压水堆堆芯换料设计优化的研究

讨论压水堆堆芯换料设计优化问题，并研制一套实用的换料优化软件包，可用于低泄漏、外－内和改进的外－内装料方案的优化。在低泄漏方案优化时，利用哈林原理将燃料组件布置与可燃毒物配置的优化问题脱耦成两步优化问题。先用线性规划方法进行无可燃毒物时燃料组件布置的优化，然后再用可变容差法寻找可燃毒物的优化布置。应用该软件对秦山核电厂首次难芯换料方案进行了优化，提出了可供参考的一些优化布置方案。     

小生境遗传算法优化压水堆换料的研究

提出一种基于小生境遗传算法的压水堆初装料优化方法,以大亚湾压水堆核电站堆芯燃料组件布置为参照模型,通过计算机编程语言将优化算法以及堆芯物理参数计算程序整合,堆内参数计算选用堆芯计算软件"donjon"以及组件计算软件"dragon",以此对大亚湾压水堆核电站初装料燃料组件布置进行优化计算,并将结果与相关研究文献对比分析,验证文中采用方法的正确性。经对比分析,证实文中提出方法能较好解决压水堆初装料问题,且优化过程中在有限初始群体个数及有限迭代次数下,算法全局搜索强,收敛速度快,收敛效果好。优化结果表明,kh满足安全限值范围(kh1.4),与参考方案相比keff得到增加,且在一定程度上优于参考文献值。     

压水堆高保真换料循环计算功能开发与验证应用

在自主开发的数值反应堆物理计算程序NECP-X基础上开发了压水堆的换料循环计算功能,并针对某M310机组首循环、第2循环和第3循环的启动物理实验,以及针对前2个循环的燃耗进行了精细建模计算。计算值与实测值的比较结果表明：首循环、第2循环和第3循环启动物理实验的临界硼浓度、控制棒价值、温度系数计算结果误差均较小,符合验收准则;不同燃耗深度下的临界硼浓度、堆芯功率分布与实测值的比较结果显示,稳定燃耗点处最大硼浓度偏差为-39ppm(1ppm=10^-6),最大的组件功率误差小于4.5%,随着燃耗的加深,堆芯功率的分布逐渐展平,误差逐渐减小。计算结果表明NECP-X程序已经具备商用压水堆启动物理实验和多燃料循环的计算能力。     

模拟退火算法在压水堆堆芯换料优化中的应用研究

针对核反应堆堆芯换料优化中的具体问题，提出了新的编码解码方法，成功地应用了模拟退火算法。以先进核反应堆为例，进行了模拟退火算法优化计算，并与遗传算法的优化结果进行了比较。结果表明．模拟退火算法和遗传算法对反应堆换料优化问题同样有效。     

基于粒子群优化算法的压水堆换料优化初步研究

基于大亚湾核电站压水堆堆芯燃料组件布置建立优化的数学模型,采用离散的多目标粒子群优化算法和基于有限元法的堆芯计算软件"Donjon",及组件计算软件"Dragon",将粒子群程序与堆芯物理计算软件结合,编制完整的堆芯燃料管理优化程序。应用此优化程序对大亚湾核电站初装料进行优化的结果表明:粒子群优化算法得到的优化方案与参考方案相比,keff增加11.9%,且功率峰因子低于1.4,满足安全限值。     

全堆芯格林函数方法在秦山核电站堆芯换料设计优化研究中的应用

利用全堆芯格林函数方法改造了粗网差分优化软件ＯＰＨＡＬ，形成快速优化软件ＯＰＣＧＦＭ，并对秦山核电站第二循环进行了换料方案优化计算，其计算结果与先进节块（粗网）方法优化软件结果吻合良好，计算速度提高约一个量级。     

大亚湾核电站第九循环堆芯换料设计

大亚湾核电站第九循环堆芯是自提高燃产组件富集度后实现18个月换料的第一个循环堆芯。堆芯换料设计采用SCIENCE核程序包进行计算，辅以HADES－II处理程序，自动生成一维模型和综合法程序输入数据，并且自动生成换料设计报告。本报告介绍了堆芯换料设计需提交给核电站的设计文件和所用的计算机辅助，并对启动物理试验实测值与设计预计值进行了比较分析。     

神经网络-遗传复合算法在压水堆堆芯换料设计中的应用

基于大规模数据的训练,神经网络模型能迅速准确预测堆芯的有效增殖因数（k_eff）、组件功率峰因子（Rad）和棒功率峰因子（FΔH）,并以这3个参数作为衡量换料方式优劣的标准,构造改进的遗传算法从大量堆芯燃料方案中迅速搜索出最优排布方案,解决了在大量堆芯换料方案中选择最优方案费时的问题。堆芯装载方式建模时,设计二进制向量作为输入参数,有效减少了网络复杂度、提高了预测精度;最优方案搜索时,具有独特交叉算子、选择算子的遗传算法保证了搜索结果在可行域内,并提高了搜索效率。理论分析和数值实验结果表明,包含1个隐藏层的单隐层自适应BP网络可很好预测k_eff数据,包含3个隐藏层的自适应BP神经网络可较好地预测Rad和FΔH数据,再运用遗传算法快速搜索出了较理想的换料方案,为人工智能算法在核工业中的进一步深入应用提供参考。     

遗传算法及其应用于堆芯换料优化问题的特性研究

首先对遗传算法的可操作性，全局最优性，通用性及稳健性等特性进行了验证。然后针对核对反应堆堆芯换料优化这一具体问题，就遗传算法的个体规模数，二进制字节数，杂交概率及变异概率等参数对解的收敛性和收敛速度的影响进行了分析。最后以先进核反应堆为例确定了遗传算法在这一具体堆芯优化计算中的优选参数值。     

大亚湾核电站两个机组反应堆第四循环堆芯换料设计

简要介绍了大亚湾核电站换料设计的基本原理和内容，以及两个机组第四循环换料设计的主要结果，并与测量值作了比较，计算结果表明，两个机组的换为设计满足了安全性能准则和经济性要求，测量结果表明，理论预测值与实测值符合良好。     

Research on optimization design of PWR flow distribution device based on numerical simulation

ABSTRACT

In the lower chamber of pressurized water reactor (PWR), the flow distribution device is the core module to distribute coolant into the core. It has complex structure and numerous design parameters. Therefore, it has important theoretical and practical significance to optimize the device. The mesh independence verification, turbulence model selection, and data processing all can influence the numerical simulation results of the lower chamber, in order to research the influence, a numerical simulation method based on the original model of CNP1000 reactor lower chamber is proposed in this paper. In the method, an optimization design method of flow distribution device is established based on surrogate model. The main design variables and optimization objectives are determined based on the device’s structure and function characteristics. And then it respectively adopts Kriging algorithm and multi-objective genetic algorithm to establish a surrogate model of flow distribution device and optimize it globally. Finally, the optimal design variables are obtained. Compared with the device’s performance before optimization, the after optimization has smaller total pressure loss and more uniform flow. The effectiveness and practicability of proposed optimization design method can be verified.     

含有可燃毒物的压水堆核电站堆芯装料设计优化研究

含可燃毒物的压水堆装料优化是燃料管理优化研究中的难点,应用通常的脱耦方法和优化算法效率低、全局性差。研究提出局部脱耦方法用以简化问题规模、缩小搜索空间,选择特征统计算法进行优化方案的搜索。利用局部脱耦方法结合特征统计算法研制出压水堆核电站堆芯LP和BP耦合装料优化程序CSALPBP。使用该程序对大亚湾第10循环和第12循环进行了装料优化计算。结果表明CSALPBP程序在求解含可燃毒物的压水堆装料优化问题方面具有很高的搜索效率和很好的全局性,能够较好地解决含可燃毒物的压水堆堆芯装料优化难题。     

“华龙一号”核电厂的辐射防护最优化设计

辐射防护最优化是核电厂辐射防护设计中的关键问题之一。本文结合国际原子能机构(IAEA)提出的辐射防护最优化设计策略,围绕核电厂辐射防护最优化设计过程中的设计目标、设计内容与评估、确保持续改进等几个方面对华龙一号核电厂的辐射防护优化设计进行了概述,对华龙一号设计中涉及的辐射源项优化、辐射分区优化、事故后辐射防护设计优化、职业照射剂量评价、环境排放设计优化等方面开展的工作进行了介绍。辐射防护最优化原则在 “华龙一号”(HPR1000)的设计工作中得到了有效的贯彻与执行。     

Loading pattern optimization for a PWR using Multi-Swarm Moth Flame Optimization Method with Predator

ABSTRACT

This paper aims to propose a new methodology for optimizing fuel loading pattern in a nuclear reactor which is important for its higher safety and economic efficiency. Previous researches have proposed various methodologies to decide better loading patterns automatically. However, the processes still require manual operations of engineers to automatically design actual loading patterns. Swarm intelligence algorithm has currently gained interest as a solution to seek the patterns. Although these methodologies generate better patterns, they sometimes struggle with getting out from local optima and fails to complete the optimization. Large and multimodal solution space sometimes captures worse solutions due to local optima. The conventional methodologies struggle with setting proper parameters to get out from local optima. This research focuses on Multi-Swarm Moth Flame Optimization with Predator (MSMFO-P), an improved Moth Flame Optimization (MFO) by applying the concepts of predator and multi-swarm, as new methodologies. The method of MSMFO-P was applied to solve a loading pattern problem and compared with the conventional optimization methods such as simulated annealing (SA), Hybrid genetic algorithm (GA), and particle swarm optimization (PSO). The results of our experimental works indicated that MSMO-P generates better loading patterns than the conventional methodologies.     

汽轮机跳闸反应堆不停堆试验瞬态分析与设计优化

田湾核电站一期工程2台机组在调试期间共进行了8次汽轮机跳闸反应堆不停堆试验,由于首次采用混合式2号低压加热器及全数字化仪控系统,试验阶段发现了一些问题并进行了设计优化。本文重点介绍了田湾核电站1号机组100%FP功率平台的汽轮机跳闸反应堆不停堆试验情况,包括试验目的,验收准则和试验的实施;详细分析了试验过程中瞬态现象及调节系统的响应情况;综合分析了1、2号机组历次停机试验发现的问题及设计优化方案。     

Lattice design and optimization of the SSRF storage ring with super-bends

In the near future,the Phase-Ⅱ beamline project of Shanghai Synchrotron Radiation Facility(SSRF)will be implemented and some dipoles in the storage ring will be replaced by high field dipoles(super-bend),so as to leave room for short straight sections.In this way,the brightness of the hard x-ray emitted from the super-bends can be enhanced,and more insertion devices can be installed.In this paper,super-bends of two lengths are discussed and the corresponding lattices are presented.     

研究堆堆芯换料优化研究

利用特征统计算法(CSA)与先进格林函数节块法相结合,对研究堆平衡循环换料进行优化研究,以重水区热中子注量率最大为主要目标,得到了优于手工优化方案的平衡循环倒换料方案.     

中国ITER固态实验包层模块热工水力优化设计和分析

在中国氦冷固态增殖剂实验包层模块(CH HCSB TBM)热工水力优化设计的基础上,利用有限元程序ANSYS和计算流体力学程序FLUENT对实验包层模块进行了相应的分析.分析结果表明热工水力优化是合理的,是可以接受的.     

基于入侵性野草算法的核动力装置故障诊断

针对船用核动力装置故障原因与相应故障征兆之间并非完全一一对应的特点,提出了一种将入侵性野草算法和概率因果模型相结合的故障诊断方法,该方法将概率因果模型中的似然函数作为入侵性野草算法的适应函数,从而将复杂系统的故障诊断转化为优化问题。结果表明,该方法能用于诊断过程中出现的不确定性问题,也可实现通过多个征兆来诊断多个故障的目的,且具有较高的诊断可靠性与实用性。