i = {xj}j = 1...mi，是長度為380的向量，其中每個(gè)元素 Xj都是0-1變量，代表某 一通道j是否換料； 約束條件--模型中考慮的約束條件包括： 1) 16周內(nèi)每個(gè)燃料通道至多換料1次； 2) 單通道最低卸料燃耗的控制：流量輔助換料通道卸料燃耗低于該通道時(shí)均值80% 的不予換料，非流量輔助換料通道卸料燃耗低于該通道時(shí)均值95 %的不予換料； 3) 所有換料通道平均卸料燃耗的控制：總的平均卸料燃耗大于用戶給定的限值； 4) 每一周內(nèi)換料通道的離散性要求：換料通道間的間隔在2個(gè)通道以上； 5) 相鄰兩周間換料通道的離散性要求：前一周換料通道不得與本周換料通道相鄰； 6) 堆芯徑向各區(qū)域A側(cè)與C側(cè)通道的燃耗平衡控制：各區(qū)域A側(cè)與C側(cè)所有通道的燃 耗差小于用戶給定的限值； 7) 每一周堆芯剩余反應(yīng)性的控制：堆芯的剩余反應(yīng)性大于用戶給定的限值； 8) 每周徑向各區(qū)域剩余反應(yīng)性的控制：各區(qū)域剩余反應(yīng)性與堆芯剩余反應(yīng)性的比值在 用戶給定的范圍內(nèi)波動； 9) 根據(jù)當(dāng)前堆芯狀態(tài)和前一周的換料歷史，對第一周換料通道的選擇增加約束條件， 即前一周換料的通道，其周圍的通道在第一周不能換料； 將上述約束條件用數(shù)學(xué)語言表示成等式或者不等式，即可建立數(shù)學(xué)模型； 步驟2,周換料方案優(yōu)化 步驟2. 1，構(gòu)建堆芯物理模型，用于快速評價(jià)換料方案： 步驟2. 1. 1，影響堆芯狀態(tài)參數(shù)的擾動主要包括換料、液體區(qū)域控制裝置水位變化、燃 耗積累，分別針對上述不同擾動預(yù)先生成敏感矩陣；下面以通道功率對換料擾動的敏感矩 陣為例描述敏感矩陣的制作方法： 步驟2. I. 1. 1，對選定的參考堆芯狀態(tài)，利用RFSP-IST程序模擬在不換料且固定液體 區(qū)域控制裝置水位的情況下堆芯的燃耗行為，獲得T個(gè)滿功率天下每個(gè)燃料通道的功率 ΡΛ t e [〇,T]； 步驟2. I. 1. 2,在參考堆芯狀態(tài)下對某一選定的j通道進(jìn)行換料，同樣利用RFSP-IST程 序進(jìn)行T個(gè)滿功率天的燃耗計(jì)算，獲得換料后的燃料通道功率P^t ; 步驟2. I. 1. 3,利用下式進(jìn)行敏感矩陣的計(jì)算：
其中，Akj為參考堆芯狀態(tài)下由j通道換料所引起的該通道Ic00的瞬時(shí)變化量，可根據(jù) 反應(yīng)性-燃耗曲線計(jì)算得到；重復(fù)上述過程380次，就可獲得i通道功率對堆芯任一通道換 料的敏感矩陣；通過同樣的方式，可以獲得通道功率和剩余反應(yīng)性變化量對液體區(qū)域控制 裝置水位變化和燃耗積累的敏感矩陣； 步驟2. 1. 2,堆芯內(nèi)任一燃料通道i的功率計(jì)算可以表述為：
其中，Pw代表參考堆芯狀態(tài)下i通道的功率，即敏感矩陣，代表在參考堆芯基礎(chǔ) 上，由堆內(nèi)r位置p種類型單位擾動所引起的i通道功率的變化量；而Λw則代表某換料 方案r位置ρ種類型實(shí)際的擾動量；可采用同樣的方法計(jì)算出棒束功率、區(qū)域功率； 步驟2. 1. 3,換料引入的堆芯剩余反應(yīng)性變化量可以表述為：
式中，Sp，pk為事先產(chǎn)生的敏感矩陣，代表在參考堆芯基礎(chǔ)上，由堆內(nèi)r位置ρ種類型 單位擾動所引起的堆芯剩余反應(yīng)性的變化量； 步驟2. 2,構(gòu)建周換料方案優(yōu)化模型：在周換料方案優(yōu)化模型中，一周的換料集中在四 天時(shí)間完成，即周一、周-、周四、周五換料，其余時(shí)間不換料； 目標(biāo)函數(shù)--周換料方案優(yōu)化模型以一周平均卸料燃耗最深為目標(biāo)函數(shù)，公式為：
式中，Ni為已知常數(shù)，代表每天的換料通道數(shù)；Bu與X'都是長度為380的向量，其中X' 的元素是0-1變量，代表每個(gè)通道是否換料；Bu的元素代表每個(gè)通道的卸料燃耗； 約束條件--周換料方案優(yōu)化模型中考慮的約束條件包括： 1) 一周之內(nèi)，每天的換料通道數(shù)目等于計(jì)劃值； 2) -周之內(nèi)，徑向每個(gè)區(qū)域的換料通道數(shù)小于3個(gè)； 3) -周之內(nèi)，A側(cè)與C側(cè)的換料通道的個(gè)數(shù)相差小于5個(gè)； 4) 10天內(nèi)的換料通道不得相鄰； 5) 當(dāng)連續(xù)兩天都有換料時(shí)，換料通道間隔在2個(gè)通道以外； 6) 每天的換料通道間隔在3個(gè)通道以外； 7) 通道最低卸料燃耗的控制：對于FAF通道，相對卸料燃耗低于時(shí)均值80%的不予換 料，F(xiàn)ARE通道則設(shè)為95% ; 8) 周二和周五換料后，14個(gè)液體區(qū)域控制裝置水位相對平均水位的偏差要小于20%， 周一和周四換料后，水位偏差要小于25% ; 9) 一周之內(nèi)，所有通道的功率都小于各自運(yùn)行限值； 10) -周之內(nèi)，每個(gè)通道6號和7號棒束的功率小于運(yùn)行限值； 11) 一周之內(nèi)，徑向每個(gè)區(qū)域的軸向功率傾斜小于2. 5% ; 12) 下周一堆芯剩余反應(yīng)性大于限用戶給定的限值； 13) 當(dāng)CPPF區(qū)域通道的超功率因子大于1. 045時(shí)，與其相鄰的所有通道不能換料； 將上述約束條件用數(shù)學(xué)語言表示成等式或者不等式，即可建立數(shù)學(xué)模型；通過求解周 換料方案優(yōu)化模型，得到每個(gè)換料日的換料通道組合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用混合整數(shù)線性規(guī)劃方法來求解該換料方案優(yōu)化問題的方案，將整個(gè)問題分解成兩步求解：第一步，為考慮通道換料的后效，以換料通道數(shù)目最少為目標(biāo)建立候選通道選擇模型，進(jìn)行連續(xù)16周的換料方案優(yōu)化；第二步，堆物理工程師首先依據(jù)反應(yīng)堆未來一周的運(yùn)行要求給出周換料計(jì)劃，然后以平均卸料燃耗最深為目標(biāo)建立周換料方案優(yōu)化模型，同時(shí)考慮反應(yīng)堆運(yùn)行的諸多要求，在模型中加入相應(yīng)的約束條件?？紤]到換料方案設(shè)計(jì)的時(shí)效性要求，為了快速評價(jià)大量的換料方案，提出了一個(gè)三維堆芯計(jì)算模型-線性敏感矩陣方法。本發(fā)明能準(zhǔn)確快速的預(yù)計(jì)通道換料時(shí)堆芯關(guān)鍵參數(shù)的響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對海量換料方案的快速評價(jià)。
【IPC分類】G06Q50-06
【公開號】CN104751371
【申請?zhí)枴緾N201310755221
【發(fā)明人】陳明軍, 張少泓, 何立荊, 王文聰, 劉宇軒, 劉忠國, 王軍, 牟小川
【申請人】中核核電運(yùn)行管理有限公司, 秦山第三核電有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日