Development of core design optimization process by integrated analysis with neutronics and plant dynamics

核設計とプラント動特性の統合解析による炉心設計最適化プロセスの整備

浜瀬 枝里菜 ; 桑垣 一紀  ; 堂田 哲広  ; 横山 賢治   ; 田中 正暁  

Hamase, Erina; Kuwagaki, Kazuki; Doda, Norihiro; Yokoyama, Kenji; Tanaka, Masaaki

設計最適化支援ツールARKADIA-Designの一部として、炉心設計最適化プロセスを整備している。本プロセスでは、核設計から熱流動設計、燃料健全性評価、プラント動特性までの一連解析を実施し、ベイズ最適化(BO)を用いて効率的に最適な設計仕様を導出する。本研究ではまず、炉心設計例を参考に代表例題を設定し、最適化プロセスを具体化した。続いて、例題設定の適切性を確認するため、最低限の要件として、核設計とプラント動特性の統合解析にBOを用いて単目的最適化問題を解いた。その結果、最適解の存在及び最適解と参照解が良く一致することを確認し、最適化プロセスが代表例題に対して適用できる見通しを得た。

The core design optimization process is being developed as part of the design optimization support tool named ARKADIA-Design. The process performs the integrated analysis with neutronics, thermal-hydraulics, fuel integrity, and plant dynamics using the Bayesian optimization (BO) algorithm, and obtains the optimal design parameters efficiently. In this study, the representative problem was defined based on core design experiences, and the process was specified. To confirm the appropriateness of the definition of representative problem, as a minimum requirement, the single-objective optimization problem was solved by the integrated analysis with neutronics and plant dynamics using the BO. We found the existence of the optimal solution and the agreement between this solution and the reference one. There was the prospect that the process was applicable to the representative problem.