基于压水堆换料优化基准问题的随机优化方法的机理及应用研究

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1、5.2该方法的搜索效率研究..................................................................................................705.2.1以最小化组件功率峰因子为目标的无约束优化................................................705.2.2以最大化有效增殖因数为目标的带约束优化.......................................

2、.............745.3小结..................................................................................................................................75第六章总结和建议...........................................................................................

3、..........................766.1总结................................................................................................................................766.2后续工作建议...............................................................................

4、...................................77参考文献...................................................................................................................................78致谢...........................................................................

5、.................................................................80攻读硕士学位论文期间已发表或录用的论文.............................................................................81VII第一章绪论1.1选题意义堆芯换料优化问题一直以来不仅是核行业重要的研究方向，更是关系到核电厂安全性和经济性的重要方面。而堆芯换料设计优化的任务就是要在多循环燃料管理所

6、确定的燃料管理策略下，在确保核电厂安全运行的前提下，寻求堆内燃料组件和可燃毒物的最优空间布置，以使核燃料循环能量成本最小。由于要准确计算循环的能量成本必须经济性分析，而这是比较复杂的，因此，在实际的换料设计优化中，人们常选择一些直接和燃料循环成本有关的非费用函数作为优化时的目标函数。在实际中，压水堆堆芯装料方案设计优化问题往往是一个多目标优化问题，例如从经济上要求寿期末可溶硼浓度最大，同时从安全要求又希望整个循环中功率峰因子最小等。在换料设计优化中，从工程和安全等角度出发，往往提出一些限制条件。常

7、用的约束条件有：（1）整个循环期间堆芯的最大功率峰值小于许可值；（2）燃料组件的最大卸料燃耗深度小于许可值。随着燃料组件设计的改进，燃料组件卸料燃耗的许可值在不断提高，目前已达到45～50GW·d/t；（3）在寿期内堆芯的慢化剂温度系数为负值；（4）停堆深度不低于某一规定值；（5）新料的富集度小于某一规定值，这往往是燃料供应商提出的约束条件。堆芯换料设计优化问题具有如下的特点：（1）该优化问题是一个与时间有关的动态规划问题；（2）由于燃料组件位置﹑可燃毒物的数量等控制变量在可行域内是离散变化的，因

8、而该问题必须用比通常连续变量优化还困难得多的整数规划方法求解；（3）问题的非线性，例如堆芯的燃耗分布与堆芯功率分布之间存在着密切的相互依赖关系；（4）目标函数与部分约束条件不能用表达式直接表示。它们的值只能通过求解复杂的反应堆多维中子扩散方程和燃耗方程来获得；（5）需多次重复地进行堆芯的扩散燃耗计算。上述特点使得堆芯换料优化问题变得非常复杂﹑耗时而且很难处理。同时由于控制变量数目的增加，使问题的规模变得异常大。例如用整数规划求解堆芯燃料组件优化布置方案时，典型的三区装载压水堆堆芯含