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铅铋反应堆堆芯流量分区智能优化方法研究

凌煜凡 代圣齐 赵鹏程 朱恩平 王继锋 唐欢

凌煜凡, 代圣齐, 赵鹏程, 朱恩平, 王继锋, 唐欢. 铅铋反应堆堆芯流量分区智能优化方法研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(3): 53-57. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0053
引用本文: 凌煜凡, 代圣齐, 赵鹏程, 朱恩平, 王继锋, 唐欢. 铅铋反应堆堆芯流量分区智能优化方法研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(3): 53-57. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0053
Ling Yufan, Dai Shengqi, Zhao Pengcheng, Zhu Enping, Wang Jifeng, Tang Huan. Research on Intelligent Optimization Method for Core Flow Zoning of Lead-bismuth Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(3): 53-57. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0053
Citation: Ling Yufan, Dai Shengqi, Zhao Pengcheng, Zhu Enping, Wang Jifeng, Tang Huan. Research on Intelligent Optimization Method for Core Flow Zoning of Lead-bismuth Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(3): 53-57. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0053

铅铋反应堆堆芯流量分区智能优化方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0053
详细信息
    作者简介:

    凌煜凡(2000—),男,硕士研究生,现主要从事先进核能系统智能优化设计方法研究,E-mail: yf-Ling@outlook.com

    通讯作者:

    赵鹏程,E-mail: zhaopengcheng1030@163.com

  • 中图分类号: TK124

Research on Intelligent Optimization Method for Core Flow Zoning of Lead-bismuth Reactor

  • 摘要: 堆芯流量分区是实现堆芯出口温度展平的重要手段,合理地分区可以提高反应堆的安全性和经济性。本文将人工智能优化算法与单通道模型进行耦合,构建了反应堆堆芯流量分区计算模型,分别开展遗传算法、差分进化算法、量子遗传算法在反应堆流量分区问题上的收敛性分析。根据所得最优算法,分别以寿期初功率分布、各燃料组件在整个寿期内最大功率为样本数据,基于小型长寿命自然循环铅铋快堆SPALLER -100开展两种不同流量分区方案对比分析。研究结果表明,在3种智能优化算法中,量子遗传算法在反应堆流量分区问题上收敛性最佳,能较快地搜索到最优分区结果;基于寿期初功率分布样本数据所得燃料组件最大出口温度超出反应堆热工安全限值,而基于各燃料组件在整个寿期内最大功率所得燃料组件最大出口温度降低了140 K,且始终保持在热工安全限值之下;SPALLER-100反应堆最佳分区数为5,再增加分区数对提高反应堆热工安全性能影响较小。

     

  • 图  1  燃料棒单通道模型

    Figure  1.  Single Channel Model of Fuel Rod

    图  2  流量分区算法设计流程图

    Figure  2.  Flow Chart of Flow Zoning Algorithm Design

    图  3  CEFR1/2堆芯组件功率分布

    Figure  3.  Power Distribution of CEFR1/2 Core Assembly

    图  4  CEFR1/2堆芯分区结果

    Figure  4.  CEFR1/2 Core Zoning Result

    图  5  3种智能算法自适应曲线

    Figure  5.  Adaptive Curves for 3 Intelligent Algorithms

    图  6  SPALLER-100寿期初流量分区结果

    Figure  6.  Flow Zoning Results for SPALLER-100 at the Beginning of Life Cycle

    图  7  36组功率下出口最大温度分布图

    Figure  7.  Maximum Outlet Temperature Distribution at 36 Groups of Power

    图  8  不同分区数对应的活性区总流量和活性区出口温度

    Figure  8.  Total Active Zone Flow and Active Zone Outlet Temperature for Different Number of Zones

    图  9  SPALLER-100最终分区方案

    Figure  9.  SPALLER-100 Final Zoning Scheme

    表  1  SPALLER热工水力设计限值

    Table  1.   Thermal Hydraulic Design Limits of SPALLER

    参数名参数限值
    燃料最高温度/℃ 2300
    包壳最高温度/℃ 550(正常工况)、650(事故工况)
    冷却剂最高流速/ (m·s−1 2
    冷却剂最低温度/℃ 200
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-25
  • 录用日期:  2021-12-09
  • 修回日期:  2021-06-25
  • 刊出日期:  2022-06-07

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