素アドレスとの対応関係を決定することができる。 In this way, in a nuclear power plant, if at least one imaging system is used and the location where the fuel assembly of the core is loaded can be imaged, the direction of the imaging system with respect to the reference orientation of the core is known. By comparing with the coordinate map of the placed core, the correspondence between the predetermined core coordinates and the pixel address on the monitoring target image can be determined.

そして、このように監視対象画像上の画素アドレスと炉心座標との関係が決定できれば、所定の炉心座標での燃料集合体等の有無判定結果を炉心マップとして表示出力することができる。 If the relationship between the pixel address on the monitoring target image and the core coordinates can be determined in this way, the result of determining whether or not there is a fuel assembly at a predetermined core coordinate can be displayed and output as a core map.

また、本発明の一実施形態では、燃料集合体が引き抜かれたセルの制御棒の有無を確実に検知する手段として、炉心の中心座標に配置された燃料集合体の中心と対角を結ぶ延長線上の４方向から、例えば±１５度以内の範囲にカメラを４台設置し、炉心の映像を撮像するようにしている。 Further, in one embodiment of the present invention, as means for reliably detecting the presence or absence of the control rod of the cell from which the fuel assembly has been pulled out, an extension that connects the center of the fuel assembly disposed at the center coordinate of the core diagonally For example, four cameras are installed within a range of ± 15 degrees from the four directions on the line, and an image of the core is taken.

このように、炉心の中心から角柱形燃料集合体のほぼ対角方向に向かって見える炉心周囲の位置に４台の撮像系を設置し、これにより燃料集合体が引き抜かれたセルの制御棒の有無を確実に検知する手段とすると、監視対象セルのカメラ側にある燃料集合体が引き抜かれれば、制御棒先端位置と炉心上部格子板の形状及び位置との関係から制御棒の先端部を画像として捉えることができる。 In this way, four imaging systems are installed at positions around the core that can be seen from the center of the core toward the diagonal direction of the prismatic fuel assembly, and the control rod of the cell from which the fuel assembly has been pulled out is installed. If the fuel assembly on the camera side of the cell to be monitored is pulled out, the tip of the control rod is imaged from the relationship between the tip position of the control rod and the shape and position of the upper grid plate of the core. Can be understood as

また、本発明の一実施形態では、炉心の任意座標にある装荷物を撮像する手段として、ズーム機能とパン・チルト機能を有するカメラを用いている。このようにズーム機能とパン・チルト機能を有するカメラを用いることにより、炉心の所定の領域及び炉心座標の映像を捉えることが可能になり、監視対象の炉心座標での装荷物の有無が検知可能になる。 In one embodiment of the present invention, a camera having a zoom function and a pan / tilt function is used as means for capturing an image of a load at an arbitrary coordinate of the core. By using a camera with a zoom function and pan / tilt function in this way, it is possible to capture images of a predetermined core area and core coordinates, and detect the presence or absence of loads at the monitored core coordinates. become.

また、本発明の一実施形態では、カメラを所定の位置に設置した状態で、カメラのパン・チルト動作を伴うこと無く撮像する手段として、高分解能のデジタルカメラを具備している。このように、オペフロに近い原子炉プール周辺に、高分解能のデジタルカメラを複数台、設置してやれば、ズーム機能を付加したカメラと同等の画像分解能を実現できる。 In one embodiment of the present invention, a high-resolution digital camera is provided as means for capturing an image without panning or tilting the camera while the camera is installed at a predetermined position. Thus, if a plurality of high-resolution digital cameras are installed around the reactor pool near the operating floor, an image resolution equivalent to that of a camera with a zoom function can be realized.

また、本発明の一実施形態では、燃料集合体とガイド部材の有無を特定する手段として、予め記憶した当該対象物の参照画像との類似度を用いている。このように類似度を用いるようにしてやれば、認識対象物の有無を判定する際に用いる判定閾値としての類似度に適切な値を設定することができ、誤認識を抑えた認識が可能となる。 In one embodiment of the present invention, as a means for specifying the presence / absence of the fuel assembly and the guide member, the similarity with the reference image of the object stored in advance is used. If the similarity is used in this way, an appropriate value can be set as the determination threshold used when determining the presence or absence of the recognition target, and recognition with reduced erroneous recognition becomes possible. .

また、本発明の一実施形態では、炉心撮像用のカメラの高精度位置決めを不要にする手段として、監視対象画像上の炉心の上部にある格子板位置をマッピングし、そのマッピング格子内の画像に対して参照画像との類似度を用いて燃料集合体とガイド部材有無を検出するようにしている。 In one embodiment of the present invention, as means for eliminating the need for high-precision positioning of the core imaging camera, the grid plate position on the upper part of the core on the monitoring target image is mapped, and the image in the mapping grid is mapped. On the other hand, the presence / absence of the fuel assembly and the guide member is detected using the similarity with the reference image.

このように、監視対象画像上で炉心上部の格子板上端位置をマッピングすることにより、炉心座標とマッピング格子内の画像領域の一対一の対応付けが可能になるので、炉心撮像用のカメラの高精度位置決めが不要にできると共に、マッピング格子内の画像に対してだけ参照画像との類似度が算出できるので、所定の炉心座標に装荷されている物体の確実な認識が可能になる。 In this way, by mapping the upper position of the grid plate at the upper part of the core on the monitoring target image, the one-to-one correspondence between the core coordinates and the image area in the mapping grid becomes possible. Since accuracy positioning can be made unnecessary and similarity with the reference image can be calculated only for the image in the mapping grid, it is possible to reliably recognize an object loaded at a predetermined core coordinate.

また、本発明の一実施形態では、炉心上部格子板位置をマッピングする手段として、炉心状態監視開始前に撮像した炉心画像上において、少なくとも４箇所の上部格子板の格子位置をシステム操作者が指示するようにしている。 In one embodiment of the present invention, as a means for mapping the core upper lattice plate position, the system operator indicates the lattice positions of at least four upper lattice plates on the core image captured before the start of the core state monitoring. Like to do.

このように、少なくとも４箇所の上部格子板の交差位置をシステム操作者が指示できれば、カメラと炉心との幾何学的な配置関係に関係なく、当該上部格子板がマッピングできる。 As described above, if the system operator can instruct the intersection positions of at least four upper lattice plates, the upper lattice plates can be mapped regardless of the geometrical arrangement relationship between the camera and the core.

このとき高分解能のデジタルカメラを用いた場合には、炉心監視開始時から終了時までカメラの位置及び姿勢を変更する必要が無いため、炉心状態の監視前に格子マッピングを実施するだけで炉心状態の監視が可能になる。 If a high-resolution digital camera is used at this time, there is no need to change the position and orientation of the camera from the start to the end of core monitoring. Can be monitored.

また、本発明の一実施形態では、監視対象画像上の格子マッピングに燃料集合体コーナ部等の特徴形状を画像処理により抽出して座標を設定する手段を用いるようにしている。 Further, in one embodiment of the present invention, means for extracting a feature shape such as a fuel assembly corner portion by image processing and setting coordinates for lattice mapping on the monitoring target image is used.

このように、監視対象画像上の格子マッピングに燃料集合体のコーナ部などの特徴形状を画像処理により抽出して座標が設定できれば、上記したシステム操作者による格子マッピング作業が不要にできる。 In this way, if the coordinates can be set by extracting the feature shape such as the corner portion of the fuel assembly by image processing in the grid mapping on the monitoring target image, the above grid mapping work by the system operator can be eliminated.

また、本発明の実施形態によれば、各セルにおける制御棒有無の認識結果情報が得られる。そこで、本発明の一実施形態として、上記何れかの実施形態において、更にこの制御棒有無の認識結果情報を定期点検時の制御棒の引抜きインターロックシステムに供給する手段を設けるようにしてもよい。 Moreover, according to the embodiment of the present invention, recognition result information on the presence or absence of control rods in each cell is obtained. Therefore, as one embodiment of the present invention, in any of the above-described embodiments, there may be further provided means for supplying this control rod presence / absence recognition result information to the control rod extraction interlock system at the time of periodic inspection. .

このように制御棒有無の認識結果情報を定期点検時の制御棒の引抜きインターロックシステムに供給する手段を備えた本発明の一実施形態によれば、制御棒の引抜きインターロックの信頼性をより高めることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention including the means for supplying the recognition result information on the presence / absence of the control rod to the control rod pull-out interlock system during the periodic inspection, the reliability of the control rod pull-out interlock is further improved. Can be increased.

本発明による炉心状態監視システムの一実施形態が適用された原子炉の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the nuclear reactor to which one Embodiment of the core state monitoring system by this invention was applied. 本発明の一実施形態におけるカメラと照明灯の説明図である。It is explanatory drawing of the camera and illumination lamp in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による炉心とカメラとの相対関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relative relationship between the core and camera by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による監視画像における燃料集合体とガイド部材の説明図である。It is explanatory drawing of the fuel assembly and guide member in the monitoring image by one Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態による炉心状態監視処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the core state monitoring process by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による炉心状態監視処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the core state monitoring process by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるカメラ画像の分割方法の説明図である。It is explanatory drawing of the division method of the camera image in one Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態を示すブロック構成図である。。It is a block block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention. . 本発明の第３の実施形態による炉心状態監視処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the core state monitoring process by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による認識結果の表示例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a display of the recognition result by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０カメラ
１０ａ−１、１０ａ−２、１０ａ−３、１０ａ−４デジタルカメラ
１０ｂ−１、１０ｂ−２、１０ｂ−３ズームカメラ
２０照明灯
３０燃料取替機
３１セル
３２燃料集合体
３３ハンドル
３５炉心上部格子板
３７制御棒
３８ガイド部材
４０燃料取替機用走行レール
５０現場コントロールユニット
５１ａデジタル画像読み込みインタフェース
５１ｂ画像読取り込みインタフェース
５１ｃデジタルカメラコントローラ
５２画像メモリ
５３画像処理装置
５４カメラズーム＆パン・チルト制御ユニット
５５デイスプレイ
５６炉心状態表示用パソコン
５７データ格納ユニット
６０オペフロ
６２原子炉プール
６４原子炉圧力容器
６６炉心 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Camera 10a-1, 10a-2, 10a-3, 10a-4 Digital camera 10b-1, 10b-2, 10b-3 Zoom camera 20 Illumination lamp 30 Fuel changer 31 Cell 32 Fuel assembly 33 Handle 35 Core Upper lattice plate 37 Control rod 38 Guide member 40 Travel rail for fuel changer 50 Site control unit 51a Digital image reading interface 51b Image reading interface 51c Digital camera controller 52 Image memory 53 Image processing device 54 Camera zoom & pan / tilt control Unit 55 Display 56 Reactor status display PC 57 Data storage unit 60 Operating flow 62 Reactor pool 64 Reactor pressure vessel 66 Reactor core

Claims

発電プラント用原子炉の圧力容器内に収納されている炉心を監視する炉心状態監視システムにおいて、
前記炉心の少なくとも燃料集合体が装荷可能な場所を前記圧力容器の上方から水中で撮像して画像信号を得る手段と、
前記炉心内での燃料集合体とガイド部材及び制御棒の少なくとも１種の対象物について、予め記憶してある当該対象物の参照画像を用い、前記画像信号による少なくとも１枚の画像と前記参照画像の類似度により、前記対象物の有無と当該対象物の炉心座標を特定する手段と、
前記画像による炉心上部格子板の上端位置をマッピングし、該マッピング格子内の画像に対して、マッピングの位置とその位置での見え方を考慮して前記対象物の有無の認識確度を高める手段と、
前記炉心座標に対応して前記対象物の有無を表示する手段とが具備されていることを特徴とする炉心状態監視システム。 In the core state monitoring system for monitoring the core stored in the pressure vessel of the nuclear power plant reactor,
Means for obtaining an image signal by imaging an area of the core where at least a fuel assembly can be loaded underwater from above the pressure vessel;
At least one image of the fuel assembly, the guide member, and the control rod in the reactor core and a reference image of the object stored in advance are used, and at least one image based on the image signal and the reference image Means for identifying the presence or absence of the object and the core coordinates of the object , based on the similarity of
Means for mapping the upper end position of the core upper lattice plate by the image, and for improving the recognition accuracy of the presence / absence of the object in consideration of the mapping position and the appearance at the position with respect to the image in the mapping lattice; ,
Means for displaying the presence or absence of the object corresponding to the core coordinates.

請求項１に記載の炉心状態監視システムにおいて、
前記画像信号を得る手段が複数台のカメラで、
これらカメラは、互いに補いあって前記炉心の上面全体が撮像できるように配置されていることを特徴とする炉心状態監視システム。 In the core state monitoring system according to claim 1,
The means for obtaining the image signal is a plurality of cameras,
A core state monitoring system characterized in that these cameras are arranged so as to complement each other so that the entire upper surface of the core can be imaged.

請求項２に記載の炉心状態監視システムにおいて、
前記複数台のカメラが、各々ズーム機能及びパン・チルト機能を備えたカメラであることを特徴とする炉心状態監視システム。 In the core state monitoring system according to claim 2 ,
The core state monitoring system, wherein the plurality of cameras are cameras each having a zoom function and a pan / tilt function.

請求項２又は請求項３に記載の炉心状態監視システムにおいて、
前記複数台のカメラが、高分解能のデジタルカメラであることを特徴とする炉心状態監視システム。 In the core state monitoring system according to claim 2 or claim 3 ,
The core state monitoring system, wherein the plurality of cameras are high-resolution digital cameras.

請求項１に記載の炉心状態監視システムにおいて、
前記画像による炉心上部格子板の上端位置をマッピングするための手段が、炉心状態監視開始前に撮像した炉心画像上において、マッピングと実画像のズレの補正をシステム操作者が画像を見ながら上部格子板の格子位置をシステム操作者が指示する手段であることを特徴とする炉心状態監視システム。 In the core state monitoring system according to claim 1 ,
The means for mapping the upper end position of the upper grid plate of the core based on the image is the upper grid while the system operator looks at the image to correct the mapping and the deviation of the actual image on the core image taken before the start of the core state monitoring. A reactor core state monitoring system, characterized in that the system operator instructs the grid position of the plate .

請求項１に記載の炉心状態監視システムにおいて、
前記画像による炉心上部格子板の上端位置をマッピングするための手段が、燃料集合体コーナ部の特徴形状を画像処理により抽出して座標を設定する手段であることを特徴とする炉心状態監視システム。 In the core state monitoring system according to claim 1 ,
The core state monitoring system according to claim 1, wherein the means for mapping the upper end position of the core upper lattice plate based on the image is a means for extracting a feature shape of the fuel assembly corner portion by image processing and setting coordinates .

請求項１に記載の炉心状態監視システムにおいて、
炉心での水の密度揺らぎを前記画像から検出する手段と、
前記水の密度揺らぎの程度に応じて前記類似度の判定における閾値を変更する手段とが設けられていることを特徴とする炉心状態監視システム。 In the core state monitoring system according to claim 1 ,
Means for detecting water density fluctuations in the core from the image;
And a means for changing a threshold value in the determination of the similarity according to the degree of density fluctuation of the water .

請求項１に記載の炉心状態監視システムにおいて、
前記制御棒の有無の認識結果情報をプラント定期点検時の制御棒引抜きインターロックシステムに提示する手段が設けられていることを特徴とする炉心状態監視システム。 In the core state monitoring system according to claim 1 ,
A core state monitoring system, characterized in that means for presenting the recognition result information on the presence / absence of the control rod to a control rod extraction interlock system at the time of periodic plant inspection is provided .