Luận án tiến sĩ về tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân VVER-1000

• Tác giả: Trần Việt Phú
• Người hướng dẫn: PTS. Trần Hoài Nam
• Trường học: Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam
• Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử và Hạt nhân
• Đề tài: Tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân VVER-1000
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• Declaration of Authorship
• Acknowledgements
• Dedication
• TÓM TẮT
• Abstract
• List of Abbreviations
• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 1.1. General introduction
• 1.2. Description of fuel LP optimization problem
• 1.3. Overview of methods applied to fuel LP optimization
• 1.4. Overview of VVER reactor
• 1.5. Purposes of this dissertation
• 2. CHƯƠNG 2: METHODS AND DEVELOPMENT
• 2.1. Steady-state multi-group diffusion equations
• 2.2. VVER-1000 MOX core benchmark
• 2.3. Data preparation for core calculations
• 2.4. Development of LPO-V code for core physics calculations
• 2.5. Development of ESA method
• 2.5.1. SA and ASA methods
• 2.6. Development of a discrete SHADE method
• 2.6.1. Classics Differential Evolution
• 2.6.2. Success-history based adaptation
• 2.6.3. Discrete SHADE method
• 2.6.4. Mann-Whitney U Test
• 3. CHƯƠNG 3: LOADING PATTERN OPTIMIZATION OF VVER-1000 REACTOR
• 3.1. LP optimization of VVER-1000 core using ESA method
• 3.1.1. Selection of ESA method
• 3.1.2. Comparison among SA, ASA and ESA
• 3.1.3. LP optimization of the VVER-1000 MOX core using ESA method
• 3.2. LP optimization of VVER-1000 reactor using SHADE method
• 3.2.1. Determination of control parameters
• 3.2.2. LP optimization of the VVER-1000 MOX core using SHADE method
• 3.2.3. Optimal core loading pattern of SHADE and ESA
• 3.2.4. Conclusions of Chapter 3
• 4. CHƯƠNG 4: CONCLUSIONS AND FUTURE WORK
• Papers published during the dissertation
• REFERENCES
• APPENDICES
• A. VVER-1000 MOX core Benchmark specification
• B. Cross sections of materials

I. Tổng quan về tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cho lò VVER 1000

Tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân VVER-1000 là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành năng lượng hạt nhân. Mô hình này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của lò mà còn liên quan đến an toàn và chi phí vận hành. Việc tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu giúp nâng cao hiệu suất lò phản ứng, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa chi phí nhiên liệu. Nghiên cứu này sẽ trình bày các phương pháp và kết quả đạt được trong việc tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cho lò VVER-1000.

1.1. Ứng dụng của mô hình nạp nhiên liệu trong lò VVER 1000

Mô hình nạp nhiên liệu cho lò VVER-1000 được sử dụng để xác định cách bố trí các cụm nhiên liệu trong lõi lò. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất phát điện và an toàn của lò. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa mô hình này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất lò và giảm thiểu chi phí nhiên liệu.

1.2. Tầm quan trọng của tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu

Tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu không chỉ giúp tăng cường hiệu suất lò mà còn đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành. Việc tối ưu hóa này giúp giảm thiểu lượng chất thải hạt nhân và tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu, từ đó góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành năng lượng hạt nhân.

II. Các thách thức trong tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu VVER 1000

Tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cho lò VVER-1000 đối mặt với nhiều thách thức. Các yếu tố như sự đa dạng của các cụm nhiên liệu, yêu cầu về an toàn và hiệu suất đều cần được xem xét. Việc xác định mô hình tối ưu không chỉ dựa vào lý thuyết mà còn cần thực nghiệm và mô phỏng để đảm bảo tính khả thi.

2.1. Vấn đề về sự đa dạng của các cụm nhiên liệu

Lò VVER-1000 sử dụng nhiều loại cụm nhiên liệu khác nhau, mỗi loại có đặc điểm và hiệu suất riêng. Việc tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cần phải xem xét sự tương tác giữa các loại cụm này để đạt được hiệu suất tối ưu nhất.

2.2. Yêu cầu về an toàn trong quá trình tối ưu hóa

An toàn là yếu tố hàng đầu trong ngành năng lượng hạt nhân. Mọi phương pháp tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cần phải đảm bảo rằng các tiêu chuẩn an toàn được tuân thủ nghiêm ngặt, tránh mọi rủi ro có thể xảy ra trong quá trình vận hành.

III. Phương pháp tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cho VVER 1000

Nghiên cứu này áp dụng các phương pháp tối ưu hóa hiện đại để cải thiện mô hình nạp nhiên liệu cho lò VVER-1000. Các phương pháp như mô phỏng tiến hóa và tối ưu hóa dựa trên lịch sử thành công đã được sử dụng để tìm ra mô hình nạp nhiên liệu tối ưu nhất.

3.1. Phương pháp mô phỏng tiến hóa ESA

Phương pháp mô phỏng tiến hóa (ESA) được cải tiến từ phương pháp mô phỏng tôi kim nguyên bản. Phương pháp này sử dụng các toán tử trao đổi chéo và đột biến để tạo ra các cấu hình nạp tải thử nghiệm mới, từ đó tìm ra mô hình tối ưu cho lò VVER-1000.

3.2. Phương pháp SHADE trong tối ưu hóa

Phương pháp SHADE sử dụng cơ chế thích ứng dựa trên lịch sử của các tham số điều khiển thành công. Phương pháp này đã chứng minh được hiệu quả trong việc tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất lò.

IV. Kết quả nghiên cứu về tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu VVER 1000

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa đã mang lại những cải thiện rõ rệt trong hiệu suất của lò VVER-1000. Các mô hình nạp nhiên liệu tối ưu không chỉ giúp tăng cường hiệu suất phát điện mà còn giảm thiểu rủi ro và chi phí vận hành.

4.1. So sánh hiệu suất giữa các mô hình nạp nhiên liệu

Các mô hình nạp nhiên liệu tối ưu đã được so sánh với các mô hình tham chiếu. Kết quả cho thấy rằng mô hình tối ưu có hiệu suất cao hơn đáng kể, với hệ số nhân hiệu quả lớn hơn khoảng 1580 pcm.

4.2. Đánh giá an toàn và hiệu suất

Đánh giá an toàn cho thấy rằng các mô hình nạp nhiên liệu tối ưu vẫn đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn cần thiết. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa không chỉ mang lại lợi ích về hiệu suất mà còn đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.

V. Kết luận và triển vọng tương lai trong tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu

Nghiên cứu về tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu cho lò VVER-1000 đã mở ra nhiều hướng đi mới cho ngành năng lượng hạt nhân. Các phương pháp tối ưu hóa hiện đại không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn đảm bảo an toàn và giảm thiểu chi phí. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với nhiều ứng dụng mới.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong tối ưu hóa

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển thêm các phương pháp tối ưu hóa mới và mở rộng ứng dụng của chúng cho các vấn đề khác trong ngành năng lượng hạt nhân.

5.2. Tác động của tối ưu hóa đến ngành năng lượng hạt nhân

Việc tối ưu hóa mô hình nạp nhiên liệu không chỉ có tác động tích cực đến hiệu suất lò mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành năng lượng hạt nhân, đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của xã hội.