基于遗传算法的熔盐电解精炼重叠峰分离方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于遗传算法的熔盐电解精炼重叠峰分离方法，所述熔盐电解精炼重叠峰分离方法包括以下步骤：步骤S1：采集单溶质峰的循环伏安信息，基于单溶质峰的循环伏安信息，得到分离曲线的基函数L1和L2；步骤S2：制定单峰的变化规则，获得单峰变化方式参数；步骤S3：基于单峰变化方式参数，利用遗传算法分离重叠峰。此外，本发明专利技术还公开了一种熔盐电解精炼重叠峰分离系统，所述熔盐电解精炼重叠峰分离系统采用上述的熔盐电解精炼重叠峰分离方法对熔盐重叠峰进行分离。另外，本发明专利技术还公开了一种存储由计算机程序的计算机可读介质。了一种存储由计算机程序的计算机可读介质。了一种存储由计算机程序的计算机可读介质。

【技术实现步骤摘要】
基于遗传算法的熔盐电解精炼重叠峰分离方法及系统


[0001]本专利技术属于电化学领域，具体地，涉及一种多溶质熔盐体系下的信号重叠峰分离方法，尤其涉及一种基于遗传算法的熔盐电解精炼重叠峰分离方法。

技术介绍

[0002]随着核电的大规模发展，乏燃料的累计量不断增大，对环境和核安全均带来潜在隐患。如何妥善处置乏燃料是核能长期健康发展中一个不可避免的问题。我国坚持走闭式循环路线，对乏燃料进行处理和回收。这不仅可以保证核能的长久发展，提供源源不断的清洁能源，同时也可以实现废物的最少化，极大地降低高放废物对环境的潜在隐患。一座百万千瓦时的核电站每年大约产生25～30吨乏燃料，假如按照目前4874万千瓦的装机容量来计算，我国每年产生的乏燃料则有1200～1400吨。然而，我国现在仅有一座年处理量50吨的乏燃料后处理厂，处理能力严重不足，因而亟待发展新的乏燃料后处理技术。高温熔盐后处理技术是一种目前最具前景的干法后处理技术之一，其采用耐强辐照的熔盐作为电解质，非常适合处理高燃耗乏燃料。高温熔盐后处理技术中熔盐电解精炼是实现锕系元素和镧系元素分离的主要步骤，但由于锕系元素与镧系元素电化学性质相近，它们之间的有效分离目前仍存在困难。因此，为提高镧、锕元素的分离率，推动高温处理技术的工程化应用，仍需要重点开展熔盐电解精炼相关研究。
[0003]多溶质熔盐体系在电解过程中，元素之间可能产生相互影响。以往国内外学者主要开展单溶质元素在LiCl
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KCl熔盐中的研究，然而最新的研究表明多溶质熔盐体系中溶质的性质会相互影响，而在实际电解后处理中，熔盐电解质中主要元素有30多种，这就给熔盐电解分离带来了挑战，为了更好地指导电解处理的条件控制，有必要对混合溶质在LiCl
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KCl熔盐中的影响规律展开研究。循环伏安法是最常用的电化学分析技术，在对混合溶质进行循环伏安测试时，电化学性质相近的元素之间会产生重叠信号，需要分离这样重叠的电化学信号曲线，才能掌握元素之间的相互影响规律。
[0004]针对这些情况，一些分离方法被提出。如采用直接延长一个元素所对应峰的拖尾作为另一元素对应峰的基线这一方式来确定子峰的净高度，然而这种方法仅适用于元素性质迥异、子峰位置差距明显的情况，对于重叠度较高的体系则无法得到令人满意的结果。也有使用微分法分离复合信号，微分法确实会增加信号的分离度，然而这种方法的有效性很大程度上依赖于峰的分离情况、宽度以及重叠信号的相对强度。当体系较复杂时，微分法也难以呈现好的分离效果。
[0005]通过对文献和专利的检索，例如：公开号为CN108802159A，公开日为2018年11月13日，名称为“一种电化学方法实时监测熔盐去除稀土离子的方法”的中国专利文献公开了一种电化学实时监测熔盐去除稀土离子的方法。然而该方法并未解决当重叠度较高的体系下如何分离重叠峰信号。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中不足，本专利技术的目的是提供一种基于遗传算法的熔盐电解精炼重叠峰分离方法。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0008]第一方面，本专利技术提出了一种基于遗传算法的熔盐电解精炼重叠峰分离方法，所述熔盐电解精炼重叠峰分离方法包括以下步骤：
[0009]步骤S1：采集单溶质峰的循环伏安曲线信息，基于单溶质峰的循环伏安曲线信息，得到分离曲线的基函数L1和L2；
[0010]步骤S2：制定单峰的变化规则，获得单峰变化方式参数；
[0011]步骤S3：基于单峰变化方式参数，利用遗传算法分离重叠峰。
[0012]优选地，所述步骤S2中具体包括如下步骤：基于基函数L1和L2，根据电化学原理对重叠峰中的各个单峰进行平移、缩放或是峰宽调整，并根据调整获得单峰变化方式参数。
[0013]优选地，在所述步骤S3中，具体包括以下步骤：
[0014]S31:遗传算法种群初始化：初始化的种群包括一定数量的个体，每个个体代表两个单峰变化方式的具体数值；
[0015]S32:适应度函数计算：基函数L1和L2经过上述单峰的变化后，发生相应改变；适应度定义为变化后的基函数之和与重叠峰之间的差异；差异小则适应度高，反之适应度低；
[0016]S33：选择：将不同的个体按照适应度大高低进行排序；剔除一定比例的适应度低的个体；
[0017]S34：交叉，以余下适应度高的个体发生交叉，产生新的个体，使得种群个体数量恢复初始水平；
[0018]S35:变异，以使得所有个体有一定的几率发生数值变化；
[0019]S36：重复S32
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S35操作，直至个体的适应度达到预期值，此时个体中的最优个体的单峰变化数值为最优参数组合。
[0020]优选地，在所述步骤S36中，当均方根误差为0.06时，获得最优参数组合。
[0021]优选地，所述熔盐为锕、镧混合熔质熔盐体系。
[0022]优选地，所述熔盐为GdCl3
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LaCl3
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LiCl
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KCl混合熔盐体系。
[0023]优选地，所述基函数L1和基函数L2分别为：1wt％GdCl3
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LiCl
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KCl以及1wt％LaCl3
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LiCl
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KCl。
[0024]优选地，采集单溶质峰的循环伏安信息时，熔盐扫描速率为40mV/s。
[0025]上述方案中，本专利技术利用遗传算法对高度重叠的电化学信号进行分离，收集电化学信号时，其获得的是熔盐在扫描速率为40mV/s下的循环伏安曲线，所述循环伏安曲线包括了两个单溶质的循环伏安曲线，混合溶质的循环伏安曲线以及两种单溶质体系循环伏安曲线的线性相加的结果，其中，混合溶质熔盐体系循环伏安曲线中含有高度重叠的重叠峰。
[0026]为了分离该重叠峰，本专利技术基于单溶质的峰信号，制定合理的单峰变化规则，采用遗传算法对高度重叠的峰开展分离，具体步骤如下：
[0027]步骤S1：采集单溶质峰的循环伏安信息，基于单溶质峰的循环伏安信息，得到分离曲线的基函数L1和L2。
[0028]在该步骤S1中，为了分离混合溶质的循环伏安曲线重叠峰，首先需要开展熔盐实
验，测量各个单溶质的循环伏安曲线信息，作为分离曲线的基函数L1和L2。
[0029]步骤S2:制定单峰的变化规则，并获得单峰变化方式参数。
[0030]在该步骤S2中，获取重叠峰各个单峰的循环伏安曲线信息后，结合电化学原理，制订符合原理的曲线变化规则。
[0031]步骤S3：基于单峰变化方式参数，利用遗传算法分离重叠峰。
[0032]在该步骤中，各个单峰循环伏安曲线还原峰在符合电化学原理的规则下开展变换，问题视为需要寻找到一组最优的参数组合，使得变化后的两个单溶质峰可以最接近混合溶质重叠峰的峰型。由于可能的组合数过多，因此，采用遗传算法来寻找最优参数组合。
[0033]第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的熔盐电解精炼重叠峰分离方法，其特征在于，所述熔盐电解精炼重叠峰分离方法包括以下步骤：步骤S1：采集单溶质峰的循环伏安曲线信息，基于单溶质峰的循环伏安曲线信息，得到分离曲线的基函数L1和L2；步骤S2：制定单峰的变化规则，获得单峰变化方式参数；步骤S3：基于单峰变化方式参数，利用遗传算法分离重叠峰。2.根据权利要求1所述的熔盐电解精炼重叠峰分离方法，其特征在于，所述步骤S2中具体包括如下步骤：基于基函数L1和L2，根据电化学原理对重叠峰中的各个单峰进行平移、缩放或是峰宽调整，并根据调整获得单峰变化方式参数。3.根据权利要求1所述的熔盐电解精炼重叠峰分离方法，其特征在于，在所述步骤S3中，具体包括以下步骤：S31:遗传算法种群初始化：初始化的种群包括一定数量的个体，每个个体代表两个单峰变化方式的具体数值；S32:适应度函数计算：基函数L1和L2经过上述单峰的变化后，发生相应改变；适应度定义为变化后的基函数之和与重叠峰之间的差异；差异小则适应度高，反之适应度低；S33：选择：将不同的个体按照适应度大高低进行排序；剔除一定比例的适应度低的个体；S34：交叉，对余下适应度高的个体发生交叉，产生新的个体，使得种群个体数量恢复初始水平；S35:变异，以使得所有个体有一定的几率发生数值变化；S36：重复S32
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S35操作，直至个体的适应度达到预期值，此时个体中的最优个体的单峰变化数值为最优参数组合。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文涛，顾徐波，王德忠，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：