CANDU核反應(yīng)堆換料算法研究.pdf

1、CANDU堆采用不停堆功率運行換料方式，其換料方案（換料通道選擇和通道換料順序）不僅要維持反應(yīng)堆滿功率運行所需的反應(yīng)性，提高燃料使用的經(jīng)濟性，而且必須考慮換料實施對反應(yīng)堆運行控制保護的重大影響。 因此，換料方案的優(yōu)化問題就成為了現(xiàn)場換料工程師面臨的最大挑戰(zhàn)和任務(wù)。為了實現(xiàn)電站換料運行最好的經(jīng)濟性和安性，所有CANDU 電站都在不斷開發(fā)和改進換料優(yōu)化的方法和程序。換料不但是補償日常運行所帶來的反應(yīng)性消耗的主要手段，也是控制堆芯長期

2、處于理想功率分布的主要方法。換料方案的優(yōu)劣不僅影響電站運行的經(jīng)濟性，更重要的還直接關(guān)系反應(yīng)堆的安全。因此，換料方案（換料通道選擇和通道換料順序）的優(yōu)化問題是現(xiàn)場換料工程師所需要解決的至關(guān)重要的問題。此外，結(jié)合CANDU 堆自身的特點，換料工程師在制定換料方案時所主要考慮的優(yōu)化目標(biāo)還會隨著電站的壽期而發(fā)生變化。在電站的運行初期，由于反應(yīng)堆運行裕量相對較大，因此卸料燃耗是換料優(yōu)化的主要目標(biāo)；而在電站壽命的中后期，由于老化，運行裕量會有所減少

3、，因此這時優(yōu)化反應(yīng)堆功率分布就躍升為換料優(yōu)化的主要目標(biāo)，以保證電站盡可能地滿功率運行。優(yōu)化目標(biāo)這樣的變5化特性，使得換料優(yōu)化問題變得更加復(fù)雜。本文主要根據(jù)自己的認(rèn)識并結(jié)合國外CANDU電站的經(jīng)驗，對CANDU堆換料優(yōu)化問題進行一定的探討。 本文提出了一種基于專家系統(tǒng)、遺傳算法(GA) 和局部領(lǐng)域搜索相結(jié)合的換料通道優(yōu)選算法。換料通道優(yōu)選過程仍然分為兩個階段。第一階段，根據(jù)一套評價規(guī)則對每個通道進行評價，綜合評價結(jié)果，從中選擇20

4、-40個候選通道。第二階段，需要選擇7 個左右候選通道并且給出其換料序列。本文使用遺傳算法（GA）和區(qū)域搜索相結(jié)合的算法,加上局部領(lǐng)域搜索是為了控制基因的質(zhì)量,使其在短時間內(nèi)達到收斂，評價函數(shù)的結(jié)果就作為個體的適應(yīng)值。通過遺傳算法的優(yōu)化，可以得到一組換料序列（每個換料序列為7 個通道的換料順序）。隨著電站的運行，當(dāng)電站老化以后，候選通道數(shù)目要大大增加才能獲得比較好的換料通道方案。這樣可行解的空間大大加大。傳統(tǒng)的優(yōu)化算法如果需要搜索更大范

5、圍的解空間，計算時間就要大大增加，CANDU 堆換料的時間要求而言，這是不利的。但是使用遺傳算法和區(qū)域搜索以后就可以解決上述困難。一般而言，對于從40 個候選通道中選擇7 個通道的候選序列而言，遺傳算法在經(jīng)過30 代左右的進化就可以收斂。通過計算表明基于遺傳算法和區(qū)域搜索通道優(yōu)化算法可以得到一組優(yōu)化的換料序列，從中可以選擇一個優(yōu)化的換料通道序列。通過擴散程序FMPHWR 模擬計算表明：優(yōu)化的換料通道序列可以滿足堆芯的各種限值要求，基于遺