KR20230090221A - Method and system for gmdh-based reactor core output prediction - Google Patents

Method and system for gmdh-based reactor core output prediction Download PDF

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KR20230090221A
KR20230090221A KR1020220105624A KR20220105624A KR20230090221A KR 20230090221 A KR20230090221 A KR 20230090221A KR 1020220105624 A KR1020220105624 A KR 1020220105624A KR 20220105624 A KR20220105624 A KR 20220105624A KR 20230090221 A KR20230090221 A KR 20230090221A
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울산과학기술원
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Abstract

According to one embodiment, a method and a system thereof can predict an output distribution in an axial direction of a core by using a plurality of measurement devices in a furnace around a target nuclear fuel assembly without respect to whether the measurement devices are arranged in the furnace. In addition, when a control rod is not arranged, a processor selects a measurement signal in a furnace collected from one or more nuclear fuel assemblies and this is applied to a pre-learned GMDH-based core output prediction model to predict an output distribution for an axial direction of a core and when the control rod is arranged, another GMDH-based core output prediction model is replaced to predict an output distribution for the axial direction of the core.

Description

GMDH기반 노심출력 예측 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR GMDH-BASED REACTOR CORE OUTPUT PREDICTION}Method and system for predicting core output based on GMDH {METHOD AND SYSTEM FOR GMDH-BASED REACTOR CORE OUTPUT PREDICTION}

원자로 노심의 출력을 예측하는 방법 및 시스템에 연관되며, 보다 특정하게는 프로세서가 복수의 핵연료 집합체들 내 노내 계측기(In-Core Instrument, ICI)의 배치여부와 관계없이 GMDH (Group Method of Data Handling) 기반 노심 출력 예측 모델을 이용하여 출력을 예측할 수 있으며, 제어봉 배치여부에 따라서는 다른 노심 출력 예측 모델을 사용하여 출력을 예측하는 방법 및 시스템에 연관된다.It relates to a method and system for predicting the output of a nuclear reactor core, and more particularly, a group method of data handling (GMDH) regardless of whether a processor is disposed of an in-core instrument (ICI) in a plurality of fuel assemblies. Power can be predicted using the base core power prediction model, and it is related to a method and system for predicting power using a different core power prediction model depending on whether control rods are disposed.

원자로 노심의 출력은 원자로 안전에 가장 중요한 요소로서 설계과정에서 결정한 특정 출력 이상으로 출력이 상승하는 것은 엄격히 금하고 있다. 출력이 설계출력 이상으로 상승하는 경우 핵연료의 손상을 초래할 수 있으며, 냉각재의 냉각 능력 이상으로 출력이 상승하는 경우 원자로 내 냉각재가 끓어 기포가 발생할 수 있는데 이 또한 핵연료의 손상뿐만 아니라 원자로 내부 압력을 상승시켜 매우 위험한 상태에 도달할 수 있기 때문이다.The power of the nuclear reactor core is the most important factor in the safety of the nuclear reactor, and it is strictly forbidden to increase the power beyond a certain power determined in the design process. If the output rises above the design output, it can cause damage to the nuclear fuel, and if the output rises beyond the cooling capacity of the coolant, the coolant in the reactor boils and bubbles can occur, which also damages the nuclear fuel and increases the pressure inside the reactor. This is because it can lead to very dangerous conditions.

또한, 원자로 전체 출력이 동일하더라도 출력분포의 변화에 따라 특정 위치의 출력이 국부적으로 높아지는 경우에도 비슷한 위험이 존재하기 때문에 출력분포의 변화를 지속적으로 감시하는 것도 매우 중요하다.In addition, even if the total output of the nuclear reactor is the same, even if the output of a specific position is locally increased according to the change in the power distribution, a similar risk exists, so it is very important to continuously monitor the change in the power distribution.

COLSS와 CECOR 전산 프로그램은 노내 계측신호의 스냅샷 데이터와 제어봉 위치계산기를 사용하고 있으므로, 제어봉의 실시간 위치가 정확하지 않은 과도상황(제어봉 이탈 또는 낙하 상황)에서는 실시간 전노심 출력분포를 예측하지 못하는 문제가 있다.Since COLSS and CECOR computer programs use snapshot data of in-reactor measurement signals and a control rod position calculator, the real-time whole core power distribution cannot be predicted in a transient situation (control rod detachment or falling situation) where the real-time position of the control rod is not accurate. there is

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 제어봉의 과도상황에서도 실시간 전노심 출력분포를 예측할 수 있어 즉발 노내 계측신호를 발생시키는 코발트-바나듐 노내계측기의 신호처리 기반기술로 활용함을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to predict the power distribution of the whole core in real time even in the transient situation of the control rod, so that it can be used as a signal processing base technology for a cobalt-vanadium furnace instrument that generates an instantaneous furnace measurement signal. do.

다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical challenges are not limited to the above-described technical challenges, and other technical challenges may exist.

일 실시예에 따른 프로세서에 의해 수행되는 노심 출력 예측 방법에 있어서, 복수의 핵연료 집합체들 중 노내 계측기가 위치한 하나 이상의 핵연료 집합체에서 노내 계측 신호를 수집하는 단계; 상기 노내 계측 신호들 중 타겟 핵연료 집합체 또는 타겟 핵연료 집합체 주변의 핵연료 집합체 중 적어도 하나에 위치된 노내 계측기에 의해 측정된 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계; 및 상기 타겟 핵연료 집합체에 대해 미리 학습된 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 상기 선택된 노내 계측 신호들을 적용함으로써 노심의 축방향에 대해 예측된 출력분포를 출력하는 단계: 를 포함할 수 있다.A core power prediction method performed by a processor according to an embodiment, comprising: collecting in-reactor measurement signals from one or more nuclear fuel assemblies in which an in-reactor instrument is located among a plurality of nuclear fuel assemblies; selecting one or more in-furnace measurement signals measured by an in-furnace instrument located in at least one of a target fuel assembly or a nuclear fuel assembly around the target fuel assembly from among the in-furnace measurement signals; and outputting a predicted power distribution in the axial direction of the core by applying the selected in-reactor measurement signals to a GMDH-based core power prediction model pre-learned for the target fuel assembly.

상기 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계는, 하나 이상의 노내 계측기 중 상기 타겟 핵연료 집합체와 공간적으로 가까운 순서에 기초하여 후보 노내 계측기를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 후보 노내 계측기에서 측정된 상기 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계; 를 포함할 수 있다.Selecting the one or more in-furnace instrumentation signals may include: determining a candidate in-furnace instrument based on a spatially proximate order of the one or more in-furnace instrument to the target fuel assembly; and selecting the one or more in-furnace measurement signals measured at the determined candidate in-furnace measurement instrument. can include

상기 후보 노내 계측기를 결정하는 단계는, 상기 타겟 핵연료 집합체와 공간적으로 가까운 상위 4개의 후보 노내 계측기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Determining the candidate in-reactor instruments may include determining the top four candidate in-reactor instruments that are spatially proximate to the target fuel assembly.

상기 예측된 출력분포를 출력하는 단계는, 노내 계측기가 결여된(absent) 핵연료 집합체에 대해서 제1 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 기초하여 예측하는 단계; 및 노내 계측기가 위치된 핵연료 집합체에 대해서 제2 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 기초하여 예측하는 단계; 를 포함할 수 있다.The outputting of the predicted power distribution may include: predicting, based on a first GMDH-based core power prediction model, for a nuclear fuel assembly lacking an in-reactor instrument; and predicting based on the second GMDH-based core power prediction model for the fuel assembly in which the in-reactor instrument is located; can include

미리 생성된 학습 데이터 세트의 입력 신호들 중 학습의 대상이 되는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델이 할당된 핵 연료 집합체 또는 해당 핵 연료 집합체의 주변에 위치된 노내 계측기에 대응하는 입력 값을 추출하는 단계; 및 미리 생성된 학습 데이터 세트의 출력신호를 미리 결정된 샘플링 간격에 기초하여 샘플링함으로써 출력 값을 결정하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.Extracting an input value corresponding to a nuclear fuel assembly to which a GMDH-based core power prediction model to be trained is assigned or an in-reactor instrument located around the corresponding nuclear fuel assembly among input signals of a pre-generated training data set; and determining an output value by sampling an output signal of the previously generated training data set based on a predetermined sampling interval. may further include.

상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델의 학습에 원자로의 동작 시나리오 별로 상기 학습 데이터 세트를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of generating the learning data set for each operating scenario of the nuclear reactor may be further included in the learning of the GMDH-based core power prediction model.

상기 프로세서가 미리 생성된 학습 데이터 세트를 이용하여 다항식의 계수를 선정하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.selecting, by the processor, coefficients of a polynomial using a pre-generated training data set; may further include.

상기 계수를 선정하는 단계는, 상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 대해 학습 데이터 세트 중 입력 신호를 상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 입력하여 출력된 값과 학습 데이터 세트의 실제 출력 신호의 값 간의 오차에 기초하여 상기 오차가 감소되는 계수를 선정하는 단계를 포함할 수 있다.The selecting of the coefficient may include determining an error between a value output by inputting an input signal from a training data set to the GMDH-based core power prediction model and an actual output signal value of the training data set for the GMDH-based core power prediction model. and selecting a coefficient by which the error is reduced based on the method.

상기 계수를 선정하는 단계는, 각 예측된 출력과 실체 출력 값 간의 차이를 실제 출력 값으로 나눈 것의 제곱 값들의 합에 기초하여 상기 오차를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.Selecting the coefficient may include calculating the error based on a sum of squares of a difference between each predicted output value and an actual output value divided by an actual output value.

노내계측기 샘플신호 값을 이용하여 제1 부분다항식의 제1 계수를 계산하는 단계; 상기 계산된 제1 계수 중 미리 결정된 개수의 제1 계수를 선정하는 단계; 상기 선정된 제1 계수를 이용하여 제2 부분다항식의 제2 계수를 계산 및 선정하는 단계를 포함할 수 있다.calculating a first coefficient of a first partial polynomial using the furnace instrument sample signal value; selecting a predetermined number of first coefficients from among the calculated first coefficients; and calculating and selecting a second coefficient of the second partial polynomial using the selected first coefficient.

상기 제2 부분다항식의 차수는 제1 부분다항식의 차수보다 더 높을 수 있다.The degree of the second partial polynomial may be higher than that of the first partial polynomial.

상기 제1 부분다항식은 2차식일 수 있다.The first partial polynomial may be a quadratic expression.

상기 예측된 출력분포를 출력하는 단계는, 제어봉 삽입 시 증가된 차수를 가지는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 이용하여 노심출력을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.The outputting of the predicted power distribution may include predicting the core power by using a GMDH-based core power prediction model having an increased order when the control rod is inserted.

핵연료 집합체별로 상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 저장하는 단계;를 포함할 수 있다.and storing the GMDH-based core power prediction model for each nuclear fuel assembly.

일 실시예에 따른 원자로 노심출력 예측 시스템에 있어서, 원자로 노심; 및 상기 원자로 노심에 연결된 전자 장치; 를 포함하고, 상기 원자로 노심은, 상기 원자로 노심 내에 배치된 복수의 핵연료 집합체들; 및 상기 복수의 핵연료 집합체들 중 적어도 하나의 핵연료 집합체 내부에 배치된 노내 계측기; 를 포함하고, 상기 전자 장치는, 상기 노내 계측기로부터 노내 계측 신호를 전송받는 통신부; 복수의 핵연료 집합체들 각각에 대해 개별적으로 미리 학습된 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델들을 저장하는 메모리; 및 노심 출력 예측 모델들 중 타겟 핵연료 집합체에 대한 노심 출력 예측 모델을 이용하여, 상기 타겟 핵연료 집합체 또는 타겟 핵연료 집합체 주변의 핵연료 집합체 중 적어도 하나에 위치된 노내 계측기에 의해 측정된 하나 이상의 노내 계측 신호로부터 노심출력을 예측하는 프로세서; 를 포함할 수 있다.A system for predicting nuclear reactor core power according to an embodiment, comprising: a nuclear reactor core; and electronics coupled to the reactor core; The nuclear reactor core includes: a plurality of nuclear fuel assemblies disposed in the nuclear reactor core; and an in-furnace instrument disposed within at least one fuel assembly of the plurality of fuel assemblies; The electronic device includes: a communication unit receiving an in-furnace measurement signal from the furnace instrument; a memory storing pre-learned GMDH-based core output prediction models individually for each of the plurality of fuel assemblies; and using a core power prediction model for a target fuel assembly among the core power prediction models, from one or more in-reactor measurement signals measured by an in-furnace instrument located in at least one of the target fuel assembly or a fuel assembly around the target fuel assembly. a processor predicting core power; can include

상기 원자로 노심은 상기 복수의 핵연료 집합체들 내부에 삽입되는 제어봉을 더 포함할 수 있다. The reactor core may further include control rods inserted into the plurality of nuclear fuel assemblies.

상기 프로세서는 복수의 핵연료 집합체들의 내부에 제어봉이 삽입되는 경우, 제어봉이 삽입된 복수의 핵연료 집합체들의 각각의 핵연료 집합체에 대해서는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 교체할 수 있다.When control rods are inserted into the plurality of fuel assemblies, the processor may replace a GMDH-based core output prediction model for each fuel assembly of the plurality of fuel assemblies into which the control rods are inserted.

상기 프로세서는 복수의 핵연료 집합체들에 상기 제어봉이 삽입되는 경우, 디폴트 차수보다 높은 차수의 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델로 교체할 수 있다.When the control rods are inserted into a plurality of nuclear fuel assemblies, the processor may replace the model with a GMDH-based core output prediction model having a higher order than the default order.

상기 노내 계측기는 로듐 계측기일 수 있다.The in-furnace meter may be a rhodium meter.

일 실시예에 따른 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 있어서, 방법을 수행하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.A computer readable recording medium storing one or more computer programs according to an embodiment may include instructions for performing a method.

도 1은 가압경수형 원자로 내부에 노내 계측기 배치를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 원자로 노심출력 예측 시스템의 예시적인 구조를 도시한다.
도 3은 코발트-바나듐 계측기의 모형도이다.
도 4는 내부에 제어봉이 없는 핵연료 집합체별 축방향 출력분포 예측을 검증한 결과를 도시한다.
도 5는 내부에 제어봉이 있는 핵연료 집합체별 축방향 출력분포 예측을 검증한 결과를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 노심 출력 예측 방법의 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 프로세서에 의해 수행되는 하나 이상의 노내 계측 신호 선택 방법의 흐름도이다.
도 8은 원자로 노심 내 177개의 핵연료 집합체와 45개의 노내 계측기가 배치된 예시도이다.
도 9는 타겟 핵연료 집합체와 그의 노내 계측 신호를 측정하도록 선택된 후보 노내 계측기가 배치된 예시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 프로세서에 의해 수행되는 예측된 출력분포를 출력하는 방법의 흐름도이다.
도 11은 하나의 핵연료 집합체에서 축방향에 대한 출력을 예측하기 위한 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 프로세서에 의해 수행되는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델의 학습 방법의 흐름도이다.
도 13은 다중입력-단일출력 GMDH 알고리즘 예시도이다.
도 14는 다중입력-단일출력 GMDH 알고리즘 중 MIA 방식의 예시도이다.
도 15는 일 실시예에 따라 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 사용되는 계수를 계산하기 위한 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 핵연료 집합체별로 코발트-바나듐 노내 계측기를 GMDH 기반 노심 출력 예측모델을 적용시킨 결과를 도시한다.
도 17은 일 실시예에 따른 하나의 핵연료 집합체의 코발트-바나듐 노내 계측기를 GMDH 기반 노심 출력 예측모델을 적용시킨 결과의 그래프이다.
1 shows an in-furnace instrument arrangement inside a pressurized water reactor.
2 shows an exemplary structure of a system for predicting nuclear reactor core power according to an embodiment.
3 is a schematic diagram of a cobalt-vanadium meter.
FIG. 4 shows a result of verifying the prediction of the axial power distribution for each nuclear fuel assembly having no control rods therein.
5 shows a result of verifying the prediction of the axial power distribution for each nuclear fuel assembly having a control rod therein.
6 is a flowchart of a method for predicting core power according to an embodiment.
7 is a flow diagram of a method for selecting one or more in-furnace measurement signals performed by a processor according to one embodiment.
8 is an exemplary diagram illustrating the arrangement of 177 nuclear fuel assemblies and 45 in-reactor instruments in the reactor core.
9 is an exemplary view of the arrangement of a target fuel assembly and a candidate in-reactor instrument selected to measure its in-reactor instrumentation signal.
10 is a flowchart of a method of outputting a predicted power distribution performed by a processor according to an embodiment.
11 is a schematic diagram showing a flow for estimating power in an axial direction in one nuclear fuel assembly.
12 is a flowchart of a method for learning a GMDH-based core power prediction model performed by a processor according to an embodiment.
13 is a multi-input-single-output GMDH algorithm example diagram.
14 is an exemplary diagram of an MIA method among multiple input-single output GMDH algorithms.
15 is a schematic diagram illustrating a flow for calculating coefficients used in a GMDH-based core power prediction model according to an embodiment.
16 illustrates a result of applying a GMDH-based core power prediction model to a cobalt-vanadium reactor instrument for each nuclear fuel assembly according to an embodiment.
17 is a graph of a result of applying a GMDH-based core output prediction model to a cobalt-vanadium reactor instrument of one nuclear fuel assembly according to an embodiment.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments are disclosed for illustrative purposes only, and may be changed and implemented in various forms. Therefore, the form actually implemented is not limited only to the specific embodiments disclosed, and the scope of the present specification includes changes, equivalents, or substitutes included in the technical idea described in the embodiments.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Although terms such as first or second may be used to describe various components, such terms should only be construed for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It should be understood that when an element is referred to as being “connected” to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, but one or more other features or numbers, It should be understood that the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this specification, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

도 1은 가압경수형 원자로 내부에 노내 계측기(In-Core Instrument, ICI) 배치를 도시한다.1 shows an in-core instrument (ICI) arrangement inside a pressurized water reactor.

도 1을 참조하면, 복수의 핵연료 집합체들(110)은 원자로 하부(100)에 위치할 수 있다. 복수의 핵연료 집합체들(110)은 원자로 노심의 출력분포 변화를 감시하기 위하여 내부에 노내 계측기(120)가 배치될 수 있다. 노내 계측기는 축방향으로 동일한 길이인 5개의 검출기(121)를 가질 수 있다. 예시적으로, 축방향은 기준면(예: 지면)에 수직한 방향(예: z축 방향)을 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 1 , a plurality of nuclear fuel assemblies 110 may be located in the lower part 100 of the nuclear reactor. A plurality of nuclear fuel assemblies 110 may have an in-reactor instrument 120 disposed therein to monitor a change in the power distribution of the nuclear reactor core. An in-furnace meter may have five detectors 121 of equal length in the axial direction. Illustratively, the axial direction may indicate a direction (eg, a z-axis direction) perpendicular to a reference plane (eg, the ground).

예시적으로, 전산 프로그램은 노내 계측신호를 제공받아 원자로내의 상태를 계산할 수 있다. 전산 프로그램은 예시적으로 COLSS (Core Operating Limit Supervisory System)와 CECOR 등일 수 있다. COLSS에서는 노심감시계통으로서 실시간으로 노내 계측신호를 제공받아 핵비등이탈률 (DNBR: Departure of Nucleate Boiling Ratio), 선출력밀도 (LPD: Linear Power Density), 설계출력레벨 (Licensed Power Level), 반경방향 출력편차 (Azimuthal tilt), 축방향 출력편차 (ASI: Axial Shape Index)가 계산될 수 있다. 또한, COLSS는 노내 상태 또한 실시간으로 모니터링할 수 있다. CECOR은 실시간은 아니지만, 노내 계측 신호를 제공받아 전노심 출력분포를 예측할 수 있다. Illustratively, the computer program may calculate the state in the reactor by receiving the measurement signal in the reactor. The computer programs may be, for example, COLSS (Core Operating Limit Supervisory System) and CECOR. In COLSS, as a core monitoring system, real-time measurement signals are provided within the reactor, and DNBR: Departure of Nucleate Boiling Ratio (DNBR), LPD: Linear Power Density (LPD), Licensed Power Level, and radial output Azimuthal tilt and axial shape index (ASI) can be calculated. In addition, COLSS can also monitor in-furnace conditions in real time. CECOR is not real-time, but it can predict the power distribution of the whole core by receiving the measurement signal in the furnace.

한편, COLSS와 CECOR의 노내 계측신호 처리방식은 45개 노내 계측기에서 노내 계측신호의 스냅샷 데이터(Snapshot file)와 제어봉 위치계산기(Control Element Assembly Calculator, CEAC)로 계산된 출력 패널티 인자를 사용할 수 있다. COLSS와 CECOR의 노내 계측신호 처리방식은 스냅샷 데이터와 출력 패널티 인자를 사용한 푸리에 변환으로 노심전체 평균 축방향 출력분포를 예측할 수 있다. COLSS와 CECOR의 노내 계측신호 처리방식은 푸리에 변환을 통해 축방향 출력편차 등을 계산하여 노심감시에 사용할 수 있다. On the other hand, COLSS and CECOR's in-furnace measurement signal processing method can use the snapshot data (Snapshot file) of the furnace measurement signal from 45 in-furnace measurement instruments and the output penalty factor calculated by Control Element Assembly Calculator (CEAC). . COLSS and CECOR's in-reactor measurement signal processing method can estimate the average axial power distribution throughout the core through Fourier transform using snapshot data and output penalty factor. COLSS and CECOR's in-vessel measurement signal processing method can be used for core monitoring by calculating axial output deviation through Fourier transform.

도 2는 일 실시예에 따른 원자로 노심출력 예측 시스템의 예시적인 구조를 도시한다.2 shows an exemplary structure of a system for predicting nuclear reactor core power according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 원자로 노심출력 예측 시스템(200)은 원자로 노심(210) 및 전자 장치(220)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 원자로 노심(210)은 복수의 핵연료 집합체들(211) 및 노내 계측기(212)를 포함할 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 원자로 노심(210)은 제어봉(213)과 같은 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(220)는 통신부(221), 메모리(222) 및 프로세서(223)를 포함할 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니고, 전자 장치(220)는 하나 이상의 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다. Referring to FIG. 2 , the reactor core power prediction system 200 may include a reactor core 210 and an electronic device 220 . According to one embodiment, the reactor core 210 may include a plurality of fuel assemblies 211 and an in-reactor instrument 212 . However, it is not limited thereto, and the reactor core 210 may further include other components such as control rods 213. In addition, the electronic device 220 may include a communication unit 221, a memory 222, and a processor 223, but is not limited thereto, and the electronic device 220 may further include one or more other components. there is.

일 실시예에 따르면, 원자로 노심(210)은 복수의 핵연료 집합체들(211) 내부에 제어봉(213)이 삽입되지 않은 상태에서 동작할 수 있다. 복수의 핵연료 집합체들(211)은 원자로 노심(210) 내에 배치될 수 있다. 노내 계측기(212)는 복수의 핵연료 집합체들(211) 중 일부의 핵연료 집합체 내부에 배치될 수 있다. 예시적으로, 한국의 가압경수형 원자로에서는 전체 177개의 핵연료 집합체 중 반경 방향으로 45개의 노내 계측기가 핵연료 집합체 내부에 배치될 수 있다. According to one embodiment, the nuclear reactor core 210 may operate in a state in which the control rods 213 are not inserted into the plurality of nuclear fuel assemblies 211 . A plurality of nuclear fuel assemblies 211 may be disposed within the reactor core 210 . The in-reactor instrument 212 may be disposed inside a fuel assembly of some of the plurality of fuel assemblies 211 . Exemplarily, in a pressurized water reactor in Korea, 45 in-reactor instruments in a radial direction out of a total of 177 nuclear fuel assemblies may be disposed inside the fuel assemblies.

전자 장치(220)는 원자로 노심(210)의 노내 계측기(212)에 물리적으로 및/또는 전기적으로 연결될 수 있다. 전자 장치(220)는 노내 계측기(212)로부터 측정된 노내 계측 신호를 통신부(221)를 통해 전송받을 수 있다. Electronic device 220 may be physically and/or electrically coupled to in-furnace instrumentation 212 of reactor core 210 . The electronic device 220 may receive an in-furnace measurement signal measured by the in-furnace measuring instrument 212 through the communication unit 221 .

프로세서(223)는 전송받은 노내 계측 신호로부터 메모리(222)에 저장된 미리 학습된 GMDH (Group Method of Data Handling) 기반 노심 출력 예측 모델들을 이용하여 노심출력을 예측할 수 있다. 프로세서(223)는 복수의 핵연료 집합체(211)들 각각에 대해 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델들을 개별적으로 메모리(222)에 저장할 수 있다. 프로세서(223)는 각각 개별적으로 저장된 노심 출력 예측 모델들 중 타겟 핵연료 집합체에 대한 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 이용할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 노내 계측기(212)는 모든 핵연료 집합체들에 배치되는 것이 아니고, 핵연료 집합체 일부에만 배치될 수 있다. 프로세서(223)는 타겟 핵연료 집합체 또는 타겟 핵연료 집합체 주변의 핵연료 집합체 중 적어도 하나에 위치된 노내 계측기(212)에 의해 측정된 하나 이상의 노내 계측 신호로부터 노심출력을 예측할 수 있다. The processor 223 may predict the core power from the received in-furnace measurement signal using pre-learned group method of data handling (GMDH)-based core power prediction models stored in the memory 222 . The processor 223 may individually store GMDH-based core power prediction models for each of the plurality of fuel assemblies 211 in the memory 222 . The processor 223 may use a GMDH-based core power prediction model for a target fuel assembly among individually stored core power prediction models. Also, as described above, the in-reactor instrument 212 may not be disposed in all fuel assemblies, but may be disposed in some of the fuel assemblies. The processor 223 may predict the core power from one or more in-reactor measurement signals measured by an in-furnace instrument 212 located in at least one of the target fuel assembly or fuel assemblies adjacent to the target fuel assembly.

일 실시예에 따르면, 제어봉(213)은 복수의 핵연료 집합체들(211) 내부에 삽입될 수 있다. 프로세서(223)는 제어봉(213)이 삽입된 복수의 핵연료 집합체들(211)의 각각의 핵연료 집합체에 대해서 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 교체할 수 있다. 프로세서(223)는 제어봉(213)이 삽입된 복수의 핵연료 집합체들(211)의 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 디폴트 차수보다 높은 차수의 모델로 교체할 수 있다. 만약 제어봉(213)이 복수의 핵연료 집합체들(211) 내부에 삽입되었을 때 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델이 변경되지 않는다면, 제어봉(213)의 삽입에 의한 실제 출력분포의 비선형성이 예측되기 어렵고, 예측 결과에서 오차가 발생할 수 있다. 프로세서(223)는 전술한 바와 같이, 보다 높은 차수를 가지는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 선택함으로써 예측 오차를 감소시킬 수 있다. 이에 대한 효과는 도 5에서 후술한다. According to one embodiment, the control rod 213 may be inserted into the plurality of nuclear fuel assemblies 211 . The processor 223 may replace a GMDH-based core power prediction model for each fuel assembly of the plurality of fuel assemblies 211 into which the control rod 213 is inserted. The processor 223 may replace the GMDH-based core output prediction model of the plurality of nuclear fuel assemblies 211 into which the control rods 213 are inserted with a model having a higher order than the default order. If the GMDH-based core power prediction model is not changed when the control rods 213 are inserted into the plurality of fuel assemblies 211, the nonlinearity of the actual power distribution due to the insertion of the control rods 213 is difficult to predict, and the prediction Errors may occur in the results. As described above, the processor 223 may reduce a prediction error by selecting a GMDH-based core power prediction model having a higher order. Effects for this will be described later in FIG. 5 .

참고로, 본 명세서에서 전자 장치(220)가 단일 장치로서 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델의 학습 및 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 이용한 예측을 모두 수행하는 예시를 주로 설명하나, 이로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 전자장치(220)는 각각의 핵연료 집합체에 대한 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 학습하는 제1 전자장치와 학습된 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 이용하여 타겟 핵연료 집합체에 대한 노심출력을 예측하는 제2 전자장치와 같이 서로 분리된 하드웨어로 구성될 수 있다. 이러한 하드웨어의 분리에 의해, 별개의 전자 장치들에서 각 기능을 수행함에 있어 과부화가 방지되고 효율적인 기능 수행이 이루어질 수 있다.For reference, in this specification, an example in which the electronic device 220 performs both learning of the GMDH-based core power prediction model and prediction using the GMDH-based core power prediction model as a single device is mainly described, but is not limited thereto. For example, the electronic device 220 predicts core power for a target nuclear fuel assembly by using a first electronic device that learns a GMDH-based core power prediction model for each nuclear fuel assembly and the learned GMDH-based core power prediction model. It may be composed of hardware separated from each other, such as a second electronic device. Due to the separation of hardware, overload can be prevented and efficient function execution can be achieved in performing each function in separate electronic devices.

예시적으로, 노내 계측기(212)는 로듐 계측기일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 노내 계측기(212)는 코발트 계측기, 바나듐 계측기, 백금 계측기 또는 코발트-바나듐 계측기 등일 수 있다. 코발트-바나듐 계측기는 하기 도 3에서 후술한다.Illustratively, the furnace meter 212 may be a rhodium meter. However, it is not limited thereto, and the furnace meter 212 may be a cobalt meter, a vanadium meter, a platinum meter, or a cobalt-vanadium meter. The cobalt-vanadium meter will be described later in FIG. 3 below.

노내 계측 신호는 계측기 반응률R(r) 값일 수 있다. 이러한 계측기 반응률은 하기 수학식 1(예: RAST-K 코드)에 의해 산출될 수 있다.The in-furnace measurement signal may be an instrument reaction rate R(r) value. This instrument response rate can be calculated by Equation 1 (e.g. RAST-K code) below.

Figure pat00001
Figure pat00001

전술한 수학식 1에서 r은 노내계측신호의 위치 변수로서, 노내 계측기에서 검출되는 신호들 중 어느 한 신호를 지시하는 값일 수 있다. 예를 들어, 노내 계측기에서 검출되는 신호들의 개수가 노내계측기 개수 45 X 검출기 개수 5 = 225인 경우, r은 1이상225이하의 정수일 수 있다.

Figure pat00002
은 계측기 수밀도,
Figure pat00003
는 계측기 흡수핵단면적,
Figure pat00004
는 계측기 위치 중성자속을 나타낼 수 있다. 여기서, g는 다군 중성자 에너지그룹의 인덱스이며, RAST-K 코드는 2군 에너지 그룹을 사용하므로 g=1인 경우 고속중성자, g=2인 경우 열중성자를 나타낼 수 있다. 수학식 1의 도출 과정 및 수학식 1을 구현한 RAST-K코드를 이용한 상세 동작은 도 12에서 후술한다.In Equation 1 described above, r is a position variable of the furnace measurement signal and may be a value indicating one of the signals detected by the furnace measurement device. For example, when the number of signals detected by in-furnace measuring instruments is the number of furnace measuring instruments 45 X the number of detectors 5 = 225, r may be an integer equal to or greater than 1 and equal to or smaller than 225.
Figure pat00002
silver meter number density,
Figure pat00003
is the instrument absorber nuclear cross-section,
Figure pat00004
can represent the instrument position neutron flux. Here, g is an index of a multigroup neutron energy group, and since the RAST-K code uses a group 2 energy group, g = 1 can represent fast neutrons and g = 2 can represent thermal neutrons. The derivation process of Equation 1 and the detailed operation using the RAST-K code implementing Equation 1 will be described later with reference to FIG. 12 .

도 3은 코발트-바나듐 계측기의 모형도이다.3 is a schematic diagram of a cobalt-vanadium meter.

도 3을 참조하면, 코발트-바나듐 계측기(320)는 로듐 계측기(310)와 같은 직경 및 높이로 구현될 수 있다. 로듐 계측기(310)의 상부 및 하부는 단일한 로듐(예: Rh-103) 물질로 구성될 수 있다. 로듐 계측기(310)와는 달리 코발트-바나듐 계측기(320)의 상부 절반(321)은 코발트-60(Co-60) 물질, 하부 절반(322)은 바나듐-51(V-51) 물질로 구성될 수 있다. 따라서, 코발트-바나듐 계측기(320)에서는 상하부의 계측기 물질이 다르므로, 상부의 노내계측신호와 하부의 노내계측신호가 별도로 획득될 수 있다. 코발트-바나듐 계측기(320)를 포함하는 시스템에서는, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(220))가 상부의 계측 신호 및 하부의 계측 신호를 각각 따로 측정 및 비교하여 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the cobalt-vanadium meter 320 may have the same diameter and height as the rhodium meter 310 . The top and bottom of the rhodium meter 310 may be composed of a single rhodium (eg, Rh-103) material. Unlike the rhodium meter 310, the upper half 321 of the cobalt-vanadium meter 320 may be composed of cobalt-60 (Co-60) material and the lower half 322 of vanadium-51 (V-51) material. there is. Therefore, in the cobalt-vanadium measuring instrument 320, since the upper and lower instrument materials are different, the upper furnace measurement signal and the lower furnace measurement signal can be obtained separately. In the system including the cobalt-vanadium meter 320, an electronic device (eg, the electronic device 220 of FIG. 2 ) may separately measure and compare an upper measurement signal and a lower measurement signal to check.

도 4는 내부에 제어봉(213)이 없는 핵연료 집합체별 축방향 출력분포 예측을 검증한 결과를 도시한다. 도 5는 내부에 제어봉이 있는 핵연료 집합체별 축방향 출력분포 예측을 검증한 결과를 도시한다. FIG. 4 shows a result of verifying the prediction of the axial power distribution for each nuclear fuel assembly without the control rod 213 therein. 5 shows a result of verifying the prediction of the axial power distribution for each nuclear fuel assembly having a control rod therein.

도 4를 참조하면, 네모표기는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 통해 예측된 결과 값이고, 세모표기는 비교 대상 값을 의미할 수 있다. 검증에 사용된 결과는 예시적으로 한국 표준형원자로의 전출력 상용운전의 시뮬레이션 결과일 수 있다. 상용운전의 시뮬레이션 결과는 주기 연소도가 약 200일 정도 연소된 상태의 핵연료 집합체의 축방향 출력분포를 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5의 가로 축은 유효높이(Active height)을 나타내고, 세로 축은 축방향 출력(Axial power)을 나타낼 수 있다. 도 4 및 도 5에서 도시된 그래프들에 나타난 두개의 분포가 유사한 바, 예측된 결과 값이 실제 비교 대상 값과 유사한 것을 나타낼 수 있다. 이때 비교 대상 값은 RAST-K 코드로 노심 설계데이터를 사용해 축방향 출력분포를 계산한 값이며, 축방향 노드의 부피를 고려하여 부피로 나눈 값이 사용될 수 있다. RAST-K는 노심해석용 코드의 일종일 수 있다.Referring to FIG. 4 , squares indicate result values predicted through the GMDH-based core power prediction model, and triangles indicate values to be compared. The result used for verification may be, for example, a simulation result of full-power commercial operation of the Korean standard reactor. Simulation results of commercial operation may include an axial power distribution of a nuclear fuel assembly in a state in which the cycle burnup is about 200 days. In FIGS. 4 and 5 , a horizontal axis may represent an active height, and a vertical axis may represent axial power. Since the two distributions shown in the graphs shown in FIGS. 4 and 5 are similar, it may indicate that the predicted result value is similar to the actual comparison target value. At this time, the value to be compared is a value obtained by calculating the axial power distribution using the core design data using the RAST-K code, and a value divided by the volume considering the volume of the axial node may be used. RAST-K may be a kind of core analysis code.

일 실시예에 따른 GMDH 모델에 기초한 예측이 높은 정확도를 나타낼 수 있다. 더 나아가, 일 실시예에 따른 전자 장치는 제어봉(213) 여부와 무관하게 각기 다른 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 이용함으로써 정확한 출력분포를 예측할 수 있다.Prediction based on the GMDH model according to an embodiment may exhibit high accuracy. Furthermore, the electronic device according to an embodiment may accurately predict the power distribution by using different GMDH-based core power prediction models regardless of whether or not the control rods 213 are present.

도 6은 일 실시예에 따른 노심 출력 예측 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a method for predicting core power according to an embodiment.

일 실시 예에 따르면, 아래의 단계들(610 내지 630)은 시스템(예: 도 2의 시스템(200) 내 원자로 노심(210) 및 전자 장치(220))에 의해 수행될 수 있다.According to an embodiment, the following steps 610 to 630 may be performed by a system (eg, the reactor core 210 and the electronic device 220 in the system 200 of FIG. 2 ).

단계(610)에서, 원자로 노심 내 노내 계측기는 복수의 핵연료 집합체들 중 일부분에만 위치할 수 있다. 노내 계측기는 각각의 위치에 있어 해당 핵연료 집합체의 노내 계측 신호를 수집할 수 있다.At step 610, in-reactor instruments within the reactor core may be located in only some of the plurality of fuel assemblies. An in-vessel instrument is located at each location to collect the in-vessel instrument signal of the fuel assembly.

단계(620)에서, 전자 장치의 프로세서는 노내 계측 신호를 통신부로부터 전송받을 수 있다. 프로세서는 노내 계측 신호들 중 타겟 핵연료 집합체 또는 타겟 핵연료 집합체 주변의 핵연료 집합체 중 적어도 하나의 핵연료 집합체에 위치된 노내 계측기에 의해 측정된 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택할 수 있다. 이에 대한 추가적인 설명은 도 7 내지 도 9에서 후술한다.In step 620, the processor of the electronic device may receive the in-furnace measurement signal from the communication unit. The processor may select one or more in-furnace measurement signals measured by an in-furnace instrument located in at least one of the target fuel assembly or fuel assemblies around the target fuel assembly from among the furnace measurement signals. Additional explanation on this will be described later with reference to FIGS. 7 to 9 .

단계(630)에서, 메모리는 타겟 핵연료 집합체에 대해 미리 학습된 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 저장할 수 있다. 전자 장치의 프로세서는 선택된 노내 계측 신호들을 메모리에 저장된 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 적용할 수 있다. 전자 장치의 프로세서는, GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 노내 계측 신호들을 적용한 결과로서, 노심의 축방향에 대해 예측된 출력분포를 출력할 수 있다. 이에 대한 추가적인 설명은 도 10에서 후술한다.At step 630, the memory may store a pretrained GMDH-based core power prediction model for the target fuel assembly. The processor of the electronic device may apply the selected in-furnace measurement signals to the GMDH-based core power prediction model stored in the memory. The processor of the electronic device may output a predicted power distribution in the axial direction of the core as a result of applying the in-furnace measurement signals to the GMDH-based core power prediction model. Additional explanation on this will be described later with reference to FIG. 10 .

도 7은 일 실시예에 따른 프로세서에 의해 수행되는 하나 이상의 노내 계측 신호 선택 방법의 흐름도이다. 도 8은 원자로 노심 내 177개의 핵연료 집합체와 45개의 노내 계측기가 배치된 예시도이다. 도 9는 타겟 핵연료 집합체와 그의 노내 계측 신호를 측정하는 노내 계측기가 배치된 예시도이다. 7 is a flow diagram of a method for selecting one or more in-furnace measurement signals performed by a processor according to one embodiment. 8 is an exemplary diagram illustrating the arrangement of 177 nuclear fuel assemblies and 45 in-reactor instruments in the reactor core. 9 is an exemplary view in which a target nuclear fuel assembly and an in-furnace instrument measuring signals thereof are disposed.

도 7을 참조하면 단계(621)에서, 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계는 하나 이상의 노내 계측기 중 타겟 핵연료 집합체와 공간적으로 가까운 순서에 기초하여 후보 노내 계측기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 후보 노내 계측기를 결정하는 단계는 타겟 핵연료 집합체와 공간적으로 가까운 상위 4개의 후보 노내 계측기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , in step 621 , selecting one or more in-furnace instrumentation signals may include determining candidate in-furnace instrumentation based on an order of spatial proximity of the one or more in-furnace instrumentation to the target fuel assembly. Referring to FIGS. 8 and 9 , determining candidate in-reactor instruments may include determining the top four candidate in-reactor instruments that are spatially proximate to the target fuel assembly.

예시적으로, 도 8에서 원자로 노심(800) 내 54번 핵연료 집합체가 타겟인 경우(810), 해당 54번 핵연료 집합체에는 노내 계측기가 배치되지 않을 수 있다. 타겟은 노내 계측 신호를 수집하는 대상 핵연료 집합체를 의미할 수 있다. 프로세서는 도 9와 같이 공간적으로 가까운 4개의 노내 계측기를 결정할 수 있다. 프로세서는 54번 타겟 핵연료 집합체를 중심으로 일부 노내 계측기(예: 도 8에서 12, 14, 15, 19번의 노내 계측기)를 후보 노내 계측기(Near ICI)로 결정할 수 있다. 도 8에서 1번 핵연료 집합체가 타겟인 경우(820), 해당 1번 핵연료 집합체에는 노내 계측기가 배치될 수 있다. 프로세서는 타겟 핵연료 집합체 1번에 배치된 1번 노내 계측기를 포함한 1,3,4,7 번의 노내 계측기를 후보 노내 계측기(Near ICI)로 결정할 수 있다. Illustratively, when the fuel assembly No. 54 in the nuclear reactor core 800 in FIG. 8 is the target (810), the in-reactor instrument may not be disposed in the fuel assembly No. 54. The target may refer to a target nuclear fuel assembly for collecting in-reactor measurement signals. The processor may determine four in-furnace instruments that are spatially close together as shown in FIG. 9 . The processor may determine some in-reactor instruments (eg, in-reactor instruments numbered 12, 14, 15, and 19 in FIG. 8) as candidate in-reactor instruments (Near ICI) around target fuel assembly No. 54. In FIG. 8 , when fuel assembly No. 1 is the target (820), an in-reactor instrument may be disposed in the fuel assembly No. 1. The processor may determine in-reactor instruments No. 1, 3, 4, and 7 including the in-reactor instrument No. 1 disposed in the target fuel assembly No. 1 as the candidate in-reactor instrument (Near ICI).

단계(622)에서, 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계는 결정된 후보 노내 계측기에서 측정된 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 하나의 노내 계측기는 5개의 검출기를 포함할 수 있다. 하나의 타겟 핵연료 집합체에 대해 단계(621)에서 전술한 바와 같이 총 4개의 노내 계측기가 선택되므로, 프로세서는 타겟 핵연료 집합체에 대해 총 20개의 신호 값을 수집할 수 있다. 프로세서는 20개의 신호 값을 후술하는 GMDH 모델의 입력 값으로 결정할 수 있다. At step 622, selecting one or more in-furnace measurement signals may include selecting one or more in-furnace measurement signals measured at the determined candidate in-furnace measurement signal. As mentioned above, one in-furnace meter may include five detectors. Since a total of four in-furnace instruments are selected as described above in step 621 for one target fuel assembly, the processor is able to collect a total of 20 signal values for the target fuel assembly. The processor may determine the 20 signal values as input values of the GMDH model described below.

도 10은 일 실시예에 따른 프로세서에 의해 수행되는 예측된 출력분포를 출력하는 방법의 흐름도이다.10 is a flowchart of a method of outputting a predicted power distribution performed by a processor according to an embodiment.

도 10을 참조하면 단계(631)에서, 예측된 출력분포를 출력하는 단계는 노내 계측기가 결여된(absent) 핵연료 집합체에 대해서 제1 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 기초하여 예측하는 단계를 포함할 수 있다. 단계(632)에서, 예측된 출력분포를 출력하는 단계는 노내 계측기가 위치된 핵연료 집합체에 대해서 제2 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 기초하여 예측하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 프로세서는 노내 계측기 배치여부와 무관하게 개별적으로 설정된 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 이용하여 복수의 핵연료 집합체들의 출력분포를 예측할 수 있다. GMDH 기반 노심 출력 예측 모델은 노내 계측기를 포함하지 않는 핵연료 집합체에 대해서도 구축(build)될 수 있다. 후술하겠으나, 해당 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델은 노내 계측기를 포함하지 않는 핵연료 집합체 주변의 다른 노내 계측기를 포함하는 핵연료 집합체에서의 노내 계측 신호를 이용하여 트레이닝될 수 있다. GMDH 기반 노심 출력 예측 모델은 제어봉 삽입 시 증가된 차수를 가질 수 있다.Referring to FIG. 10 , in step 631 , outputting the predicted power distribution may include predicting based on the first GMDH-based core power prediction model for a fuel assembly lacking an in-reactor instrument. there is. In step 632 , outputting the predicted power distribution may include making a prediction based on the second GMDH-based core power prediction model for the fuel assembly in which the in-reactor instrumentation is located. That is, the processor may predict the power distribution of a plurality of nuclear fuel assemblies by using an individually set GMDH-based core power prediction model regardless of whether instrumentation is arranged in the furnace. A GMDH-based core power prediction model can also be built for fuel assemblies that do not include in-reactor instrumentation. As will be described later, the corresponding GMDH-based core power prediction model can be trained using in-reactor measurement signals from fuel assemblies including other in-reactor instruments around fuel assemblies that do not include in-reactor instruments. The core power prediction model based on GMDH may have an increased order when control rods are inserted.

도 11은 하나의 핵연료 집합체에서 축방향에 대한 출력을 예측하기 위한 흐름을 나타내는 모식도이다.11 is a schematic diagram showing a flow for estimating power in an axial direction in one nuclear fuel assembly.

프로세서는 전술한 바와 같이 타겟 핵연료 집합체에 대해 선택된 노내 계측 신호들(1110, 예: 20개의 신호 값들을 포함하는 입력 값)을 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 입력할 수 있다. 프로세서는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 입력 값을 적용함에 따라 N개의 layer를 거쳐 총 24개의 결과 값을 생성할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 24개의 결과 값을 그래프 형태로 표현하였으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 결과 값들은 예측된 출력 분포를 나타내는 값들일 수 있다. 예를 들어, 결과 값들은 예측된 출력 분포로부터 샘플링된 값으로 해석될 수 있고, 달리 말해, 예측된 출력 분포로부터 양자화된 값들로도 해석될 수 있다. 그래프의 X 축은 출력 세기를 의미하고, Y 축은 기준면(reference plane)으로부터의 깊이를 의미할 수 있다. 그래프 형태는 가시적으로 결과 값을 확인할 수 있어 용이한 결과 값 분석이 가능할 수 있다. As described above, the processor may input the in-reactor measurement signals 1110 (eg, an input value including 20 signal values) selected for the target fuel assembly to the GMDH-based core power prediction model. As input values are applied to the GMDH-based core power prediction model, the processor can generate a total of 24 result values through N layers. For convenience of description, 24 result values are expressed in a graph form, but are not limited thereto. The resulting values may be values representing a predicted power distribution. For example, the resulting values may be interpreted as values sampled from the predicted power distribution, or in other words, as quantized values from the predicted power distribution. The X axis of the graph may mean output intensity, and the Y axis may mean depth from a reference plane. In the form of a graph, result values can be visually checked, and thus result value analysis can be easily performed.

도 11에 도시된 일련의 동작들은 하나의 핵연료 집합체에 대해 수행되는 동작들을 나타낼 수 있다. 전자 장치는 전체 복수의 핵연료 집합체들의 각각에 대해 해당하는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 적용함으로써, 해당하는 핵연료 집합체에 대한 출력 분포를 예측할 수 있다. 예를 들어, 177개의 핵연료 집합체들 별로 각각 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델이 할당될 수 있다. GMDH 기반 노심 출력 예측 모델들의 개수가 177개일 수 있다. 결과적으로 전자 장치는 핵연료 집합체들에 대해 총 177개의 축방향 출력 분포를 예측할 수 있다. A series of operations shown in FIG. 11 may represent operations performed on one nuclear fuel assembly. The electronic device may predict a power distribution for a corresponding nuclear fuel assembly by applying a corresponding GMDH-based core power prediction model to each of the plurality of nuclear fuel assemblies. For example, a GMDH-based core power prediction model may be assigned to each of 177 nuclear fuel assemblies. The number of GMDH-based core power prediction models may be 177. As a result, the electronics can predict a total of 177 axial power distributions for the fuel assemblies.

도 12는 일 실시예에 따른 프로세서에 의해 수행되는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델의 학습 방법의 흐름도이다.12 is a flowchart of a method of learning a GMDH-based core power prediction model performed by a processor according to an embodiment.

도 12를 참조하면 단계(1210)에서, 프로세서는 미리 생성된 학습 데이터 세트의 입력 신호들 중 학습 대상인 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델이 할당된 입력 값을 추출할 수 있다. 입력 값은 핵 연료 집합체 또는 타겟 핵 연료 집합체의 주변에 위치된 노내 계측기에 의해 검출되는 노내 계측 신호에 대응하는 입력 신호일 수 있다. 입력 신호는 RAST-K 코드에 의해 결정될 수 있다. RAST-K는 노심해석용 코드의 일종일 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 RAST-K는 노내 계측신호를 계산할 수 있어 학습 데이터 세트를 생성하는 알고리즘으로서 사용될 수 있다. Referring to FIG. 12 , in step 1210, the processor may extract an input value assigned to a GMDH-based core power prediction model, which is a learning target, from among input signals of a pre-generated training data set. The input value may be an input signal corresponding to an in-furnace measurement signal detected by an in-furnace instrument located in the periphery of the nuclear fuel assembly or the target nuclear fuel assembly. The input signal may be determined by RAST-K code. RAST-K may be a kind of core analysis code. For example, in this specification, RAST-K can be used as an algorithm capable of calculating in-furnace measurement signals to generate a training data set.

전술한 수학식 1(예: RAST-K 코드)의 도출방법이 아래에서 구체적으로 설명된다. 전술한 바와 같이, 수학식 1은 위치

Figure pat00005
에서의 노내계측기의 반응률을 나타낼 수 있다.A method of deriving the aforementioned Equation 1 (eg, RAST-K code) will be described in detail below. As described above, Equation 1 is the position
Figure pat00005
The reaction rate of the in-furnace instrument can be expressed in

우선 수학식1의

Figure pat00006
인 계측기 위치 중성자속은 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다.First of all, Equation 1
Figure pat00006
The phosphorus meter location neutron flux can be calculated using Equation 2.

Figure pat00007
Figure pat00007

전술한 수학식 2에서

Figure pat00008
는 전노심 2군 중성자속 분포로 STREAM에서 핵연료 집합체 및 반사체에 대한 격자해석 결과를 기반으로 2군 군정수가 생산될 수 있다. 전자 장치는 생산된 2군 군정수를 RAST-K에서 읽고, 2군 군정수에 대해 노달 계산을 수행함으로써 전노심 중성자속 분포를 계산할 수 있다. 전자 장치는 전노심 중성자속 분포에
Figure pat00009
를 곱함으로써 계측기 위치에서의 중성자속을 계산할 수 있다. 즉,
Figure pat00010
는 핵연료집합체 중앙의 안내관에 위치한 계측기 위치 2군 중성자속을 나타낼 수 있다.In the above Equation 2
Figure pat00008
is the whole-core group 2 neutron flux distribution, and group 2 group constants can be produced based on the grid analysis results for the fuel assembly and reflector in STREAM. The electronic device may calculate the whole core neutron flux distribution by reading the produced group 2 group constants from RAST-K and performing nodal calculation on the group 2 group constants. Electronic devices are applied to whole-core neutron flux distribution.
Figure pat00009
By multiplying by , the neutron flux at the instrument location can be calculated. in other words,
Figure pat00010
may represent the group 2 neutron flux at the location of the instrument located in the guide tube at the center of the fuel assembly.

또한, 수학식1의

Figure pat00011
은 계측기 수밀도로서 매 연소 스텝마다 하기 수학식3을 이용하여 갱신될 수 있다.In addition, Equation 1
Figure pat00011
is the number density of the instrument and can be updated at every combustion step using Equation 3 below.

Figure pat00012
Figure pat00012

전술한 수학식 3에서

Figure pat00013
Figure pat00014
는 각각 1군, 2군의 계측기 흡수핵단면적이고,
Figure pat00015
은 위치
Figure pat00016
, 시간
Figure pat00017
에서의 계측기 수밀도일 수 있다.In the above Equation 3
Figure pat00013
and
Figure pat00014
are the instrumental absorber nuclear cross-sections of groups 1 and 2, respectively,
Figure pat00015
silver location
Figure pat00016
, hour
Figure pat00017
may be the instrument number density at

전자 장치는 전술한 수식들을 통해 산출된 노내 핵계측기 반응률로부터 계측기가 있는 집합체의 출력을 산출할 수 있다. 전자 장치는 과도 계산 시에는 과도계산 결과로부터 주어진 중성자 값을 사용하여 산출할 수 있다. RAST-K의 상세는 다음 논문에서 참조될 수 있다. ("Vanadium, rhodium, silver and cobalt self-powered neutron detector calculations by RAST-K v2.0", Farrokh Khoshahval, Minyong Park, Ho Cheol Shin, Peng Zhang, Deokjung Lee, 2018년 1월, Annals of Nuclear Energy, 644쪽 내지 659쪽 참조)The electronic device may calculate the output of the assembly with the instrument from the reaction rate of the nuclear instrument in the furnace calculated through the above formulas. The electronic device may calculate the transient by using the neutron value given from the transient calculation result. Details of RAST-K can be referenced in the following paper. ("Vanadium, rhodium, silver and cobalt self-powered neutron detector calculations by RAST-K v2.0", Farrokh Khoshahval, Minyong Park, Ho Cheol Shin, Peng Zhang, Deokjung Lee, January 2018, Annals of Nuclear Energy, see pages 644 to 659)

단계(1220)에서, 프로세서는 미리 생성된 학습 데이터 세트의 출력신호를 미리 결정된 샘플링 간격에 기초하여 샘플링함으로써 출력 값을 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 입력신호 뿐만 아니라, 출력신호도 RAST-K 코드에 의해 결정될 수 있다.In step 1220, the processor may determine an output value by sampling the output signal of the pre-generated training data set based on a predetermined sampling interval. As described above, not only the input signal but also the output signal can be determined by the RAST-K code.

학습 데이터 세트는 RAST-K 코드를 이용하여 원자로의 동작 시나리오 별로 입력 값과 출력 값이 포함된 세트 형태로 준비될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치가 주어진 시나리오에 기초하여 RAST-K코드를 이용하여 입력 값과 출력 값의 세트로 된 트레이닝 데이터를 생성할 수 있다. 동작 시나리오는 노형 및 호기, 출력 범위, 계측신호 노이즈, 연소도 스텝, 제어봉 비대칭 확률, 과도 및 정상운전 선택, 과도운전 시 제어봉 이동 상황 설정 등과 같은 다양한 동작 환경에 기초한 시나리오를 포함할 수 있다. 동작 시나리오는 임의의 동작 환경 하에서의 노심의 상태 및/또는 상태 범위를 지정한 시나리오로서, 동작 시나리오 별로 입력 값과 출력 값이 달라질 수 있다. 동작 시나리오에 따른 학습 데이터 세트의 데이터 량은 사용자의 선택에 의해 조절될 수 있다. The training data set may be prepared in the form of a set including input values and output values for each operating scenario of the nuclear reactor using the RAST-K code. For example, the electronic device may generate training data consisting of a set of input values and output values using RAST-K codes based on a given scenario. The operation scenarios may include scenarios based on various operating environments, such as furnace type and expiration, output range, measurement signal noise, burnup step, control rod asymmetry probability, transient and normal operation selection, and control rod movement situation setting during transient operation. An operating scenario is a scenario specifying a state and/or state range of a core under an arbitrary operating environment, and input values and output values may vary for each operating scenario. The data amount of the learning data set according to the operating scenario may be adjusted by the user's selection.

전자 장치는 학습 데이터 세트를 자동으로 생산할 수 있다. 예시적으로, 전자 장치는, 사용자에 의해 지정된 시나리오에 응답하여, 지정된 시나리오에 대응하는 범위 내에서 노심 전체 열출력을 설정하고, 핵연료 집합체 별로 입력 값 및 출력 값을 샘플링할 수 있다. The electronic device may automatically produce the training data set. Exemplarily, in response to a scenario specified by a user, the electronic device may set the thermal power of the entire core within a range corresponding to the specified scenario, and may sample input values and output values for each nuclear fuel assembly.

만약 학습 데이터 세트의 동작 시나리오가 출력 감발 또는 부하 추종 운전 시나리오인 경우, 전자 장치는 제어봉 위치도 샘플링할 수 있다. 전자 장치는 제어봉 위치를 무작위로 샘플링할 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니고, 후술하는 제약(constraint) 내에서 제어봉 위치를 샘플링할 수도 있다. 우선, 제어봉 위치 샘플링 과정에서, 전자 장치는 노심전체 열출력에 대한 제어봉 삽입 임계점(Power Dependent Insertion Limit, PDIL)을 설정할 수 있다. 제어봉 집합체는 복수의 제어봉에 의해 형성된 하나의 집합체를 나타낼 수 있다. 전자 장치는 각각 복수의 제어봉들을 포함하는 복수의 집합체들을 형성할 수 있다. 제어봉군은 전술한 복수의 제어봉 집합체들을 포함하는 군(group)을 나타낼 수 있다. 전자 장치는 동작 시나리오에 따라 열출력에 기초하여 각 그룹의 복수의 제어봉의 삽입위치를 다르게 결정할 수 있다. 제어봉의 현재 위치는 임계점(PDIL) 이내로 샘플링될 수 있다. If the operation scenario of the learning data set is an output de-activation or load-following operation scenario, the electronic device may also sample the position of the control rod. The electronic device may randomly sample the position of the control rod, but is not limited thereto, and may sample the position of the control rod within a constraint described later. First, in the control rod position sampling process, the electronic device may set a power dependent insertion limit (PDIL) for the thermal output of the entire core. The control rod assembly may represent one assembly formed by a plurality of control rods. The electronic device may form a plurality of assemblies each including a plurality of control rods. The control rod group may represent a group including the plurality of control rod assemblies described above. The electronic device may differently determine insertion positions of the plurality of control rods of each group based on the thermal output according to the operating scenario. The current position of the control rod may be sampled within the threshold point PDIL.

아울러, 전자 장치는 제어봉 집합체들 중 한 제어봉 집합체의 위치를, 제어봉 비대칭 확률에 기초하여, 추가로 샘플링할 수 있다. 제어봉 비대칭 확률은 원자로 노심에서 제어봉이 비대칭적으로 배치 및/또는 삽입될 확률을 나타낼 수 있다. 다시 말해, 전자 장치는 제어봉 집합체들을 배치한 후, 전술한 비대칭 확률에 기초하여 핵연료 집합체를 선택하고, 선택된 핵연료 집합체에 제어봉 집합체가 추가로 삽입된 상황(예: 제어봉 비대칭 상황)에서의 동작 시나리오를 생성할 수 있다. 전자 장치는 제어봉 비대칭 상황인 동작 시나리오에 따른 데이터(예: 노심 분석 모드에 입력될 파일)를 생성할 수 있다. 프로세서는 동작 시나리오에 따른 데이터를 노심해석코드 RAST-K를 이용하여 계산할 수 있다. 프로세서는, RAST-K를 이용하여 전술한 동작 시나리오에 따른 데이터로부터, 노내 계측신호 및 핵연료집합체 출력분포를 추출할 수 있다. 추출된 노내 계측신호 및 핵연료집합체의 출력분포는 메모리에 자동 저장할 수 있다.In addition, the electronic device may additionally sample the position of one of the control rod assemblies based on the control rod asymmetry probability. The control rod asymmetry probability may indicate a probability that control rods are asymmetrically disposed and/or inserted in the reactor core. In other words, after disposing the control rod assemblies, the electronic device selects a nuclear fuel assembly based on the asymmetric probability, and presents an operating scenario in a situation in which control rod assemblies are additionally inserted into the selected fuel assembly (e.g., an asymmetric control rod situation). can create The electronic device may generate data (eg, a file to be input to a core analysis mode) according to an operation scenario in which control rods are asymmetric. The processor may calculate data according to the operating scenario using the core analysis code RAST-K. The processor may extract the in-reactor measurement signal and the power distribution of the fuel assembly from data according to the above-described operating scenario using RAST-K. Extracted in-reactor measurement signals and power distribution of nuclear fuel assemblies can be automatically stored in memory.

도 13은 다중입력-단일출력 GMDH 알고리즘 예시도이다. 13 is a multi-input-single-output GMDH algorithm example diagram.

학습 데이터 세트는 노심출력을 예측할 수 있도록 GMDH 방법을 기반으로 한 방식에 적용될 수 있다. GMDH 방법은 다변수 데이터 세트의 구조적 특징을 모델링하는 귀납 알고리즘 중 하나로 분류될 수 있다. 다중입력-단일출력 GMDH 모델은 수학식 4와 같은 다항함수로 모델링할 수 있다. The training data set can be applied to a method based on the GMDH method to predict the core power. The GMDH method can be classified as one of the inductive algorithms for modeling structural features of multivariate data sets. The multi-input-single-output GMDH model can be modeled with a polynomial function such as Equation 4.

Figure pat00018
Figure pat00018

전술한 수학식 4에서, fi는 변수, ai는 계수를 나타낼 수 있고, i는 1이상 m이하의 정수일 수 있다. m은 1이상의 정수일 수 있다.Y는 GMDH의 예측값이며, 상기 발명에서는 핵연료 집합체 축방향 출력분포의 한 값을 노내 계측기신호 (x1, x2, ??, xn)를 입력받아 우변의 GMDH 다항식을 계산하여 예측한 값일 수 있다.In Equation 4 above, f i may represent a variable, a i may represent a coefficient, and i may be an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to m. m may be an integer greater than or equal to 1. Y is an estimated value of GMDH, and in the above invention, one value of the power distribution in the axial direction of the nuclear fuel assembly is received as an input of the instrument signal (x 1 , x 2 , ??, x n ), and the GMDH on the right side is obtained. It may be a value predicted by calculating a polynomial.

GMDH 방법의 학습 알고리즘에서는, 구하고자 하는 학습된 다항함수의 차수에 따라 부분다항식(partial polynomial)의 반복 합성횟수가 결정될 수 있다. 반복 합성횟수는 또한 레이어의 개수를 의미할 수 있다. 도13을 참조하면, GMDH 방법의 학습 알고리즘에서는 f번의 레이어가 있어 f+1 번의 반복 합성이 수행된 후, 최종 계수 세트가 선정될 수 있다.In the learning algorithm of the GMDH method, the number of iterative synthesis times of partial polynomials may be determined according to the order of the learned polynomial function to be obtained. The number of iterations may also mean the number of layers. Referring to FIG. 13, in the learning algorithm of the GMDH method, there are f number of layers, and after f+1 iterative synthesis is performed, a final coefficient set may be selected.

가장 작은 단위의 부분다항식은 2차 다항식으로, 수학식 5과 같이 표현된다.The partial polynomial of the smallest unit is a second order polynomial, expressed as Equation 5.

Figure pat00019
Figure pat00019

전술한 수학식 5에서 p(x)는 부분 다항식(예: 2차 다항식)을 나타낼 수 있다. x1, x2는 변수, a0, a1, a2, a3, a4, a5는 계수를 나타낼 수 있다. GMDH는 학습 데이터 세트의 구조에 영향받지 않고 별도의 데이터처리 없이 바로 학습에 사용될 수 있다. In Equation 5 above, p(x) may represent a partial polynomial (eg, a second order polynomial). x 1 and x 2 may represent variables, and a 0 , a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , and a 5 may represent coefficients. GMDH is unaffected by the structure of the training data set and can be used for learning directly without separate data processing.

예시적으로, 본 명세서에서, GMDH의 변수 x에 관한 X-data는, 복수의 핵연료 집합체들의 축방향 출력분포를 예측하기 위하여, 노내 계측신호로 설정될 수 있다. GMDH의 출력 값 y에 관한 Y-data는 축방향 출력분포로 설정될 수 있다. 여기에 사용되는 데이터 세트는 학습 데이터 세트(train data set)와 테스트 데이터 세트(test data set)로 분류될 수 있다. 전자 장치는 학습 데이터 세트(train data set)로부터 GMDH 알고리즘에 기초하여 다항식을 생성할 수 있다. 전자 장치는 X-data에 다항식을 적용한 결과와 Y-data 간의 오차에 기초하여 계수를 업데이트할 수 있다. 전자 장치는 X-data에 다항식을 적용한 결과와 Y-data 간의 오차를 최소제곱법(Least square methods)에 기초하여 계산할 수 있다. 전자 장치는 테스트 데이터 세트(test data set)내의 X-data의 다항식 계산결과와 Y-data의 오차를 반복적으로 줄여가면서 계수를 업데이트함으로써, 최종 다항식을 완성시킬 수 있다. Illustratively, in the present specification, X-data related to the variable x of GMDH may be set as an in-furnace measurement signal in order to predict an axial power distribution of a plurality of nuclear fuel assemblies. Y-data for the output value y of GMDH can be set as an axial output distribution. Data sets used herein may be classified into a training data set and a test data set. The electronic device may generate a polynomial based on the GMDH algorithm from a train data set. The electronic device may update the coefficient based on an error between a result of applying the polynomial to X-data and Y-data. The electronic device may calculate an error between a result of applying a polynomial to X-data and Y-data based on least square methods. The electronic device can complete the final polynomial by updating the coefficient while repeatedly reducing an error between the polynomial calculation result of X-data and Y-data in the test data set.

학습을 마친 최종 다항식은 각각의 핵연료 집합체 별로 생성될 수 있다. 전자 장치는 각 핵연료 집합체 별 최종 다항식에 실시간으로 획득된 노내 계측 신호를 적용함으로써, 그 결과로서 출력분포를 예측할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 최종 다항식의 변수로서 실시간으로 측정된 노내 계측 신호를 입력하고, 업데이트된 계수를 가지는 최종 다항식을 입력된 노내 계측 신호에 적용함으로써 출력 분포에 대응하는 출력 값들을 생성할 수 있다. A final polynomial that has been learned may be generated for each nuclear fuel assembly. The electronic device may predict the power distribution as a result by applying the in-reactor measurement signal obtained in real time to the final polynomial for each nuclear fuel assembly. For example, the electronic device may generate output values corresponding to the power distribution by inputting an in-furnace measurement signal measured in real time as a variable of the final polynomial and applying a final polynomial having updated coefficients to the input furnace measurement signal. there is.

참고로, 노심 감시체계의 주요 안전인자는 DNBR, LPD, ASI, Azimuthal tilt 등이 포함할 수 있다. 노심 감시체계의 주요 안전인자는 출력분포를 통해 도출될 수 있다. 따라서, 전자 장치는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 이용하여 출력분포를 예측하고, 예측된 출력 분포로부터 안전 인자를 도출할 수 있다. 도출된 안전 인자는 노심 감시체계에 활용될 수 있다.For reference, the main safety factors of the core monitoring system may include DNBR, LPD, ASI, and azimuthal tilt. The main safety factor of the core monitoring system can be derived through the power distribution. Accordingly, the electronic device may predict a power distribution using the GMDH-based core power prediction model and derive a safety factor from the predicted power distribution. The derived safety factor can be utilized in the core monitoring system.

도 14는 다중입력-단일출력 GMDH 알고리즘 중 MIA 방식의 예시도이다.14 is an exemplary diagram of an MIA method among multiple input-single output GMDH algorithms.

도 14를 참조하면, 프로세서가 미리 생성된 학습 데이터 세트를 이용하여 다항식의 계수를 선정하는 단계를 포함할 수 있다. 도 14에서는 예시적으로 계수들이 노드로서 도시될 수 있다. 프로세서는 전체 학습데이터 세트(1400)에서 입력 값 x1, x2, x3, x4를 layer1에 거치도록 하여 제1 전체 노드(1410)를 산출한다. 프로세서는 산출된 전체 노드(1410) 중 소정 개수의 제1 선택된 노드(1411)를 선정한다. 그런 후, 프로세서는 노드(1410)이 layer2를 거치면서 제2 전체 노드(1420)를 산출한다. 프로세서는 산출된 제2 전체 노드(1420) 중 소정 개수의 제2 선택된 노드(1421)를 선정한다. 프로세서는 각 단계에서 산출된 전체 노드가 layer에 거치도록 하여 선택된 노드를 선정하는 방식을 N회 수행하여 최종 노드를 선정할 수 있다. Referring to FIG. 14 , the processor may include selecting coefficients of a polynomial using a pre-generated training data set. In FIG. 14 , coefficients may be shown as nodes by way of example. The processor calculates the first full node 1410 by passing the input values x1, x2, x3, and x4 from the entire training data set 1400 through layer1. The processor selects a predetermined number of first selected nodes 1411 from among all the calculated nodes 1410 . After that, the processor calculates the second full node 1420 as the node 1410 passes through layer2. The processor selects a predetermined number of second selected nodes 1421 from among the calculated second total nodes 1420 . The processor may select a final node by performing a method of selecting a selected node by allowing all nodes calculated in each step to pass through the layer N times.

이러한 GMDH기반 노심 출력 예측 모델은 MIA(Multilayer Iterational Algorithms) 방식으로서 계수를 선정할 수 있다. MIA 방식에서는 부분 다항식이 예시적으로 2차 다항식으로 정의될 수 있다. 상기 수학식 4를 행렬식으로 나타내면

Figure pat00020
으로 나타낼 수 있다. 전자 장치는 MIA 방식에서 최소제곱법의 행렬계산식인 수학식6을 이용하여 계수를 연산할 수 있다.This GMDH-based core power prediction model can select coefficients as a multilayer iterational algorithm (MIA) method. In the MIA method, a partial polynomial may be defined as an illustrative second-order polynomial. If Equation 4 is expressed as a determinant,
Figure pat00020
can be expressed as The electronic device may calculate the coefficient using Equation 6, which is a matrix calculation equation of the least squares method in the MIA method.

Figure pat00021
Figure pat00021

전술한 수학식 6에서

Figure pat00022
는 출력 값(예: Nx1 차원의 데이터), X는 훈련 입력 벡터(예: Nx6 차원의 데이터), A는 계수 벡터(예: 6x1 차원의 데이터)일 수 있다. MIA 방식은 소규모 크기의 다수 레이어를 통해 각각 부분다항식의 계수 벡터를 독립적으로 구하므로 큰 데이터 입력에 대한 학습 계산을 수행할 수 있다. 즉, MIA 방식은 많은 시나리오가 있는 원자로 감시체계에 적합한 방식이다. GMDH 모델은 부분 다항식으로 2차 다항식을 사용하므로 다음 레이어로 이동할 때마다
Figure pat00023
차 다항식으로 확장될 수 있다. In the above Equation 6
Figure pat00022
may be an output value (eg, Nx1-dimensional data), X may be a training input vector (eg, Nx6-dimensional data), and A may be a coefficient vector (eg, 6x1-dimensional data). Since the MIA method independently obtains the coefficient vector of each partial polynomial through multiple layers of small size, learning calculation for large data input can be performed. That is, the MIA method is suitable for a nuclear reactor monitoring system with many scenarios. The GMDH model uses a second order polynomial as a partial polynomial, so each time you move to the next layer
Figure pat00023
It can be extended to quadratic polynomials.

예시적으로, GMDH 기반 노심 출력 예측 모델의 계수 업데이트는 도 15를 이용하여 좀 더 상세하게 설명한다.As an example, coefficient update of the GMDH-based core power prediction model will be described in more detail with reference to FIG. 15 .

도 15는 일 실시예에 따라 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 사용되는 계수를 계산하기 위한 흐름을 나타내는 모식도이다.15 is a schematic diagram illustrating a flow for calculating coefficients used in a GMDH-based core power prediction model according to an embodiment.

만약 트레이닝 데이터 세트가 50000개인 경우, 해당 데이터 세트는 9:1로 학습 데이터 세트와 테스트 데이터 세트로 나뉠 수 있다(예: 학습 데이터 세트-45000개, 테스트 데이터 세트-5000개). If the training data set is 50000, the data set can be divided into a training data set and a test data set in a ratio of 9:1 (e.g., training data set-45000, test data set-5000).

MIA GMDH기반 노심 출력 예측 모델은 복수의 레이어들을 포함할 수 있다. 각 레이어는 부분 다항식에 대응할 수 있다. 프로세서는 제1 레이어에서 노내 계측기의 샘플 신호 값을 사용하여 2차 부분 다항식의 Z계수(1510, 예: 제1 계수)를 계산할 수 있다. 참고로, 각 계수를 나타내는 Z, V의 알파벳은 임의로 선정된 것으로, 이로 한정하는 것은 아니다. 프로세서는 Z계수에서 소정개수의 상위 값을 선정하고, 선정된 일부 Z계수를 제2 레이어에서 확장할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 제2레이어에서 Z계수의 상위 값을 확장하여 4차 부분 다항식의 V계수(1520, 예: 제2 계수)를 계산할 수 있다. 프로세서는 V 계수에서 소정개수의 상위 값을 선정할 수 있다. 프로세서는 사용자가 지정한 횟수만큼 전술한 계수 계산과정을 반복할 수 있다. 사용자가 지정한 횟수는 전자 장치의 처리 성능 및 메모리의 한계와 검증 시 확인되는 오차에 따라 적절하게 설정될 수 있다. The MIA GMDH-based core power prediction model may include a plurality of layers. Each layer may correspond to a partial polynomial. The processor may calculate the Z coefficient (1510, eg, the first coefficient) of the second-order partial polynomial using the sample signal value of the in-furnace instrument in the first layer. For reference, the letters Z and V representing each coefficient are arbitrarily selected, but are not limited thereto. The processor may select a predetermined number of upper values from the Z coefficients and extend some of the selected Z coefficients in the second layer. For example, the processor may calculate the V coefficient 1520 (eg, the second coefficient) of the 4th order partial polynomial by extending the upper value of the Z coefficient in the second layer. The processor may select a predetermined number of higher values from the V coefficient. The processor may repeat the aforementioned coefficient calculation process as many times as the number of times specified by the user. The number of times designated by the user may be appropriately set according to limitations of processing performance and memory of the electronic device and an error confirmed during verification.

오차는 계수의 상위 값 선정 시에도 사용될 수 있다. 오차는 수학식 7에 의해 산출될 수 있다.Errors can also be used when selecting higher values of coefficients. The error can be calculated by Equation 7.

Figure pat00024
Figure pat00024

프로세서는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 대해 RAST-K 방식에 의해 생성된 학습 데이터 세트 중 입력 신호를 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 입력하여 출력

Figure pat00025
를 계산할 수 있다. 전술한 수학식 7에서,
Figure pat00026
는 학습 데이터 세트의 실제 출력 신호의 값을 나타낼 수 있다. 프로세서는
Figure pat00027
Figure pat00028
간의 오차(예: MSE 값)를 산출할 수 있다. 프로세서는 산출된 오차가 감소되도록 계수를 업데이트할 수 있다.
Figure pat00029
는 오차 계산 시 사용되는 테스트 데이터 세트의 데이터 수를 의미할 수 있다.The processor inputs an input signal from the training data set generated by the RAST-K method for the GMDH-based core power prediction model to the GMDH-based core power prediction model and outputs the output.
Figure pat00025
can be calculated. In the above Equation 7,
Figure pat00026
may represent the value of the actual output signal of the training data set. the processor is
Figure pat00027
and
Figure pat00028
Interval errors (e.g. MSE values) can be calculated. The processor may update the coefficients such that the calculated error is reduced.
Figure pat00029
may mean the number of data in the test data set used in calculating the error.

수학식 7에 의해 산출되는 오차는 상대오차로서, 비교 실시예에 따른 수학식 8의 절대오차와는 달리 출력 값을 보정하는 효과를 가질 수 있다. 작은 출력 값의 오차는 큰 출력 값의 오차보다 과대평가될 수 있는데, 일 실시예에 따른 전자 장치는 상대오차를 통해 보다 정확한 값을 산출할 수 있다.The error calculated by Equation 7 is a relative error, and unlike the absolute error of Equation 8 according to the comparative embodiment, it may have an effect of correcting the output value. An error of a small output value may be overestimated compared to an error of a large output value, and the electronic device according to an embodiment may calculate a more accurate value through a relative error.

Figure pat00030
Figure pat00030

최종 산정된 다항식의 계수는 핵연료 집합체별로 텍스트(text), 아스키(ascii), 또는 바이너리(binary) 포맷(format)로 저장될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 계수 저장은 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 저장 및/또는 구축하는 것으로 해석될 수 있다.The coefficients of the finally calculated polynomial may be stored in a text, ASCII, or binary format for each nuclear fuel assembly, but are not limited thereto. Such coefficient storage may be interpreted as storing and/or constructing a GMDH-based core power prediction model.

GMDH 모델 검증 스크립트는 학습된 GMDH 모델에 대하여 임의의 1개 Case의 노심상태 또는 학습데이터 생산 시 생산된 검증데이터를 입력 및 레퍼런스로 사용할 수 있다. GMDH 모델 검증 스크립트는 입력 및 레퍼런스로 사용된 노심 상태 또는 검증데이터를 GMDH 모델로 재구성된 전노심 출력분포와 비교 검증할 수 있다. 이 결과는 학습된 GMDH 모델의 정확도와 불확실도, 계산 속도 등을 평가할 수 있다. 따라서 GMDH 모델 검증 스크립트는 모델의 성능평가 시 활용될 수 있다. 예시적으로, 표1에 표기된 바와 같이 정확도 오차 범위에 따른 검증 통계치를 모델의 성능으로 평가할 수 있다.The GMDH model verification script can use the core state of any one case of the learned GMDH model or verification data produced when learning data is produced as input and reference. The GMDH model verification script can compare and verify the core state or verification data used as input and reference with the power distribution of the entire core reconstructed as the GMDH model. This result can evaluate the accuracy and uncertainty of the learned GMDH model, and the computational speed. Therefore, the GMDH model verification script can be used when evaluating the performance of the model. Illustratively, as shown in Table 1, the verification statistics according to the accuracy error range can be evaluated as the performance of the model.

오차범위error range 1주기1 cycle
unroddedunrodded
1주기1 cycle
roddedrodded
4주기cycle 4
unroddedunrodded
4주기cycle 4
roddedrodded
< ±5%< ±5% 95.925%95.925% 96.173%96.173% 97.138%97.138% 97.169%97.169% < ±3%< ±3% 92.186%92.186% 93.563%93.563% 94.278%94.278% 95.070%95.070% < ±1%< ±1% 73.157%73.157% 77.706%77.706% 77.104%77.104% 80.548%80.548% > ±15%> ±15% 0.586%0.586% 0.417%0.417% 0.1840.184 0.196%0.196%

도 16은 일 실시예에 따른 핵연료 집합체별로 코발트 노내 계측기 및/또는 바나듐 노내 계측기를 GMDH 기반 노심 출력 예측모델을 적용시킨 결과를 도시한다.16 illustrates a result of applying a GMDH-based core power prediction model to a cobalt furnace meter and/or a vanadium furnace meter for each nuclear fuel assembly according to an embodiment.

코발트 노내 계측기 및/또는 바나듐 노내 계측기는 즉발 노내 계측신호를 발생시킬 수 있다. 코발트 노내 계측기 및/또는 바나듐 노내 계측기는 저연소형 재료이므로 계측기의 수명 또한 증가되는 장점이 있을 수 있다. The cobalt furnace meter and/or the vanadium furnace meter may generate an immediate furnace meter signal. Since the cobalt in-furnace meter and/or the vanadium in-furnace meter is a low-combustible material, the life of the meter may also be increased.

도 16을 참조하면, 코발트 노내 계측기 및/또는 바나듐 노내 계측기를 사용하는 경우, 각각의 핵 연료 집합체에 대한 기준 값, GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 코발트 노내 계측기에 적용시킨 값 및 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 바나듐 노내 계측기에 적용시킨 값을 각각 나타낼 수 있다. 각각의 값을 확인하면 동일한 값이거나 근소한 차이만 있는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 16, when a cobalt furnace instrument and/or a vanadium reactor instrument are used, the reference value for each nuclear fuel assembly, the value obtained by applying the GMDH-based core power prediction model to the cobalt reactor instrument, and the GMDH-based core power prediction Each value obtained by applying the model to the instrument in the vanadium furnace can be represented. If you check each value, you can see that it is the same value or there is only a slight difference.

도 17은 일 실시예에 따른 하나의 핵연료 집합체의 코발트 노내 계측기 및/또는 바나듐 노내 계측기를 GMDH 기반 노심 출력 예측모델을 적용시킨 결과의 그래프이다.17 is a graph of a result of applying a GMDH-based core power prediction model to a cobalt reactor and/or a vanadium furnace instrument of one nuclear fuel assembly according to an embodiment.

도 17을 참조하면, 핵연료 집합체별로 각 노내 계측기에 대한 값을 그래프화시켜 기준 값과 유사한 결과를 가시적으로 확인할 수 있다.Referring to FIG. 17 , it is possible to visually confirm a result similar to the reference value by graphing values for each in-reactor instrument for each nuclear fuel assembly.

결과적으로, 일 실시예에 따른 전자 장치는 노내 계측기의 종류와 무관하게 별도의 데이터 전처리 없이 GMDH 기반 노심 출력 예측모델을 적용시켜 출력분포를 예측할 수 있다.As a result, the electronic device according to an embodiment may predict a power distribution by applying a GMDH-based core power prediction model without separate data preprocessing, regardless of the type of in-furnace instrument.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented as hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA). array), programmable logic units (PLUs), microprocessors, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software. For convenience of understanding, there are cases in which one processing device is used, but those skilled in the art will understand that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it can include. For example, a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, intended to be interpreted by or provide instructions or data to a processing device. , or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on computer readable media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination, and the program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in the art of computer software. may be Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.

위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware device described above may be configured to operate as one or a plurality of software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on this. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.

Claims (20)

프로세서에 의해 수행되는 노심 출력 예측 방법에 있어서,
복수의 핵연료 집합체들 중 노내 계측기가 위치한 하나 이상의 핵연료 집합체에서 노내 계측 신호를 수집하는 단계;
상기 노내 계측 신호들 중 타겟 핵연료 집합체 또는 타겟 핵연료 집합체 주변의 핵연료 집합체 중 적어도 하나에 위치된 노내 계측기에 의해 측정된 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계; 및
상기 타겟 핵연료 집합체에 대해 미리 학습된 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 상기 선택된 노내 계측 신호들을 적용함으로써 노심의 축방향에 대해 예측된 출력분포를 출력하는 단계:
를 포함하는 노심출력 예측 방법.
A core power prediction method performed by a processor,
collecting an in-reactor measurement signal from one or more nuclear fuel assemblies where an in-reactor instrument is located among a plurality of nuclear fuel assemblies;
selecting one or more in-furnace measurement signals measured by an in-furnace instrument located in at least one of a target fuel assembly or a nuclear fuel assembly around the target fuel assembly from among the in-furnace measurement signals; and
Outputting a predicted power distribution in the axial direction of the core by applying the selected in-reactor measurement signals to a pre-learned GMDH-based core power prediction model for the target fuel assembly:
Core power prediction method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계는,
하나 이상의 노내 계측기 중 상기 타겟 핵연료 집합체와 공간적으로 가까운 순서에 기초하여 후보 노내 계측기를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 후보 노내 계측기에서 측정된 상기 하나 이상의 노내 계측 신호를 선택하는 단계;
를 포함하는 노심 출력 예측 방법.
According to claim 1,
The step of selecting one or more in-furnace measurement signals,
determining a candidate in-reactor instrument based on an order of one or more in-reactor instruments that are spatially proximate to the target fuel assembly; and
selecting the one or more in-furnace measurement signals measured by the determined candidate in-furnace instrument;
Core output prediction method comprising a.
제2항에 있어서,
상기 후보 노내 계측기를 결정하는 단계는,
상기 타겟 핵연료 집합체와 공간적으로 가까운 상위 4개의 후보 노내 계측기를 결정하는 단계
를 포함하는 노심 출력 예측 방법.
According to claim 2,
The step of determining the candidate in-furnace instrument,
determining the top four candidate in-reactor instruments that are spatially close to the target fuel assembly;
Core output prediction method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 예측된 출력분포를 출력하는 단계는,
상기 노내 계측기가 결여된(absent) 핵연료 집합체에 대해서 제1 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 기초하여 예측하는 단계; 및
상기 노내 계측기가 위치된 핵연료 집합체에 대해서 제2 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 기초하여 예측하는 단계
를 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 1,
In the step of outputting the predicted power distribution,
predicting based on a first GMDH-based core power prediction model for a nuclear fuel assembly lacking the in-reactor instrument; and
Predicting based on a second GMDH-based core power prediction model for a fuel assembly in which the in-reactor instrument is located.
Core power prediction method comprising a.
제1항에 있어서,
미리 생성된 학습 데이터 세트의 입력 신호들 중 학습의 대상이 되는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델이 할당된 핵 연료 집합체 또는 해당 핵 연료 집합체의 주변에 위치된 노내 계측기에 대응하는 입력 값을 추출하는 단계; 및
미리 생성된 학습 데이터 세트의 출력신호를 미리 결정된 샘플링 간격에 기초하여 샘플링함으로써 출력 값을 결정하는 단계
를 더 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 1,
Extracting an input value corresponding to a nuclear fuel assembly to which a GMDH-based core power prediction model to be trained is assigned or an in-reactor instrument located around the corresponding nuclear fuel assembly among input signals of a pre-generated training data set; and
determining an output value by sampling an output signal of a previously generated training data set based on a predetermined sampling interval;
Core power prediction method further comprising.
제5항에 있어서,
상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델의 학습에 원자로의 동작 시나리오 별로 상기 학습 데이터 세트를 생성하는 단계,
를 더 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 5,
Generating the learning data set for each nuclear reactor operation scenario in learning the GMDH-based core power prediction model;
Core power prediction method further comprising.
제1항에 있어서,
상기 프로세서가 미리 생성된 학습 데이터 세트를 이용하여 다항식의 계수를 선정하는 단계;
를 더 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 1,
selecting, by the processor, coefficients of a polynomial using a pre-generated training data set;
Core power prediction method further comprising.
제7항 있어서,
상기 계수를 선정하는 단계는,
상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 대해 학습 데이터 세트 중 입력 신호를 상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델에 입력하여 출력된 값과 학습 데이터 세트의 실제 출력 신호의 값 간의 오차에 기초하여 상기 오차가 감소되는 계수를 선정하는 단계
를 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 7,
The step of selecting the coefficient is,
For the GMDH-based core power prediction model, a coefficient by which the error is reduced based on an error between a value output by inputting an input signal from a training data set to the GMDH-based core power prediction model and an actual output signal value of the training data set. Steps to select
Core power prediction method comprising a.
제8항 있어서,
상기 계수를 선정하는 단계는,
각 예측된 출력과 실체 출력 값 간의 차이를 실제 출력 값으로 나눈 것의 제곱 값들의 합에 기초하여 상기 오차를 계산하는 단계
를 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 8,
The step of selecting the coefficient is,
Calculating the error based on a sum of squares of the difference between each predicted output and the actual output value divided by the actual output value.
Core power prediction method comprising a.
제7항에 있어서,
노내계측기 샘플신호 값을 이용하여 제1 부분다항식의 제1 계수를 계산하는 단계;
상기 계산된 제1 계수 중 미리 결정된 개수의 제1 계수를 선정하는 단계;
상기 선정된 제1 계수를 이용하여 제2 부분다항식의 제2 계수를 계산 및 선정하는 단계
를 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 7,
calculating a first coefficient of a first partial polynomial using the furnace instrument sample signal value;
selecting a predetermined number of first coefficients from among the calculated first coefficients;
Calculating and selecting a second coefficient of a second partial polynomial using the selected first coefficient
Core power prediction method comprising a.
제10항에 있어서,
상기 제2 부분다항식의 차수는 상기 제1 부분다항식의 차수보다 더 높은,
노심출력 예측 방법.
According to claim 10,
The degree of the second partial polynomial is higher than the degree of the first partial polynomial,
Core output prediction method.
제11항에 있어서,
상기 제1 부분다항식은 2차식인,
노심출력 예측 방법.
According to claim 11,
The first partial polynomial is a quadratic expression,
Core output prediction method.
제1항에 있어서,
상기 예측된 출력분포를 출력하는 단계는,
제어봉 삽입 시 증가된 차수를 가지는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 이용하여 노심출력을 예측하는 단계
를 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 1,
In the step of outputting the predicted power distribution,
Predicting core power using a GMDH-based core power prediction model having an increased order when control rods are inserted
Core power prediction method comprising a.
제1항 있어서,
핵연료 집합체별로 상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 저장하는 단계;
를 포함하는 노심출력 예측 방법.
According to claim 1,
storing the GMDH-based core power prediction model for each nuclear fuel assembly;
Core power prediction method comprising a.
원자로 노심출력 예측 시스템에 있어서,
원자로 노심; 및
상기 원자로 노심에 연결된 전자 장치; 를 포함하고,
상기 원자로 노심은,
상기 원자로 노심 내에 배치된 복수의 핵연료 집합체들; 및
상기 복수의 핵연료 집합체들 중 적어도 하나의 핵연료 집합체 내부에 배치된 노내 계측기; 를 포함하고,
상기 전자 장치는,
상기 노내 계측기로부터 노내 계측 신호를 전송받는 통신부;
상기 복수의 핵연료 집합체들 각각에 대해 개별적으로 미리 학습된 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델들을 저장하는 메모리; 및
상기 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델들 중 타겟 핵연료 집합체에 대한 노심 출력 예측 모델을 이용하여, 상기 타겟 핵연료 집합체 또는 타겟 핵연료 집합체 주변의 핵연료 집합체 중 적어도 하나에 위치된 노내 계측기에 의해 측정된 하나 이상의 노내 계측 신호로부터 노심출력을 예측하는 프로세서;
를 포함하는 노심출력 예측 시스템.
In the reactor core power prediction system,
nuclear reactor core; and
electronics coupled to the reactor core; including,
The reactor core,
a plurality of nuclear fuel assemblies disposed within the reactor core; and
an in-furnace instrument disposed inside at least one of the plurality of fuel assemblies; including,
The electronic device,
a communication unit for receiving an in-furnace measurement signal from the in-furnace measuring instrument;
a memory storing pre-trained GMDH-based core power prediction models individually for each of the plurality of fuel assemblies; and
Using a core power prediction model for a target fuel assembly among the GMDH-based core power prediction models, one or more in-reactor measurements measured by an in-reactor instrument located in at least one of the target fuel assembly or a fuel assembly around the target fuel assembly a processor predicting a core power from the signal;
Core power prediction system comprising a.
제15항에 있어서,
상기 원자로 노심은 상기 복수의 핵연료 집합체들 내부에 삽입되는 제어봉을 더 포함하는 노심출력 예측 시스템.
According to claim 15,
The reactor core further comprises a control rod inserted into the plurality of nuclear fuel assemblies.
제15항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 핵연료 집합체들의 내부에 제어봉이 삽입되는 경우, 제어봉이 삽입된 복수의 핵연료 집합체들의 각각의 핵연료 집합체에 대해서는 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델을 교체하는,
노심출력 예측 시스템.
According to claim 15,
the processor,
When a control rod is inserted into the plurality of nuclear fuel assemblies, a GMDH-based core power prediction model is replaced for each fuel assembly of the plurality of fuel assemblies into which the control rod is inserted.
Core power prediction system.
제17항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 핵연료 집합체들에 상기 제어봉이 삽입되는 경우, 디폴트 차수보다 높은 차수의 GMDH 기반 노심 출력 예측 모델로 교체하는,
노심출력 예측 시스템.
According to claim 17,
the processor,
When the control rods are inserted into the plurality of nuclear fuel assemblies, replacing with a GMDH-based core power prediction model of a higher order than the default order,
Core power prediction system.
제1항에 있어서,
상기 노내 계측기는 로듐 계측기인 노심출력 예측 시스템.
According to claim 1,
The reactor core power prediction system is a rhodium meter.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 명령어를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.A computer-readable recording medium storing one or more computer programs including instructions for performing the method of any one of claims 1 to 14.
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