Nghiên cứu tối ưu thay đảo nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân vver 1000

BỘGIÁODỤCCVÀĐÀOTẠOO BỘKHOAHỌCCVÀCÔNGNGHỆ VIỆNNNĂNGL ƯỢNGNGUYÊNTỬVIỆT NGNGUYÊNT ỬVIỆTVI ỆN T NAM TRẦNNVI ỆN TPHÚ NGHIÊNCỨUTỐIƯUTHAYĐẢONHIÊNLIỆUL ÒPHẢNỨNGHẠTNHÂNVVER-1000 Chuyênn g n h : V ậtlýNguyên t l ý N g u y ê n t v H ạtnhân t n h â n Mãs ố:9.44.01.06 :9.44.01.06 TÓMT ẮT T LUẬNNÁNTI ẾN N SĨV ẬN T LÝ HàN ội- i- 202 Mụclục Danhs c h c c t v i ế tt ắ t 1 Giớit hi ệ u t ổ n g q u a n 2 Phươngphápvà pháttriể n 2.1 Bàit o n c h u ẩ n c h o l ò p h ả n ứ n g V V E R - 0 n p t ả i n h i ê n liệuMOX 2.2 Chuẩnb ị c c h ằ n g s ố n h ó m .4 2.3 PháttriểnchươngtrìnhLPO-V 2.3.1 Phươngt rình khuếchtánnhiều n h óm ởtrạngtháidừng 2.3.2 Rờirạchóakhơnggianbằngphươngpháp saiphân hữuhạn 2.3.3 Cácđiềukiệnbiên 2.3.4 Phươngphápphụchồikếthừaliêntục(SOR) 2.3.5 Mơhì n h h ó a v ù n g h o t b ằ n g L PO - V .7 2.3.6 Tínhtốnkiểmtramơđunmơphỏngvùnghoạtcủachươngt r ì n h L P O - V 2.4 Pháttr iể n p hư ng p há p E SA 2.4.1 PhươngphápSAvàASA 2.4.2 Phươngp h p E S A 2.5 Phátt r i ể np h ơn gp h áp S HA DE r ời r c 2.5.1 Phươngpháptiến hóavi phân(DE) 2.5.2 Cáct o n t c ủ a S H A D E .10 2.5.3 Cơc h ế t h í c h ứ n g d ự a t r ê n l ị c h s t h n h c ô n g 11 2.5.4 Phươngp h p S H A D E r i r c 12 i Tácg i ả: : T r ầnViệtPhú nV i ệtPhú tP h ú 2.6 Cách m m ụ c ti ê u ( O F ) 12 2.7 Mann-WhitneyU - T e s t 13 Tốiư u t h a y đ ả o n h i ê n l i ệ u c h o l ò p h ả n fí n g V V E R - 0 14 3.1 Tốiư u L P c ủ a l ò p h ả n ứ n g V V E R - 0 b ằ n g p h n g p h p ESA .14 3.1.1 LựachọnphươngphápESA 14 3.1.2 Sosánhgi ữa SA, ASA vàES A .15 3.1.3 Tốiư u L P c ủ a l ò V V E R - 0 M O X b ằ n g p h n g phápE S A 16 3.2 TốiưuLPcủalòphảnứngVVER1000bằngphươngphápSHADE 17 3.2.1 Xácđịnhcácthamsốđiềukhiển 17 3.2.2 Tốiư u L P c ủ a l ò V V E R - 0 M O X b ằ n g p h n g phápS H A D E 17 3.3 Cấuhình nạptải tốiưutìmđược bởicácphương phápSHADEa n d E S A 19 Kếtluậ nv cá cng hiê n c fí ud ự đị nh tr on gt ơn g la i 20 4.1 Kếtl u ậ n .20 4.2 Nghiêncứudựđịnhtrongtươnglai 21 TÀIL I Ệ U T H A M K H Ả O 22 ii Danhsáchcáctừviếttắt ASA AdaptiveSimulatedAnnealing BC DE Boundary Condition DifferentialE v o l u t i o n ENDF EvaluatedNuclearDataFile FDM EvolutionarySimulated Annealing FiniteD i f f e r e n c e M e t h o d GA GeneticAlgorithms ICFM In-coreF ue l M a n a g e m e n t keff EffectiveM u l t i p l i c a t i o n ESA LP LPO-V MCNP MOX RPI SHADE SOR VVER Môp h ỏngtơikimthíchứn n g t i k i m t h í c h ứn n g Điềuuki ệnbiên nbiên Tiếnnh ó a v i p h â n Tệnbiênpdữliệuhạtliệnbiênuhạttnhânđượcc đánhg i Mơp h ỏngtơikimthíchứn n g t i k i m t i ến n h ó a Phươngngphápsaiphânh ữliệuhạt u hạtn ThuậtttoánGenditruy ều n Quảnnl ý n h i ê n l i ệnbiên u t r o n g v ù n g hoạtt Hệnbiêns ố:9.44.01.06nhânhi ệnbiên ud ụng ng Factor LoadingPattern Loading PatternOptimizationofVVER MonteCarloN-Particle MixedO x i d e F u e l Nhiênli ệnbiên u oxith ỗn n h ơng p PPF Hệnbiêns ố:9.44.01.06đ ỉnh n h cô n g su ấu t RelativeP o s i t i o n I n d e x i n g Lậtpchỉnh m ụng c vị t rí t ương n g đ ố:9.44.01.06 i SA Mơp h ỏngtơikimthíchứn n g t i k i m SuccessHistoryba se d Ad a p t i ve Differentia lE v o l u t i o n SuccessiveO v e r - R e l a x a t i o n VodoVodyanoiEnergeticheskyReak tor Cấuuhìnhn ạt pt ản i Tố:9.44.01.06iư u n ạt pt ản icholòVVER PowerPe akin g Fa ct or SimulatedA n n e a l i n g Tiếnnh ó a v i p h â n t h í c h ứn n g dự atrênl ị ch sửthànhcông Phụngchồikếthừaliênikếnthừaliênaliên tụngc Lòph ản n ứn ng năngl ược ngn ước c ápl ự c Chương1 Giớithiệutổngquan Vấn đề toán quản lý nhiên liệu vùng hoạt (ICFM) làkhông gian tìm kiếm lớn, chưa có thuật tốn tìmkiếmtốiưunàocóthểxácnhậnrằngnghiệmtìmđượccuốicùnglànghiệmtối ưu tồncục.Dođó,cácnghiêncứutốiưuhóahiệnnaytậptrungvàoviệc cải thiện tốc độ hội tụ trình tìm kiếm nhằm tìm nghiệmngày tốt với số phép Nghiên cứu thực tìm hiểu,cảitiếnvàápdụngcácphươngpháptìmkiếm tối ưu tiên tiến để nâng caotốc độ hội tụ việc giải tốn tối ưu thay đảo nhiên liệu Luận vănnàycóhaimụctiêu chính: Nghiêncứucácphươngpháptìmkiếmtốiưutiêntiếnđểápdụngchobàitốntố iưuLPcủalịphảnứnghạtnhân Pháttriểnmộtcơngcụtínhtốnđểtìmkiếmcấuhìnhnạptảitốiưucholịph ảnứngVVER Cácnộidungchínhcủaluậnvănbaogồm: nhân, tốn tối ưu LP, phương pháp tìm kiếm tối ưu mụctiêucủaluậnvăn C h n g m t ả t ó m t ắ t t ổ n g qu a n c ô n g n g hệ l ò p n ứn g h ạt t r ì n h b y n g h i ê n c ứ u p h tt r i ể n c c p h n g p h p tì m k i ế m tối ưu tiên tiến chương trình mơ vùng hoạt lị phản ứnghạtnhân.BàitốnchuẩncủalịphảnứngV V E R 0 n p t ả i % MOXđượcsửdụngchocáctính tốntốiưpdụng cácphươngpháp Ch n g tìm kiếm tối ưu phát triển Chương trìnhLPO-Vđược phát triểndựa phương pháp sai phân hữu hạn để giải phương trình khuếchtánn h i ề u n h ó m , đ ợ c d ù n g đ ể tí n h t o n c c đ ặ c t r n g v ậ t l ý c ủ a l ò phảnứ n g V V E R v k ế t h ợ p v i c c p h n g p h p tì m k i ế m t ố i u đ ể giảibàitốntốiưuLPcholịphảnứngVVER.Cáctí n h t o n k i ể m chứng cho thấy chương trình có độ xác đảm bảo tốc độ tínhtốnn h a n h ,p h ù h ợ p v i y ê u c ầ u c ủ a b i t oá n t ối ưu L P Haiphươngpháptìmkiếmtốiưutiêntiếnđãđượcpháttriển:phươngpháp mơ phỏngtơikimtiếnhóa(ESA)vàphươngpháptiếnhóaviphândựatrênlịchsửthànhcơng(SHADE) ESAlàmộtcảitiếncủaphươngphápSAbanđầubằngcáchsửdụngtốntửtraođổichéo.SHADE chứng minh phương pháp tiên tiến hiệu suất cao với nhiều tốn tối ưu hóa Trong luận văn này, phiên bảnSHADE rời rạc xây dựng áp dụng cho tốn tối ưu hóa LP Các hàm mục tiêu dựatrên phân bố cơng suất,keffvà hệ sốđỉnhcơngsuất(PPF)đãđượcsửdụngđểđánhgiácấuhìnhnạptảinhằm tìm racấuhìnhtốiưu.PhépkiểmtrathốngkêMann-WhitneyU-test áp dụng để so sánh hiệu phương pháptìmkiếmtốiưu t r ì n h b y c c tí n h t o n c h o l ò V V E R 0 M O X p d ụ n g cácp h n g p h p E S A v S H A D E K ế t q u ả c ủ a p h n g p h p E S A đượcs o s n h v i S A v A S A Đ n h g i t h ố n g k ê g i ữ a c c p h n g pháp thực dựa MannWhitneyU-test.Kếtquả cho thấy phương pháp ESA có hiệu suất cao so với SAvà ASA Kết phương pháp SHADE rời rạc so sánhvớiph ơn g p h pE S A C ấ uh ì nh n ạp t ải tố i u đư ợ c tì m th ấ y t h e o haiphươngpháplàgiốngnhau.Kếtquảchothấykeffcủa cấu hìnhtối ưu lớn cấu hình tham chiếu tốn chuẩn khoảng 1580pcm Trong đó,PPFcủa cấu hình tối ưu nhỏ khoảng 2,4 %sovớicấuhìnhthamchiếu Chương Ch n g vă n n ày ho ch tóm tắ t kết l u ận đ ưa số kế trongtươ ng lai Chapter2 :P h ơng n g p h p v p h t t r i ể n Chương2 Phươngphápvàpháttriển 2.1 Bàito án ch u ẩn c h o l òph ản fín g VV ER10 0 n ạp tảin h i ê n l i ệ u M O X Trongn g h i ê n c ứ u n y , c c tí n h t o n t ố i u L P đ ã đ ợ c t h ự c h i ệ n dựat r ên bà i t o án c h u ẩ n c h o l ò V V E R 0 nạ p tả i % n h i ê n l i ệ uM O X BàitoánchuẩnnàyđượcđềxuấtbởiOEC D/NEAđể nghiên cứu hiệusuấtneutronicscủavùnghoạthỗnhợpUO2-MOX, đồng thời xác minh cácchương trình phương pháp tính tốn [1] Cấu hình 1/6 vùng hoạt chuẩnbao gồm 28 bó nhiên liệu, có 19 bó nhiên liệu UO2và bó nhiênliệuMOX[1] 2.2 Chuẩnb ị c c h ằ n g s ố n h ó m Mơ-đun PIJ chương trình SRAC2006 sử dụng để tính tốnmơ ô mạng nhiênliệu và vật liệu khác vùng hoạtbằng cách sử dụng phươngpháp xác suất va chạm Kết tínhtốn tập hợp tiết diện vĩ mơ nhiều nhóm nhóm (hằng số nhóm)củacácơmạng,vàsẽđượcsửdụngchocáctínhtốntồnvùnghoạttrongchươ ngtrìnhLPO-V.ĐốivớicácbónhiênliệulịVVER1000,mơhìnhlụcgiácvớiđốixứngxoay60 ođượcsửdụng 2.3 Phátt r i ể n c h n g t r ì n h L P O - V 2.3.1 Phươngt r ì n h k h u ế c h t n n h i ề u n h ó m t r n g tháid n g Phươngt r ì n h k h u ế c h t n l s ự k ế t h ợ p c ủ a p h n g t r ì n h l i ê n t ụ c v định luật Fick [2] Với tính tốn nhiều nhóm lị phản ứng hạt nhân,phươngtrìnhkhu ếcht án đượcv iếtc ho mỗinhómgn hư sau: −▽(Dg▽ϕg)+Σa,gϕg+ G h=Σ1,h̸ =g G Σg→hϕg= + h=Σ1,h̸ =g Σh→gϕh G χg Σ (2.1) f,hϕh νΣkeff h=1 đóDlà hệ số khuếch tán;ϕlà thông lượng neutron;Σalà tiết diệnhấp thụ vĩ mô;Σg→hlà tiết diện tán xạ từ nhóm g đến nhóm h;ννlà sốneutront r u n g b ì n h đ ợ c g i ả i p h ó n g t r o n g m ỗ i l ầ n p h â n h c h ; Σ fl ti ế t diệnvĩmôphânhạch; k làmộthệsốkhơngđổi;χ gl xácsuấtđểmột eff neutronphânhạchsẽđược tạoravớinănglượng trongnhómg 2.3.2 Rờir c h ó a k h n g g i a n b ằ n g p h n g p h p s a i phânh ữ u h n Phươngp h p s a i p h â n h ữ u h n ( F D M ) t h n g đ ợ c p d ụ n g đ ể g i ả i cácp h n g t r ì n h k h u ế c h t n T r o n g F D M , v ù n g h o t đ ợ c c h i a t h n h c c ôm n g v t h ô n g l ợ n g t r o n g m ỗ i ô m n g c h ỉ l i ê n q u a n t r ự c ti ế p đ ế n c c thôngl ợ n g t r o n g c c ô m n g l â n c ậ n c ủ a n ó H ì n h t r ì n h b y m h ì n h ôm n g t a m g i c v v í d ụ v ề c c ô m n g l â n c ậ n t r o n g F D M D n g p h n g trìnhF D M c h o m n g t a m g i c đ ợ c s u y r a t p h n g t r ì n h k h u ế c h t n đanh óm ( 2.1)như sa u : ag,i,i−1ϕg,i−1+ag,i,iϕg,i+ ag,i,i+1ϕg,i+1+ag,i,kϕg,k=S g,i (2.2)hoặcdướidạngphươngtrìnhmatrân: AΦ=S (2.3) trongđóa g,i,klàcácthừasốbắtnguồntừcáchằngsốnhómcủmạngi,k; S g,il số h ng ng uồ n ne ut r on ch on hómg tr o ng ơmạ ng i,bao g m k=1 meanWL= |SCR| k=1 F,k ,v mean WA= k=1 wk×SCR,k (2.15) với, w= k 2.5.4 |f(uk,G)−f(xk,G)| Σ|SF|| i, )−f(x i=1 f(u i,G)| (2.16) G PhươngphápSHADErờirạc TrongbàitoántốiưuLP,cácthànhphầncủavectorlàcácsốnguyên.D ođ ó , p h n g p h p l ậ p c h ỉ m ụ c v ị t r í t n g đ ố i ( R P I ) đ ã đ ợ c p d ụ n g đểc h u y ể n c c b i ế n t h ự c t h n h c c b i ế n s ố n g u y ê n v b ả o t o n s ố l o i b ó nhiênliệutrongcấuhìnhnạptải[6].Trongp h n g p h p R P I , t h n h phần thực vectơ xếp theo thứ tự tăng dần Sau đó, thànhphầnsốnguyên đ ượctạora bằngcáchgáncác g iátrị tươ ng đươngvới thứtựcủachúngtrongvectơthực.Nếuhaihoặcnhiềuthànhphầnnhậncác giátrịb ằ n g n h a u , c c s ố n g ẫ u n h i ê n s ẽ đ ợ c t o v t h ê m v o t h n h p h ầ n đ ể sắpxếplạichúng.Trongp h n g p h p S H A D E rờir c , R P I s d ụ n g đểrờirạch óavec tor độtbiến 2.6 Cáchàmmụctiêu (OF) Trong nghiên cứu này, hai toán tối ưuLPđược xem xét vớiviệcs d ụ n g h a i O F đ ể đ n h g i h i ệ u s u ấ t c ủ a p h n g p h p E S A v s o sánh với phương pháp SA ASA Bài toán với hàm mục tiêuF1nhằmm ụ c đ í c h s o s n h k h ả n ă n g c ủ a E S A v i S A v A S A t r o n g v i ệ c t i tạoLPtham chiếu, tức tái tạo phân bố công suất củaLPtham chiếu [7].F1đượcviếtnhưsau: Σ N F1=−w×( i=0 |P trongđó,P i tria vàP ir ef itri al —Pref |), (2.17) lầnl ợ t l p h â n b ố c ô n g s u ấ tt n g đ ố i c ủ a bó nhiên liệuithtrong LP thử nghiệm tham chiếu.wlà trọng số, đượcchọnlàw=1/N=0.0357,vớiN=28làtổngsốbónhiênliệutrong1/6vùngh oạtlịVVER-1000 Bài tốn thứ hai với hàm mục tiêuF2 tối ưu LP lò VVER1000bằng cách tối đa hóakefftại BOC, làm phẳng phân bố cơng suất đảmbảoh n c h ế c ủ a P P F C ô n g t h ứ c c ủ a F 2đ ợ c v i ế t n h s a u : l