基于遗传算法的中子屏蔽优化策略研究

论文摘要

辐射屏蔽设计是核工程设计中的重要组成部分之一。设计中除了需要考虑最关键的辐射屏蔽,还要考虑多个设计目标进行优化设计。尤其对特种核动力装置,如舰艇用核动力反应堆、航空航天用空间反应堆、浮动核电站等,还需要考虑辐射屏蔽系统的体积、重量等设计指标。因此,辐射屏蔽设计是一个典型的多目标优化问题。传统辐射屏蔽设计方法通常基于手工迭代加经验判断开展反应堆辐射屏蔽优化设计,导致最终辐射屏蔽方案非最优化、不确定性因素多、设计周期长等问题。本文针对中子屏蔽多目标优化问题,开展了基于遗传算法的中子屏蔽优化策略研究,实现了基于归一化遗传算法和基于非支配排序的非归一化遗传算法中子屏蔽多目标优化策略。同时,基于归一化和非归一化优化策略,结合辐射屏蔽计算理论,开发了基于遗传算法的中子屏蔽优化程序。以美国商用破冰船萨瓦拉反应堆屏蔽装置作为数值基准题,对本文中子屏蔽优化策略及程序开展了数值验证,并对非归一化遗传算法优化策略与归一化遗传算法优化策略进行了对比分析。数值验证结果表明,基于本文中子屏蔽优化策略及程序实现了对数值基准题屏蔽层几何结构及屏蔽层材料的优化,证明了本文基于遗传算法的屏蔽优化策略在中子屏蔽优化问题应用上的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究内容及方法
• 第2章 遗传算法屏蔽优化方法
•   2.1 中子屏蔽优化遗传算法基本步骤
•   2.2 中子屏蔽优化屏蔽方案的遗传编码处理
•   2.3 中子屏蔽优化方案的适应度函数
•   2.4 中子屏蔽优化方案的遗传操作
•   2.5 遗传算法中子屏蔽优化流程
•   2.6 遗传算法的参数要求
•   2.7 本章小结
• 第3章 基于归一化遗传算法的中子屏蔽优化策略研究
•   3.1 归一化目标函数
•   3.2 基于层次分析法的权重因子计算
•   3.3 归一化遗传算法适应度函数
•   3.4 归一化中子屏蔽优化策略
•   3.5 本章小结
• 第4章 基于非归一化遗传算法的中子屏蔽优化策略研究
•   4.1 非归一化目标函数
•   4.2 基于非支配排序的适应度评价方法
•   4.3 中子屏蔽方案多样性保证
•   4.4 非归一化中子屏蔽优化策略
•   4.5 本章小结
• 第5章 中子屏蔽优化程序开发与数值验证
•   5.1 程序开发与设计
•   5.2 数值验证模型
•   5.3 归一化策略中子屏蔽优化分析
•   5.4 非归一化策略中子屏蔽优化分析
•   5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曹奇锋

导师: 于涛,陈珍平

关键词: 中子屏蔽,多目标优化,遗传算法,归一化策略,非归一化策略

来源: 南华大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,核科学技术,自动化技术

单位: 南华大学

分类号: TP18;TL328

DOI: 10.27234/d.cnki.gnhuu.2019.000171

总页数: 69

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