MXPA03011746A - Metodo y disposicion para desarrollar patrones de barra en reactores nucleares. - Google Patents

Abstract

En el metodo, se define un grupo de limites aplicables a un diseno de patron de barras de prueba, y se establece una estrategia de secuencia para colocar uno o mas subgrupos del diseno de patron de barras de prueba. La operacion del reactor en un subgrupo del diseno de patron de barras de prueba, que puede ser un subgrupo de haces de combustible en un nucleo de reactor, por ejemplo, es simulada para producir una pluralidad de resultados simulados. Los resultados simulados son comparados contra los limites, y se proporcionan datos de la comparacion para indicar si cualquiera de los limites fue violado por el diseno de patron de barras de prueba durante la simulacion. Un disenador o ingeniero puede utilizarlos datos para determinar que parametros de operador necesitan ser ajustados (por ejemplo, posiciones de muesca de cuchilla de control, por ejemplo) con el fin de crear un diseno de patron de barras derivado para la simulacion, y finalmente perfeccionar un diseno de patron de barras para un nucleo particular.

Description

METODO Y DISPOSICION PARA DESARROLLAR PATRONES DE BARRA EN REACTORES NUCLEARES ANTECEDENTES DE LA INVENCION CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere en general a reactores nucleares, y más particularmente a la identificación de diseños de patrones de barras para un núcleo de un reactor nuclear.

TECNICA RELACIONADA Un núcleo de un reactor nuclear, tal como un reactor de agua en ebullición (BWR) o reactor de agua presurizada (PWR) tiene varios cientos de haces de combustible de barras de combustible (BWR) o grupos de barras de combustible (PWR) que tienen diferentes características. Estos haces (grupos de barras de combustible) preferiblemente están dispuestos de manera que la interacción entre las barras dentro del haz de combustible (grupo de barras) y entre los haces de combustible (grupos de barras de combustible) satisface todas las restricciones de diseño de reactor y de regulación, incluyendo restricciones gubernamentales y especificadas por el cliente. Además, el diseño de patrón de barras, por ejemplo, la disposición de mecanismos de control tales como cuchillas de control (BWR) o barras de control (PWR) dentro del núcleo debe ser determinado con el fin de optimizar la energía de ciclo del núcleo. La energía de ciclo del núcleo es la cantidad de energía que un núcleo de reactor genera antes de que el núcleo necesite ser recargado con nuevos elementos de combustible, tal como se realiza en una interrupción de servicio. En el caso de un reactor de agua en ebullición, por ejemplo, el número de disposiciones de haces potenciales dentro del núcleo y disposiciones de elemento de combustible individuales dentro de un haz puede estar en exceso de varios cientos de aspectos factoriales. A partir de estas muchas diferentes posibles configuraciones, solo un pequeño porcentaje de los diseños de patrones de barras puede satisfacer todas las restricciones de diseño aplicables. Además, sólo un pequeño porcentaje de estos diseños de patrones de barras, los cuales satisfacen todas las restricciones de diseño aplicables, son económicos. Tradicionalmente, se han hecho determinaciones de diseño de patrones de barra en una base de ensayo y error. Específicamente, y basándose solamente en experiencia pasada del ingeniero o diseñador, para diseñar un diseño de patrón de barra se identificó un diseño de patrón inicial. El diseño de patrón de barra inicialmente identificado después fue simulado en una computadora. Si no se satisface una restricción de diseño particular, entonces la disposición se modifica y se realiza otra simulación por computadora. Típicamente, se requirieron muchas semanas de recursos antes de que se identificara un diseño de patrón de barras apropiados utilizando el procedimiento anteriormente descrito. Por ejemplo, un procedimiento actual que se está utilizando es un procedimiento de diseño de patrón de barras manual independiente que requiere que un diseñador introduzca en forma repetida parámetros operacionales específicos de planta de reactor a un archivo de texto ASCII, el cual es un archivo de entrada. Los datos introducidos en el archivo de entrada incluyen posiciones de muesca de cuchilla de la cuchillas de control (si el reactor evaluado es un reactor de agua en ebullición (BWR)), flujo del núcleo, exposición del núcleo (por ejemplo, la cantidad de llenado en un ciclo de energía de núcleo, medida en mega-vatios días por periodo corto (MWD/sit), etc. Una Condición de Regulación Nuclear (NCR) permitió que el programa de simulación del núcleo lea el archivo de entrada resultante y produzca los resultados de simulación a un archivo de texto ordinario. Un diseñador entonces evacúa la salida de simulación para determinar si los criterios de diseño se han satisfecho, y también para verificar que no hayan ocurrido ningún tipo de violación de márgenes en límites térmicos. La falla para satisfacer los criterios de diseño (es decir, la violación de uno o más límites) requiere de la modificación manual por parte del diseñador al archivo de entrada. Específicamente, el diseñador manualmente podría cambiar uno o más parámetros de operación y regresar al programa de circulación de núcleo. Este procedimiento se repitió hasta que se logró un diseño de patrón de barras satisfactorio. Este procedimiento es extremadamente consumidor de tiempo. Los archivos de texto ASCI requeridos son laboriosos para su construcción, y por lo general son propensos a errores. Los archivos son de formato fijo y extremadamente largos, algunas veces excediendo las 5,000, líneas de código. Un error individual en el archivo da como resultado una falla del simulador, o lo peor, da como resultado un punto moderadamente errante que puede ser difícil de detectar inicialmente, pero saldrá con el tiempo y las iteraciones tal vez reduzcan la energía de ciclo de núcleo cuando se coloquen en un núcleo de reactor nuclear de operación real. Además, no se proporciona ningún tipo de ayuda a través del procedimiento interactivo manual con el fin de guiar a un diseñador hacia una solución de diseño de patrón de barras más favorable. En el procedimiento actual, la experiencia e intuición del diseñador o ingeniero responsable son los únicos medios para determinar una solución de diseño de patrón de barras.

COMPENDIO DE LA INVENCION La presente invención describe un método y disposición para desarrollar un diseño de patrón de barras para un reactor nuclear, en donde el diseño de patrón de barras representa un mecanismo de control para operar el reactor nuclear. En el método, se define un grupo de límites aplicables a un diseño de patrón de barras de prueba, y se establece una estrategia de secuencia para colocar uno o más subgrupos del diseño de patrón de barras de prueba basándose en los límites. La operación de reactor en un subgrupo del diseño de patrón de barras de prueba, el cual puede ser un subgrupo de haces de combustible en un núcleo de reactor, por ejemplo, se simula para producir una pluralidad de resultados simulados. Los resultados simulados son comparados contra los límites, y los datos de la comparación se proporcionan para indicar si cualquiera de los límites que fue violado por el diseño de patrón de barras de prueba durante la simulación. Basándose en los datos, un diseñador o ingeniero puede determinar que parámetros de operador necesitan ser ajustados (por ejemplo, posiciones de muesca de cuchilla de control, por ejemplo) con el fin de crear un diseño de patrón de barras derivado para la simulación. En otra modalidad, se puede invocar una rutina de utilización, la cual itera los pasos anteriores sobre un número de diferentes de diseño de patrón de barras, constantemente mejorando los límites violados con el fin de obtener un diseño de patrón de barras óptimo que será utilizado en un núcleo de reactor nuclear.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La presente invención se entenderá más fácilmente a partir de la descripción dada más adelante y los dibujos anexos, en donde elementos similares están representados por números de referencia similares, los cuales se proporcionan a manera de ilustración solamente y de esta manera no limitan la presente invención, y en donde: La Figura 1 ilustra una disposición para implementar el método de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención; La Figura 2 ilustra un servidor de aplicación de la disposición para implementar el método de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención; La Figura 3 ilustra una base de datos de relación teniendo bases de datos subordinadas de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención; La Figura 4 es un diagrama de flujo que describe el método de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención; La Figura 5 es un diagrama de flujo ¡lustrando el paso de simulación de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención; Las Figuras 6A y 6B son diagramas de flujo ilustrando la modificación de un diseño de patrón de barras y procedimiento iterativo de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención; La Figura 7 es un diagrama de flujo ilustrando el paso de comparación de la Figura 4 con mayor detalle de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención; Las Figura 8-13 son imágenes de pantalla de una aplicación a base de computadora ilustrativa para describir adicionalmente varios aspectos del método y disposición de la presente invención; y La Figura 14 es un diagrama de flujo que describe una rutina de utilización usada de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención .

DESCRIPCION DETALLADA El método y disposición para desarrollar un diseño de patrón de barras para un reactor nuclear pueden incluir una interfase de usuario gráfica (GU!) y un medio de procesamiento (por ejemplo, un programa activado por software, procesador, servidor de aplicación, etc.) para que un usuario pueda crear virtualmente diseños de patrón de barras (por ejemplo, posiciones de muesca y secuencias para patrones de barra de control para reactores de agua en ebullición, secuencias de grupo para patrones de barra de control para reactores de agua presurizada, etc.) que pueden ser revisados en un dispositivo de presentación adecuado por parte del usuario. La disposición proporciona realimentación al usuario, basándose en cómo una solución de diseño de patrón de barras propuesta satisface los límites de entrada del usuario o restricciones para la operación de reactor nuclear simulada. Comenzado con un diseño de patrón de barras de prueba inicial, el usuario, a través de la interfase de usuario gráfica, introduce límites (por ejemplo, los límites pueden ser datos de restricción específicos de planta, por ejemplo) que sean aplicables al diseño de patrón de barras de prueba que será simulado. Por ejemplo, los datos de restricción o límites pueden ser definidos como un grupo de valores de funcionamiento de operación y núcleo de límite u objetivo para una planta de reactor específica o ciclo de energía de núcleo. El usuario, a través de la interfase de usuario gráfica, entonces puede inicia runa simulación de reactor (por ejemplo, una simulación tridimensional utilizando códigos de simulación otorgados por la NRC) del diseño de patrón de barras de prueba, y ver los resultados a partir de la simulación. En un aspecto, el método calcula una función objetiva para comparar como un diseño de patrón de barras simulado estrechamente satisface los límites o restricciones. Una función objetiva es una ecuación matemática que incorpora las restricciones o límites y cuantifica la adherencia del diseño de patrón de barras a los límites. Por ejemplo, basándose en los resultados de la simulación y los valores de función de objeción calculados, el usuario, quien puede ser un diseñador de núcleo, ingeniero o supervisor de planta, por ejemplo, es capaz de determinar si un diseño particular satisface los requerimientos de límites del usuario (es decir, satisface un requerimiento máximo de energía de ciclo). A través de la interfase de usuario gráfica, el usuario entonces puede modificar el diseño de patrón de barras de prueba para crear un diseño de patrón de barras derivado, y emitir comandos para repetir la simulación para determinar si existe alguna mejora de funcionamiento en el diseño de patrón de barras derivado. Además, el usuario, a través de la interfase de usuario gráfica, puede iterar las funciones (por ejemplo, simulación, comparación de resultados con límites para modificar si hay límites volátiles, etc.) sobre diseños de patrón de barras N hasta que un diseño simulado satisface todos los límites, o satisface todos los límites dentro de un margen que es aceptable para el usuario. El método y disposición de la presente invención proporciona varias ventajas. En primer lugar, el método y disposición utilizan un ambiente de cómputo para efectuar una reducción de 10 veces en la cantidad de tiempo necesaria para crear un diseño de patrón de barras deseable para un reactor nuclear. El método se adhiere perfectamente a las restricciones de entrada de usuario o límites de diseño (por ejemplo, si la función objetiva no es igual a cero, el diseño de patrón de barras no está completo). El método y disposición ofrecen una mayor flexibilidad operacional para cambiar diseños de patrón de barras rápidamente y simular los diseños alterados, según comparado con el procedimiento iterativo manual convencional. Ya no se presentan errores al intentar generar un archivo de entrada simulador, como se describe con respecto al procedimiento iterativo manual. La Figura 1 ilustra una disposición para implementar el método de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención. Haciendo referencia a la Figura 1, la disposición 1000 incluye un servidor de aplicación 200, el cual puede servir como un nexo central de un sitio web accesible, por ejemplo. El servidor de aplicación 200 puede ser modalizado como cualquier servidor de aplicación conocido, tal como un servidor de aplicación WINDOWS 2000, por ejemplo. El servidor de aplicación 200 puede ser operativamente conectado a una pluralidad de servidores de cálculo 400, un servidor criptográfico 260 y a una memoria 250. La memoria 250 puede ser modalizada como un servidor de base de datos de relación, por ejemplo. Una pluralidad de usuarios externos 300 puede comunicarse con el servidor de aplicación' 200 a través de un medio codificado crípticamente adecuado tal como una conexión de capa de enchufe de seguridad de 128 bits codificada crípticamente (SSL) 375, aunque la presente invención no está limitada a este medio de codificación codificado crípticamente. Un usuario 300 puede conectarse al servidor de aplicación 200 a través de Internet o a partir de cualquier computadora personal, computadora portátil, auxiliar digital personal (PDA), etc., utilizando un interfase adecuada tal como un navegador de Internet a base de Web. Además, el servidor de aplicación 200 tiene acceso a usuarios internos 350 a través de una conexión de red de área local adecuada (LAN 275), de manera que los usuarios internos 350 tienen acceso a través de una Intranet, por ejemplo. El servidor de aplicación 200 es responsable de la seguridad en línea, para dirigir todos los cálculos e introducir los datos con el fin de calcular los valores de función objetiva, y para la creación de representaciones gráficas adecuadas de las varias características de un diseño de patrón de barras que un usuario puede revisar. La información gráfica se comunica a través de la conexión 375 de SSL de 128 bits o la LAN 275 (que será presentada en un dispositivo de presentación adecuado de los usuarios 300/350). De aquí en adelante, el término usuario se refiere tanto a un usuario interno 300 como a un usuario externo 300. Por ejemplo, el usuario puede ser cualquiera de un representante de una planta de reactor nuclear que tiene acceso al sitio web para determinar un diseño de patrón de barras para su reactor nuclear, y/o un vendedor contratado por un sitio de planta de reactor para desarrollar diseños de patrón de barras utilizando el método y disposición de la presente invención. La Figura 2 ilustra un servidor de aplicación 200 asociado con la disposición de la Figura 1. Haciendo referencia a la Figura 2, el servidor de aplicación 200 utiliza una barra colectora 205 para conectar varios componentes y para proporcionar una trayectoria para los datos recibidos de los usuarios. La barra colectora 205 puede ser ¡mplementada con arquitecturas convencionales de barra colectora tales como componentes periféricos que interconectan la barra colectora (PCI) que son estándares en muchas arquitecturas de computadora. Se pueden utilizar también arquitecturas de barra colectora alternativas, tales como V EBUS, NUBUS, barras colectoras de datos de dirección, RA bus, DDR (doble velocidad de datos), etc., para implementar la barra colectora 205. Los usuarios comunican la información al servidor de aplicación 200 a través de una conexión adecuada (LAN 275 o interfase de red 225) para comunicarse con el servidor de aplicación 300. El servidor de aplicación 200 también puede incluir un procesador huésped 210, el cual puede ser construido con microprocesadores convencionales tales como los procesadores PENTIUM actualmente disponible. El procesador huésped 210 representa un nexo central a partir del cual se realizan funciones en tiempo real y no real en el servidor de aplicación 200, tales como funciones de interfase de usuario gráfica (GUI) y de navegador, funciones de seguridad de dirección, cálculos de dirección tales como cálculos de las funciones objetivas para varios límites, etc., para presentarse y ser revisados por el usuario. Por consiguiente, el procesador huésped 210 puede incluir una interfase de usuario gráfica 230, la cual puede ser modalizada en software como un navegador. Los navegadores son dispositivos de software que presentan una interconexión a, e ¡nteractúan con usuarios de la disposición 100. El navegador es responsable de formatear y presentar componentes de interfase de usuario (por ejemplo, hipertexto, ventanas, etc.) e imágenes. Los navegadores típicamente son controlador y comandados por el lenguaje de descripción de hipertexto estándar (es decir, HTML). Además, o en forma alternativa, cualesquiera decisiones en el flujo de control de la interfase de usuario gráfica 230 que requieran de más interacción detallada por el usuario pueden ser implementadas utilizando JavaScript. Ambos lenguajes pueden ser personalizados o adaptados para los detalles específicos de una implementación de servidor de aplicación 200 dada, y las imágenes pueden ser presentadas en el navegador utilizando esquemas de compresión bien conocidos JPG, GIF, TIFF y otros esquemas de compresión estandarizados, otros lenguajes no estandarizados y esquemas de compresión que pueden ser utilizados para la interfase de usuario gráfica 230, tales como XML, lenguajes "casero" u otros lenguajes y esquemas no estandarizados conocidos. El procesador huésped 210 puede ser operativamente conectado a un servidor criptográfico 260. Por consiguiente, el servidor de aplicación 200 implementa todas las funciones de seguridad utilizando el servidor criptográfico 260, con el fin de establecer una pared de seguridad para proteger a la disposición 1000 de las ramificaciones de seguridad externas. Además, el servidor criptográfico 260 asegura toda la información personal de los usuarios registrados. El servidor de aplicación 200 también puede ser operativamente conectado a una pluralidad de servidores de cálculo 400. Los servidores de cálculo 400 pueden realizar todos los cálculos requeridos para procesar datos introducidos por el usuario, dirigir la simulación de un diseño de patrón de barras, calcular valores para la comparación como se describirá con mayor detalle más adelante, y proporcionar resultados que puedan ser presentados a través de ia interfase de usuario gráfica 230, bajo la dirección del servidor de aplicación 200. Los servidores de cálculo 400 pueden ser modalizados como servidores WINDOWS 2000, por ejemplo. Más particularmente, los servidores de cálculo 400 pueden ser configurados para realizar una multitud de cálculos complejos que pueden incluir, pero no se limitan a, configurar la función objetiva y calcular los valores de la función objetiva, ejecutar un programa simulador tridimensional para simular la operación del núcleo del reactor en un diseño de patrón de barras de prueba particular y para generar salidas a partir de la simulación, proporcionando datos de resultados para el acceso y presentación a través de un usuario mediante la interfase de usuario gráfica 230, e iterar una rutina de optimización como se describirá más adelante con detalle. La Figura 3 ilustra un servidor de base de datos ilustrativo 250 de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención. La memoria o servidor de base de datos 250 puede ser una base de datos de relación tal como un servidor de base de datos de relación Oracle 8i Alpha ES 40. El servidor de base de datos de relación 250 puede contener un número de bases de datos subordinadas que manejan todos los datos necesarios y resultados con el fin de implementar el método de la presente invención. Por ejemplo, el servidor de base de datos de relación 250 puede incluir áreas de almacenamiento que contienen bases de datos subordinadas tales como bases de datos de límites 251, que es una base de datos que almacena todos los límites de entrada de usuario y/o restricciones de diseño para todos los diseños de patrón de barras de prueba que son evaluados para un reactor nuclear particular. Además, el servidor de base de datos de relación 250 puede incluir una base de datos en cola 253, la cual almacena todos los parámetros para un diseño de patrón de barras particular que van a ser simulados en el simulador tridimensional. Todos los resultados del simulador pueden ser almacenados en una base de datos de resultados de simulador 255. La base de datos de resultados de simulador 255 (y la base de datos de límites 251) pueden ser introducidos por los servidores de cálculo 400 con el fin de calcular un número de valores de función objetiva que son aplicables a un diseño de patrón de barras de prueba particular. Estos valores de función objetiva pueden ser almacenados en una base de datos de valores de función objetiva 257 dentro del servidor de base de datos de relación 250. Una base de datos de parámetros de entrada de simulador tridimensional 259 también puede ser incluida dentro del servidor de base de datos de relación 250. La base de datos 259 puede incluir las posiciones de patrón de barras y parámetros de operación del reactor para todos los pasos de exposición. Ya que los servidores de cálculo 400 están operativamente conectados a y pueden comunicarse con el servidor de base de datos de relación 250, cada una de las bases de datos subordinadas descritas en la Figura 3 puede tener acceso a uno o más servidores de cálculo 400. La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra el método de acuerdo con la modalidad ilustrativa de la invención, que describe en términos de un diseño de patrón de barras para un reactor de agua en ebullición ilustrativo, entendiéndose que el método y la disposición son aplicables a reactores de agua presurizada, reactores enfriados de gas y reactores de agua pesada. Haciendo referencia a la Figura 4, se selecciona una placa de reactor para evaluación en el paso S5 y se definen los límites que van a ser utilizados en una simulación para un diseño de patrón de barras de prueba de la planta seleccionada (paso S10). Basándose en los límites, se establece la estrategia de secuencia para el movimiento de mecanismo de control (por ejemplo, posiciones de muesca de cuchilla de control, posiciones de barra de control, etc.) (paso S20). La operación del reactor puede ser simulada (paso S30) en todo el diseño de núcleo, o enfocarse en un subgrupo del diseño de patrón de barras, el cual puede ser un subgrupo de haces de combustible en . un núcleo de reactor, por ejemplo, con el fin de producir una pluralidad de resultados simulados. Los resultados simulados son comparados con los límites (paso S40), y basándose en la comparación, se proporcionan datos ilustrando si se han violado algunos límites (paso S50). Los datos también proporcionar al usuario una indicación de que ubicación en el núcleo simulado están los violadores más grandes o contribuyentes más grandes para una violación de límite. Cada uno de estos pasos ahora se describirá con detalle a continuación. Las Figuras 8-13 son pantallas que describen una aplicación a base de computadora ilustrativa para describir además varios aspectos del método y disposición de la presente invención. Estas figuras pueden ser ocasionalmente referidas en la siguiente descripción del método y disposición de la invención. Inicialmente, se selecciona una planta de reactor (paso S5) de manera que se puede seleccionar un diseño de patrón de barras de prueba inicial. La planta de reactor puede ser seleccionada de una lista almacenada, tal como se almacena en una base de datos accesible tal como la base de datos de relación 250, por ejemplo. El reactor que será evaluado puede ser cualquiera de un reactor de agua en ebullición, reactor de agua presurizada, reactor enfriado con gas, o reactor de agua pesada, por ejemplo. Los datos de plantas previamente evaluadas pueden ser almacenados, y la planta listada bajo una carpeta accesible adecuada tal como puede ser accesada a través de un dispositivo de entrada adecuado (ratón, teclado, pantalla de plasma de toque, etc.) y la interfase de usuario gráfica 230. Se puede seleccionar una planta, y se puede seleccionar un diseño de patrón de barras de prueba inicial. El patrón de barras de prueba inicial puede ser seleccionado de un diseño de patrón de barras utilizado en una simulación previa, seleccionado basándose en un diseño de patrón de barras de un reactor que es similar al reactor que se está evaluando, y/o de un diseño de patrón de barras real utilizado en un ciclo de energía de núcleo anterior en la planta de reactor que se está evaluando. Una vez que se selecciona la planta, se puede seleccionar un diseño de patrón de barra inicial introduciendo un diseño de prueba previo utilizando la interfase de usuario gráfica 230 para entrar a una página web de configuración de planta. Por ejemplo, la página web puede permitir que un usuario seleccione un "tamaño de modelo", por ejemplo, un núcleo de un cuarto, la mitad de un núcleo, un núcleo completo, para valuación en una simulación subsecuente. Además, un usuario puede seleccionar una opción de simetría de núcleo (por ejemplo, octante, cuadrante, sin simetría) para el tamaño de modelo seleccionado, oprimiendo en un menú de caída adecuado, y similares. Al seleccionar la "simetría octante", el usuario puede modelar el reactor asumiendo que los 8 ociantes (en donde un octante es un grupo de haces de combustible, por ejemplo) son similares al octante modelado. Consecuentemente, el tiempo del simulador generalmente es incrementado por un factor de 8. Similarmente, al seleccionar la "simetría cuadrante", el usuario puede modelar el reactor asumiendo que cada uno de los cuatro cuadrantes son similares al cuadrante modelado. De esta manera, el tiempo de simulador generalmente es incrementado por un factor de cuatro. Si las asimetrías en las propiedades del haz evitan la simetría octante o cuadrante, el usuario también puede especificar que no hay ninguna simetría. Se define (paso S10) un grupo de límites aplicables al diseño de patrón de barras de prueba. Estos límites pueden estar relacionados con aspectos claves del diseño del reactor particular que se está evaluando y restricciones para el diseño de ese reactor. Los límites pueden ser aplicables a variables que van a ser introducidas para realizar una simulación del diseño de patrón de barras, y pueden ser límites aplicables solamente a los resultados de la simulación. Por ejemplo, los límites de entrada pueden estar relacionados con restricciones específicas de planta de reactor introducidas por el cliente y criterios de funcionamiento de núcleo. Los límites aplicables a los resultados de simulación pueden estar relacionados con uno o más de los límites de parámetro operacional utilizados para la operación del reactor, límites de seguridad de núcleo, márgenes para éstos límites operacionales y de seguridad y otras restricciones especificas de planta de reactor introducidas por el cliente. La Figura 8A ilustra restricciones específicas de planta introducidas por el cliente, las cuales pueden ser configuradas como límites en variables de entrada para la simulación y límites en los resultados de simulación. Haciendo referencia a la Figura 8A, se lista una pluralidad de restricciones específicas de planta introducidas por el cliente como se indica generalmente por la flecha 805. Para cada restricción, es posible asignar un límite de valor de diseño, como se indica por la columna 810. Se establece (paso S20) una estrategia de secuencia para colocar uno o más subgrupos de un diseño de patrón de barras de prueba basándose en los límites. En una modalidad en donde el reactor está siendo evaluado es un reactor de agua en ebullición, por ejemplo, los límites ayudan a establecer posiciones y duraciones de cuchilla de control permisibles. Los temas de cuchilla de control se definen conjuntamente con simetría de cuchilla permisible para ayudar al usuario a determinar una estrategia de secuencia inicial. En una operación típica de reactor de agua en ebullición, por ejemplo, las cuchillas de control pueden ser divididas en cuatro grupos de cuchillas ("?G, "A2", "B1", y "B2"). Al asignar las cuchillas en estos grupos de cuchillas, el usuario fácilmente puede identificar solo las cuchillas permisibles dentro de una secuencia dada. Consecuentemente, se evita la utilización de cuchillas indeseables, las cuales podrían dar como resultado una solución indeseable. Ya que los temas de cuchilla de control son identificados para cada exposición, se pueden forzar definiciones de cuchillas satisfactorias.

Al definir los temas de cuchilla de control y simetría de control, el usuario necesita solamente identificar una posición de cuchilla individual dentro del tema de cuchilla de control, y otras cuchillas de control simétricas seguirán por consiguiente. De esta manera, el área geográfica no está saturada por información de ubicación de cuchilla de control redundante. Además, la automatización de una estrategia de secuencia evita que ocurran errores de posición de cuchilla de control y legales. El usuario prosigue a identificar todas las secuencias y la determinación de patrón de barras inicial a partir del inicio de un ciclo (BOC) al final del ciclo (EOC). La Figura 8B es una ilustración gráfica de cómo se puede introducir la secuencia de cuchilla de control. La columna intitulada grupo de cuchilla, en 817, permite que el usuario ajuste o fije la estrategia de secuencia basándose en las restricciones ya introducidas por el usuario, por ejemplo. En la Figura 8B, el usuario ha fijado los pasos de exposición en 811, el tipo de cálculo en 813, el patrón de barras detallado en 815, los grupos de cuchillas en 817, y cualesquiera otros parámetros de operación apropiados. Habiendo definido los límites y habiendo establecido la estrategia de secuencia, se inicia una simulación (paso S30). La simulación pueden ser ejecutada por servidores de cálculo 400; Sin embargo, la simulación puede ser un procedimiento de simulación tridimensional qüe corre en forma externa a la disposición 1000. El usuario puede emplear programas simuladores tridimensionales ejecutables bien conocidos, tales como PANACEA, LOGOS, SIMULATE, POLCA, o cualquier otro software de simulador conocido en donde se hayan identificado y codificado unidades de simulador apropiadas, como es conocido. Los servidores de cálculo 400 pueden ejecutar estos programas de simulador basándose en la entrada por el usuario a través de la interfase de usuario gráfica 230. De esta manera, el usuario puede iniciar una simulación tridimensional en cualquier momento utilizando la interfase de usuario gráfica 230, y puede tener un número y medios diferentes para iniciar una simulación. Por ejemplo, el usuario puede seleccionar una "correr simulación" de un menú de caída de ventana, o puede oprimir un icono en "CORRER" en una barra de tareas de página web, como es conocido. Además, el usuario puede recibir actualizaciones gráficas o estados de simulación. Los datos relacionados con la simulación pueden ser colocados en cola en una base de datos en cola 253 dentro del servidor de base de datos de relación 250. Una vez que la simulación queda en cola, el usuario puede tener una indicación de audio y/o visual de cuando se completa la simulación, como es conocido. Una vez que el usuario inicia la simulación, pueden seguir muchos pasos de automatización. La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra el paso de simulación S30 con mayor detalle. Inicialmente, todas las definiciones para el problema de diseño de patrón de barras se convierten a un grupo de instrucciones tridimensionales (por ejemplo, un trabajo de computadora) para el simulador de núcleo de reactor tridimensional (paso S31). Esto permite que el usuario tenga la elección de varios tipos de simuladores, tales como los simuladores descritos anteriormente. La selección de un simulador particular puede depender de los criterios de la planta introducidos por el usuario (por ejemplo, los límites), El trabajo de computadora es leído para colocarse en cola en la base de datos en cola 253 de cada servidor de base de datos de relación 250 (paso S33). El almacenamiento de los datos para una simulación particular permite el inicio de cualquier iteración de simulación potencial a partir de la última iteración o de la iteración previa. Al almacenar y recuperar estos datos, se pueden realizar iteraciones de simulación futuras para un diseño de patrón de barras que solamente toma minutos o segundos. Concurrentemente, un programa que corre en cada uno de los servidores de cálculo disponible 400 explora cada pocos segundos para buscar trabajos disponibles para correr (paso S37). Si un trabajo está listo para correr, uno o más de los servidores de cálculo 400 obtiene los datos de la base de datos en cola 253 y corre el simulador tridimensional apropiado. Como se describió anteriormente, uno o más mensajes de estado pueden ser desplegados al usuario. Después de completar la simulación, todos los resultados de interés pueden ser almacenados en una o más bases de datos subordinadas dentro del servidor de base de datos de relación 250 (por ejemplo, la base de datos de resultados de simulación 255). Por consiguiente, el servidor de base de datos de relación 250 puede ser accesado con el fin de calcular los valores de función objetiva para el diseño de patrón de barras de prueba. La Figura 6 es un diagrama de flujo que ¡lustra el paso de comparación de la Figura 4 con mayor detalle. La función objetiva puede ser almacenada en el servidor de base de datos de relación 250 para acceso a través de servidores de cálculos 400. Los cálculos de función objetiva, los cuales proporcionan valores de funciones objetivas, también pueden ser almacenados en el servidor de base de datos de relación 250, tales como en una base de datos de valor de función objetiva subordinada 257. Haciendo referencia a la Figura 6, las entradas al cálculo de función objetiva incluyen los límites a partir de la base de datos de límites 257 y los resultados de simulador de la base de datos de resultados de simulador 255. Por consiguiente, uno o más servidores de cálculo 400 introduce estos datos del servidor de base de datos de relación 250 (paso S41). Aunque el método y disposición de la presente invención abarcan cualquier número de formatos de función de objeción que pueden ser utilizados, una modalidad incluye una función objetiva que tiene 3 componentes: (a) el límite para un parámetro de restricción particular (por ejemplo, restricción de diseño para un parámetro de planta de reactor), representado como "CONS"; el resultado de simulación del simulador tridimensional para ese parámetro de restricción particular, representado como "RESULTADO", y un multiplicador para el parámetro de restricción, representado por "MULT". Un grupo de MULTs redefinidos puede ser empíricamente determinado a partir de una gran colección de configuraciones de planta de reactor de agua en ebullición, por ejemplo. Estos multiplicadores pueden ser fijados a valores que permitan la determinación de la energía de reactor, límites de reactividad y límites térmicos, en un orden apropiado. Por consiguiente, el método de la presente invención utiliza un grupo genérico de multiplicadores empíricamente determinados, los cuales pueden ser aplicados a más de 30 diferentes diseños de núcleo. Sin embargo, la interfase de usuario gráfica 230 permite el cambio manual de los multiplicadores, lo cual es importante ya que la preferencia del usuario puede desear que ciertas restricciones sean "penalizadas" con multiplicadores mayores que los multiplicadores identificados por los valores por omisión preestablecidos. Un valor de función objetivo puede ser calculado para cada parámetro de restricción individual, y para todos los parámetros de restricción como un todo, en donde todos los parámetros de restricción representan la entidad de lo que se está evaluando en un patrón de barras de prueba particular. Un componente de restricciones individual de la función objetiva puede ser calculado como se describe en la Ecuación (1): OBJpar= ULTpar* (RESULTOpar-CONSpar); (1) en donde "par" puede ser cualquiera de las restricciones introducidas por el cliente listadas en la Figura 8A. Se debe entender que estos parámetros no solamente son parámetros que pueden ser posibles candidatos para evaluación, sino que también son parámetros que son comúnmente utilizados con el fin de determinar una configuración de núcleo adecuada para un reactor nuclear. La función objetiva total puede ser una suma de todos los parámetros de restricción, o: OBJT0T=SUM(par=1,31) {OBJpar} (2) Haciendo referencia a la Ecuación 1, si RESULTADO es menor que CONS (por ejemplo, no hay ninguna violación de una restricción), la diferencia se reestablece a cero y la función objetiva será de cero. Por consiguiente, los valores de función objetiva de cero indican que una restricción particular no ha sido violada. Los valores positivos de la función objetiva representan violaciones que pueden requerir de corrección. Además, los resultados de simulación pueden ser provistos en la forma de coordenadas especiales (i, j, k) y coordenadas de tiempo (paso de exposición) (por ejemplo, tiempo particular en un ciclo de energía de núcleo). Por lo tanto, el usuario puede ver en que coordenada de tiempo se localiza el problema (por ejemplo, paso de exposición). Por lo tanto, el patrón de barras se modifica solamente en el paso de exposición identificado. Además, se pueden calcular valores de función objetiva como una función de cada paso de exposición, y totalizarse para todo el problema de diseño de patrón de barras de prueba (paso S43). Los valores de función objetiva calculados para cada restricción, y los valores de función objetiva por paso de exposición, además pueden ser examinados normalizando cada valor de función objetiva para proporcionar un porcentaje de contribución de una restricción dada para un valor de función objetiva total (paso S45). Cada resultado o valor de un cálculo de función objetiva se almacena en una base de datos de valor de función objetiva subordinada 257 dentro del servidor de base de datos de relación 250. Los valores de función objetiva pueden ser utilizados en la determinación manual del desarrollo de patrones de barras. Por ejemplo, los valores de los cálculos de función objetiva pueden ser vistos gráficamente por el usuario con el fin de determinar patrones que violan límites. Además, cualquier cambio en los valores de función objetiva con respecto a iteraciones exitosas del diseño de patrón de barras proporciona al usuario un calibre para estimar tanto la mejora como el daño en su diseño propuesto. Los incrementos en un valor de función objetiva con respecto a varias iteraciones indican que los cambios hechos por el usuario están creando un diseño de patrón de barras que se están separando de una solución deseada, mientras que las iteraciones sucesivas de valores de funciones objetivas menores (por ejemplo, el valor de función objetiva que se reduce de un valor positivo hacia cero) pueden indicar mejoras en el diseño de patrón de barras iterativo.

Los valores de función objetiva, los límites y resultados de simulación con respecto a iteraciones sucesivas pueden ser almacenados en varias bases de datos subordinadas dentro del servidor de base de datos de relación 250. Por lo tanto, se pueden recuperar rápidamente diseño de iteraciones pasadas, si las modificaciones posteriores prueban no ser útiles. Después del término del cálculo de la función objetiva, el usuario puede ser provisto con datos relacionados a los cálculos de función objetiva, los cuales pueden incluir límites que han sido violados durante la simulación de un diseño de patrón de barras de prueba evaluados. La Figura 9 ilustra datos gráficos ilustrativos que un usuario puede revisar. Haciendo referencia a la Figura 9, se presenta una lista de parámetros de restricción que pueden representar los límites de entrada, y los valores de cada cálculo de valor de función objetiva en una base de restricción. La Figura 9 ¡lustra límites que han sido violados con una verificación en una caja, como se indica por la caja verificada 905, por ejemplo. Además, Para cada violación de límite, su contribución y porcentaje de contribución (%) (basándose en los cálculos y en las rutinas de normalización descritas con respecto a la Figura 6) son presentados. Por consiguiente, basándose en estos datos, el usuario puede ser provisto con una recomendación de que modificaciones necesitan hacerse al diseño de patrón de barras de prueba para una iteración subsecuente. Aunque las modificaciones de patrón de barras individuales alternativamente pueden dejarse a los deseos del usuario, se pueden proporcionar recomendaciones de procedimiento en la forma de un menú desplegable, por ejemplo. Estas recomendaciones pueden ser divididas en cuatro categorías: movimientos benéficos de energía, control de reactividad, movimientos dañinos de energía y margen excesivo de conversión (a partir del límite térmico) hacia la energía adicional. Una técnica preferida es dirigir los problemas utilizando movimientos benéficos de energía en lugar de movimientos dañinos de energía. Aún si el diseño de patrón de barras satisface todos los límites (restricciones específicas de planta introducidas por el cliente, límites de diseño, límites térmicos, etc.), el usuario puede verificar que cualquier margen excesivo a un límite particular es convertido a energía adicional. Por consiguiente, las siguientes declaraciones lógicas pueden representar las recomendaciones de procedimiento anteriores.

Movimientos Benéficos de Energía • Si hay un apuntamiento fuera de la parte superior de la cuchilla, insertar la cuchilla en forma más profunda. · Si hay un problema NEXRAT (por ejemplo, una restricción dé margen térmico) en EOC, insertar la cuchilla en forma más profunda antes del ciclo. • Si hay apuntamiento kW/ft durante el ciclo medio, dirigir las barras más profundas antes del ciclo.

Control de Reactividad • Si el flujo es demasiado alto durante la secuencia, jalar a la profundidad las barras. • Si el flujo es demasiado bajo durante la secuencia, dirigir las barras de manera más profunda.

Movimiento Dañinos de Energía • Si hay apuntamiento en el fondo del núcleo durante la secuencia, insertar una cuchilla más afilada en el área local Margen Excesivo de Convergencia a Energía Adicional • Si hay margen extra MFLCPR en EOC, dirigir las cuchillas de manera más profunda antes del ciclo. • Si existe un margen extra kW/ft en EOC, dirigir las cuchillas de manera más profunda antes del ciclo. • Si existe un margen extra MFLCPR en el centro del núcleo en EOC dirigir las barras centrales en forma más profunda antes de ciclo. Basándose en la ubicación, y en la exposición de tiempo de violaciones de límite, como se indica por la función objetiva, un usuario fácilmente puede seguir una o más de las recomendaciones anteriores para dirigir y fijar violaciones de restricción. Los datos que resultan de los cálculos de función objetiva pueden ser interpretados en un dispositivo de presentación adecuado. Por ejemplo, estos datos pueden ser desplegados como una lista de restricciones con violadores denotados, como se describe con respecto a la Figura 9. Sin embargo, el usuario puede introducir un número de diferentes pantallas de presentación de "resultado" que pueden ser configuradas como vistas bi o tridimensionales, por ejemplo. Él siguiente Cuadro 1 lista algunas de las vistas ilustrativas disponibles para el usuario.

CUADRO 1 Vistas Gráficas Disponibles al Usuario Resultados de función objetiva-lista Gráfica de valor de núcleo máximo contra exposición Gráfica de valor máximo nodal contra exposición Gráfica de ubicación de valor de núcleo máximo contra exposición Gráfica de valor de pasador contra exposición Gráfica de valor máximo del haz contra exposición Vista de diagrama rotacional tridimensional Funcionamiento de reporte con relación a iteración previa Velocidades de mejora de reporte de varios diseñadores Presentación de estado del servidor Presentación de estado de cola Presentación de recomendaciones de sistema Las Figuras 10-11B ilustran vistas gráficas disponibles usuario de acuerdo con la invención. Haciendo referencia a la Figura 10, un usuario puede desplegar un menú descendente adecuado a partir de un icono de "visión" en una barra de tareas con el fin de presentar vistas de ciertas restricciones o parámetros. Como se ilustra en la Figura 10, un usuario ha seleccionado un parámetro de restricción de Densidad de Energía Limitante Fraccional Máxima (MFLPD). Existe un número de diferentes vistas gráficas disponibles al usuario, como se indica por el menú de despliegue 1010. El usuario simplemente selecciona la vista deseada y después puede tener acceso a una página tal como se ilustra en las Figuras 11A o 11B. La Figura 11A ilustra dos diferentes gráficas bidimensionales de restricciones particulares, como se ve en 1105 y 1110. Por ejemplo, el usuario puede determinar si ocurren violaciones de Velocidad de Generación de Calor Plano Promedio Máximo (MAPLHGR) (en una gráfica de núcleo máximo contra exposición 1105, y en una gráfica de valores axiales de MFLPD contra exposición 1110) para una exposición particular en un ciclo de núcleo. Los límites de estas restricciones se muestran por las líneas 1120 y 1125, con las violaciones mostradas generalmente en 1130 y 1135 en la Figura 11 A. La Figura 11B ilustra otra vista, en este caso una vista bidimensional de una sección transversal completa de un núcleo, con el fin de ver si se localizan los contribuidores de violación mayores para MAPLHGR contra exposición. Como se puede ver en 1140 y 1150, los cuadrados cerrados en un círculo representan los haces de combustible que son los contribuidores de violación mayores para MAPLHGR en el núcleo (por ejemplo, 1140 y 1150 señalando haces que violan MAPLHGR). Esto proporciona al usuario una indicación de que haces de combustible en el diseño de patrón de barras pueden necesitar de modificación. Las Figuras 7A y 7B son diagramas de flujo que describen pasos de modificación y procesamiento de iteración de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención. Haciendo referencia a la Figura 7A, al interpretar los datos en el paso S60, el usuario puede inclinarse a iniciar una subrutina de modificación (paso S70). En toda la forma práctica, el primer diseño de patrón de barras de prueba no será un diseño aceptable, y será requerida la subrutina de modificación. En una modalidad, el usuario manualmente puede dirigir esta subrutina de modificación, con la ayuda de la interfase de usuario gráfica (GUI) 230. En otra modalidad, la subrutina puede ser realizada dentro de las uniones de un algoritmo de optimización que automáticamente itera la simulación, cálculo de función objetiva y evaluación de los resultados o valores de los cálculos de función objetiva para un número de iteraciones de diseño de patrón de barras. El usuario determina, basándose en los datos presentados, si se violan cualesquiera límites (paso S71). Si no se viola ningún límite, el usuario determina si cualesquiera identificadores indican que características de energía máxima se obtienen del diseño de patrón de barras. Por ejemplo, estos identificadores pueden incluir una indicación de una buena utilización de margen térmico (tales como márgenes en MFLCPR y LHGR) dirigiendo las barras en forma más profunda hacia el núcleo para incrementar al máximo la generación de plutonio para la extensión del ciclo. Se puede ver que los requerimientos de energía se satisfacen cuando se obtiene un valor mínimo de EOC para el diseño de ciclo (búsqueda de valor representativo) o se determina la duración del ciclo deseado en un valor representativo de EOC fijo. Si existe una indicación de que se ha obtenido la energía máxima a partir del diseño de patrón de barras de prueba (la salida del paso S72 es SI), se ha determinado un diseño de patrón de barras aceptable, y el usuario puede introducir un reporte de los resultados relacionados con el diseño de patrón de barras (paso S73). Si se violan límites (la salida del paso S71 es SI) o los límite son violados pero existe una indicación de que no se ha obtenido una energía máxima a partir del diseño de patrón de barras (la salida del paso S72 es NO) entonces el usuario determina si cualesquiera características indican que se requiere de la modificación de la estrategia de secuencia (paso S74). Las características que indican la necesidad de modificar la estrategia de secuencia pueden incluir historia excesiva de cuchilla de control (barra de control), MFLCPR excesiva en EOC en áreas locales y la incapacidad de contener MFLCPR en exposiciones individuales. Además, si se han intentado varias iteraciones de cambios de diseño de patrón de barras y no se ha visto una mejora real en la función objetiva, existe una indicación adicional de que se necesita explorar una secuencia de patrón de barras alternativa. Por consiguiente, si la estrategia de secuencia requiere modificación (la salida del paso S74 es SI), el usuario crea un diseño de patrón de barras derivado cambiando la estrategia de secuencia (paso S75). Por ejemplo, y haciendo referencia a las Figura 8B y 8C, el usuario puede seleccionar una opción de editar en la página de configuración de operaciones para cambiar las agrupaciones de cuchilla (ver 817 en la Figura 8B). Si no hay ninguna característica que indique que la estrategia de secuencia necesita ser modificada (la salida del paso S74 es NO) el usuario puede modificar el diseño de patrón de barras de prueba para crear un patrón derivado cambiando las posiciones de las cuchillas de control o barras de control. Haciendo referencia a la Figura 8B, el usuario verifica una caja de "fijar barras" 830 para una exposición particular y selecciona el icono de editar 835. Como se muestra en la Figura 8C, estas operaciones pueden llevar a otra presentación que permite que el usuario altere manualmente las posiciones de la muesca de las cuchillas de control en un grupo particular. En la Figura 8C, se muestra una pantalla de Definir Grupos de Cuchilla 840, que ilustra una sección transversal de núcleo con un interior de grupo de cuchilla A1 seleccionado en la celda 841. Al seleccionar el menú de despliegue de opciones 842, el usuario puede presentar otra ventana denominada una ventana de "Fijar Restricciones de Cuchilla" 845. La columna de retiro mínimo 850 identifica que tan lejos se deja una cuchilla en el núcleo. La columna de retiro máximo 855 identifica que tan lejos está la cuchilla fuera del núcleo, en la columna no permitido 860 identifica las ubicaciones de cuchilla que no son permitidas para este diseño de patrón de barras particular. Se debe entender que la presente invención no está limitada a cambiar posiciones de muesca de cuchilla de control para reactores de agua en ebullición, sino que también para cambiar la posición de barras de barras de control en reactores de agua presurizada, así como posiciones de barras de control en otros tipos de reactores (por ejemplo, reactores enfriados con gas, reactores de agua pesada, etc.). Sin considerar si el patrón de barras de prueba fue modificado cambiando las posiciones de las barras o modificado cambiando la estrategia de secuencia, los pasos S30-S50 son repetidos para determinar si el diseño de patrón de barras derivado satisface todos los límites (paso S77). Esto puede conducir a un procedimiento iterativo. La Figura 7B ilustra el procedimiento iterativo de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la invención. Para cada diseño de patrón de barra derivado que haya sido simulado, el usuario determina si cualquiera de los datos que están relacionados con la comparación entre resultados y límites simulados (por ejemplo, los valores de función objetiva calculados) aún indica que existen violaciones de límite. Si no es así, el usuario ha desarrollado un diseño de patrón de barras aceptable que puede ser usado en un reactor particular, y puede tener acceso a resultados gráficos relacionados con el diseño de patrón de barras aceptable (paso S173). Si una iteración sigue indicando que los límites han sido violados (la salida del paso S160 es SI) entonces la subrutina de modificación en el paso S70 es iterativamente repetida hasta que todos los límites se satisfacen, o hasta que todos los límites queden satisfechos dentro de un margen que sea aceptable, según determinado por el usuario (paso S170). El procedimiento iterativo es benéfico ya que permite que el usuario afine el tono de un diseño de patrón de barras, y tal vez extraiga aún más energía fuera de un diseño de patrón de barras aceptable que previamente fue posible de realizar con el procedimiento iterativo manual convencional. Además, la incorporación del servidor de base de datos de relación 250 y un número de servidores de cálculo 400 expiden cálculos. El procedimiento iterativo como se describe en la Figura 7B puede ser realizado en un periodo extremadamente corto, según comparado con un número de semanas que utilizan el procedimiento iterativo manual de la técnica anterior para cambiar un parámetro en un momento, y después correr una simulación de núcleo de reactor. Hasta este punto, el método y disposición de la presente invención han sido descritos en términos de un usuario o diseñador de datos de interpretación a través de la interfase de usuario gráfica 230 y modificando un diseño de patrón de barras de prueba iterativamente, a mano, basándose en una realimentación presentada (los datos de la función objetiva) con el fin de obtener un diseño deseado. Sin embargo, los pasos antes mencionados de las Figuras 7A y 7B también pueden ser efectuados a través de un procedimiento de optimización. El procedimiento de optimización itera los pasos en las Figuras 7A y 7B sobre un número de diferentes diseños de patrón de barras, mejorando constantemente los límites violados con el fin de obtener un diseño de patrón de barras óptimo que será utilizado en un núcleo de reactor nuclear. La Figura 12 ilustra una pantalla para iniciar dicho procedimiento. Por ejemplo, después de seleccionar la planta y el patrón de barras de prueba, el usuario puede presentar una pantalla de configuración de optimización 1205. El usuario puede seleccionar parámetros de optimización 1240 para optimizar patrones de barras, optimizar el flujo de núcleo, y optimizar intervalos de secuencia, por ejemplo. Optimizar los patrones de barras significa hacer una determinación óptima de las posiciones de barras de control individuales dentro de una agrupación de barras de control (denominada una secuencia), durante el tiempo del ciclo de operación cuando la secuencia dada está siendo utilizada para controlar el reactor. Las posiciones de barras afectan la energía local así como la velocidad de reacción nuclear. Optimizar el flujo de núcleo significa hacer una determinación óptima de la velocidad de flujo de refrigerante de reactor a través del reactor como una función del tiempo durante el ciclo de operación. La velocidad de flujo afecta la energía global del reactor así como la velocidad de reacción nuclear. Optimizar los intervalos de secuencia significa hacer una determinación óptima del tiempo en el que una secuencia dada (es decir, agrupación de barras de control) se utiliza para controlar el reactor durante el ciclo de operación. Los intervalos de secuencia afectan la energía local así como la velocidad de reacción nuclear. Al utilizar un dispositivo de entrada adecuado (por ejemplo, teclado, ratón, pantalla de presentación de tacto, etc.), el usuario puede seleccionar, a través de la interfase de usuario gráfica 230, uno o más de los parámetros de optimización oprimiendo en la caja de selección 1242 asociada con un patrón de optimización 1240. Cuando se seleccionan, aparece una verificación en la caja de selección 1242 del parámetro de optimización seleccionado. Al oprimir de nuevo la caja de selección 1242 se quita la sección del parámetro de optimización. La memoria 250 (servidor de base de datos de relación) también puede almacenar parámetros de restricción asociados con el problema de optimización. Estos pueden ser almacenados en la base de datos de límite 251, por ejemplo. Los parámetros de restricción son parámetros del problema de optimización que debe satisfacer una restricción o restricciones, en donde una restricción puede ser análoga a los límites descritos anteriormente. La Figura 13 ilustra una pantalla de una página de restricciones de optimización ilustrativa que lista restricciones de optimización asociadas con un problema de optimización del diseño de núcleo del reactor nuclear en ebullición. Como se muestra, cada restricción de optimización 1350 tiene un valor de diseño 1352 asociado con el mismo. Cada restricción de optimización debe caer por abajo del valor de diseño especificado. El usuario tiene la habilidad de seleccionar parámetros de optimización para consideración en la configuración de la función objetiva. El usuario selecciona una restricción de optimización oprimiendo en la caja de selección 1354 asociada con una restricción de optimización 1350. Cuando se selecciona, aparece una verificación en la caja de selección 1354 de la restricción de optimización seleccionada 1350. Al oprimir de nuevo en la caja de selección 1354, se quita la selección de la restricción de optimización. Cada parámetro de optimización puede tener un término de crédito predeterminado y una carga de crédito asociada con el mismo almacenada en un servidor de base de datos de relación 250. Similarmente, cada restricción de optimización tiene un término de penalidad predeterminado y una carga de penalidad asociada con el mismo, que pueden ser almacenados en el servidor de base de datos de relación 250, tal como en la base de datos de límites 251 y/o la base de datos de valores de función objetiva 257. Como se ve en la Figura 13, el término penalidad incorpora el valor de diseño, y el usuario puede cambiar (es decir, configurar) este valor según desee. Además, la modalidad de la Figura 13 permite que el usuario fije una importancia 1356 para cada restricción de optimización 1350. En el campo de importancia 1358 para una restricción de optimización, el usuario puede tener opciones de despliegue de minuto, bajo, nominal, alto y extremo. Cada opción se correlaciona con una carga de penalidad empíricamente predeterminada, de manera que entre más grande es la importancia, mayor es la carga de penalidad predeterminada. De esta manera, el usuario selecciona entre un grupo de cargas de penalidad predeterminada. Una vez que se han completado las selecciones anteriores, un servidor de cálculo 400 recupera las selecciones anteriores del servidor de base de datos de relación 250 y configura la función objetivo de acuerdo con la definición genérica discutida anteriormente y las selecciones hechas durante el procedimiento de selección. La función objetivo configurada resultante es igual a la suma de componentes de crédito asociados con los parámetros de optimización seleccionados más la suma de componentes de penalidad asociados con las restricciones de optimización seleccionadas. Además, esta modalidad proporciona al usuario poder seleccionar un método para manejar el crédito y las cargas de penalidad. Por ejemplo, al usuario se le suministran las metodologías posibles de estática, penalidad de muerte, dinámica y adaptativa para las cargas de penalidad; se le suministran las metodologías posibles de estática, dinámica y adaptativa para las cargas de crédito; y la metodología adaptativa relativa tanto para cargas de penalidad como de crédito. La metodología estática bien conocida mantiene las cargas a sus niveles inicialmente fijados. La metodología de muerte bien conocida fija cada carga de penalidad al infinito. La metodología dinámica bien conocida ajusta el valor de carga inicial durante el curso del uso de la función objetiva en una búsqueda de optimización basándose en una expresión matemática que determina la cantidad y/o frecuencia del cambio de carga. La metodología adaptativa bien conocida también es aplicada durante el curso de una búsqueda de optimización. En este método, los valores de carga de penalidad son ajustados periódicamente para cada parámetro de restricción que viola el valor de este diseño. La metodología adaptativa relativa se describe en la solicitud de patente de E. U. A. No. 10/246,718, intitulada Method and Apparatus for Adaptively Determining Weight Factors Within the context of an Objetive Function (Método y Aparato para Determinar Adaptativamente Factores de Carga Dentro del Contexto de una Función Objetiva), por los inventores de la solicitud de la presente, presentada el 9 de septiembre del 2002.

Optimización Utilizando Función Objetiva La Figura 14 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento de optimización empleando la función objetiva de acuerdo con una modalidad ilustrativa de la presente invención. Este procedimiento de optimización se describe en la solicitud de patente de E. U. A. No. 10/246,716, intitulada Method and Apparatus for Evaluating a Proposed Solution to a Constraint Problem (Método y Aparato para Evaluar una Solución Propuesta para un Problema de Restricción), por los inventores de la presente solicitud, presentada el 19 de septiembre del 2002. Para los propósitos de explicación solamente, el procedimiento de optimización de la Figura 14 será descrito implementado por la arquitectura ilustrada en la Figura 1, como se muestra, en el paso S1410, la función objetiva es configurada como se discutió anteriormente en la sección precedente, después el procedimiento de optimización comienza. En el paso S1412, los procesadores de cálculo 400 recuperan entradas del sistema de la base de datos de relación 250, o generan uno o más grupos de valores para parámetros de entrada (es decir, entradas de sistema) del problema de optimización basándose en el algoritmo de optimización en uso. Por ejemplo, estos parámetros de entrada pueden estar relacionados con la determinación de patrones de barras para un haz. Sin embargo, la optimización está limitada a utilizar estos parámetros, ya que otros parámetros de entrada pueden ser la colocación de haces de combustibles frescos y expuestos dentro del reactor, la selección de los grupos (secuencia) de barras y la colocación de las posiciones de barra de control dentro de los grupos como una función del tiempo del ciclo, el flujo de núcleo como una función de tiempo durante un ciclo, presión de entrada de refrigerante del reactor, etc. Cada grupo de valores de parámetro de entrada es una solución candidato del problema de optimización. El simulador de núcleo como se describió anteriormente corre una operación simulada y genera un resultado de simulación para cada grupo de valores de parámetro de entrada. El resultado de simulación incluye valores (es decir, salidas de sistema) para los parámetros de optimización y restricciones de optimización. Estos valores, o un subgrupo de estos valores, son valores de las variables en las expresiones matemáticas de la función objetiva. Después, en el paso S1414, un procesador de cálculo 400 utiliza la función objetivo y las salidas de sistema para generar un valor de función objetiva para cada solución candidato. En el paso S 1416, el procesador de cálculo 400 determina si el procedimiento de optimización ha convergido después de una solución utilizando los valores de función objetiva generados en el paso S1414. Si no se obtiene ninguna convergencia, entonces en el paso S1418, los grupos de parámetro de entrada son modificados, la cuenta de iteración de optimización se incrementa y el procesamiento regresa al paso S1412. La generación de operaciones de determinación y modificación de convergencia de los pasos S1412, S1416 y S1418 se realizan de acuerdo con cualquier algoritmo de optimización bien conocido, tal como los algoritmos genéticos, recocido simulado, y búsqueda de Tabú. Cuando la optimización es utilizada para determinar un diseño de patrón de barras aceptable, la optimización corre hasta que se obtiene una convergencia (por ejemplo, resultados aceptables como en los pasos S73/S173 de las Figuras 7A Y 7B). El efecto técnico de la invención es una disposición a base de computadora que proporciona una forma para desarrollar eficientemente un diseño de' patrón de barras para un reactor nuclear. En donde el diseño de patrón de barras representa un mecanismo de control para operar el reactor, así como un método a base de computadora para proporcionar a los usuarios internos y externos la habilidad de desarrollar rápidamente, simular, modificar y perfeccionar un diseño de patrón de barras para su reactor. La invención habiendo sido descrita, será obvio que la misma puede ser variada en muchas formas. Por ejemplo, ya que se ha descrito un método para desarrollar un diseño de patrón de barras para un reactor nuclear, un reactor nuclear, tal como un reactor de agua en ebullición puede ser configurado para operar utilizando un diseño de patrón de barras desarrollado de acuerdo con el método presentado anteriormente. Dichas variaciones no se consideran como una salida del alcance y espíritu de la invención, y todas estas modificaciones podrían ser obvias para aquellos expertos en la técnica y están destinadas a ser incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. - Un método para desarrollar un diseño de patrón de barras para un reactor nuclear, el diseño de patrón de barras representando un mecanismo de control para operar el reactor, el cual comprende los pasos de: definir un grupo de límites aplicables a un diseño de patrón de barras de prueba; establecer, basándose en los límites, una estrategia de secuencia para colocar uno o más subgrupos del diseño de patrón de barras de prueba; simular la operación del reactor en por lo menos un subgrupo del diseño de patrón de barras de prueba para producir una pluralidad de resultados simulados; comparar los resultados simulados contra los límites; y proporcionar datos indicativos de límites que fueron violados por el diseño de patrón de barras de prueba durante la simulación.

2. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además: almacenar información con relación al diseño de patrón de barras de prueba, límites, resultados simulados y datos de la comparación; modificar el diseño de patrón de prueba para crear un diseño de patrón de barras derivado; repetir los pasos de simular, comparar y proporcionar para desarrollar datos indicando límites que fueron violados por el diseño de patrón de barras derivado durante la simulación; y seleccionar un tipo de reactor nuclear, en donde el reactor se selecciona de un grupo que comprende un reactor de agua en ebullición, un reactor de agua presurizada, un reactor enfriado con gas, y un reactor de agua pesada.

3. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el paso de definir además incluye: definir límites de entrada aplicables a variables que van a ser introducidas para realizar el paso de simulación; y definir límites de resultado aplicables a los resultados simulados, en donde los límites de entrada y los límites de resultado son evaluados en el paso de comparación, en donde los límites de entrada están relacionados con restricciones específicas de planta y criterios de funcionamiento de núcleo, introducidos por el cliente, en donde los límites de resultado están relacionados con por lo menos uno de los límites de parámetro operacionales usados para la operación del reactor, límites de seguridad del núcleo, márgenes para aquellos límites operacionales y de seguridad, y restricciones específicas de planta introducidas por el cliente.

4. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el paso de comparar además comprende: configurar una función objetiva para evaluar los resultados simulados; y generar valores de función objetiva para cada resultado simulado utilizando la función objetiva; y evaluar los valores de función objetiva basándose en el grupo definido de límites para determinar cuales de los resultados simulados violan un limite. 5.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el paso de proporcionar además comprende proporcionar datos relacionados con un diseño de patrón de barras aceptable, si el paso de comparación indica que todos los límites se han satisfecho, o si se han satisfecho dentro de un margen aceptable. 6.- El método de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además: repetir iterativamente los pasos de modificar, simular, comparar y proporcionar para desarrollar N iteraciones del diseño de patrón de barras derivado, y para las seleccionadas de las N iteraciones, almacenar información relacionada con el diseño de patrón de barras límites, resultados simulados y datos de la comparación, en donde el paso de repetir iterativamente se realiza hasta que la comparación en una iteración particular indica que todos los límites se han satisfecho, o se han satisfecho dentro de un margen aceptable, el método además comprende: emitir datos relacionados con un diseño de patrón de barras aceptable para el reactor nuclear. 7.- Una disposición (1000) para desarrollar un diseño de patrón de barras para un reactor nuclear, el diseño de patrón de barras representativo de un mecanismo de control para operar el reactor, que comprende: una memoria (250) que almacena un diseño de patrón de barras de prueba; una interfase (230) para recibir un grupo de límites aplicables al diseño de patrón de barras de prueba y que permite que se establezca una estrategia de secuencia para colocar subgrupos dei diseño de patrón de barras basándose en los límites; un simulador para correr una operación de reactor de simulación por lo menos en un subgrupo del diseño de patrón de barras para producir una pluralidad de resultados simulados, y un procesador (400) comparando los resultados simulados contra los límites, la interfase (230) proporcionando datos que indican límites que fueron violados por el diseño de patrón de barras de prueba durante la simulación. 8.- La disposición (1000) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde, en respuesta a los datos que indican la violación de uno o más límites por el diseño de patrón de barras de prueba, la interfase (230) recibe un comando para modificar el diseño de patrón de barras de prueba para crear un diseño de patrón de barras derivado; el simulador repite la simulación en el diseño de patrón de barras derivado, el procesador (400) compara los resultados simulados contra los límites, y la interfase (230) proporciona datos que indican límites que fueron violados por el diseño de patrón de barras derivado durante la simulación . 9. - La disposición (1000) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde en respuesta a los datos para cada N diseño de patrón de barras derivado se indica la violación de uno o más límites, la interfase (230), el simulador y procesador (400) realizan N iteraciones de las funciones de modificación, simulación, comparación y provisión de datos del diseño de patrón de barras, y para las N iteraciones seleccionadas, la memoria (250) almacena información con relación al diseño de patrón de barras, límites, resultados simulados y datos de la comparación. 10. - La disposición (1000) de acuerdo con la reivindicación 9, en donde: la interfase (230), el simulador y procesador (400) realizan dichas N iteraciones hasta que el procesador (400) determina, en una iteración particular, que todos los límites han sido satisfechos, o han sido satisfechos dentro de un margen aceptable, la interfase (230) produce datos relacionados con un diseño de patrón de barras aceptables para el reactor nuclear, en donde el diseño de patrón de barras aceptable es modalizado como uno de una configuración de cuchilla de control y una configuración de barras de control.