khảo sát ảnh hưởng củamô hình hàm mục tiêu lên lời giải tối ưu và quá trình tìm kiếm lời giảicủa bài toán thay đảo nhiên liệulò phản ứng hạt nhânbằng thuật toán di truyền

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦAMÔ HÌNH HÀM MỤC TIÊU LÊN LỜI GIẢI TỐI ƯU VÀ QUÁ TRÌNH TÌM KIẾM LỜI GIẢICỦA BÀI TOÁN THAY ĐẢO NHIÊN LIỆULÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂNBẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN S K C 0 9 MÃ SỐ: T2011 - 105 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA MÔ HÌNH HÀM MỤC TIÊU LÊN LỜI GIẢI TỐI ƢU VÀ QUÁ TRÌNH TÌM KIẾM LỜI GIẢI CỦA BÀI TOÁN THAY ĐẢO NHIÊN LIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN Mã số: T2011-105 Chủ nhiệm đề tài: TS Đỗ Quang Bình TP HCM, 11/2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƢỜNG KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA MÔ HÌNH HÀM MỤC TIÊU LÊN LỜI GIẢI TỐI ƢU VÀ QUÁ TRÌNH TÌM KIẾM LỜI GIẢI CỦA BÀI TOÁN THAY ĐẢO NHIÊN LIỆU LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN Mã số: T2011-105 Chủ nhiệm đề tài: TS Đỗ Quang Bình TP HCM, 11/2011 DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ CƠ QUAN PHỐI HỢP CHÍNH TS Đỗ Quang Bình MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Giới thiệu tổng quan mô hình toán học toán tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân 1.1 Giới thiệu tổng quan toán thay đảo nhiên liệu LPU 1.2 Mô hình toán học toán tối ưu thay đảo nhiên liệu LPU 10 Chương 2: Phương pháp tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu thuật toán di 12 truyền chương trình tối ưu hóa 2.1 Thuật toán di truyền 12 2.2 Chiến lược gìn giữ phần tử ưu tú 16 2.3 Chương trình tính toán tối ưu GA 17 3.4 Module chương trình tính toán lò CITALIB 21 Chương 3: Kết tính toán khảo sát thảo luận 25 3.1 Bài toán sở 25 3.2 Tìm kiếm mẫu tái nạp nhiên liệu vùng hoạt cực đại hóa thừa số nhân hiệu 26 dụng LPU 3.3 Tìm kiếm cấu hình tái nạp nhiên liệu tối ưu nhằm cực đại hóa hệ số 30 nhân hiệu dụng keff đồng thời cực tiểu hóa hệ số bất đồng công suất LPU với mô hình hàm mục tiêu thiết lập theo phương pháp hàm trọng 3.4 Tìm kiếm cấu hình tái nạp nhiên liệu tối ưu nhằm cực đại hóa hệ số 35 nhân hiệu dụng keff LPU với mô hình hàm mục tiêu thiết lập theo phương pháp hàm phạt 3.5 Nhận xét chung 38 Kết luận kiến nghị 40 Tài liệu tham khảo DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Chức nhiệm vụ chương trình chương trình OPTIVN Bảng 3.1 Giá trị hàm mục tiêu keff trình tìm kiếm DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT LPU: lò phản ứng BNL: bó nhiên liệu GA: genetic algorithm ES: elistism strategy Mẫu Thông tin kết nghiên cứu TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐƠN VỊ Tp HCM, ngày 25 tháng 11 năm 2011 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Khảo sát ảnh hưởng mô hình hàm mục tiêu lên lời giải tối ưu trình tìm kiếm lời giải toán thay đảo nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền - Mã số: T2011-105 - Chủ nhiệm: TS Đỗ Quang Bình - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: từ 01/01/2011 đến 30/12/2011 Mục tiêu: Khảo sát ảnh hưởng mô hình hàm mục tiêu khác lên tính chất lời giải tối ưu tính ổn định trình tìm kiếm lời giải toán thay đảo nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền Tính sáng tạo: Thuật toán tìm kiếm lời giải toán tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu lò phản ứng kết tính toán khảo sát lời giải hàm mục tiêu khác thuật toán di truyền lò phản ứng nghiên cứu mặt khoa học Kết nghiên cứu: - Đã xây dựng ba mô hình toán tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân với ba hàm mục tiêu: 1- Cực đại hóa hệ số nhân hiệu dụng keff cho chu trình vận hành LPU, 2- Cực đại hóa hệ số nhân hiệu dụng keff cho chu trình vận hành LPU đồng thời ý đến việc đáp ứng yêu cầu hệ số bất đồng công suất trình tìm kiếm tối ưu theo phương pháp hàm phạt 3- Cực đại hóa hệ số nhân hiệu dụng keff đồng thời cực tiểu hóa hệ số bất đồng công suất PPF cho chu trình vận hành LPU theo phương pháp hàm trọng - Đã xây dựng thuật toán tìm kiếm lời giải tối ưu dựa thuật toán di truyền - Đã phát triển chương trình máy tính tính toán tối ưu thuật toán di truyền - Đã tiến hành tính toán khảo sát hoàn thành ba báo cáo khoa học, báo cáo công bố, báo cáo chấp nhận xuất báo cáo gửi đến ban biên tập tạp chí Sản phẩm: 1- Đỗ Quang Bình,”Tìm cấu hình thay đảo nhiên liệu tối ưu nhằm cực đại hóa thừa số nhân hiệu dụng lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền”, Hội thảo khoa học cấp trường mở rộng “Công nghệ xanh phát triển bền vững”, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM, 11/2011 2- Đỗ Quang Bình, “Thiết kế mẫu tái nạp nhiên liệu vùng hoạt nhằm cực đại hóa thừa số nhân hiệu dụng lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền”, Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM (đã chấp nhận đăng) 3- Đỗ Quang Bình, Nguyễn Hoàng Hải, “Nghiên cứu tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền”, Tạp chí Phát triển khoa học công nghệ, trường Đại học Quốc gia Tp HCM (đã gửi đến ban biên tập tạp chí ngày /9/2011) Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Kết nghiên cứu đề tài sở để giải toán quản lý nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân toàn diện hơn, bước khảo sát chuẩn bị để đăng ký đề tài cấp đề tài nghiên cứu quỹ NAFOSTED Chuyển giao báo cáo tổng kết đề tài cho quan chủ trì quản lý, người sử dụng kết nghiên cứu đề tài tác giả đồng nghiệp Trƣởng Đơn vị (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) TS Võ Thanh Tân TS Đỗ Quang Bình MỞ ĐẦU Lò phản ứng (LPU) hạt nhân thiết bị lớn, đại với nhiều hệ thống công nghệ phức tạp Một phận quan trọng LPU hạt nhân vùng hoạt LPU Ở chứa nhiên liệu hạt nhân dạng bó nhiên liệu (BNL), thiết bị điều khiển phản ứng hạt nhân dây chuyền, chất tải nhiệt chất làm chậm Trong trình hoạt động, nhiên liệu hạt nhân bị đốt cháy để dùy trì phản ứng hạt nhân, sản sinh lượng xạ Sau thời gian vận hành, nhiên liệu LPU bị đốt cháy, lượng nhiên liệu cần thiết để LPU hoạt động theo yêu cầu người sử dụng không đủ; vậy, LPU cần phải thay số BNL cũ BNL Tuy nhiên, phân bố thông lượng nơtron vùng hoạt LPU không nên độ cháy BNL không đều, số BNL cháy nhiều, số cháy Các BNL có độ cháy lớn cần loại bỏ thay BNL mới, số BNL cháy nên giữ lại LPU để tiếp tục làm việc chu trình độ cháy nhiên liệu chúng đủ lớn Ở cuối chu trình làm việc LPU, người quản lý phải định loại bỏ BNL BNL bị loại bỏ Quyết định cần phải đưa sở khoa học toán thay đảo nhiên liệu cho LPU hình thành từ yêu cầu nêu Từ giai đoạn đầu trình phát triển lượng hạt nhân, định thay nhiên liệu cho LPU hạt nhân dựa sở việc thay nhiên liệu phải bảo đảm cho LPU vận hành an toàn suốt chu trình vận hành với độ phản ứng dự trữ đủ bù trừ hiệu ứng âm độ phản ứng thời gian vận hành chu trình Các phương pháp thỏa mãn yêu cầu nêu sơ đồ nạp tải “out-in” sơ đồ “checker board” [4] Theo phương pháp này, BNL cháy nhiều trung tâm vùng hoạt LPU bị loại bỏ, BNL cháy chuyển dần từ bên vào bên BNL đặt vùng ngoại biên vùng hoạt Sau thời gian nghiên cứu phát triển, nhiều phương pháp khác áp dụng để giải toán thay đảo nhiên liệu Từ năm 1990 trở đi, với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, máy tính cá nhân với tốc độ ngày cải thiện trang bị trung tâm nghiên cứu khắp nơi giới tạo điều kiện cho phương pháp ngẫu nhiên bắt đầu áp dụng chương Bảng 3.1 Giá trị hàm mục tiêu keff trình tìm kiếm Số hệ Thừa số nhân hiệu dụng keff Giá trị cực tiểu Giá trị trung bình Giá trị cực đại 1.06248 1.06318 1.06381 10 1.06242 1.06321 1.06394 20 1.06282 1.06353 1.06421 30 1.06271 1.0639 1.06456 40 1.06308 1.06404 1.06458 50 1.06366 1.06429 1.06494 60 1.06354 1.06454 1.06495 70 1.06396 1.06464 1.06499 80 1.06419 1.0648 1.06501 90 1.06418 1.06474 1.06501 100 1.06422 1.06481 1.06501 110 1.06455 1.06492 1.06503 120 1.06447 1.06487 1.06505 130 1.06465 1.06497 1.06506 140 1.06479 1.06499 1.06507 150 1.06433 1.06499 1.06508 3.3 Tìm kiếm cấu hình tái nạp nhiên liệu tối ƣu nhằm cực đại hóa hệ số nhân hiệu dụng keff đồng thời cực tiểu hóa hệ số bất đồng công suất LPU với mô hình hàm mục tiêu đƣợc thiết lập theo phƣơng pháp hàm trọng Đối với toán thay đảo nhiên liệu đa mục tiêu cho lò phản ứng, đề tài tiến hành nghiên cứu khảo sát việc áp dụng phương pháp thuật toán di truyền để tìm kiếm cấu hình tái nạp nhiên liệu tối ưu cho lò phản ứng nghiên cứu với mô hình tính toán dựa phương pháp hàm trọng để xây dựng hàm mục tiêu Trong tính toán di truyền, đòi hỏi phải biến đổi hàm mục tiêu thành hàm thích nghi với yêu cầu phải không âm lời giải tạo trình tìm kiếm Tính toán khảo sát ban đầu phạm vi thay đổi k eff PPF có 30 thể giúp xác định hệ số   phương trình (3) để thiết lập hàm thích nghi phù hợp với trình tìm kiếm GA cho toán nghiên cứu Đối với toán cần thời gian tính toán lớn toán thay đảo nhiên liệu, phương pháp thử sai (trial and error method) xem thích hợp cho việc chọn lựa giá trị   Hàm thích nghi tính toán sau xác định từ tính toán khảo sát ban đầu trình tìm kiếm diễn tiến theo chiều hướng mong muốn: F = 1000 (keff - 1) + 100 (PPF0 – PPF) (12) Trong kết trình bày sau đây, trình tìm kiếm tiến hành 150 hệ, quần thể gồm có 50 cá thể Kho lưu trữ gồm 12 mẫu nạp tải nhiên liệu tốt lưu chứa trình tìm kiếm Xác suất lai tạo pc = 0.5 xác suất đột biến pm = 0.01 Các hình 3.4 3.5 biểu diễn thay đổi keff PPF qua hệ trình tìm kiếm Có thể thấy giá trị trung bình cực đại k eff có xu hướng tăng lên, giá trị trung bình cực tiểu PPF giảm dần qua hệ trình tìm kiếm Các đường cong giá trị trung bình biến đổi nhanh giai đoạn 60 hệ đầu tiên, sau tăng chậm lại, đường cong giá trị cực đại keff cực tiểu PPF ổn định sau khoảng 125 hệ Điều thể thuật toán di truyền với mô hình hàm trọng thực tốt việc tìm kiếm lời giải tối ưu Tác động chiến lược gìn giữ phần tử ưu tú thể ổn định đường cong biểu diễn giá trị cực trị Hình 3.6 biểu diễn phân bố lời giải hệ tạo cách ngẫu nhiên, hệ trung gian hệ cuối 150 Sự co lại phân bố quần thể hệ trung gian cuối cho thấy hội tụ đến lời giải tối ưu trình tìm kiếm Lời giải tối ưu sau trình tiến hóa 150 hệ có hệ số nhân hiệu dụng keff = 1,06575 hệ số bất đồng công suất PPF = 1,34127 Cấu hình vùng hoạt LPU tương ứng với lời giải tối ưu biểu diễn hình 3.7 31 Hình 3.4 Biến đổi keff trình tìm kiếm với mô hình hàm trọng Hình 3.5 Biến đổi PPF trình tìm kiếm với mô hình hàm trọng 32 Hình 3.6 Phân bố quần thể số hệ với mô hình hàm trọng 33 50 11.23 38 7.77 13 62 8.36 21 18 8.26 29 59 9.62 14 34 12.31 66 11.26 15 82 8.10 22 33 11.23 30 58 12.21 40 40 8.75 41 53 8.66 54 68 11.26 49 52 9.22 55 77 10.56 63 32 9.77 73 85 9.52 10 91 8.61 17 88 7.98 24 65 9.78 33 27 7.74 25 41 8.69 34 0.00 56 98 8.32 18 14 8.09 35 74 7.91 57 0.00 36 36 9.68 75 46 8.55 83 54 8.75 76 20 7.79 68 28 7.63 77 48 8.83 84 16 9.52 91 70 8.75 90 43 12.23 37 22 7.91 45 26 9.32 58 0.00 67 0.00 97 76 10.54 98 93 9.36 46 55 8.69 59 73 7.86 61 11 8.32 71 84 9.44 79 83 8.38 94 67 12.36 99 17 9.42 53 64 8.78 70 21 7.85 86 37 8.65 87 60 8.61 95 56 9.67 39 63 7.95 47 9.90 60 8.46 78 87 8.12 93 30 7.96 92 81 8.03 28 94 8.78 38 78 9.46 52 15 8.41 69 12 0.00 85 75 9.42 20 19 7.91 27 29 8.35 44 99 0.00 66 42 9.67 12 8.82 19 23 9.42 51 97 0.00 65 100 0.00 82 9.87 11 44 12.16 26 96 0.00 43 80 7.77 74 13 7.99 89 51 11.17 45 9.57 50 89 0.00 64 47 8.48 81 69 9.77 95 8.53 16 79 7.89 32 0.00 42 31 8.79 71 7.87 92 9.22 23 61 8.53 31 90 8.47 48 35 11.18 62 39 8.09 24 10.51 57 12.23 72 49 9.30 80 10 8.72 88 86 8.45 96 72 8.18 100 25 10.47 Hình 3.7 Cấu hình vùng hoạt có keff lớn tìm sau 150 hệ XXX YYY ZZZ XXX: số hiệu vị trí vùng hoạt LPU, YYY: số hiệu BNL ZZZ: độ cháy BNL YYY (Đơn vị %) 34 3.4 Tìm kiếm cấu hình tái nạp nhiên liệu tối ƣu nhằm cực đại hóa hệ số nhân hiệu dụng keff LPU với mô hình hàm mục tiêu đƣợc thiết lập theo phƣơng pháp hàm phạt Đối với toán thay đảo nhiên liệu cho lò phản ứng, đề tài tiến hành nghiên cứu khảo sát việc áp dụng phương pháp thuật toán di truyền để tìm kiếm cấu hình tái nạp nhiên liệu tối ưu cho lò phản ứng nghiên cứu với mô hình tính toán dựa phương pháp hàm phạt để xây dựng hàm mục tiêu Đối với mô hình hàm phạt, hàm thích nghi xác định phương trình: 10000keff  1  100PPF  PPFmax  if PPF  PPFmax F  10000keff  1 if PPF  PPFmax  (13) Tương tự với tính toán khảo sát đây, trình tìm kiếm tiến hành 150 hệ, quần thể gồm có 50 cá thể Kho lưu trữ gồm 12 mẫu nạp tải nhiên liệu tốt lưu chứa trình tìm kiếm Xác suất lai tạo p c = 0.5 xác suất đột biến pm = 0.01 Hình 3.8 Biến đổi keff trình tìm kiếm với mô hình hàm phạt 35 Hình 3.9 Biến đổi PPF trình tìm kiếm với mô hình hàm phạt Hình 3.10 Phân bố quần thể số hệ với mô hình hàm phạt 36 44 12.16 57 12.23 13 13 7.99 21 78 9.46 29 31 8.79 14 68 11.26 51 11.17 15 10 8.72 22 19 7.91 30 9.87 40 60 8.61 41 70 8.75 54 98 8.32 49 20 7.79 55 74 9.71 63 24 10.51 73 50 11.23 10 26 9.32 17 46 8.55 24 8.82 33 30 7.96 25 18 8.26 34 0.00 56 64 8.78 18 59 9.62 35 39 8.09 57 89 0.00 36 100 0.00 75 48 8.83 83 73 7.86 97 79 7.89 76 14 8.09 68 80 7.77 77 86 8.45 84 41 8.69 91 83 8.38 90 29 8.35 37 54 8.75 45 71 7.87 58 0.00 67 0.00 98 49 9.30 46 45 9.57 59 25 10.47 61 35 11.18 71 84 9.44 79 65 9.78 94 9.90 99 58 12.21 53 81 8.03 70 55 8.69 86 11 8.32 87 66 11.26 95 88 7.98 39 56 9.67 47 85 9.52 60 52 9.22 78 90 8.47 93 34 12.32 92 61 8.53 28 75 9.42 38 33 11.23 52 36 9.68 69 97 0.00 85 62 8.36 20 37 8.65 27 91 8.61 44 12 0.00 66 0.00 12 8.46 19 16 9.52 51 96 0.00 65 38 7.77 82 23 9.42 11 43 12.23 26 21 7.85 43 27 7.74 74 72 8.18 89 94 8.78 82 8.10 50 63 7.95 64 42 9.67 81 17 9.42 69 9.77 16 0.00 32 28 7.63 42 99 0.00 87 8.12 22 7.91 23 53 8.66 31 47 8.48 48 92 9.22 62 67 12.36 15 8.41 32 9.77 72 95 8.53 80 76 10.54 88 77 10.56 96 40 8.75 100 93 9.36 Hình 3.11 Cấu hình vùng hoạt có keff lớn tìm sau 150 hệ XXX YYY ZZZ XXX: số hiệu vị trí vùng hoạt LPU, YYY: số hiệu BNL ZZZ: độ cháy BNL YYY (Đơn vị %) Hình 3.8 3.9 cho thấy dáng điệu thay đổi keff PPF qua hệ trình tìm kiếm Xu hướng biến đổi đường cong tương tự mô hình hàm trọng Hình 3.10 biểu diễn phân bố lời giải hệ tạo cách ngẫu nhiên, hệ trung gian hệ cuối 150 Sự co lại phân bố quần thể hệ trung gian cuối hình cho 37 thấy hội tụ đến lời giải tối ưu trình tìm kiếm Lời giải tối ưu sau trình tiến hóa 150 hệ có hệ số nhân hiệu dụng keff = 1,06573 hệ số bất đồng công suất PPF = 1,34543 So với mẫu tái nạp nhiên liệu thực tế có keff = 1,0604 PPF = 1,374 mẫu tối ưu tìm theo mô hình hàm phạt có keff tăng lượng  = 0.53 % PPF giảm lượng PPF = 0.029 3.5 Nhận xét chung So với mẫu tái nạp nhiên liệu thực tế có keff = 1,0604 PPF = 1,374 mẫu nạp tải nhiên liệu tối ưu tìm cực đại hóa thừa số nhân hiệu dụng keff có độ phản ứng dự trữ tăng lượng ex = 0,47% hệ số bất đồng công suất giảm lượng PPF = 0.029, mẫu tối ưu tìm theo mô hình hàm trọng có keff tăng lượng  = 0.54 % PPF giảm lượng PPF = 0.033, mẫu tối ưu theo mô hình hàm phạt có keff tăng lượng  = 0.53 % PPF giảm lượng PPF = 0.029 Có thấy mẫu tối ưu tìm ba mô hình hàm mục tiêu có đặc trưng tương đương tốt mẫu nạp tải thực tế Việc mẫu nạp tải nhiên liệu tối ưu có keff tăng lượng khoảng 0.5% có hệ số PPF thấp so với mẫu thực tế lò phản ứng nghiên cứu lò Đà Lạt kéo dài chu trình hoạt động lò phản ứng thêm khoảng 2000 (trong điều kiện vận hành bình thường) tăng độ cháy BNL sử dụng Từ kết tính toán trình bày kết luận: GA kết hợp với ES hoạt động tốt để tìm kiếm lời giải cho toán tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu cho LPU hạt nhân ba mô hình hàm mục tiêu thiết lập Trong tính toán khảo sát, giá trị hàm thích nghi trình tìm kiếm biến đổi theo chiều hướng tăng giai đoạn đầu sau ổn định giá trị cân bằng, thông số cần tối ưu quần thể lời giải theo số hệ biến thiên theo chiều hướng mong đợi: thừa số nhân hiệu dụng keff tăng lên hệ số bất đồng công suất PPF giảm xuống Trong tính toán cho lò phản ứng nghiên cứu, trình tìm kiếm tối ưu hội tụ tới lời giải có tính chất tương tự thời gian tìm kiếm tương đương Các lời giải tối ưu có đặc trưng hai thông số quan trọng 38 thừa số nhân hiệu dụng keff hệ số bất đồng công suất PPF tốt cấu hình nạp tải nhiên liệu thực tế Các mẫu nạp tải nhiên liệu lưu giữ kho lưu trữ thể nhiều ưu điểm so với cấu hình nạp tải thực tế chọn cho ứng dụng thực tế phân tích chúng khía cạnh khác theo quan điểm riêng 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài nghiên cứu cấp Trường “Khảo sát ảnh hưởng mô hình hàm mục tiêu lên lời giải tối ưu trình tìm kiếm lời giải toán thay đảo nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền” thực kế hoạch đăng ký thời gian nội dung Trong đề tài này, ba mô hình hàm mục tiêu toán thay đảo nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu thiết lập, phương pháp tìm kiếm lời giải chương trình máy tính cho ba mô hình thuật toán di truyền xây dựng tính toán khảo sát thực Kết đề tài trình bày báo cáo công trình công bố chuẩn bị để công bố gồm: 1- Đỗ Quang Bình,”Tìm cấu hình thay đảo nhiên liệu tối ưu nhằm cực đại hóa thừa số nhân hiệu dụng lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền”, Hội thảo khoa học cấp trường mở rộng “Công nghệ xanh phát triển bền vững”, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM, 11/2011 2- Đỗ Quang Bình, “Thiết kế mẫu tái nạp nhiên liệu vùng hoạt nhằm cực đại hóa thừa số nhân hiệu dụng lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền”, Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM (đã chấp nhận đăng) 3- Đỗ Quang Bình, Nguyễn Hoàng Hải, “Nghiên cứu tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân thuật toán di truyền”, Tạp chí Phát triển khoa học công nghệ, trường Đại học Quốc gia Tp HCM (đã gửi đến ban biên tập tạp chí ngày /9/2011) Kết nghiên cứu đề tài sở để giải toán quản lý nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân toàn diện hơn, bước khảo sát để tiếp tục tiến hành nghiên cứu theo hướng nhằm chuẩn bị cho việc đăng ký đề tài quy mô rộng năm tới Có thể nhận thấy thuật toán di truyền áp dụng thành công việc tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân Hướng nghiên cứu tạo công nghệ phục vụ cho chương trình lượng hạt nhân Việt Nam 40 giai đoạn tới Đề nghị sinh viên đại học sau đại học cán nghiên cứu lĩnh vực hạt nhân nguyên tử nên tiếp cận với toán để phát triển lực nghiên cứu khoa học nâng cao khả đáp ứng nhu cầu thực tế công việc 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Yamamoto, A quantitative comparison of loading pattern optimization methods for in-core fuel management of PWR Journal of Nucl Sci and Technol 34, 339347, 1997 A Galperin, E Nissan, Application of a heuristic search method for generation of fuel reload configuration Nucl Sci Eng 99, 343-352, 1988 Axmann, J K - Parallel Adaptive evolutionary Algorithms for Pressurized Water Reactor Reload Pattern Optimization Nucl Technol., 119, 276-292, 1997 Bell, G I., Glasstone, S - Nuclear Reactor Theory Robert E Kreiger Publishing Co., Malabar, Florida, 1979 C Lin, et al., Pressurized water reactor loading pattern design using the simple tabu search Nucl Sci Eng 129, 61-71, 1998 Chapot, J L C., Silva, F C D., Schirru, R - A New Approach to the Use of Genetic Algorithms to Solve the Pressurized Water Reactors Fuel Management Optimization Problem Ann Nucl En., 26, 624-655, 1999 DeChaine, M D., Feltus, M A - Nuclear Fuel Management Optimization Using Genetic Algorithms Nucl Technol., 111, 109-113, 1995 DeChaine, M D., Feltus, M A - Fuel Management Optimization Using Genetic Algorithms and Expert Knowledge Nucl Sci Eng., 124, 188-196, 1996 D.F Goldberg, Genetic algorithms in search optimization and machine learning Addison Wesley, Reading, Massachusetts, 1989 10 G.H Hobson, P Turinsky, Automatic determination of pressurized water reactor core loading patterns that maximize beginning of cycle reactivity within power peaking and burnup constraints Nucl Technol 74, 5-13, 1985 11 G.T Parks, Multiobjective pressurized water reactor reload core design by nondominated genetic algorithm search Nucl Sci Eng 124, 178-187, 1996 12 J.H Holland, Adaptation in natural and artificial systems University of Michigan Press, Ann Arbor, Michigan, 1975 42 13 J.G Stevens, K.S Smith, K.R Rempe, T.J Downar, Optimization of pressurized water reactor shuffling by simulated annealing with heuristics Nucl Sci Eng 121, 67-80, 1995 14 Kropaczek, D J., Turinsky, P J - In-core Nuclear Fuel Management for Pressurized Water Reactors Utilizing Simulated Annealing Nucl Technol., 95, 932, 1991 15 L.W Ho, A.F Rohach, Perturbation theory in nuclear fuel management optimization Nucl Sci Eng 82, 151-161, 1982 16 Lee, H C., Shim, H J., Kim, C H - Parallel Computing Adaptive Simulated Annealing Scheme for Fuel Assembly Loading Pattern Optimization in PWRs Nucl Technol., 135, 39-50, 2001 17 Quang Binh Do and Lan Phuoc Nguyen Application of a genetic algorithm to the fuel reload optimization for a research reactor Applied Mathematics and Computation, 187, 977-988, 2007 18 Suh, J S., Levine, S H - Optimized Automatic Reload Program for Pressurized Water Reactors Using Simple Direct Optimization Techniques Nucl Sci Eng., 105, 371-382, 1990 19 Terney, W B., Williamson, E A - The Design of Reload Cores Using Optimal Control Theory Nucl Sci Eng., 82, 260-288, 1982 20 T.B Fowler, D.R Vondy, F.B Kemshell, Nuclear reactor core analysis code: CITATION ORNL-TM-2496, RSICC, 1971 21 WIMSD – A neutronics code for standard lattice physics analysis NEA 1507/02, ANSWERS Software Service, AEA Technology, 1997 43 [...]... để tìm kiếm những kết quả sâu sắc hơn về việc áp dụng thuật toán di truyền và lời giải của nó đối với bài toán thay đảo nhiên liệu LPU Trong đề tài này, bài toán sẽ được tiếp cận dưới góc độ lý thuyết, các mô hình hàm mục tiêu được thiết lập và phân tích lời giải tối ưu tương ứng để đánh giá, rút ra kết luận về ảnh hưởng của các mô hình Phương pháp nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu lý thuyết và tính... BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN VÀ CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN TỐI ƢU 2.1 Thuật toán di truyền Ý tưởng về việc sử dụng máy tính để tìm kiếm lời giải cho các bài toán tối ưu dựa trên việc mô phỏng quá trình tiến hóa của sinh vật đã được đưa ra bởi A.S Fraser trong một báo cáo về tính tương đồng giữa sự tiến hóa của sinh vật và quá trình tìm kiếm tối ưu bằng máy tính trong thập kỷ 50 của thế kỷ 20 Tuy nhiên, lý thuyết... vận hành của một chu trình Ở đây phương pháp giải bài toán tối ưu là thuật toán di truyền kết hợp với chiến lược gìn giữ các phần tử ưu tú Tính toán toàn lò để xác định các đặc trưng vật lý neutron của LPU 26 được thực hiện bằng chương trình CITATION Kết quả tính toán để tìm lời giải tối ưu cho chu trình vận hành thứ hai của LPU sẽ được trình bày sau đây Bài toán tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu LPU trong... lộ trình cho robot di chuyển, tối ưu hóa chỉ thị đèn tín hiệu giao thông …Việc sử dụng GA để tìm lời giải tối ưu cho bài toán thay đảo nhiên liệu LPU được bắt đầu từ những năm cuối thập kỷ 80 của thế kỷ 20 và tiếp tục phát triển cho đến bây giờ GA thực hiện việc tìm kiếm lời giải tối ưu trên cơ sở khảo sát một quần thể các lời giải từ thế hệ này sang thế hệ khác cho đến khi thỏa mãn các điều kiện tối. .. k-eff Hình 2.3 Các lời giải không bị trội trong không gian hai chiều keff - PPF 2.3 Chƣơng trình tính toán tối ƣu bằng GA Chương trình tính toán tối ưu thay đảo nhiên liệu bằng GA được viết bằng ngôn ngữ VISUAL FORTRAN, gồm một chương trình chính và một số các chương trình con Quá trình tìm kiếm lời giải tối ưu được thực hiện theo các bước như sau: 1- Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể ban đầu 2- Giải mã... Tiêu cháy nhiên liệu Điều khiển chu trình Quản lý nhiên liệu Kết thúc Hình 2.5 Sơ đồ khối của module chương trình CITALIB 24 Động lực Chƣơng 3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHẢO SÁT VÀ THẢO LUẬN 3.1 Bài toán cơ sở Bài toán cơ sở để thực hiện tính toán tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu vùng hoạt LPU trong đề tài này được xây dựng trên cơ sở số liệu của LPU hạt nhân Đà Lạt Tính toán thay đảo nhiên liệu tối ưu được thực... Sư phạm kỹ thuật Tp HCM 3 Chƣơng 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA BÀI TOÁN TỐI ƢU HÓA THAY ĐẢO NHIÊN LIỆU LÕ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 1.1 Giới thiệu tổng quan bài toán thay đảo nhiên liệu LPU Lò phản ứng hạt nhân là một thiết bị lớn, hiện đại với nhiều hệ thống công nghệ phức tạp (hình 1.1) Một bộ phận quan trọng của LPU hạt nhân là vùng hoạt LPU (hình 1.2) Ở đó chứa nhiên liệu hạt nhân dưới... Rules for Fuel Reloading Experience Rules for Fuel Reloading Advanced Expert Knowledge Hình 1.4 Xu hướng khoa học trong giải quyết bài toán quản lý nhiên liệu vùng hoạt và thay đảo nhiên liệu của lò phản ứng hạt nhân Bài toán thay đảo nhiên liệu LPU có thể được phát biểu như sau: xác định các phương án tái nạp nhiên liệu (các mẫu tái nạp nhiên liệu) của LPU nhằm tối ưu một số các mục tiêu như thừa số... của bài toán, trị riêng được đánh giá và tính toán được tiếp tục cho đến khi thỏa mãn tiêu chuẩn hội tụ đã chọn Chương trình đã được cải biên để có thể sử dụng trong một chương trình tính toán tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu cho LPU hạt nhân bằng GA và đã được chuyển thể để chạy trên các máy tính PC Chương trình CITATION tham gia vào bài toán tối ưu hóa thay đảo nhiên liệu ở dạng là một module chương trình. .. Xây dựng các hàm mục tiêu cho bài toán tối ưu hóa mẫu tái nạp nhiên liệu lò phản ứng hạt nhân 2 - Thiết lập cách thức giải bài toán với các hàm mục tiêu đó bằng thuật toán di truyền - Xây dựng chương trình máy tính bằng ngôn ngữ Fortran chạy trên máy tính cá nhân - Thực hiện tính toán trên máy tính và thu thập kết quả - Phân tích, so sánh, đánh giá kết quả - Chuẩn bị báo cáo tổng kết và công bố kết