[发明专利]基于捕食者策略和粒子群算法的先进安注箱参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于捕食者策略和粒子群算法的先进安注箱参数优化方法，该方法包括：基于先进安注箱的分析计算模型；基于捕食者策略和粒子群优化算法；结合并行计算技术，实现了满足压水堆核电厂大破口失水事故下安注容量需求的先进安注箱结构参数的快速自动寻优设计。与现有核电厂先进安注箱结构参数设计的“试错法”相比，本发明方法结合优化算法和并行计算技术，实现了先进安注箱结构参数的快速自动寻优设计，能使反应堆在满足安全准则的前提下，获得更小的先进安注箱的体积。

技术领域

本发明属于核电厂安全分析技术领域，具体涉及一种基于捕食者策略和粒子群算法的先进安注箱参数优化方法。

背景技术

为了进一步提升核电的经济性、安全性和可靠性，非能动专设安全设施已被广泛采用与新型核动力装置的设计中。作为非能动安注系统之一的先进安注箱，由于其内阻尼器的特殊结构，不依靠外力可实现大量流量注入到小流量注入的非能动自动切换，从而满足大破口失水事故后再灌水和再淹没阶段的堆芯安注。因此，设计满足大破口失水事故再灌水和再淹没阶段安注流量需求的先进安注箱至关重要。

传统的核电厂关键专设安全设施的设计通常采用“试错法”。该方法主要依靠设计人员的经验通过不断调整设备的结构参数取值，并计算模拟事故工况，寻找满足安全准则且设备体积最小参数组合。当类似于先进安注箱这种结构复杂，参数较多设备时，采用“试错法”不但耗时费力，且安全裕量较大而设备体积大，导致经济性差。因此，开发高效先进安注箱结构参数的优化设计方法是核安全领域的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于解决先进安注箱参数优化方法存在的问题，提供了一种基于捕食者策略和粒子群算法的先进安注箱参数优化方法。首先，基于先进安注箱的分析计算模型；基于捕食者策略和粒子群优化算法；结合并行计算技术，实现了满足压水堆核电厂大破口失水事故下安注容量需求的先进安注箱结构参数的快速自动寻优设计。

本发明采用如下技术方案来实现的：

基于捕食者策略和粒子群算法的先进安注箱参数优化方法，包括如下步骤：

步骤一：基于先进安注箱的分析模型，选取影响先进安注箱的安注流量的结构参数；

步骤二：根据已知的反应堆安注流量曲线和核电厂设备布置特点，设置各结构参数的取值域；

步骤三：根据核安全准则，制定限制作为设计准则；

步骤四：依据设计准则，分别选取四个变量构造了适应度函数，即大流量阶段的水装量、大流量阶段的持续时间、小流量阶段的水装量和小流量阶段的持续时间；

步骤五：应用粒子群算法对安注箱体积进行优化设计；

步骤六：考虑到粒子群算法过程中粒子容易陷入局部最优值的局限性，使用捕食者策略增加算法的局部搜索能力；

步骤七：捕食者策略中，通过给定每一个设计参数的浮动范围，组成捕食者策略的局部空间进行集中搜索，直到没有更佳的适应值，从而跳出捕食者策略，更新优化变量；

步骤八：判断最优适应值对应的优化变量组合在算法中是否连续四代未更新，未更新表示最优优化变量组合已经收敛，或者判断是否到达算法设置的最高迭代次数；没有收敛或者未达到最高迭代次数，将返回步骤五操作，并重复步骤五到步骤七操作；收敛或者达到最高迭代次数，将进行下一步操作；

步骤九：最优优化变量组合收敛或到达最高迭代次数，最终找到所有符合约束的设计参数集，在其参数集中找到安注箱体积最小的设计参数组合为最优优化变量组合。

本发明进一步的改进在于，步骤一中，影响先进安注箱的安注流量的结构参数，包括安注箱直径和高度、立管高度和宽度、小管的宽度、阻尼器直径和厚度、大小管夹角以及安注箱汽水比，将其设置为先进安注箱的设计参数。

本发明进一步的改进在于，步骤三中，设计准则包括：