[发明专利]核电厂乏燃料装载方案的设计方法以及设计系统

说明书

本发明公开了一种核电厂乏燃料装载方案的设计方法和设计系统，其包括S1、通过优化算法随机产生批量的乏燃料初步装载方案；S2、对每一乏燃料初步装载方案中的每组乏燃料组件进行燃耗计算分析，获取每组乏燃料组件的剂量以及温度参数；S3、结合每组乏燃料组件的剂量以及温度参数，通过热工计算以及屏蔽计算，得出计算结果；S4、根据计算结果确定优化的乏燃料组件装载方案。本发明通过多目标智能寻优算法与热工计算、屏蔽计算方法的耦合，实现核电厂乏燃料组件在运输容器、贮存容器内装载方案设计的自动获取；通过获得理论近似全局最优解，提高了装载方案的精度，且缩短了优化方案的寻优效率。

技术领域

本发明涉及核电厂乏燃料的管理领域，尤其涉及一种核电厂乏燃料装载方案的设计方法以及设计系统。

背景技术

核电厂卸料产生的乏燃料组件(乏燃料组件：核燃料组件经过堆内辐照后，在乏燃料贮存设施中进行操作、贮存、回取和监测活动时不再拆开的一组燃料元件。其包括：燃料棒、可燃毒物棒、中子测量导管等)由于在堆内的辐照过程积累了大量的放射性核素，使得乏燃料具有较强的放射性并不断伴随热量的产生。因此，乏燃料的运输和贮存过程要尽量降低操作、运行人员接受的剂量，贮存或转运设备要确保衰变热的及时导出并尽量降低设备的最大温度值，同时确保设备实际寿命的尽量长。

目前商用的乏燃料贮存、转运或运输容器的乏燃料组件单元从二十几组到三十几组不同，图1即示出了典型的32组乏燃料贮存容器(贮存容器：一种用于贮存乏燃料的整体性或大体积屏蔽容器，构成罐体的各种实体提供乏燃料的放射性屏蔽，乏燃料组件的衰变热通过辐射换热和自然循环或强制对流排出)的横剖面。其普遍的装载方案均是将乏燃料组件简单分组(一般分为2～5组)后，取最大的乏燃料组件释热率和放射性强度作为代表，通过手动调典型乏燃料组件的装载方案，分别针对不同的方案进行屏蔽、热工计算分析，最终获得较优化的装载方案。

但上述通过手工试凑的方法获得的装载方案，仅能获得局部较优化方案，不能获得全局最优解；同时由于需要分别手动的填写辐射屏蔽、热工计算的输入文件后，并手动提取输出结果和结果评价，过程复杂耗时，获得较优化方案的时间可长达数月；且仅能针对特有的乏燃料贮存需求给出乏燃料组件分组和燃料篮分区的装载方案，当组件贮存需求发生变化时要重新进行贮存方案设计。

因此有必要提供一种新的核电厂乏燃料装载方案的设计方法以及设计系统，使其能提高乏燃料装载方案的设计效率，同时优化装载方案，提高装载方案的精度，尽量降低容器内最大温度值和容器外部的最大剂量值。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种核电厂乏燃料装载方案的设计方法以及设计系统，其通过多目标智能寻优算法与热工计算、屏蔽计算方法的耦合，实现核电厂乏燃料组件在运输容器、贮存容器内装载方案设计的自动获取；由于采用了多目标寻优计算方法能够获得理论近似全局最优解，提高了装载方案的精度，且缩短了优化方案的寻优效率。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，提供一种核电厂乏燃料装载方案的设计方法，其包括如下步骤：

S1、针对若干待装载的乏燃料组件，通过优化算法随机产生批量的乏燃料初步装载方案，且每一所述乏燃料初步装载方案均包含至少一组乏燃料组件；

S2、对每一所述的乏燃料初步装载方案中的每组乏燃料组件进行燃耗计算分析，获取所述每组乏燃料组件的剂量以及温度参数；

S3、结合每一所述的乏燃料初步装载方案中每组乏燃料组件的剂量以及温度参数，通过热工计算以及屏蔽计算，得出计算结果；

S4、根据所述计算结果确定优化的乏燃料组件装载方案。

优选的，步骤S1中，所述优化算法包括遗传算法，且所述遗传算法包括如下步骤：

1)首先按照下述公式(1)对所有待装载的乏燃料组件进行分组，且每一分组中所述待装载的乏燃料组件的数目为n；