最佳估算模型的不确定性量化方法研究及再淹没模型评估的应用

发布时间：2020-04-17 05:37

【摘要】：最佳估算加不确定性分析方法在核电厂事故安全分析和执照申请中的应用是近年来的发展趋势。目前,国际上已发展了多种不确定性评估方法用于电厂设计以及安全评审,这些方法需已知不确定性来源的概率密度分布或区间分布,通过不确定性传递来得到与安全相关输出响应的分布情况。虽然评估整体事故瞬态的不确定性分析方法已基本研究成熟,但其中的关键步骤——不确定性来源的分布还需进一步研究,特别是对最佳估算程序中物理模型的不确定性量化。大部分的热工水力系统程序并没有包含其中物理模型对于具体事故现象计算的不确定性信息,特别是对很多难以通过实验直接测量的模型参数,如摩擦系数、相间传热系数等,目前主要的量化方法仍是通过专家判断进行保守估计。因此,利用实验数据和统计学原理提出更客观准确的物理模型不确定性量化方法是十分必要的。结合国内外对于不确定性分析方面的趋势和需求,本研究围绕三个方面开展工作:(1)提出在实验中不可测量模型参数的不确定性量化方法;(2)将提出的方法应用于模型评估;(3)结合评估结果进行模型改进。本研究选择了大破口事故的再淹没现象作为不确定性量化方法的应用实例,一方面是考虑到再淹没现象涉及传热和流动的各种流型,包含很多不可测量的模型参数,对于评估这些参数的不确定性仍存在着困难;另一方面是由于很多最佳估算程序对低流量工况下再淹没现象的模拟存在较大误差,相关模型有待改进。本文的主要工作包括:1.提出了新的用于评估最佳估算程序中实验不易测量的物理模型的不确定性量化方法。本文通过可测量的实验数据与模型输出响应之间的误差,求解反问题得到输入模型参数的不确定性。采用确定论方法解决输入模型与输出响应之间近似为线性关系的问题,基于期望最大化(EM)算法推导待求模型不确定性的均值和方差;对非线性关系及更一般的问题采用随机论方法,结合径向基函数(RBF)神经网络构建代理模型以及自适应加密训练数据的算法,基于MCMC方法对模型参数在其后验空间内抽样并统计其均值和方差。2.利用再淹没分项实验FEBA台架六个工况的数据对典型热工水力程序中相关的模型参数进行不确定性评估。通过敏感性分析确定关键模型参数,并对提出的两种评估方法分别进行了应用,得到关键模型参数的不确定性分布,最后对这两种不确定性评估方法进行对比分析。3.结合模型参数的敏感性分析和不确定性评估结果,对膜态沸腾壁面传热模型以及弥散流相间摩擦模型进行了研究、改进和验证。依据当前最新的研究方向,基于液滴行为对传热和流动的影响改进膜态沸腾壁面传热模型;而对目前仍存在很大认知不确定性的弥散流相间摩擦模型,则利用基于MCMC方法得到的正态分布均值对模型系数进行标定。本文应用改进模型对FEBA和FLECHT SEASET实验进行计算,结果表明改进模型能明显提高预测包壳温度和润湿时间的准确性。本文取得的研究成果对我国核电软件自主化工作的验证部分以及最佳估算加不确定性分析方法的完善有重要的学术意义和应用价值。
【图文】：

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图 1- 7 弥散流膜态沸腾的传热机理示意图gram of heat transfer machenism for dispersed flo DFFB 较全面的传热机理图，壁面对流wg ,convq 、壁面对气相的辐射换热wg ,radq 、对液滴的辐射换热wd ,radq ；两相之间的换热gd ,convq 、辐射换热gd ,radq 以及液滴蒸发digaroglu[85, 86]开发了一个三维模型模拟再采用了传统的 Euler 网格建立气相方程描述液滴运动轨迹，这个三维模型得到计算复杂，，不适用于系统程序，所以工程了 DFFB 的机理传热模型，较完整的建验数据吻合较好的结果。Groeneveld D 一个查阅表，这个表是基于 20785 个2
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM623.8

【参考文献】