[发明专利]用于反应堆运行参数优化的数据同化方法、系统及终端

说明书

本发明公开了用于反应堆运行参数优化的数据同化方法、系统及终端，用于反应堆运行参数优化的基于黑盒优化的数据同化方法，包括以下步骤：构建反应堆物理计算输入参数与输出物理场的关系；构建反应堆物理场与探测器的响应关系；获取探测器实际测量数据；构建输入参数与探测器理论‑实测偏差的函数关系；通过黑盒优化方法最终得到最佳输入参数。本发明可有效利用反应堆实验、试验和运行实测数据，耦合反应堆物理软件，通过黑盒优化技术，进行反应堆物理计算输入参数的微调，最终实现更准确的反应堆物理计算的目的。

技术领域

本发明涉及核反应堆堆芯运行和安全技术领域，具体涉及用于反应堆运行参数优化的数据同化方法、系统及终端。

背景技术

核反应堆堆芯物理计算为评估反应堆安全相关参数的重要手段，是评估反应堆设计及运行水平、支持反应堆安全经济运行的重要技术。

核反应堆堆芯物理计算数据同化架构，通过科学利用实测值，提升理论计算输入参数和输出结果的精度，实现堆芯核设计、启动物理试验、反应堆运行相关的反应堆物理计算闭环生态，最终实现对反应堆物理计算软件和反应堆实测数据价值的最大化挖掘，提升堆芯核设计和堆芯运行支持计算精度。

数据同化在核反应堆堆芯物理计算中有两大方面的应用：最佳参数的估计和物理场重构。反应堆物理计算结果与试验始终存在偏差，这类偏差是多方面误差或偏差的共同作用的反映，这些误差难以经过严格的论证分析进行拆解，但总体包括以下几个方面：(1)计算程序的输入参数误差，主要包括冷却剂出入口温度、冷却剂压力、硼浓度、棒位、功率水平、宏观燃耗等集总参数误差；(2)微观截面数据库：各种材料对应的核素截面数据库的误差，这类误差由协方差数据库得到反应，是不确定性分析的重要内容；(3)宏观截面数据库误差：如两步法中，组件计算得到宏观截面数据，这类数据实际上只是计算模型引入的中间参数，不具备明显的准确的物理意义，数值准确性无从谈起，这类数据误差对计算结果有重要影响；(4)数值计算模型边界条件、初始条件误差；(5)数值计算建模的其他误差。对于(1)(4)集总参数、边界条件和初始条件而言，这类参数维度较小，一般为1～100维量级，通过数据同化方法根据堆内外功率或其他探测器实测值进行数据同化调整，实现对集总参数的精确估计，进而利用更精确的集总参数进行堆芯物理计算得到功率分布和其他数据，思想直观，操作简单，在工程上具备很高的可行性。对于维度更高的(2)(3)截面数据库而言，常见的说法是截面数据库调整。

常规的数据同化技术，通过构建数据同化方程，在求解最优输入参数的时候，往往需要深入反应堆物理计算软件，进行伴随方程的求解，或直接求得目标泛函的各类相关的梯度矩阵(雅克比矩阵)和二阶梯度矩阵(海森矩阵)。对于反应堆物理计算软件来说，上述数据同化过程面临两个技术难点：

1)反应堆物理计算流程复杂，输入参数到实测值的传递过程复杂，难以通过显示的表述构建起输入参数到输出测量值的传递矩阵；

2)工业用反应堆物理计算软件体量过大，难以通过解剖软件植入求解数据同化所需的雅克比矩阵和海森矩阵代码。

因此，用于堆芯物理计算输入参数优化的常规数据同化方法对于工程的实用性较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：用于堆芯物理计算输入参数优化的常规数据同化方法对于工程的实用性较低，本发明提供了解决上述问题的用于反应堆运行参数优化的数据同化方法、系统及终端，可有效利用反应堆实验、试验和运行实测数据，耦合反应堆物理软件，通过黑盒优化技术，进行反应堆物理计算输入参数的微调，最终实现更准确的反应堆物理计算的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

用于反应堆运行参数优化的数据同化方法，包括以下步骤：

S1.构建反应堆物理计算输入参数与输出物理场的关系；

S2.构建反应堆物理场与探测器的响应关系；

S3.获取探测器实际测量数据；