一种关键参数不确定性分析校准方法、存储介质及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种关键参数不确定性分析校准方法，包括步骤：建立放射性粉末物料洒落事故模拟模型并求解；进行放射性粉末洒落物理实验，获取放射性粉末洒落事故时释放的气溶胶分布特性及扩散规律；确定关键参数取值范围及概率分布；建立基于高斯过程的代理模型；进行关键参数不确定性分析；进行关键参数取值的校准。本发明专利技术还提供一种存储介质及关键参数不确定性分析校准系统，采用一种关键参数不确定性分析校准方法、存储介质及系统可提高使用数值模拟方法对放射性粉末洒落气溶胶浓度场模拟的计算准确性。的计算准确性。的计算准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种关键参数不确定性分析校准方法、存储介质及系统


[0001]本专利技术属于核事故源项数值模拟领域，具体涉及一种关键参数不确定性分析校准方法、存储介质及系统。

技术介绍

[0002]在核燃料循环设施生产运行过程中，可能会发生放射性粉末物料洒落事故，当发生放射性粉末物料洒落时，气溶胶颗粒物分散到厂房中，使房间内气溶胶浓度增加，可能会对公众和职业人员造成辐射影响。受厂房内空间布局，洒落物料微粒尺寸、重力沉降、扩散、沉积、表面粘附、气体流动和局部环境等众多因素影响，造成厂房内的扩散条件相对复杂。
[0003]目前已有针对放射性粉末洒落情景进行相关物理实验的工作，这些物理实验初步研究了不同高度粉末物料洒落后气溶胶释放份额的差异，但实验中未充分考虑物料性质、环境温度、通排风等条件对气溶胶分布及释放份额的影响。
[0004]随着计算机性能的提高，数值模拟方法，尤其是计算流体力学方法(CFD)在很多领域得到了广泛应用，可以使用CFD方法对放射性粉末物料洒落过程进行模拟，将模拟结果与实验结果进行对比分析，验证数值模型的有效性，进一步可以扩展应用到环境条件更为复杂的厂房中、不同物料的洒落事故情景，为事故响应和人员防护、释放源项估算及后果评价，以及事故处理提供技术支持。
[0005]在针对气固两相流的数值仿真模拟中，放射性气溶胶的受力复杂，影响其扩散的参数众多，如气流特征速度、湍流耗散率、洒落速度等，这些参数与受力通常难以通过实验直接获取，而是根据经验值直接进行设定，但在真实情况下这些参数的取值可能和经验值不完全一致，甚至可能是动态变化的，其取值实际难以被确定为某一特定的取值，只能大致确定其取值范围，为了确定数值仿真模拟中这些参数与受力对气溶胶扩散的影响程度，亟需一种参数的不确定性分析方法，并建立一种使用实验测量数据对这些关键参数取值进行校正的方法，使其取值更符合与真实情况。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种关键参数不确定性分析校准方法、存储介质及系统，以对气溶胶扩散数值模拟输出结果中存在的不确定性进行量化，并且对数值模拟中的参数进行校准，使其更符合真实值，进而提高数值模拟的精确度。
[0007]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种关键参数不确定性分析校准方法，包括步骤：建立放射性粉末物料洒落事故模拟模型并求解；进行放射性粉末洒落物理实验，获取放射性粉末洒落事故时释放的气溶胶分布特性及扩散规律；确定关键参数取值范围及概率分布；建立基于高斯过程的代理模型；进行关键参数不确定性分析；进行关键参数取值的校准。
[0008]进一步，建立放射性粉末物料洒落事故模拟模型并求解包括：建立几何模型、建立数值模型、参数设置及进行求解。
[0009]进一步，所述进行放射性粉末洒落物理实验时，将采样器采样口放置到不同空间高度，以获取不同时间和空间的气溶胶分布情况。
[0010]进一步，所述进行放射性粉末洒落物理实验时，分别进行通排风条件一定，改变物料洒落高度的实验及物料洒落高度一定，改变通排风条件的实验。
[0011]进一步，所述关键参数包括气流特征速度、湍流耗散率、物料洒落速度；所述概率分布包括均匀分布、正态分布、对数分布。
[0012]进一步，建立所述代理模型的过程中，通过随机对所关心的物料释放高度、气流特征速度、湍流耗散率、物料洒落速度等参数进行少量采样，得到200组参数组合，使用数值模拟求解关键监测点的气溶胶浓度数据，以物料释放高度、气流特征速度、湍流耗散率、物料洒落速度等参数作为代理模型的输入，以关键监测点的气溶胶浓度数据作为代理模型的输出，随机选取180组数据作为训练数据集对高斯过程代理模型进行训练，并用其余20组数据作为测试数据集评估代理模型输出结果的准确性。
[0013]进一步，所述进行关键参数不确定性分析时，使用蒙特卡洛随机采样算法对所述关键参数以其概率分布进行采样，并将采样得到的参数组合输入所述代理模型中，计算得出关键监测点的气溶胶浓度输出结果，统计整理后得到浓度结果的取值范围、置信区间，以及不同取值的概率。
[0014]进一步，所述进行关键参数取值的校准包括：从先验分布中随机获取初始种群；计算初始种群的似然度；产生候选种群；进行候选点交叉；计算候选种群的似然度；计算接受概率；判断是否接受新的样本点；重复从产生候选种群至判断是否接受新的样本点的步骤，直到产生足够的样本。
[0015]本专利技术还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种关键参数不确定性分析校准方法。
[0016]本专利技术还提供一种关键参数不确定性分析校准系统，包括：事故模拟模型模块，用于建立放射性粉末物料洒落事故模拟模型并求解；实验模块，用于进行放射性粉末洒落物理实验，获取放射性粉末洒落事故时释放的气溶胶分布特性及扩散规律；关键参数确定模块，用于确定关键参数取值范围及概率分布；代理模块建立模块，用于建立基于高斯过程的代理模型；不确定分析模块，用于进行关键参数不确定性分析；校准模块，用于进行关键参数取值的校准。
[0017]本专利技术的效果在于：使用不确定性分析方法得到对数值模拟输出结果的取值范围、置信区间，并使用实验数据对数值模型中的参数进行校准，同时基于高斯过程的代理模型加速计算过程，最终可以提高使用数值模拟方法对放射性粉末洒落气溶胶浓度场模拟的计算准确性。
附图说明
[0018]图1是本专利技术中一种关键参数不确定性分析校准方法的步骤流程图；
[0019]图2为本专利技术中一种关键参数不确定性分析校准方法的模块流程示意图；
[0020]图3为洒落实验装置结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述。
[0022]如图1
‑
3所示，本专利技术提出了一种关键参数不确定性分析校准方法包括步骤：
[0023]S1，建立放射性粉末物料洒落事故模拟模型并求解；
[0024]具体的，针对具体的放射性粉末撒落情景，建立相近的几何模型，并设置合理的默认模拟参数。其中，求解主要包括建立几何模型、建立数值模型、参数设置、进行求解等过程。
[0025]可以理解，可以使用Fluent、OpenFOAM等成熟的CFD模拟软件建立模型并进行数值求解，计算得到默认参数取值下的放射性粉末物料洒落事故后目标空间内的放射性核素浓度分布场。
[0026]S2，进行放射性粉末洒落物理实验，获取放射性粉末洒落事故时释放的气溶胶分布特性及扩散规律；
[0027]具体的，综合考虑物料性质、环境条件、洒落高度、通排风因素，进一步分析各种因素作用下的气溶胶扩散行为，获取放射性粉末洒落事故时释放的气溶胶分布特性及扩散规律，为数值模拟提供验证数据。
[0028]在本实施例中，洒落实验装置结构示意图如图3所示，洒落实验装置底部放置收集板，用于回收洒落粉末；将采样器采样口放置到不同空间高度，以获取不同时间和空间的气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种关键参数不确定性分析校准方法，其特征在于，包括：建立放射性粉末物料洒落事故模拟模型并求解；进行放射性粉末洒落物理实验，获取放射性粉末洒落事故时释放的气溶胶分布特性及扩散规律；确定关键参数取值范围及概率分布；建立基于高斯过程的代理模型；进行关键参数不确定性分析；进行关键参数取值的校准。2.如权利要求1所述的一种关键参数不确定性分析校准方法，其特征在于，建立放射性粉末物料洒落事故模拟模型并求解包括：建立几何模型、建立数值模型、参数设置及进行求解。3.如权利要求1所述的一种关键参数不确定性分析校准方法，其特征在：所述进行放射性粉末洒落物理实验时，将采样器采样口放置到不同空间高度，以获取不同时间和空间的气溶胶分布情况。4.如权利要求1所述的一种关键参数不确定性分析校准方法，其特征在于：所述进行放射性粉末洒落物理实验时，分别进行通排风条件一定，改变物料洒落高度的实验及物料洒落高度一定，改变通排风条件的实验。5.如权利要求1所述的一种关键参数不确定性分析校准方法，其特征在于：所述关键参数包括气流特征速度、湍流耗散率、物料洒落速度；所述概率分布包括均匀分布、正态分布、对数分布。6.如权利要求1所述的一种关键参数不确定性分析校准方法，其特征在于：建立所述代理模型的过程中，通过随机对所关心的物料释放高度、气流特征速度、湍流耗散率、物料洒落速度等参数进行少量采样，得到200组参数组合，使用数值模拟求解关键监测点的气溶胶浓度数据，以物料释放高度、气流特征速度、湍流耗散率、物料洒落速度等参数作为代理模型的输入，以关键监测点的气溶胶浓度数...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳琪，廉冰，杨洁，陈佳辰，武翡翡，蒙滨驰，王彦，康晶，于志翔，苏自强，石熠堃，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：