[发明专利]聚变堆包层全堆氚增殖比的优化方法、装置、设备及介质

权利要求书

1.聚变堆包层全堆氚增殖比的优化方法，其特征在于：该方法包括：

对聚变堆产氚包层系统的初始方案进行三维中子输运计算，进行各功能区的几何边界微扰动及密度微扰动下的一阶微扰与二阶微扰计算，得到初始方案在各微扰状态下各氚增殖区的多群氚增殖比；

根据所述初始方案在各微扰状态下各氚增殖区的多群氚增殖比，计算在各微扰状态下各氚增殖区各能群的微扰系数：一阶微扰系数、二阶微扰系数；根据所述微扰系数，得到整个包层系统的氚增殖比随各功能区边界扰动量与各功能区密度扰动量的多维二阶解析函数；

根据所述多维二阶解析函数，采用模拟退火算法找出整个包层模块在微扰计算有效区间内的全堆最优解；

重复上述步骤，多次迭代直至收敛，得到聚变堆产氚包层的产氚性能最优方案；

所述多维二阶解析函数的公式如下：

式中，Δl_k为第k个功能区几何边界的扰动量；Δρ_k为第k个功能区密度的扰动量；m为功能区的总数；n为氚增殖区总数；g为能群数量；⁰TBR为初始方案下整个包层模块的氚增殖比；为第k个功能区在几何扰动下第i个氚增殖区第j群的一阶微扰系数；为第k个功能区在几何扰动下第i个氚增殖区第j群的二阶微扰系数；为第k个功能区在密度扰动下第i个氚增殖区第j群的一阶微扰系数；为第k个功能区在密度扰动下第i个氚增殖区第j群的二阶微扰系数；

所述的采用模拟退火算法找出整个包层模块在微扰计算有效区间内的全堆最优解；具体包括以下子步骤：

步骤A：初始化各参数：退火初始温度T₀、退火终止温度T_F、退火温度T＝T₀、马氏链长度l_Markov、退火系数λ；

步骤B：对各功能区几何边界扰动量、密度扰动量分别产生随机扰动；

步骤C：计算随机扰动后全堆氚增殖比的增量ΔTBR，并对扰动后全堆氚增殖比的增量ΔTBR进行判断，若ΔTBR≥0，则接受该扰动，并将扰动后的变量作为下一步扰动的起点，其中，扰动后的变量包括几何边界的扰动量、密度扰动量与全堆TBR；若ΔTBR＜0，则以概率e^-ΔTBR/T接受当前扰动，否则以扰动前的状态作为下一步扰动的起点；

步骤D：对步骤B、C循环操作，直到不接受扰动后状态的次数达到l_Markov为止后进行降温；

步骤E：对步骤D循环操作，直到T＜T_F为止，完成各功能区几何边界扰动量在微扰计算有效区间内最优解的寻找；其中：

e1、若最优解中某功能区的厚度小于等于0，则移除与该功能区相邻的冷却隔板，返回步骤A；e2、若最优解中某功能区的厚度大于等于工程可行性下的最大厚度或密度大于等于工程可行性下的最大密度，则在该功能区中添加一块冷却隔板，返回步骤A；若不满足e1和e2这两种情况，则把该优化方案作为最优，并输出全堆最优解；

所述步骤C中计算随机扰动后全堆氚增殖比的增量采用的公式为：

ΔTBR＝TBR(Δl′₁,Δl'₂…Δl'_m,Δρ′₁,Δρ'₂…Δρ'_m)

-TBR(Δl₁,Δl₂…Δl_m,Δρ₁,Δρ₂…Δρ_m)

式中：ΔTBR为随机扰动后包层系统全堆氚增殖比增量；Δl'_m为第m个功能区几何边界随机扰动后的扰动量；Δρ'_m为第m个功能区的密度随机扰动后的扰动量；Δl_m为第m个功能区几何边界随机扰动前的扰动量；Δρ_m为第m个功能区的密度随机扰动前的扰动量。

2.根据权利要求1所述的聚变堆包层全堆氚增殖比的优化方法，其特征在于：所述全堆最优解包括各功能区几何边界的最优扰动量、最优密度扰动量和最优解下的全堆氚增殖比。