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核动力工程 2025年第2期46卷 230-238页

作者：刘涛谢金森南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心湖南衡阳421001 南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001

为提高核电厂瞬态工况下参数预测和故障诊断的准确性和实时性,本研究采用长短期记忆(LSTM)神经网络模型进行预测和诊断。通过生成并随机化故障情景,减少预测模型对特定模式的依赖,提高其在未知故障情景下的泛化能力。研究结合沙普利加... 详细信息

为提高核电厂瞬态工况下参数预测和故障诊断的准确性和实时性,本研究采用长短期记忆(LSTM)神经网络模型进行预测和诊断。通过生成并随机化故障情景,减少预测模型对特定模式的依赖,提高其在未知故障情景下的泛化能力。研究结合沙普利加性解释性(SHAP)方法,对预测模型的参数预测结果进行解释性分析,评估不同输入特征对模型预测性能的影响,并验证该预测模型在传感器故障和数据传输错误情况下的预测准确性。此外,针对含有不同噪声水平的瞬态参数进行故障诊断,验证故障诊断模型的鲁棒性。结果表明,LSTM神经网络模型在预测和诊断方面具有较高的精度,即使在传感器故障、数据传输有误以及数据含有噪声情况下仍表现出色。本研究提出的方法能够提升核电厂运行安全和稳定性,为事故工况下的安全性提供有效技术支持。

关键词：核电厂瞬态参数预测故障诊断 LSTM神经网络沙普利加性解释性(SHAP)方法

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基于萤火虫算法优化BP神经网络的核电厂故障参数预测

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核科学与工程 2025年第1期 120-130页

作者：刘涛谢金森邓年彪陈鹏宇吴智强张二品于涛南华大学核科学技术学院南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心

随着核电厂向数字化和智能化转型，利用神经网络对瞬态参数进行预测，辅助操作人员处理事故成为可能。针对基于梯度下降的BP神经网络在预测核电厂瞬态参数时可能陷入局部最优的问题，提出了一种结合萤火虫算法(Firefly Algorithm, FA)... 详细信息

随着核电厂向数字化和智能化转型，利用神经网络对瞬态参数进行预测，辅助操作人员处理事故成为可能。针对基于梯度下降的BP神经网络在预测核电厂瞬态参数时可能陷入局部最优的问题，提出了一种结合萤火虫算法(Firefly Algorithm, FA)优化的BP神经网络(FA-BP神经网络)。使用PCTRAN仿真软件生成的数据，比较了FA-BP神经网络与传统BP网络在预测性能上的差异，并应用FA-BP神经网络进行故障诊断。研究结果表明，FA-BP神经网络在训练效率和预测精度方面均显著优于传统BP网络，并在故障诊断中展现出高准确率。实验表明FA-BP模型能够支持核电厂操作人员在事故中更有效地管理机组状态，增强核电安全性。

关键词：核电厂瞬态参数预测萤火虫算法 BP神经网络

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HARMONY程序计算中子扩散方程高阶λ本征值问题的基准验证

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原子能科学技术 2017年第4期51卷 689-693页

作者：谢金森陈珍平谢芹曾文杰刘紫静何丽华于涛南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心湖南衡阳421001

高阶λ谐波在反应堆堆芯功率重构、换料优化、ADS次临界反应堆物理特性研究等领域有着重要应用价值。为进行高阶λ谐波的计算,本文基于隐式重启动Arnoldi方法(IRAM)编制了可用于一维、二维、三维笛卡尔坐标系中子扩散方程的任意阶λ谐... 详细信息

高阶λ谐波在反应堆堆芯功率重构、换料优化、ADS次临界反应堆物理特性研究等领域有着重要应用价值。为进行高阶λ谐波的计算,本文基于隐式重启动Arnoldi方法(IRAM)编制了可用于一维、二维、三维笛卡尔坐标系中子扩散方程的任意阶λ谐波及本征值计算的HARMONY程序,并进行了基准题的数值验证。结果表明,HARMONY程序能实现高阶λ本征值问题计算,具有较高的精度,为未来基于λ谐波的ADS次临界反应堆物理特性研究奠定了基础。

关键词： λ本征值问题隐式重启动Arnoldi方法 HARMONY程序基准验证

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ADS稳态中子注量率高阶谐波重构的理论研究

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核动力工程 2017年第6期38卷 27-30页

作者：谢金森陈珍平于涛谢芹曾文杰刘紫静何丽华南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心湖南衡阳421001

加速器驱动次临界反应堆(ADS)的中子注量率由基波与高阶谐波中子注量率叠加形成。基于谐波与共轭谐波中子的双正交特性,建立了ADS稳态中子注量率谐波展开理论,并针对三维4群ADS扩散问题开展数值研究。结果表明:λ谐波和瞬发α谐波可有... 详细信息

加速器驱动次临界反应堆(ADS)的中子注量率由基波与高阶谐波中子注量率叠加形成。基于谐波与共轭谐波中子的双正交特性,建立了ADS稳态中子注量率谐波展开理论,并针对三维4群ADS扩散问题开展数值研究。结果表明:λ谐波和瞬发α谐波可有效地重构ADS稳态中子注量率,重构精度随谐波展开阶数增加而提高;相比瞬发α谐波,λ谐波具有更高的稳态中子注量率重构精度。由于分析对象外中子源和堆芯布置的对称性,仅有特定对称性的谐波对稳态中子注量率有贡献。

关键词：加速器驱动次临界反应堆(ADS) 稳态中子注量率重构 λ谐波瞬发α谐波

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使用离散钍铀燃料组件的CANDU6堆物理特性初步研究

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核动力工程 2018年第5期39卷 29-33页

作者：邓年彪于涛谢金森赵文博谢芹陈珍平赵鹏程刘紫静曾文杰南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心湖南衡阳421001

为研究钍铀燃料在CANDU6堆中的应用,采用DRAGON/DONJON程序,对使用离散型钍铀燃料37棒束组件的CANDU6堆进行时均堆芯分析。结果表明,组件采用235U富集度为2.5%的铀棒以及第1、2、3圈布置钍棒的37棒束组件,堆芯在8棒束换料、3个燃耗分区... 详细信息

为研究钍铀燃料在CANDU6堆中的应用,采用DRAGON/DONJON程序,对使用离散型钍铀燃料37棒束组件的CANDU6堆进行时均堆芯分析。结果表明,组件采用235U富集度为2.5%的铀棒以及第1、2、3圈布置钍棒的37棒束组件,堆芯在8棒束换料、3个燃耗分区的方案下,组件的冷却剂空泡反应性较使用天然铀的37棒束组件(NU-37组件)与采用混合钍铀元件棒的37棒束组件更负;堆芯最大时均通道/棒束功率满足小于6700 kW/860 kW的限值;燃料转化能力比采用NU-37组件时更高;卸料燃耗可到达13400MW·d/t(U)。研究表明,所设计的离散型钍铀燃料37棒束组件可用于现有CANDU6堆芯,且无需对堆芯结构及控制机构作重大改造;燃料组件和堆芯设计方案可为钍铀燃料在CANDU6堆芯的应用提供参考。

关键词：钍铀燃料 CANDU6 组件方案堆芯方案时均模型

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核电厂模拟机气动阀仿真设计

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核电子学与探测技术 2021年第2期41卷 246-251页

作者：雷济充谢金森于涛周剑东南华大学湖南衡阳421001 核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心湖南衡阳421001

为适应全范围计算机模拟仿真的要求,从核电厂中正常运行的气动阀运行状态以及故障时气动阀的运行状态两个方面进行分析,并根据其不同状态进行计算机编程,再通过实际情况检验计算机结果,最后得到高程度的仿真结果,实现能够符合核电厂模... 详细信息

为适应全范围计算机模拟仿真的要求,从核电厂中正常运行的气动阀运行状态以及故障时气动阀的运行状态两个方面进行分析,并根据其不同状态进行计算机编程,再通过实际情况检验计算机结果,最后得到高程度的仿真结果,实现能够符合核电厂模拟气动阀的高程度计算机仿真的设计。

关键词：核电厂模拟机气动阀计算机仿真

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动态参数形状函数和权重函数对加速器驱动次临界反应堆中子动力学的影响

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核技术 2018年第9期41卷 73-82页

作者：侯丞于涛谢金森曾文杰陈珍平谢芹刘紫静赵鹏程何丽华南华大学核科学技术学院衡阳421001 南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心衡阳421001

在准静态框架下,动态参数由权重函数、动力学量算符、形状函数的卷积得到。传统方法的形状函数和权重函数并不能满足外源驱动次临界系统的中子动力学分析。本文分别采用λ基波中子通量密度、α基波中子通量密度、加速器驱动次临界系统(A... 详细信息

在准静态框架下,动态参数由权重函数、动力学量算符、形状函数的卷积得到。传统方法的形状函数和权重函数并不能满足外源驱动次临界系统的中子动力学分析。本文分别采用λ基波中子通量密度、α基波中子通量密度、加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)反应堆稳态中子通量密度作为初始形状函数,采用共轭λ基波中子通量密度、共轭瞬发α基波中子通量密度、ADS反应堆稳态共轭中子通量密度作为权重函数,通过改进的准静态方法对外源驱动次临界系统的启堆过程和断束工况中子动力学进行模拟。通过与时空动力学方程直接求解结果对比发现:权重函数是影响中子动力学结果的主要因素;对于启堆过程,适合采用ADS反应堆稳态中子通量密度作为初始形状函数、共轭λ基波中子通量密度作为权重函数;对于断束工况,适合采用ADS反应堆稳态共轭中子通量密度作为权重函数。权重函数相对于外源瞬变的滞后现象表明,在外源瞬变后的短时间内,外源中子对中子价值和权重函数的影响具有非均匀性,在建立优化的权重函数模型时,需要将共轭外源项的非均匀分布纳入考虑。

关键词：中子动力学 ADS反应堆权重函数改进的准静态方法

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压水堆不同尺寸的破口失水事故分析

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核技术 2019年第2期42卷 68-75页

作者：刘佩琪赵鹏程于涛谢金森陈珍平谢超刘紫静曾文杰南华大学核科学与技术学院衡阳421001 核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心衡阳421001

基于一体化严重事故分析程序MAAP4.0.3(Modular Accident Analysis Program),本文建立了我国现役典型百万千瓦级压水堆(Pressurized-Water Reactor,PWR)核电机组模型,研究了热管段不同面积破口事故叠加安注失效的工况引起的严重事故过程... 详细信息

基于一体化严重事故分析程序MAAP4.0.3(Modular Accident Analysis Program),本文建立了我国现役典型百万千瓦级压水堆(Pressurized-Water Reactor,PWR)核电机组模型,研究了热管段不同面积破口事故叠加安注失效的工况引起的严重事故过程,探讨了如何在恰当的时机采取有效的缓解措施对事故的进程进行干预。研究结果表明:在破口事故中随着破口面积而增大,压力容器会更早失效导致堆芯裸露;一旦压力容器失效,MCCI(Molten Corium Concrete Interaction)过程中氢气产量则会随着破口面积的增大而增大;在破口事故中尽早投入安全注射系统可以有效地缓解事故的进程,避免压力容器失效,并且安全注射系统越早投入对事故的缓解也就越有利。

关键词： MAAP程序失水事故压水堆缓解措施

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模块化2D/1D耦合特征线法MMOC程序开发及验证

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原子能科学技术 2018年第6期52卷 979-986页

作者：刘紫静李雪辉谢金森于涛陈珍平赵鹏程谢芹何丽华南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心湖南衡阳421001 中国原子能科学研究院北京102413

本文基于耦合求解的思想,轴向、径向均采用特征线法(MOC),通过开展2D/1D耦合MOC理论模型、模块化几何预处理方法研究,开发了2D/1D耦合MOC 3D中子输运求解程序MMOC,并开展了1D/2D/3DC5G7基准题验证。k_(eff)的相对误差分别为0.082%、0.0... 详细信息

本文基于耦合求解的思想,轴向、径向均采用特征线法(MOC),通过开展2D/1D耦合MOC理论模型、模块化几何预处理方法研究,开发了2D/1D耦合MOC 3D中子输运求解程序MMOC,并开展了1D/2D/3DC5G7基准题验证。k_(eff)的相对误差分别为0.082%、0.045%、0.032%,该程序准确有效,计算精度满足中子输运计算的要求。

关键词：特征线法几何预处理 3D中子输运 MMOC程序

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不同燃耗计算模型对商用压水堆乏燃料组件核素成分的影响分析

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强激光与粒子束 2023年第5期35卷 146-152页

作者：陈熙荣谢金森于涛倪梓宁邓年彪邵增谢浩然南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心湖南衡阳421001 南华大学资源环境与安全学院湖南衡阳421001 中国核电工程有限公司北京100840

燃耗计算精度对提高乏燃料贮存效率有着重要影响,在应用燃耗信用制时,燃耗计算得到的核素成分偏差决定了乏燃料贮存的临界安全裕量。不同燃耗计算模型所得到的核素成分偏差各不相同,为提高燃耗计算精度,提出了一种装载不同燃料富集度的... 详细信息

燃耗计算精度对提高乏燃料贮存效率有着重要影响,在应用燃耗信用制时,燃耗计算得到的核素成分偏差决定了乏燃料贮存的临界安全裕量。不同燃耗计算模型所得到的核素成分偏差各不相同,为提高燃耗计算精度,提出了一种装载不同燃料富集度的多组件燃耗计算模型,并使用不同燃耗计算模型分别对TMI-1反应堆NJ07OG组件中的6个样本进行了计算、对比和分析。结果表明,相比其他模型,考虑不同燃料富集度的多组件模型得到的235U、238U和239Pu等核素平均相对偏差更接近于零且6个样本的相对偏差分布更为平均。

关键词：燃耗计算模型乏燃料实验基准数据核素成分偏差燃耗信任制

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