基于贝叶斯方法的子通道程序不确定性量化分析

作     者：张俊涛 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘晓晶

授予年度：2021年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：子通道程序 不确定性量化分析 空泡份额 

摘      要：不确定性量化分析能够定量给出结果的不确定性范围,可以对计算程序进行验证和确认。同时不确定性量化分析对核电站安全裕量的计算也有重要的意义,能够有效避免不必要的保守假设,以提高核电的经济性。目前针对子通道程序的不确定性分析研究还较少,主要是针对系统程序,不确定性的来源也同样是针对系统程序进行考虑,对子通道程序中相关模型参数如滑速比、湍流交混系数的研究非常缺乏,并且这些模型参数不确定性的确定主要依赖于经验判断。子通道程序计算出的核反应堆堆芯内相关参数的不确定性对于堆芯安全分析有着很重要的参考意义,所以对子通道程序的计算结果进行不确定性量化研究以及运用严谨的统计学方法对子通道程序中难以确定的模型参数进行不确定性分析是很有必要的。本文采用目前国际上应用较广的基于输入不确定性传递的方法得到子通道程序计算结果的不确定性,并通过反向的不确定性量化方法求出模型输入参数的不确定性分布。在此基础上开发了针对子通道程序的不确定性量化分析工具和敏感性分析工具。在对PSBT基准题空泡份额分布实验进行模拟计算时,评估了对子通道程序边界条件和计算模型对计算结果的影响,研究表明出口压力、质量流量、加热功率、入口温度以及功率分布等边界条件参数会对空泡份额计算结果产生一定的影响。空泡份额模型对计算结果的影响最大,湍流交混模型中等质量交换和等体积交换对计算结果影响不大,对计算结果产生明显影响的是湍流交混系数的值。利用开发的不确定性量化分析工具计算出了湍流交混系数和滑速比的不确定性分布,结果表明在所选取的PSBT基准题空泡分布实验工况范围内滑速比存在较大的不确定性,而湍流交混系数的变化范围较小。将输入参数的不确定性进行正向传递得到空泡份额的不确定带,结果表明计算结果的不确定带对实验值包络情况较好,尤其是在空泡份额比较高的区域。容忍限的不同会对求得的计算结果不确定带产生一定影响,一般情况下双95%就已经能够得到比较准确的结果。利用对模型参数不确定性量化求得的统计均值对模型进行标定之后可以得到比原模型与实验值更接近的计算结果,因此对于模型输入参数的不确定性评估结果可以作为计算模型选取和改进的重要参考。