Hình 4. So sánh cấu hình tham chiếu và cấu hình tối ưu tìm được (a) và phân bố công suất của chúng (b)

Những kết quả nổi bật của nghiên cứu

       Các nghiên cứu nhằm mục đích phát triển các phương pháp tìm kiếm tối ưu tiên tiến, cụ thể là ESA và SHADE, và áp dụng cho bài toán ICFM của lò phản ứng VVER-1000. Những kết quả nổi bật đạt được đó là:

(1) Phát triển chương trình LPO-V để tính toán các đặc trưng vật lý của lò phản ứng VVER với tốc độ tính toán nhanh và độ chính xác đảm bảo. Chương trình này được kết hợp với các phương pháp tìm kiếm tối ưu mới được phát triển để giải quyết bài toán ICFM của lò phản ứng VVER-1000.

(2) Phát triển các phương pháp tìm kiếm tối ưu tiên tiến ESA và SHADE đã được tiến hành và áp dụng thành công cho bài toán tối ưu LP của lò phản ứng VVER-1000. ESA là một phiên bản cải tiến của phương pháp SA ban đầu, được đề xuất bởi nghiên cứu sinh. Thay vì sử dụng toán tử trao đổi nhị phân / bậc ba để tạo cấu hình thử nghiệm mới như trong SA, ESA đã sử dụng toán tử trao đổi chéo cho hai cấu hình cơ sở để tạo cấu hình thử nghiệm mới. Phương pháp SHADE là phiên bản nâng cao của phương pháp DE với việc sử dụng tính năng thích ứng dựa trên lịch sử thành công để xác định các tham số điều khiển $F$ và $CR$ một cách tự động. Phương pháp RPI đã được áp dụng để chuyển đổi vectơ thực sang vectơ nguyên trong phương pháp SHADE rời rạc. Đây là nghiên cứu đầu tiên áp dụng phương pháp SHADE cho bài toán ICFM.

(3) Các tính toán tối ưu LP cho lò phản ứng VVER-1000 MOX được thực hiện bằng các phương pháp ESA và SHADE so sánh với các phương pháp khác. So sánh giữa ESA, SA và ASA cho thấy ESA có hiệu suất cao hơn SA và ASA trong bài toán tối ưu LP. So sánh các phương pháp ESA, DE và SHADE cho thấy ba phương pháp này có hiệu suất tương đương. Tuy nhiên, ưu điểm của SHADE là cơ chế thích ứng đơn giản hóa đáng kể việc xác định các tham số điều khiển so với DE.

Các cấu hình tối ưu được chọn từ phương pháp SHADE và ESA là giống nhau. Cấu hình này có sự cải thiện đáng kể về giá trị $k_{eff}$ (lớn hơn giá trị của cấu hình tham chiếu khoảng 1580 pcm). Trong khi đó, $PPF$ nhỏ hơn giá trị tham chiếu khoảng 2,4 \% và giá trị độ phẳng của phân bố công suất là gần như nhau. Kết quả chứng minh rằng các phương pháp ESA và SHADE rời rạc đã được phát triển và áp dụng thành công để tối ưu hóa việc nạp nhiên liệu của lò phản ứng VVER-1000.

Các định hướng nghiên cứu tiếp theo

(1) Chương trình LPO-V sẽ được nâng cấp để mô phỏng lò phản ứng 3D với các ô mạng hình tam giác và hình chữ nhật và thực hiện được tính toán cháy.

(2) Nghiên cứu sâu hơn về các phương pháp ESA, SHADE và các phương pháp tiên tiến mới đang được lên kế hoạch. Việc mở rộng nghiên cứu này sang tối ưu hóa đa chu trình cũng được tính đến.

(3) Việc mở rộng áp dụng các phương pháp này cho bài toán tối ưu LP và thiết kế vùng hoạt cho các loại lò phản ứng khác cũng đang được tìm hiểu và thực hiện.

Các công trình công bố có liên quan của tác giả và công sự

[1] Viet-Phu Tran, Giang T.T. Phan, Van-Khanh Hoang, Haidang Phan, Nhat-Duc Hoang, Hoai-Nam Tran; Success-history based adaptive differential evolution method for optimizing fuel loading pattern of VVER-1000 reactor; Nuclear Engineering and Design 377 (2021) 111125

[2] Viet-Phu Tran, Giang T.T. Phan, Van-Khanh Hoang, Pham Nhu Viet Ha, Akio Yamamoto, Hoai-Nam Tran; Evolutionary simulated annealing for fuel loading optimization of VVER-1000 reactor; Annals of Nuclear Energy 151 (2021) 107938

[3] Viet-Phu Tran, Hoai-Nam Tran, Akio Yamamoto, Tomohiro Endo; Automated Generation of Burnup Chain for Reactor Analysis Applications; Kerntechnik, ISSN 0932-3902, 82 (2017 ) 2 196-205.

[4] Viet-Phu Tran, Hoai-Nam Tran, Van Khanh Hoang; Application of Evolutionary Simulated Annealing Method to Design a Small 200 MWt Reactor Core; Nuclear Science and Technology, ISSN 1810-5408, Vol. 10, No. 4 (2020), pp. 16-23

[5] Nguyen Huu Tiep, Nguyen Thi Dung, Tran Viet Phu, Tran Vinh Thanh and Pham Nhu Viet Ha; Burnup calculation of the OECD VVER-1000 LEU benchmark assembly using MCNP6 and SRAC2006; Nuclear Science and Technology, ISSN 1810-5408, Vol. 8, No. 4 (2018), pp. 10-19

[6] Tran Vinh Thanh, Tran Viet Phu, Nguyen Thi Dung; A study on the core loading pattern of the VVER-1200/V491; Nuclear Science and Technology, ISSN 1810-5408, Vol. 7, No. 1 (2017), pp. 21-27.

[7] Tran Viet Phu, Tran Hoai Nam; Discrete SHADE method for in-core fuel management of VVER-1000 reactor;  45th Vietnam Conference on Theoretical Physics (VCTP-45), 2020 (Poster)

[8] Viet-Phu Tran, Hoai-Nam Tran, Van Khanh Hoang; Application of Evolutionary Simulated Annealing Method to Design a Small 200 MWt Reactor Core; 6th Conference on Nuclear Science and Technology for young researcher, 08-09/10/2020.

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân