Multi-objective pressurized water nuclear reactor operation optimization in the context of the French energy transition using evolutionary algorithms
Description
In the context of the introduction of renewable energies in France, Nuclear Power Plant Operations are a key component for the compensation of the intermittent production of solar and wind power. In this work, we focus on the optimization of the operation cost and stability of power of a real-life power transient, while maintaining safety standards on a 1300 MW Pressurized Water Reactor, by changing the control rods management parameters. We first develop a model of the reactor targeted for load follow operations. We then propose a method based on fitness landscape analysis in order to determine the objectives that are best suited for the problem, adapt the search space and tune the optimization algorithm. We first use that method to minimize the volume of effluents and xenon oscillations at the beginning of the reactor exploitation cycle, with an asynchronous parallel algorithm based on MOEA/D for a classic day-night power transient. We then expand that study to the complete exploitation cycle, in order to find rod parameters that are efficient for the complete reactor cycle. We develop for that study an asynchronous parallel algorithm based on MOEA/D assisted by a surrogate model. The analysis of the solutions shows the need to increase the maneuvering band of the temperature regulation rods, while adjusting the overlaps of the power shimming rods. (author)
Abstract (French)
RTE decrit depuis 2017 le reseau electrique francais comme ayant peu de marges, et dont le pilotage depend fortement des performances du parc nucleaire. En particulier, les options de flexibilite du parc, et en particulier le suivi de charge, vont etre sollicitees plus regulierement dans les annees a venir. Ces travaux consistent en une optimisation multi-objectifs des performances du suivi de charge pour les reacteurs a eau pressurises de 1300 MW francais, en modifiant les parametres de gestion du deplacement des barres de controle du reacteur. Apres avoir developpe un modele de reacteur de type simulateur, nous proposons dans un premier temps une methode fondee sur l'analyse des paysages de fitness afin de determiner les objectifs les plus pertinents, d'adapter l'espace de recherche et de calibrer l'algorithme d'optimisation. Nous menons ensuite l'optimisation du suivi de charge au debut du cycle selon deux objectifs: le volume d'effluents et l'instabilite axiale de la puissance a l'aide d'un algorithme parallele asynchrone base sur l'algorithme MOEA/D, pour un transitoire de puissance de type jour/nuit. Nous etendons ensuite la demarche a l'etude de l'ensemble du cycle d'exploitation du reacteur afin de trouver des gestions des barres de controle permettant d'ameliorer les performances du suivi de charge pour tout le cycle, et developpons pour cela une version de l'algorithme assistee par un metamodele. L'etude de ces solutions montre que l'augmentation de la bande de manoeuvre du groupe de regulation de temperature conjointement a une adaptation des recouvrements des barres du groupe de compensation de puissance, permet d'ameliorer les performances du reacteur tout en maintenant la surete. (auteur)
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Additional titles
- Original title (French)
- Optimisation multi-objectifs du pilotage des reacteurs nucleaires a eau sous pression en suivi de charge dans le contexte de la transition energetique a l'aide d'algorithmes evolutionnaires
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 169 p.
- Report number
- FRCEA-TH--13850
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 53029559
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; S97: MATHEMATICAL METHODS AND COMPUTING;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ALGORITHMS; COMPUTERIZED SIMULATION; OPTIMIZATION; PWR TYPE REACTORS; REACTOR CORES; TRANSIENTS
- Descriptors DEC
- ENRICHED URANIUM REACTORS; MATHEMATICAL LOGIC; POWER REACTORS; REACTOR COMPONENTS; REACTORS; SIMULATION; THERMAL REACTORS; WATER COOLED REACTORS; WATER MODERATED REACTORS
Optional Information
- Notes
- 94 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses