TWI375230B - Method and arrangement to determine fuel bundle configuration for core of a nuclear reactor - Google Patents

Description

1375230 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致關於核子反應器，而且更特定言之，關 定核子反應器核心之燃料棒組態。 【先前技術】 沸水反應器（BWR)或加壓水反應器（pwr)—般操作—至 二年即需要更換燃料。此期間稱為燃料循環或能量循環。 在完成一次循環時，將反應器核心中約1/4至1/2(一般為約 1/3)之最無活性燃料排放至消耗燃料貯存池。 細如，燃料棒)之數量一般係以等量之新鮮燃二 如’新鮮棒）更換。 新鮮棒可能改變棒平均濃縮度（濃縮鈾（U235)與毒素（如 幻在棒中之平均％ ’其係由棒中之肋5與亂總重量除以棒 重而敎）、局部峰化特性、暴科化、R_因子特性、及總 暴露依附反應性。新鮮棒之暴露依附性局部辛化因子可由 所調查新鮮棒之任何銷（例如，燃料棒或組件中之特定銷） 中之最大局料化值敎1料化时越高，則限制功 率密度最大比陳PD)及最大平均平面線性教產率 (MAPLHGR)越高，其為核子燃料之功率相關限制。棒之各 销因子係關於-種功率相關燃料限制，用於棒臨界功 = 而$義’而且對各銷計算為特定銷鄰近之 向正合桿功率之加權平均。在其他之環境中，參考體R_ :子可=有⑽之替代性關連，其為類似地基於棒内桿功 平均之另—個名詞。新鮮棒之R-因子可由所調杏 94878.doc 1375230 新鮮棒之任何銷之最大R-因子測定。同樣地，R_因子越高， 則限制臨界功率比最大比（MFLCPR)越大，其亦為一種功率 相關燃料限制。MFLCPR測量操作條件與「脫水」限制間 之容許限度，其在以下進一步解釋。 在核心中之冷卻劑不再以充分之速率除熱時，燃料及覆 層溫度開始快速地增加。此沸騰過渡條件已知為膜脫水、 燒毁、泡核沸騰脫離等，視導致溫度偏離之實際條件而定。 對於BWR燃料，沸騰過渡現象可稱為脫水。R_因子值可為 熱液壓變數（如流速、入口副冷卻、系統壓力、液壓直徑） 與棒内軸向整合銷功率分布關連之值。暴露峰化與個別銷 (燃料桿）之局部峰化之整合相關，而且受燃料之最大特許暴 露力限制。 ’ 因為任何燃料棒中之局部峰化及R_因子值與核 (如MAPLHGR限制（KW/fm制）與MFLCpR限制）成正比， 效地測疋在各暴露處之局部峰化及R_因子值為有益的。 核心或燃料㈣計階㈣在各暴露處測定正確之局部學 =R-因子值可助於開發符合指定反應器設施之核心性能 :以不違反任何核心熱限制，而仍符合其他基準（如棒平 度、熱至冷幅度（熱不控制條件至冷控制條件之循環 (BOC)處之反應性偏離）之燃料棒。暴露♦化亦應考慮 什時間’因為高暴料化因子限制最大棒暴露，因此 應器可承載之最大重載濃縮度。 :又:十工“師目剌利用關於轴濃縮度與氣濃度間相對€ '、尤’及局料化暴料化與R_因子對燃料本 94S7S.doc 1375230 性能之依附效應。因此，全部反應器核心之銷濃縮度及釓 含量係以人工累具。即使是可實施其他之改良，所得之棒 仍視為a成《或者，棒設計花費大量之累算及時間而實施。 種4改現有燃料棒設计以付合較大核心設計及操作策 略之需求之過程涉及自詳細之燃料循環模擬獲取資訊，將 此資訊轉化成燃料特性變化，然後修改二維⑽濃縮度及 釓銷（桿）位置（例如，2D濃縮度分布）而產生這些變化。由於 用以實行經驗法則及實施這些累算之習知電腦模擬碼不足 且耗1，此過程顯著地複雜，因為反複之設計累算為耗時 的。單次累算-般花費一日黃金時間中之約四⑷小時，人 力成本極兩。因而由於使用上述經驗法則及代碼實施單次 累算所需之難度及時間，一般實施非常少之累算。因此， 使用=上過程選擇之最終棒解答對特定之燃料棒設計一般 不為最佳可能解，而是基於有限時間限制之最佳解。 另外，設計者因關於改變料銷中濃縮度聽含量如何

影響特定棒之所得局部峰化及R 于匈丨嗶化及R·因子（不正確「經驗法則」 (例如’次級效應）而漸感挫折。 、 ^ 口為特疋心燃料循環一般需 要大量之新鮮燃料棒，如果用於 片 承异 < 經驗法則」有誤（經 吊如此），則用以建立棒模型之努 ^ „ 〈力力及工時均 >艮費了。因而 對未來燃料循環之新鮮棒組件 ^ 旰又所仔核心設計可能未如測 疋核心暴路所需之局部峰化 .•佳“ H μ & 因予值，同時符合其他基 •Τ (如棒平均凌縮度、熱冷幅度、血她 /、〜暴路依附反應性）有效。 此外’在燃料棒設計過程中纟也 ^ ^ . ^ r 文.文液縮度及釓含量可能產 生I 之困；t兄。軸向地，燃料 伸往响上分為格或區。格係 94878.doc 由上至下均勾；即，在全部 銷在格處之橫切面)不變：，格之橫切面(或棒之組件 可發生濃縮度及m之處。=BWR中’格邊界為唯一 另一格之樺切δ。士、人 、匕，—格（橫切面可異於 由於燃料棒係由 中改變燃料棒之濃縮度及釓“ 且成’在—格 設計階段中可能結果為各；=不考慮其他之格，則在 由製造成本之觀點不希望Γ此同銷型式之複雜燃料棒。 【發明内容】 本發明之例示具體實施 心之燃料棒纽態之方法及配置…—種測定核子反應器核 心熱限制及使用者定：二以提供滿足特定核心之核 -人^ 義目&條件之燃料棒設計。此設計可 制及條件同時其中具有減少數量之不同銷型式，而 可降低製造特定核心之燃料棒之成本，=二 客戶或消費者之檢修時間。 ° ^ ==之例示㈣實施財，界定—或多個現有燃料 ”二Γ，而且可模擬承裁現有燃料棒之虛擬核心而 仔㈣疋〜果。此模擬結果可針對該核心熱限制而比較，而 且可基於此比較修改一或多個棒。其可藉由進行銷間變化 以=插入=核心熱限制及使用者定義目標條件之虛擬 核〜中之所尚燃料棒組態而完成。 Ρ個心具ft實施例係關於—種使用最適技術測定核 子反應益核心《燃料棒組態之方法。為了以最少數量之不 同销型式完成符合特定心之❹者定義目標條件及核心 熱限制所需之燃料棒組態，此方法使用—或多個最適程序 9487S.doc 1375230 刀析在燃料棒之-或多個銷位置之銷型式間變化。 【實施方式】 ， 使用之名4「銷」可為燃料棒（燃料組件）中之特定 燃料桿；目此’名詞销與燃料桿（桿）可同義地用於此揭示。 另外，回應表面模型以下可偶而稱為回應表面矩陣或回應 表面。此外應了解’在此所述之「燃料棒組態」為製造以 在，例如’計畫停電時’插入核子反應器設施之現有核心 中之-或多個新鮮燃料組件，以下稱為「燃料組件」，或供 指定核子反應器設施用之原始核心設計之任何數量之新鮮 燃料棒之設計。 測定核子反應器心之燃料棒㈣之方法及配置可使用 圖形使用者界面（GUI)及處理媒體（例如，軟體驅動程式、 處理器、應用軟體賴器等）H或多個處理器、資料 庫及/或記憶體，計算GUI及處理媒體可造成圖形地指引使 用者修改特定核心之現有燃料棒設計之加速過程，而符合 特定核心之較大核心設計及操作策略之需求。 此配置可造成使用者經由處理媒體及GUI將以下之操作 自動化’纟包括但不限於：自儲存之銷庫中選擇起初之銷 型式組，指引符合目標棒參數所f之濃縮度及/或亂含量變 化之最適化’ 4 了估計測試棒之模型棒參數，將此變化應 用至已I先測定且儲存於記憶'骨豊中之回應I面之適當導數 矩陣，及指引承載測試棒之虛擬核心之模擬以產生：擬結 果。模擬結果可比較特定核心之核心熱限制，使得使用者 可基於顯示之資料判斷是否已對特定核心測定可接受之燃 94878.doc 10- !37523〇 料棒組態。因此繼而此配置可，基於含特定設計燃料棒、 模型核心符合核心熱限制及/或使用者（客戶）定義目標條: 之程度’對使用者提供反饋。 本發明之例示具體實施例可提供數個優點。此方法及配 置可造成具所需局部峰化及R因子性能之燃料棒製造。^ 果，一般可承載及操作特定之燃料循環，使得相同之猶;: 時間需要較少之燃料’而可得到改良之燃料循環經濟性： 此外’目為燃料棒發展僅需極少、之累#，在棒設計過程中 有顯著之循環時間縮減，而可降低成本且增加利潤。’ 此外，及依照本發明之例示具體實施例，濃縮度及釓含 量不以小塊考4 ’而是-次改變全部銷之濃縮度及乳含 量。因此，因將棒考量為銷之二維集合，而可以更且彈性 之方式設計燃料棒。「销數」（即，不同銷型式之計數，例 如’關於棒内濃縮度及/或亂含量不同之銷之數量）可 化成分之―❼且使用者具有使銷數最少之能力，其對製 造有正面影響。如果特定核心之燃料棒設計具有減少之销 數（較少之不同銷型式）’則棒易於製造。例如，使用者測定 何種銷可用於最適化’而且具有使銷數最少（對於欲建立之 棒）或忽略銷數（如果棒僅用於「理論」設定）之選擇。 圖!描述實施依照本發明例示具體實施例之方法之配置 费參考圖卜配置⑽可包括連接内部記憶體叫其可含 儲存回應表面之資料庫)之處理器11〇。處理器ιι〇代表在配 置1〇0中可實施之即時及非即時功能之中央聯繫，如圖形使 用者界面（GUD及《器功能’導引所有之計算及資料獲取 94878.doc ί37523〇 以測定所需之燃料棒组態，及產生模型化燃料棒之各種特 點之適當㈣表*。例如，處理器11()可以習知微處理器建 構’如現有之PENTIUM處理器。 配置100可建立成網路。處理器Π0可為内部與外部使用 者1 30·’’二適自之加密連接媒體（如加密丨28位元安全插座層 (SSL)連接125 ’雖然本發明不限於此加密連接媒體）進入之 網路上應用軟體伺服器〗15(以虛線表示）之一部份。名詞使 用者在以下可指内部使用者與外部使用者。使用者可自任 何一台個人電腦、膝上型電腦、個人數位助理等，經 網際網路連接網路，及使用適當之輸入裝置輸入資料或參 數如鍵盤、滑鼠、觸控螢幕、聲控等，及網路界面133， 如網站為主網際網路伺服器。此外，例如，内部使用者 可經適當之區域網路（LAN) 135連接進入在此網路上之處 理器110。 圖形資訊可經128位元SSL連接125或LAN 135連接而顯 示於適當之終端單位上，如使用者130之顯示裝置、PDA、 PC等。例如，使用者130可為核子反應器設施之任何代表進 入網站以對其核子反應器測定燃料棒組態或核心設計，反 應器設施所在地雇用之銷售員使用本發明之例示具體實施 例發展核心設計，或任何其他之使用者經授權接收本發明 之例示具體實施例產生之資訊。 處理器110可有效地連接密碼伺服器丨60。因而處理器i J 〇 可藉由使用在、碼伺服器16 0而實行所有安全功能，以建立防 火牆保護配置100免於外部安全漏洞。此外，密碼伺服器1 94878.doc -12· 1375230 可保全，在藉依照本發明例示具體實施例之方法及配置100 實行之程式主持之網站上，登記之所有使用者之所有個人 資訊。 如果處理器110為網路上應用軟體伺服器115之一部份， 例如，則可使用習知匯流排架構作為組件間之界面，如週 邊組件互連（PCI)匯流排（140)，其為許多種電腦架構之標 準。當然亦可使用替代性匯流排架構實行此匯流排，如 VMEBUS、NUBUS、定址資料匯流排、RAMbus、DDR(雙 重資料速率）匯流排等。 處理器110可包括GUI 145，其可建立於軟體中成為瀏覽 器。瀏覽器為對配置100之使用者展示界面且互動之軟體裝 置。瀏覽器負貴格式化及顯示使用者界面成分（例如，超文 字、視窗等）與圖案。 瀏覽器一般藉標準超文字標記語言（HTML)控制及指 揮。此外，或者，可使用JavaScript實行在GUI 145控制流 程中需要更詳細使用者界面之任何決定。這些語言均可對 指定實行細節而修改或改編，而且可使用已知之JPG、GIF、 TIFF、與其他之標準化壓縮技術，在瀏覽器中顯示影像， 其他之非標準化語言及壓縮技術可用於GUI 145，如XML、 "home-brew"語言、或其他已知之非標準化語言及技術。 如上所示，處理器110可實施處理使用者輸入資料所需之 所有計算，如儲存於記憶體120中之回應表面矩陣之產生及 使用，如以下進一步詳述，而且提供結果，例如，其可對 特定之燃料棒組態，以基於銷間之估計R-因子與局部峰化 94878.doc 13 1375230 ;貝料，及/或結合測定銷濃縮度及/或釓含量之其他設施相關 資料，如以下進一步詳述，建立濃縮度地圖。此資料可在 處理器110之指引下經GUI 145顯示於適當之顯示器上。 &己fe體120可與設計作為資料庫伺服器之外部處理器η 〇 整合，及/或可設計於關連資料庫伺服器内，例如，可由處 理器110獲取者。記憶體12〇可儲存包括導數矩陣之回應表 面模型，及上述之銷庫，如以下進一步詳述。例如，回應 表面模型，或核子管理委員會許可之實際燃料棒模擬碼（如 TGBLA或CASMO)，可為處理器丨丨〇使用以測定燃料棒產生 <濃縮度及/或釓變化。或者，除了實行計算之處理器11〇, 處理器110可指引多個計算伺服器15〇，例如，其可建立為

Windows 2〇_服器，使用回應表面模型實施如最適化程 序 < 计算。此外’本發明之例示具體實施例可藉以處理器 110驅動之軟體程式實行’及在計算㈣ϋ15〇實行，此計 算伺服器可進入記憶體丨2〇。 本發明之例示具體實施例可利用回應表面界定濃縮度盥 棒參數（即，局部導化、R-因子、棒濃縮度，其在以下之導 數矩陣中更壯地插述）間之關係。核Ά數（MAPLHGR、 Γ二：了D等)之關係可由核心參數與對應棒參數間 <間早線性函數表示。 局部峰化因子與濃縮度 如前所述，燃料棒分成

中，m “· i下均勺之格。例如，在BWR 邊界4卜可發生濃縮度及亂變化之處。因此，— 格之橫切面可異㈣—格之橫切面。 94878.doc 14 丄375230 關於格局郢峰化因子，依照本發明之例示具體實施例之 复足格叹片累算可使用下式（丨）所述之回應表面矩陣測定， 其中局部導化因予之變化為格對個別銷濃縮度變化之函 數。 δρ2

£5. 和I £5. Μ Ά 办2 ,de\ £5.' Ae{ X He2 Ae«. den. Ο) 式Ο)中X n矩陣對應一格乙之回應表面矩陣，其中各 元f可定義為： ^對於銷⑴中之濃縮度變化之銷⑴中之局部峰化變 化 其中

Aei為銷丨之格L中之小塊濃縮度變化；及 為銷i之格l中之局部峰化變化。 读似之導數組包含基於礼含量變化之所得棒參數（例 :’熱與冷k〇〇變化。名詞k„為用以測定核心反應性程度之 典限大小核心之中子乘數因予。 、丄，+ 儿训玎叶鼻塊濃縮度）及如 計何者局料化、暴料化机因子變化為式⑴之演绎。 計者可回顧其濃縮度㈣之選擇及在重複物 π , 用不，例如，藉由組合不 问/辰#度之銷而ρ嘗試簡化燃料棒設計時。 94S7S.doc 如果在特定私€ 士 期局邱# 改玄汲垴度（增加或減少），則可預 之加錢少某些量。此量上式⑴中 功iW可改變接近改變燃料銷之其他燃料銷之 功率。切）中之非對角货表示此回應。 部峰化變化可由式（2)表示 A^l \f ψ- de2 δρ2 dP^ 化本發明之例示具體實施例，由單銷濃縮度變 置ϋ局部⑼分布之影響。圖2圖形地描述棒中單銷位 ^回應表面内之個別擾亂’而且在此例示情形，顯示例 燃料棒之銷位置，以⑽標記表示銷位置（燃料桿位 )因此’在（1,1)處，濃縮度已增加0.2重量％之U235。此 在（u)處之濃縮度變化之結果，（1，1)位置中之局料化增 加约0.08且（2, υ位置與（1，2)位置中之局部峰化減少約〇 〇1。 、在改老銷漠縮度時，這些導數可用以_局部峰化及l 因子之是化。起初，使用一組基於溫和性與當量濃度而製 U之基本棒產生導數。這些導數在全部最適化中可固定。 然後棒參數對各銷中之各濃縮度變化有對應之變化。例 如，如果銷1中之濃縮度變化以」幻表示，則全部格中之局 det. de..

Aej 0 (2) 0 •办丨 這些導數矩陣（「導函數」）可事先計算。然而，這些導 94878.doc •16· 1375230 ㈡史亦可幾乎即時計算，例如，在測定特定燃料棒組態之 過程時同時，特別是對於此棒。 〜 R-因子 亦可類似地計算R-因子，所以可以單一矩陣獲得特定棒 之R-因子變化，如式（3)所描述： •AR; ar2 作 ~dT2 ' dR2 9ex ~dT7 ' dRx' .灸" X Ae{ Ae2 风- dK Ae L «」 dex 3en. 式（3)中之η X η矩陣對應回應表面矩陣，其中各元素可定 義為： dRt 對於銷⑴中之濃縮度變化之銷⑴中之R-因子變化， 其中 為銷i之小塊濃縮度變化；及 為銷i之R-因子變化。 因此’在銷1改變量時，全部棒之R-因子變化由下式 (4)表示： Γ dR, 3R, dRA AR, dex 1 de2 •式 Ael 碼 Ά dR2 0 = de、 det • 0 Ρ)Λ 0 L作 aen _ 94878.doc 1375230 平均棒濃缩度 平均棒濃淹度為棒之無向量值，所以其導數簡單地以 (a膽）表示’其中B為燃料棒之平均濃縮度。此導數可用以 基於單銷濃縮度變化而預測平均棒濃縮度，如此利於基於 使用者定義之目標平均棒濃縮度將棒最適化。 圖3為敘述-種依照本發明之例示具體實施例測定辦料 棒組態之流㈣。在圖3中，特定核心之輸人參數及目桴條 件起初可在（函數31〇)由處理器11〇讀取。例如，使用者可經 輸入裝置(即，滑鼠、觸控勞幕、鍵盤、聲控等)及贿145 鍵入輸入參數及目標條件。 輸入可包括欲模型化之選擇或特定核心之核心教限制、 特定核心之至少-種現有燃料棒之使用者定義目標條件、 及現有棒之燃料棒參數。現有棒之燃料棒參數可包括平均 濃縮度、特定核心之個別燃料棒之卜因子資料與局部净化 資料、及界定棒參數與棒組態間關係之回應表面模型之導 數矩陣相關資料，如上所述。 使用者定曰義目標條件可包括目標销型式數（即，就濃縮度 及/或乳含量而言’現有棒中之獨特銷（燃料桿）數量卜目ρ 平均棒濃度、及特定核所需之核心埶U (MAPL膽、MFLPD、MFLCpR等卜對核心熱限制之限度 及達反亦可為輸入參數。使用者定義目標條件及限制之二 關資料可儲存於記憶體120内之適當資料庫(未示)中。 然後可將起初選擇之燃料棒插入欲模擬之垂直核心中 (函數320)而得模擬結果。為了敎任何核心熱限制是否已 9487S.doc • 18· 1375230 运反，及另外測疋何者棒已超過這些核心熱限制之限度， 虛擬核心為欲使用已知模擬器模擬之特定核心之代表性模 型。 各杈擬之模擬結果可儲存於記憶體12〇内之適當資料庫 (未示）中。模擬可由計算伺服器150執行；然而，模擬可為 在配置100外部進行之30模擬過程。使用者可使用已知之可 執行 3D模擬器程式’如 PANACEA、LC)(3C)s、SIMULATE、 POLCA、或其中已界定及編碼適當模擬器驅動程式之任何 其他已知之模擬器軟體’如所已知。計算词服器15〇可基於 使用者經GUI 145之輸入執行這些模擬器程式。 使用者可在使用GUI145時之任何時間啟動3D模擬，而五 可八有多及不同之手段啟動模擬。例如，使用者可由視 窗下拉式選單選擇「進行模擬」，或可點選網頁工作棒上之 「進行」圖像’如所已知。此外，使用者可接收圖形更新 或模擬狀態。虚擬核心之各模擬之相關資料可在記憶體12〇 内之排列資料庫（未示）中排列。一旦將模擬排列，則使用者 在模擬完成時可得到音效及/或视覺指示，如所已知。 一旦已承載虛擬核心且進行扣核心模擬，則可由扣模擬 器取得核心中起初選擇之現有燃科棒在所有暴露點及在所 有軸向位置之所有位置之所得MFLpD、maplhgr與 MFLCPR值。如此造成顯不徑向及軸向依附性趨勢。此外， 由於使用者可得上示之核心熱限制、使用者定義目標條件 及^模擬器結果，可證驗核心中之違反處，及可將達反值 反標而產生或更新目標棒參數。 94878.doc >考圖3如果在起初模擬後無限制達反，及/或滿足所 =標條件（函數33〇之輸出為「否」），及如果使用者在第 ’人累算後需要’則可將滿足核^熱限制、使用者定義目 標條件、或兩者之特定核心所需之燃料棒組態相關資料輸 出（函數340)至使用者。例如，處理器110可、經圖形使用者界 面则145輸出適當之圖形顯示，如目標濃縮度分布圖、及 基於應用之I缩度變化關於估計局料化與估計R因予值 《另外之滚縮度資料；貞了解，亦可對使用者顯示亂含量 變化相關資料》 實際上、，使用者可能不滿意起初接受之燃料棒組態，因 為如上述义模擬核心似乎有數個燃料棒達反核心熱限制， 及/或數個對這些可利用限制有另外限度之其他燃料棒。因 此’如果函數330之輸出a「基 钉出為疋」，則測定承載起初選擇燃 (、可或不為目前用於欲模擬之特定核心 '之實際燃科 .棒）〈核心是否顯示任何改良（函數35q)。改良可由產生特定 核心目標函數值之核心目標函數計算測量。對於起 算，可計算目標函數值如輪 ^ ^ 徂々翰入限制與目標條件之函數而對 應如輸入限制與目標條件之函數之各模擬結果。 述，記憶體120可設計為，例如 . ^ 例如，處理器11〇可獲取之關連 資料庫伺服器。為了計算可廄 逆 邮 T昇了應用於特定核心設計之許多目 ㈣值，記憶體120内之模擬器結果資料庫及限制資料庫 因此可由計算伺服器1 5〇獲取。 車 又取目標函數本身及計算之目栌 函數值可料於關連資料庫㈣^ 數值資料庫。 铋函 94S78.doc -20- 1375230 因此’可對各模擬結果計算目標函數， 双以比較模擬核心 設計是否極符合限制或目標條件。目標函數為合併约束（在 本文中，「約束」表示欲模型化之特定核 似u又核心熱限制） 且將核心設計對限制之遵循度定量之數學方程弋。例士 基於模擬結果及計算目標函數值，使用者（ J 核 設計者、工程師或設施監督者）可測定特定之設計是否符a 使用者之目標條件（即，符合最大循環能量需求）。 可對各個別約束參數及對各模擬結果，及對所有約束參 數整體（其中所有約束參數表示特定核心中欲評估之實 體）’計算目標函數值。目標函數之個別約束成分可如式（5) 所述而計算： 〇BJpar = MULTpar * (RESULTpar - CONSpar) (5) 在式（5)中’ "Par"可為任何輸入限制。應了解，這些參數僅 為可能之評估參數，但為測定核心反應器核心之適當燃料 棒組態之常用參數。全部目標函數可為所有約束參數之總 和，或 〇BJTOT = SUM(par=l,31) {0Bjpar} ⑹ 在式（6)中顯示31種不同之約束參數（例如，限制），應了解， 對於特足之目標函數計算可選擇或多或少。此外式⑺及 ⑹僅為用於it算目標函數值之例示方程式，例示具體實施 例不限於基於式⑺及⑹計算之目標函數值。參考式⑺，如 果RESULT小於CONS(例如，不達反約幻，則將差歸零且 目&函數為零。因而目標函數值零表示不達反特定之約 t目柃函數正值表示可能需要修正之違反。另外，模擬 94878.doc 1375230 以特殊產標（1，j，k)及時間座標（暴露步驟）(例如，在核 ^能讀環中之特定時間）之形式提供。因此，使用者可見 到問適在何者時間座標（例如，暴露步驟）。因此，僅在所示 之暴露步驟修改核心。 另外’目標函數值可計算為轉露步驟之函數，及將全 ==計_加總。對各約束計算之目標函數值及按暴 步驟〈目標函數值可進一步藉由將各目標函數值標準 2 ’以提供衫約束對全部目標函數值之百分比分布而檢 ，。目標函數值可用於燃料棒組態發展之人工測定。例如， =者可圖形地觀看目標函數計算之值以㈣達反限制之 此外’目標函數計算值對先前虛擬核心模擬之任何目標 ^數^化提供使用者在其提議之設計中估計改良（或缺 、、’斷。數次累算之目標函數值增加表示使用者之改變 生遠離所需解答之核心設計，而變小目標函數值之連續 =(例如，目標函數值自正值朝零減小）可能表示累算核心 改良。連續累算之目標函數值、限制及模擬結果可 :子：記憶體!20内之各種附屬資料庫。因此，如果證明後 ’：修改無益，則可快速地取回得自過去累算之設計。 、:考圖3’已對欲模型化之特定核心事先計算及儲存起初 々『低參考核心目標函數值。因此，如果起初模擬後之計 " …、改良（函數350之輸出為「否」），則使用者可 ^ 步蛘述之整體最適化程序（函數390)，以設計確實 、優孓奴f型化核心之目前或起初燃料棒組態之改良之 94878.doc •22· 燃科棒組態β 在元成目標函數計算後，倍用本7〜口 μ 資料使用者可仔目標函數計算相關 ^ d在Μ擬料核錢計時収之_卜如果 :在各以後可對使用者顯示圖形資料，如顯示之約 束，數表列，其可代表輸入限 數值朴^ 及裕为束计又各目標函 值…值。違反之限制可以適當之圖形指示棒強調， 且對於各限制達反，亦可顯示其貢獻及貢獻百分比⑼）。 、而基於此資料，使料可得進㈣4計在 需之核心修改之推薦（如果有）β 貫累耳所 雖然或可依使用者意願保留個別核心修改，例如，步驟 推薦可以衫器上之下拉式選單之形式提供。這些推薦可 分成如能量有益動作、能量有害動作、及將過度限度(得自 熱限制）轉化成h卜能量之_，雖然可發展其他之類別。 較佳技術為使用能量有益動作而非能量有害動作解決問 題。即使核心設計符合所有限制（客戶輸人之設施指定约 束5又叶限制、熱限制等），使用者仍可確證將特定限制之 任何過度限度轉化成另外能量。因而以下之邏輯敘述可表 不例不 < 步驟推薦，應了解本發明之例示具體實施例不侷 限於這些推薦： 能量有益動作 如果客戶功率比（CPR)限度在核心周圍太低，則將較反應 性燃料移至核心中央 u 如果在循環結束（EOC)處有NEXRAT(節點暴露比，—種熱 限度约束）問題’則將較反應性（例如，較少暴露）燃料移至 94878.doc -23- 1375230 問題位置 •如果在循環開始（BOC)處之核心周圍有關機限度（sdm)問 題，則對周圍安置較不反應性燃料 能量有害動作 •如果CPR在EOC太低’則將較不反應性燃料移至問題位置 •如果kW/ft限度在EOC太低’則將較不反應性燃料移至問 題位置 將過度限度轉化成另外能量 如果在EOC在核心中央有額外CPR限度，將較反應性燃料 自周圍位置移至核心中央。 如果顯示改良（函數350之輸出為「是」），如計算目標值 低於對欲模型化核心事先計算之起初，最低參考目標函數 值，則可對燃料棒反標起初選擇棒之任何限制達反及限制 限度’而產生其中建立修改或測視燃料棒組態之目標燃料 棒參數（函數360)。 目標燃料棒參數可基於特定核心之實際核心熱限制與所 需核心熱限制（限度）間之差測定。其為局部峰化及R _因予之 h形’因為其對核心之熱限制為線性相關。為了利用此線 性’核心及棒熱值如式（7)之方程式所述而相關： MFLCPRj = a.ji , QiSSi MFLPDt = btLP > bte9i ⑺ MAPLHGRj = aLP，Cje沢 在式（7)中，i表示核心位置。 因此，一旦已承載虚擬核心且進行3D核心模擬，則可由 94878.doc -24- 1375230 3D模擬器取得核心中起初選擇之現有燃料棒在所有暴露點 及在所有軸向位置之所有位置之所得MFLPD、MAPLHGR 與MFLCPR值。如此造成顯示徑向及軸向依附性趨勢。此 外’由於使用者可得上示之核心熱限制、使用者定義目標 條件及3D模擬器結果，可證驗核心中之違反處，及可將達 反值反標至棒參數。 其可如下使用MFLCPR與R-因子作為實例而完成。使 dMFLCPR = MFLCPR! — MFLCPRUm“，及將原始 因子（濃 縮度變化前之現有燃料棒）標為^使用以上之線性，得 到： AR AMFLCPR： /0、 -=- (〇 )

R0 MFLCPR, 、J 因而可如以下式（9)測定特定暴露之R-因子之更新目標棒參 數： RUrSe, =R〇~^R=R〇 max (AMFLCPR^' MFLCPR, (9) 如此可在式（10)中參考MFLCPR之相對變化，其對應特定之 △ R: max {^MFLCPR,) -^―-- (10) MFLCPR, v ’ 此相對變化之正值意指已超過核心限制；負值意指核心 限制之限度。以類似方式可推算關於MFLPD(或MAPLHGR) 對ALP之相對變化之類似式（8)、（9)及（10)之方程式。 如果對應之輸入核心熱限制不違反，則目標燃料棒參數 實際上高於起初燃料棒參數。如此造成利用任何可得之限 度。這些燃料棒參數然後變成基準點，即，各組模型參數 94878.doc -25- 1375230 互相比較之參數組。 然後可測定用於建立測試棒之模型燃料棒參數，以用於 局邵最通化程序（函數370)。模型棒參數提供建立_或多個 用於插入虛擬核心之測試燃料棒之基礎。模型燃料棒 可包括R·因子資料、局部夸化 二 自此棒之濃縮度組態）。 ^辰^以料（其得 置數可基於特定核心之現有燃料棒中，在各銷位 處《勤里式之局部變化（函數372)而測定。這些變 變起初棒參數，而且希望這些「模型」燃料棒參數儘可能 接：目標棒參數。換言之，改變燃料棒中之銷之濃縮户」 釓。量《。此變化係結合回應表面導數（此導數已事先1 算且儲转記憶體12G中，或即時計算，视使用者之需要而 足）使用，以計算（函數374)模型棒參數，其然後可比較目炉 棒參數。其可對欲模型化之特定核心之現有燃料棒中，: 銷位置之各特定銷型式進行。 銷間分析可使用圖！略述之配置1〇〇人工地實施。除了必 須在各銷改變後重建棒以測定參數變化是否有用（即，模型 參數較接近目標參數），使用者可人工地使用此導數測定模 型參數之狀態。使用者可改變一個銷，取回記憶體丨2〇中之 導數矩陣，然後將銷變化乘以導數矩陣以測定棒參數之所 得變化。使用者可一再進行直到得到令人滿意之模型棒參 數組。 + > 如前所討論，可事先開發一組含局部峰化、R_因子、與 棒濃縮度之所有暴露、孔隙、及格依附性「導數」相對銷 94878.doc -26- 工37523〇 濃縮度變化之△矩陣，及儲存於記憶體120中，或基於處理 器110與計算伺服器15〇之處理能力及速度即時同時計算。 這些導數可對燃料棒之所有銷位置計算及儲存，例如，由 於棒R-因子為暴露及銷位置依附性，各暴露值保有式中 之R-因子導數矩陣。同樣地，各暴露、孔隙及格值保有式 (1)中之局部峰化導數矩陣。 這些矩陣可用於線性重疊模型（L s M )，使得單銷濃縮度變 化之參數變化（例如，全部棒之R_因子）可如式（11)所述而敘 述： AR =

AR ~AE ·Δ£：.

(ID 於指定位置之指定銷變化，及下標〇指起 已測定這些導數可通用於所有濃縮度依 在式（11)中，i係關 初狀態。實驗上， t f·生棒《又彳概念，同時對標記局部辛化與因子之回應提 供正萑之預測力，而與起初棒濃縮度無關或不論起初棒設 計與所需燃料棒组態或設計之差距如何。

或者ϋ!化技術可H質上縮減敎用於建立測 棒所需之模型棒參數組之處理時間。特別地，最適化可. 无地改^燃科棒巾之㈣濃縮度與可燃毒素值，使用導』 ，陣叶异模型參數’及比較模型與目標參數以測定各⑸ 、保田（及儲存於把憶體i2〇 Ν，如此將產生核心所需； 測試棒之變化組最適化。其可反覆地實施；即，對各鎖4 =及多個㈣不_型式’改變燃料棒中特定鎖位置之南 ^ 尤了解，例如’不同或改變之銷型式為具有異於與 置中先則銷型式之濃縮度及/或含量之銷。 94878.doc -27- 1375230 因此，模型燃料棒參數可人工地，或使用導數矩陣結合 以得自使用者定義销庫之新銷型絲代棒中現㈣之濃縮 度/孔變化而计算。或者，可使用NRC事先許可棒模擬碼， 如TGBLA或CASM0,取代人工計算或回應表面模型之導數 矩陣。此模擬碼隨最適化進行而計算棒模型參數。 在最適㈣’可探尋銷型式及銷位I之完^計數，而且 可依照選擇之最適化技術或演算法，因此基於計算之目標 函數值（函數376)而接受變化。起初在式（5)及⑹中畴述之目 標函數可藉式（12)甚至更通用地敘述： ZZ^modri-Aarge, ' PGP (12) 其中Ρ表示欲最適化之參數組，及£表示暴露。這些目標函 數值對於局部峰化亦可將格加總。 在燃料棒之各完整範圍（各第i個位置已接受銷變化)後， 具最高排名（最低正值）目標函數值之銷變化（函數378之輸 出為「是」）可接受作為測試棒所需之燃料棒組態，直到已 在各第1個位置進行所有銷變化（函數379之輸出為「是」）。 ，用之目標函數（及選擇之最高排名目標函數值為何）可為 最適化演算法依附性，如以下進一步討論。 因而循環再度開始。如果由局部最適化程序（函數37〇)内 <模型棒參數測定之測試棒組態顯示改良（函數38〇之輸出 為「是」，即，得自函數370之最低目標函數值顯示優於由 函數350之起初模擬結果計算之目標函數值之改良），則可 重複函數320、330、340、350、與360。例如，如果承載測 4棒之虛擬核心之模擬仍造成核心超過其限制，則測定此 9487S.doc -28- 13/5230 =中限Γ《限度及達反且反標至棒參數以將目標棒參數 、.斤換- <，為了將目標及/或模型參數更新，將核心上 《整體效獻標至—或多個測試棒之局部參數。 一另-万面’如果由局部最適化程岸產生之測試棒不顯 油良〇數380之輸出$「否」），則可指y使用者實施整 估’模擬具經修改測試棒之虛擬核心（步驟奶卜在此 整體最適化後，可重複步驟32〇_39〇直到無進一步限制違 反’及/或無法顯示進m M吏用者然後可在步驟34〇 或493得到所需燃料棒組態之資料。 或者，及作為例示應用，即使使用者得到令人滿意之燃 料棒组態，使用者可加入另外之目標條件且再實施此方 法。例如，除了無熱限制違反及/或符合所有使用者定義目 標條件，為了降低製造及/或銷售成本，使用者可能希望得 到減少數量之不同銷型式之燃料棒組態。換言之，使用者 可持續改變銷型式且具一或多個更心測試棒之模擬核心’ 直到不顯示進一步改良（而且對設計為減少數量之銷型式 之測試燃料棒不存在限制達反）。 因此，使用者可使用配置1 00將經最適化測定模型燃料棒 參數’模擬及輸出模擬結果以測定是否存在任何改良之後 續累算（函數310-390)自動化（或經GUI I45人工地控制此操 作）。此外’模擬結果可接受目標函數計算，以基於得自特 定模擬之最高排名（最低正值）目標函數值測定最希望之模 擬結果。因此’可基於此所需燃料棒組態之相關資料（如全 邵棒資料之R-因子、局部峰化及平均濃縮度）製造燃料棒。 94878.doc •29· 1375230 換言之，可反覆地重複函數31〇_39〇直到計算之最低目標 函⑽顯4優於先前„之改I如此可在燃料棒中使 用最少數量之销型式，得到读^ 八仔到滿足核心熱限制及使用者定義 目標條件之所需燃料棒組態。 最適化演算法 例不具體實施例之最適化技術可選自決定性為主最適化 演算法及隨機為主最適化演算法。決定性為主最適化演算 法之實例為-種最速下降法。在最速下降最適化中，條理 性地分析各型式銷插入其中之燃料棒中之各銷位置。換言 之，在各位置試驗各銷，而且最適化之一部份為對各燃二 棒組態運算目標函數而得目標函數值。最低正目標函數值 代表最高排名目標函數值，其係就不達反任何核心熱限制 (或具有最少數量之達反）’具有最接近測定目標棒參數之模 型參數之燃料棒組態而言。因此，可選擇具最低目標函數 值之燃料棒作為插入虛擬核心中且模擬之測試棒之第L累 算。 … 模擬退火僅為隨機為主最適化演算法之一個實例。此模 擬退火最適化演算法欲在藉由偶而接收「不良」改變而搜 索整體最小值以冗整地探尋搜索空間時，避免局部最^ 值。其與始終接受累算中最佳選擇，而且趨於受困於局部 最小值之最速下降相反。模擬退火係隨機地選擇得自銷，庫 之銷型式及棒中之銷位置。測定將此銷插入選擇位置之、農 縮度變化且計算目標函數（經導數矩陣/回應表面）。然後.則 試目標函數值：如果其優於燃料棒原有未改變之奴^ 、柳目標 94878.doc •30· 1375230 值，則接受之。 如果此變化產生較高之目標函數值（即，改變之棒比現有 或起初燃料棒差），則隨累算增加而以降低之機率接受變 化。因此，起初接受許多「不良」改變，而在接近最適化 、’·=»束時，接丈非常少之「不良」改變。數學上，此接受機 率可敘述為式（13): 一 Af P = e ^ (13) 其中AF為目前接受與新棒銷組態間之目標函數變化，及 T(n)可為式（η)定義之溫度： Τ(η+1)=Τ(η)*α (14) 其中η為累算次數及「冷卻」常數，即，溫度降低之速 率。較高（較慢）之速率確保適當地探尋搜索空間，而較低（較 快）之速率可造成最適化落在局部最小值。在各位置可試驗 —組銷數變化，如數個至數千，而且較佳為約1〇〇至1〇〇〇之 任何數量之組變化。所有這些參數在Gm 145中有預設值， 但是可由使用者針對典型最適化運算而改變。 以下式（15)描述基於得自式（4)之之模型^因子燃料 棒參數之例示計算。在式（15)中，n為可能之銷型0 化數量： 夂 « , X,·eΝ 门[〇, 1 ] (15) /前所討論，可使用目標函數評估各銷位置之各銷型式 文化m疋在特定銷位置改變銷型式之燃料棒之目找求 :::可選擇具最低(即’最高排名)目標函數值之燃： 〜為用於#入虛擬核心之起初（更新）測試燃料棒。 94878.doc 1375230 一旦已承載虚擬核心且進行3D核心模擬，則由3D模擬器 取得核心中所有測試燃料棒在所有暴露點及在所有軸向位 置之所有位置之所得MFLPD、MAPLHGR與MFLCPR值。如 此造成顯示徑向及軸向依附性趨勢。此外，由於使用者可 / 得上示之核心熱限制、使用者定義目標條件及3D模擬器結 果，可證驗核心中之違反處，及可將達反值反標至棒參數， 如關於圖3所討論。 圖4為敘述依照本發明例示具體實施例之整體最適化程 序之流程圖。參考圖4，在步驟460解析資料，例如，其可 為限制達反處之圖形顯示，例如，其可由步驟385虛擬核心 模擬之結果建立，使用者可能傾向啟動整體最適化次程序 (步驟390)。實際上，具原始測試棒之原始核心設計不為可 接受之設計，而且如果模擬不產生核心改良（函數350之輸 出為否），如可能為其中各累算仍違反特定核心熱限制之情 形，則可能需要整體最適化。 在一個具體實施例中，使用者可藉GUI 230之助人工地指 引整體最適化。在另一個具體實施例中，可在自動地累算 參考核心設計修改、模擬、目標函數計算、及目標函數計 算值之結果或評估之最適化演算法之界限内，實施此次程 序。 使用者基於顯示之資料測定是否達反任何限制（函數 4 9 1)。如果不達反限制，則使用者測定是否有任何驗證子 顯示由核心設計得到最大能量之特性。例如，這些驗證子 可包括良好熱限度利用（如MFLCPR與MAPLHGR之限度）之 94878.doc -32- 1375230 指示，其移除燃料以使鈽產生最大而延長循環。其在用於 燃料循環（本徵值搜幻之核d計得到最小循環結束 (EOC)本徵值，或在固咖c本徵值測定所需之循環長度 ，：可顯示符合能量需求。如果有已由核心設計得到最大 能量之指示（函數492之輸出為是），則已測定可接受核心設 計，.而且使用者可取得結果報告（關於核心設計（函數州: 如圖3之虛線所示），或更常為評估是否有限制違反）。 如果達反限制（函數491之輸出為是），或未達反限制但有 由核心設計未得到最大能量之指示（函數492之輸出為否）， 則使用者収-或多種指定核，讀改（函數494)。指定核心 修改可建立為對具測試棒之目前心料進行之新鮮揪科 承載樣式（暴露燃料承載樣式）修改、控制輪葉組態或流動之 變化、或循岸變化。例如，其乃使用者經系統提供步驟推 薦（例如，上述經下拉式選單獲得之能量有益動作、能量有 害動作、及將過度限度（得自熱限制）成為另外能量）進行整 體核心修改之處。另外’如果已嘴試核心設計改變之數次 累算且無關於較低目標函數值之實際改良，則其為可能需 要探尋具不同測試棒之替代性核H計之進—步指示。$ 而虚擬核心可重新承載不同測試棒，而且可重複函數 320-350 。 在對新鮮燃料承載樣式進行修改而且基於以上之推薦 時，使用者可經GUI 145改變新鮮棒承載樣式。例如，使用 適當之輸入裝置與GUI145,使用者可參考欲移除之核心設 計證驗任何可能新鮮棒之棒對稱選擇，而且可選擇「目標又 94S7S.doc •33· :斤鮮燃料棒’其為欲移除之目標棒之代號。然後依照所需 對稱（1¾面、轉動等）「更動」證驗之目標棒。此過程可對需 要以所而方式重新承載核心參考樣式之任何新鮮棒更動重 複。 回應表面模型之例示發展 為了收集;辰縮度如何影響局部峰化及R因子之部份導 數’事先發展回應表面模型，應了解上述導數矩陣可動態 地計算以符合特定之燃料棒設計問題。此回應表面模型包 括對於1GX1G燃料棒格設計中之每個銷之暴露依附性局部 峰化與R-因子回應，如每個销之濃縮度變化之函數。 為了準備資科庫，將51(在1〇χ1〇棒中之獨特銷數量，而 且在其他燃料設計中不同）個燃料棒個別地模型化，且將棒 特性儲存於資料庫中，纟包括各模型化棒中各銷之局部峰 化暴露峰化及R_因子資料。_旦測定回應表面，則得到 感興趣之結果。回應表面矩陣之導數遠比起初條件不敏 感。此導數無關模魏燃料棒巾之起初㈣度而提供極正 叙預測H，僅在數次累算中產生實質上完美或完美 地取適化d已發現此「通用」回應表面在其他格型式 為正確的。因此，已產生可用於所有型式之燃料之單一資 料庫。因為由資料庫進行預測花費相當少量之時間，相較 於經習知「經驗法則」過程對棒產生所花費之四⑷小時， 其在小於一分鐘可測定燃料棒之回應之相當正確預測。 實例/結果 參考圖5-14，以下提供使用依照例示具體實施例之方 94S7S.doc -34· 1375230 法，設計用於實際操作中核子反應器設施核心之新鮮燃料 棒之實際實例。在此實例中，將依照例示具體實施例設計 之新鮮燃料棒插入全部核心之256個位置。設計者產生具令 人滿意之釓組態之棒，但是MFLCPR在接近循環結束（EOC) 超過0.88之核心限制，即使是在核心最適化及數次人工棒 設計嚐試後。MFLPD起初固定在0.85之限制。 圖5為特定核心之起初未修改燃料棒組態之限制臨界功 率比最大比（MFLCPR)相對暴露之圖表。圖6為特定核心之 起初未修改燃料棒組態之限制功率密度最大比（MFLPD)相 對暴露之圖表。這些圖描述在核心最適化運算後，插入虛 擬核心中之此起初棒之核心熱值之狀態。 圖7描述在依照本發明之例示具體實施例最適化前之燃料 棒之濃縮度組態。特別地，圖7顯示執行依照本發明之例示 具體實施例之方法前，燃料棒中各銷之2-D格濃縮度分布。 顯示0.0之銷表示此特定10x10實例之水桿。此例示具體實施 例可應用於有或無水桿之燃料棒。對此特定之核心設計，燃 料棒無法軸向地濃縮。因此用於棒最適化之桿（銷）僅含同質 之銷。換言之，此棒中之銷完全具有相同之濃縮度。 圖8描述包括依照本發明例示具體實施例模型化之燃料 棒之核心之MFLCPR對暴露之相對變化；及圖9描述包括 依照本發明例示具體實施例模型化之燃料棒之核心之 MFLPD對暴露之相對變化。#另]地，對具最大限制才各為格2 (LAT 2)之棒評估MFLPD之相對變化。圖8及9之這些相對變 化係類似關於式（1 0)所述而計算。將核熱限制與實際核心參 94878.doc •35 - 1375230 數值間之距離反標至起初棒參數以產生目標燃料棒參數。 如此在圖8及9中描述代表以上差異之相對變化。 圖10描述在依照本發明例示具體實施例設計之燃料棒之 核心模擬後之最大R-因子值相對暴露；及圖11描述在依照 本發明例示具體實施例設計之燃料棒之核心模擬後之最大 局部峰化值相對暴露。圖10及11顯示棒之起初、目標及最 終（最適化之後）之R-因子及局部峰化值。因為棒參數與核心 參數間之關係為線性（R-因子對MFLCPR、局部峰化對 MFLPD與MAPLHGR)，核心中需要改良之暴露值對應棒中 需要改良之暴露。 圖12描述在依照本發明之例示具體實施例最適化後之燃 料棒之濃縮度組態。一旦由核心達反比例測定目標值，則 最適化產生圖12之濃縮度組態。應注意，此濃縮度組態實 質上異於圖7之組態。然而，圖12之粗體字濃縮度描述改變 之銷位置。對於此特定核心，總共八個銷變化減輕CPR問 題。雖然其他之實例可具有較戲劇性之變化，在此特定實 例中，棒設計者起初稍微接近正確之解答，但是無法產生 確實地符合核心之棒。 圖13描述在插入依照本發明例示具體實施例之最適化燃 料棒後之全部核心之MFLCPR ;及圖14描述在插入依照本 發明例示具體實施例之最適化燃料棒後之全部核心之 MFLPD 〇圖U及14顯示插入最適化棒後之核心狀態。其完 全地解決MFLCPR，雖然MFLPD稍微超過其限制。然而， 這些小MFLPD達反易於以另一次整體最適化排除。 94878.doc -36· 1375230 如此敘述本發明之例示具體實施例，其可以許多種方式 修改為顯而易知。例如，雖然例示具體實施例係關於在特 定核心中之一個位置測定所需之燃料棒組態而敘述，一種 棒型式可用於核心内之許多個不同之棒位置。因而例示具 體實施例亦可關於測定在特定核心中一般可排列在一起之 一組棒，例如，8、16、3 2個等，所需之燃料棒組態。因而 最適化技術可應用於多組而非單棒。 或者，可將較大之欲最適化棒組分成次組，而且可依照 圖3及4將次組模型化及最適化。另外，關於配置100之處理 及計算力，此方法可對欲評估之特定核心之所需燃料棒組 之N個次組平行實行。 此外，雖然為了測定關於局部辛化、R-因子與平均棒濃 縮度之所需燃料棒組態，例示具體實施例使用上述之最適 化技術，但是此例示具體實施例並非如此限制。例如，可 使用正在審查且共同讓與之Russell II等人於2003年4月30 曰提出之美國專利申請案序號第10/425,61 1號，發明名稱 "METHOD AND ARRANGEMENT FOR DETERMING PIN ENRICHMENTS IN FUEL BUNDLE OF NUCLEAR REACTOR”所述之回應表面技術，計算核子反應器之燃料 棒之銷濃縮度。在'611號申請案中，可計算在全部燃料棒發 生之濃縮度變化以滿足使用者定義目標條件。其係使用回 旄表面模型完成。'611號申請案中界定之回應表面模型界定 輸入參數與目標條件間之關係。此變化不視為背離本發明 之例示具體實施例之精神及範圍，而且所有此種修改，其 94878.doc •37·

I37523U 意圖包括於以下申請專利範圍之範圍内，對熟悉此技藝者 為顯而易知的。 【圖式簡單說明】 由上不〈詳細說明及附圖可更詳細；也了解本發明之例示 具體實施例，其中同樣之元件係以同樣之參考號碼表示， 其僅以描述之方式表示，因此不為本發明之例示具體實施 例之限制，及其中： 圖1描述一種用於實行依照本發明例示具體實施例之方 法之配置。 圖2描述由依照本發明料具體實施例之單銷濃縮度變 化造成之對局部功率峰化分布之影響。 圖3為敘述-種依照本發明之例示具體實施例測定燃料 棒組態之流程圖。 圖4為敘述—種依照本發明之例示具體實施例之最適整 體程序之流程圖。 圖5為特定核心之起初未修改燃料棒組態之限制臨界功 率比最大比（MFLCPR)相對暴露之圖表。 圖6為特定核心之起初未修改燃料棒組態之限制功率密 度最大比（MFLPD)相對暴露之圖表。 圖7描述在依照本發明之例示具體實施例最適化前之燃 料棒之濃縮度組態。 圖8為包括依照本發明例示具體實施例模型化之燃料棒< 之核心之MFLCPR對暴露之相對變化。 圖9為包括依照本發明例示具體實施例模型化之燃料棒 94878.doc •38· 1375230 之核心之MFLPD對暴露之相對變化。 圖10描述在依照本發明例示具體實施例設計之燃料棒之 核心模擬後之最大R-因子值相對暴露。 圖11描述在依照本發明例示具體實施例設計之燃料棒之 核心模擬後之最大局部峰化值相對暴露。 圖12描述在依照本發明之例示具體實施例最適化後之燃 料棒之濃縮度組態。 圖1 3描述在插入依照本發明例示具體實施例之最適化燃 料棒後之全部核心之MFLCPR。 圖14榣述在插入依照本發明例示具體實施例之最適化燃 料棒後之全部核心之MFLPD。 【主要元件符號說明】 100 110 115 120 125 130 133 135 140 145 150 160 配置 主處理器 應用軟體伺服器 記憶體/資料庫伺服器 安全插座層（SSL)連接 外部/内部使用者 網路界面（I/F) 區域網路（LAN) 匯流排 圖形使用者界面（GUI) 計算伺服器 密碼伺服器 94878.doc •39·

Claims (1)

1. i37523〇

   >]ΎΗ ΙΑ. 第093123944號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(101年3 、申請專利範圍： —種測定核子反應器核心之燃料棒組態之方法 含： 月） ’其包 界定（3 10)多個輸入，其至少包括核心熱限制、使用者 疋義目標條件、及用於特定核心之至少一個現有燃料棒 之棒參數； 模擬（320)承載該至少一個現有燃料棒之虛擬核心而得 棋擬結果； 比較（330)該模擬結果與該核心熱限制； 基於該比較，修改（372)該至少一個現有燃料棒，其包 括進行銷間變化，以測定用於插入符合核心熱限制與使 用者定義目標條件之虛擬核心中之所需燃料棒組態；及 基於該比較（330)，將核心熱限制違反與核心熱限制限 度至少之一之相關資料標記（360)至該至少一個現有棒之 棒參數，因而產生目標棒參數，其中多個輸入進一步包 括得自先前虛擬核心模擬，用於測定該目標燃料棒參數 之核心參數。 2·根據請求項丨之方法，其進一步包含： 重複（495)模擬（32〇)、比較（330)、標記（36〇)、及修改 (372)，直到該比較顯示累算間無改良；及 基於模擬結果，輸出（34〇)滿足核心熱限制與使用者定 義標條件至少之一之特定核心所需之燃料棒組態相關 資料，而且其符合該目標參數。 求項1之方法’該比較(330)進一步包括至少基於核 94878-1010302.doc 1375230 心熱限制將模擬結果排名，其中最高排名模擬結果為特 定核心之可接受燃料棒組態之代表。 4. 根據請求項3之方法，其進一步包含： 以可接艾燃料棒組態作為次一虛擬碼設計而設定（494) 虛擬核e 如果最高排名模擬結果為優於具至少一個現 有燃料棒之特定核心之改良；及 實施（495)模擬與排名（32〇)之後續累算，以測定特定核 心之更新可接受燃料棒組態， 另輸出（340)在模擬時違反核心熱限制及對核心熱限制 具有另外限度之棒至少之一之相關資料，如果最高排名 模擬結果未顯示優於原始模擬之虛擬核心之最高排名模 擬結果之改良。 5. 根據請求項4之方法，某中得自第二累算之最高排名模擬 結果表示，基於核心熱限制，代表相較於第一累算之最 高排名模擬結果之核心性能最大改良之值，此方法進_ 步包含： 反覆地重複（495)設定（494)、模擬（385)、及排名N次累 算，直到連續累算之最高排名模擬結果間之性能無進一 步改良’直到符合所有核心限制，或直到如使用者所需， 其中核心性能係關於至少—個或多個對核心熱限制之限 度及滿足使用者定義目標條件。 6.根據請求項1之方法，其中 多個輸入進-步包括核心參數、及界定該至少一個現 有燃料棒之棒參數及濃縮度與可燃毒素組態間關係之回 94878-1010302.doc -2- 1375230 應表面模型之導數矩陣相關資料， 棒參數進-步包括特別核心之個別燃料棒之_ 料及局部峰化資料， 貝 使用者定義目標條件包括燃料棒之目標鎖型式計數、 目標平均棒濃縮度、目標R_因子值、與目標局部峰化值 至少之-，及特定核心所需之核^熱限制與其限度，及 測定目標燃料棒參數包括基於特定核心之實際核心孰 限制與所需核心熱限制間之差異，測定目標燃料棒參數。 7.根據請求項丨之方法，其進一步包含： 基於該比較，將核心熱限制違反與核心熱限制限度至 少之一之相關資料標記（36〇)至該至少一個現有棒之棒參 數，因而產生目標棒參數； 該修改包括 進行（372)在特定核心之一或多個現有棒中指定位置中 之漢縮度及可燃毒素含量之一之銷間型式變化； 將該至少一個燃料棒之該濃縮度變化及可燃毒素承載 變化至少之一最適化（390)，以符合該目標棒參數；及 將該濃縮度變化或可燃毒素承載變化應用（374)於回應 表面之至少一個導數矩陣，以估計模型燃料棒參數，該 模型燃料棒參數係選自用以建立修改燃料棒之R_因子資 料、局部峰化資料、與棒濃縮度資料組成之群組。 8： 一種測定核子反應器核心之燃料棒組態之方法，其包含 使用（374, 376)—或多個最適化程序，藉由在燃料棒之一 或多個銷位置之銷型式變化分析銷型式，而以最少數 94878-1010302.doc 1375230 之不同銷型式得到符合特定核心之使用者定義目標條件 及核心熱限制之所需燃料棒組態。 9. -種測定核子反應器核心之燃料棒組態之方法，其包 含： ' 基於輸入，其至少包括特定核心之使用者定義目標條 件 '核心參數 '及心熱限制，界定⑽)欲模型化之特 定核心之起初燃料棒設計之目標棒參數； 反覆地（372)改變起初燃料棒設計中一或多個位置之銷 里式以測疋實質上趨近目標棒參數之模型棒參數； 將基於模型參數設計之測試燃料棒插入特定核心代表 模型之虛擬核心中； 模擬（320)虛擬核心之反應器操作以測定是否已滿足使 用者定義目標條件與核心限制；及 一已符合使用者定義目標條件與核心限制，則輸出 (340)具最少數量之不同銷型式之所需燃料棒組態相關資 料’作為特定核心之可接受燃料棒。 94878-1010302.doc • 4 ·