Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/48419
Type: Tese
Title: Estudo do padrão de recarga de um reator PWR com a arquitetura transformers
Authors: Wilmer Aruquipa Coloma
First Advisor: Clarysson Alberto Mello da Silva
First Co-advisor: Claubia Pereira Bezerra Lima
First Referee: Rochkhudson Batista de Faria
Second Referee: Patrícia Amélia de Lima Reis
Third Referee: Fabiano Cardoso da Silva
metadata.dc.contributor.referee4: Giovanni Laranjo de Stefani
Abstract: O problema de otimização da recarga do núcleo do reator de água pressurizada (PWR), embora seja facilmente explicado, está longe de ser facilmente resolvido. A tarefa do projetista é identificar o layout do combustível fresco, do parcialmente queimado e dos venenos queimáveis no núcleo do reator. Esta metodologia otimiza o desempenho do reator durante o ciclo operacional, até que seja necessário novamente reabastecê-lo, ao mesmo tempo garantindo que várias restrições de segurança sejam sempre atendidas. Neste trabalho, é abordado o estudo do padrão de recarga, a fim de desenvolver uma possível metodologia para resolver o problema de otimização, fazendo uso de algoritmos de Maching Learnig como a arquitetura tranformers. O objetivo é obter um padrão de recarga satisfatória, com relação à eficiência dos elementos combustíveis, dentro dos parâmetros impostos. Para o estudo foi considerado o benchmark BEAVRS, que especifica os detalhes de funcionamento, geometria, composição, etc. de um reator PWR da Westinghouse. Para atingir o objetivo, a metodologia adotada consiste em simular o núcleo do reator com os códigos WIMS-ANL e PARCS. Estes dois códigos são utilizados em conjunto, onde o código WIMS-ANL é utilizado para obter as seções de choque macroscópicas, que são posteriormente utilizadas no código PARCS. A simulação neutrônica foi feita com duas finalidades. A primeira foi validar a metodologia utilizada na simulação neutrônica. Essa validação permite verificar se o modelo é consistente com os dados reais auxiliando o desenvolvimento de outras simulações com dados confiáveis. A segunda finalidade foi para gerar um conjunto de dados de treinamento para o modelo usado neste trabalho. Com a simulação neutrônica foram obtidos 40000 conjuntos de dados de padrões de recarga e distribuições de potência, que foram utilizados no treinamento do modelo. A metodologia utilizada consistiu em propor uma distribuição de potência considerada “ideal” com os requisitos da teoria e, em seguida, utilizá-la como entrada no modelo para que retorne o padrão de recarga correspondente a essa distribuição de potência proposta. A ideia principal foi desenvolver um modelo baseado na arquitetura transformer que recebe uma distribuição de potência como entrada e retorna o padrão de recarga como saída. O modelo foi treinado com 40000 conjuntos de dados, usando a plataforma GoogleColab que levou aproximadamente 13 horas em finalizar o processo. Os resultados do modelo ofereceram resultados satisfatórios para distribuições de potência que foram geradas de forma aleatória. E para a distribuição de potência considerado “ideal” se conseguiu uma distribuição de potência que atende as restrições usadas neste trabalho.
Abstract: The pressurized water reactor (PWR) core recharge optimization problem, while easily explained, is far from being easily solved. The designer’s task is to identify the layout of fresh fuel, partially burned fuel, and burnable poisons in the reactor core. This methodology optimizes the performance of the reactor during the operational cycle, until it needs to be refilled again, while ensuring that various safety constraints are always met. In this work, the study of the recharge pattern is approached, with the objective of developing a possible methodology to solve the optimization problem, making use of Maching Learn algorithms such as the transformers architecture. The objective is to obtain a satisfactory recharge pattern, with respect to the efficiency of the fuel assemblies, within the imposed parameters. For the study, the BEAVRS benchmark was considered, which specifies the details of operation, geometry, composition, etc. from a Westinghouse PWR reactor. To achieve the objective, the adopted methodology consists of simulating the reactor core with the WIMS-ANL and PARCS codes. These two codes are used together, where the WIMS-ANL code is used to obtain the macroscopic cross-sections, which are later used in the PARCS code. The neutronic simulation was performed for two purposes. The first was to validate the methodology used in the neutronic simulation. This validation allows verifying if the model is consistent with the real data, helping the development of other simulations with reliable data. The second purpose was to generate a training dataset for the model used in this work. With the neutron simulation, 40000 datasets of recharge patterns and power distributions were obtained, which were used in the training of the model. The methodology used consisted of proposing a power distribution considered “ideal” with the requirements of the theory and then using it as an input in the model to return the recharge pattern corresponding to this proposed power distribution. The main idea was to develop a model based on the transformer architecture that receives a power distribution as an input and returns the recharge pattern as an output. The model was trained with 40000 datasets, using the GoogleColab platform, which took approximately 13 hours to complete the process. The model results offered satisfactory results for power distributions that were generated randomly. And for the power distribution considered “ideal”, a power distribution that meets the restrictions used in this work was achieved.
Subject: Engenharia nuclear
Reatores de água pressurizada
Seção de choque (Física Nuclear)
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEAR
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/48419
Issue Date: 26-Apr-2022
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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