【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核电，尤其涉及一种核电厂安全壳实时孪生仿真方法和装置。
技术介绍
1、核电厂反应堆厂房安全壳是包容核蒸汽供应系统的重要物项，是核安全二级物项。此外，核电厂反应堆厂房安全壳还是核电站反应堆发生事故后，防止放射性废物外泄的第三道也是最后一道屏障。同时，核电厂反应堆厂房安全壳也是抵御外部自然事件和人为事件保证反应堆的重要保障，是核电厂最重要的构筑物，是确保核电厂安全性的非常重要的一环。在重大核事故中，在发生堆芯融毁时，安全壳能够避免大规模放射性物质外泄。因此，为了确保安全壳放射性包容功能，进一步提高安全壳在役期间的安全性，建立一套安全壳全寿期健康监测预警评估系统是十分必要和重要的。
2、安全壳通常设有安全壳仪表系统，在安全壳服役期间以及每十年进行安全壳强度和密封性评估时采集数据使用，通过该系统采集监测数据导出数据后由技术人员对数据进行分析，通过与安全壳阈值进行比较来评估安全壳强度和密封性能。目前，基于监测数据对安全壳整体状态评估依然存在以下限制：监测点位有限，监测数据仅仅能够反映安全壳局部点位的监测数据，不能够真实反映安全壳全场结构健康状态，因此在监测中结合仿真分析对于安全壳整体健康状态评估是十分必要的。但是，针对安全壳正常运行以及严重事故工况下，由于安全壳模型复杂，需要建立实体模型进行计算才能够保证基本精度，但是实体有限元模型，尤其是热固耦合有限元计算模型计算时间长，少则几个小时，多则几天的计算时间，无法满足实时仿真的需求，也无法快速对安全壳状态进行评估。未经过监测数据修正后的有限元模型和实际结构情况相差较
3、专利cn117236140公开了一种安全壳预应力失效预测方法，包括：采集被测安全壳的结构数据及试验数据；构建安全壳的有限元仿真模型；计算在压力试验峰值荷载下的结构响应计算值；修正有限元仿真模型；将有限元仿真模型关键截面不出现拉应力作为计算条件，确定预应力最小要求值。但是，该方法通过构建精细的有限元模型来计算预应力，有限元计算模型计算时间长，计算效率较低。专利cn110826187公开了一种核电站蒸汽发生器传热管降质失效的概率评估方法，包括：根据传热管降质失效的历史数据计算得到传热管降质失效的先验分布；获取引起传热管降质的影响因素，给每种影响因素划分影响级别，并获取每种影响级别的权重比例；根据传热管降质失效的历史数据计算得到在传热管降质事件的不同具体类型下，不同影响级别的不同影响因素的发生概率；采用贝叶斯公式计算影响因素的后验概率，并采用全概率公式计算影响因素的修正概率；在分析核电站传热管的运行时间对周期性检修期传热管失效概率的影响。但是，上述方法是基于贝叶斯模型对核电站蒸汽发生器传热管降质失效的概率进行评估，没有应用到有限元仿真模型的预测中。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
2、为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种核电厂安全壳实时孪生仿真方法，简化安全壳有限元模型，降低仿真计算时间，实现快速、高效、全面、准确的仿真计算，以提高安全壳整体健康状态评估的准确性。
3、本专利技术的第二个目的在于提出一种核电厂安全壳实时孪生仿真装置。
4、为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了核电厂安全壳实时孪生仿真方法，包括：
5、建立安全壳简化层壳模型；
6、基于安全壳试验数据，利用贝叶斯模型修正法对安全壳简化层壳模型进行修正；
7、将修正后的安全壳简化层壳模型集成至安全壳健康监测系统中；
8、将修正后的安全壳简化层壳模型部署至仿真服务器中。
9、可选的，建立安全壳简化层壳模型，包括：
10、建立安全壳层壳模型，安全壳层壳模型包括底层结构和多个外层结构，底层结构由内至外依次为钢衬层、第一混凝土层、垂直钢筋层、水平钢筋层、第二混凝土层、竖直预应力筋层、环向预应力筋层，外层结构由内至外依次为垂直钢筋层、水平钢筋层和混凝土层；
11、对安全壳层壳模型进行简化，以生成安全壳简化层壳模型，安全壳简化层壳模型包括多层结构，多层结构的每一层结构由内至外依次为钢衬层、第一垂直钢筋层、第一水平钢筋层、第三混凝土层、竖向预应力钢束、水平向预应力钢束、第二垂直钢筋层、第二水平钢筋层以及第四混凝土层。
12、可选的，安全壳简化层壳模型的所有垂直钢筋层的应力之和与安全壳层壳模型的所有垂直钢筋层的应力之和相等；安全壳简化层壳模型的所有水平钢筋层的应力之和与安全壳层壳模型的所有水平钢筋层的应力之和相等；安全壳简化层壳模型的所有竖向预应力钢束的应力之和与安全壳层壳模型的所有竖直预应力筋层的应力之和相等；安全壳简化层壳模型的所有水平向预应力钢束的应力之和与安全壳层壳模型的所有环向预应力筋层的应力之和相等。
13、可选的，安全壳简化层壳模型的所有垂直钢筋层的力矩之和与安全壳层壳模型的所有垂直钢筋层的力矩之和相等；安全壳简化层壳模型的所有水平钢筋层的力矩之和与安全壳层壳模型的所有水平钢筋层的力矩之和相等；安全壳简化层壳模型的所有竖向预应力钢束的力矩之和与安全壳层壳模型的所有竖直预应力筋层的力矩之和相等；安全壳简化层壳模型的所有水平向预应力钢束的力矩之和与安全壳层壳模型的所有环向预应力筋层的力矩之和相等。
14、可选的，安全壳简化层壳模型的所有混凝土层的截面积之和与安全壳层壳模型的所有混凝土层的截面积之和相等。
15、可选的，安全壳简化层壳模型的最外层为混凝土层。
16、可选的，基于安全壳试验数据，利用贝叶斯模型修正法对安全壳简化层壳模型进行修正，包括：
17、对安全壳简化层壳模型的不确定参数进行敏感性分析，确定n个安全壳目标参数；
18、计算n个安全壳目标参数的后验概率分布，并对n个安全壳目标参数进行修正。
19、可选的，对安全壳简化层壳模型的不确定参数进行敏感性分析，确定n个安全壳目标参数，包括：
20、计算不确定参数相对目标函数的灵敏度；
21、选取灵敏度最高的n个不确定参数作为安全壳目标参数。
22、可选的，计算n个安全壳目标参数的后验概率分布，并对n个安全壳目标参数进行修正，包括：
23、根据n个安全壳目标参数的灵敏度，结合通过mcmc方法获得的安全壳响应和安全壳损伤先验信息，计算得到n个安全壳目标参数的后验概率分布，并对n个安全壳目标参数进行修正。
24、可选的，根据n个安全壳目标参数的灵敏度，结合通过mcmc方法获得的安全壳响应和安全壳损伤先验信息，计算得到n个安全壳目标参数的后验概率分布，并对n个安全壳目标参数进行修正，包括：
25、获取n个安全壳目标参数的先验分布；
26、根据先验分布确定n个安全壳目标参数的先验值；
27、获取安全壳简化层壳模型的噪声分布和先验噪声值；
28、根据先验分布、先验值、噪声分布和先验噪声值确定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核电厂安全壳实时孪生仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立安全壳简化层壳模型，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有垂直钢筋层的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有垂直钢筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平钢筋层的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有水平钢筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有竖向预应力钢束的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有竖直预应力筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平向预应力钢束的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有环向预应力筋层的应力之和相等。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有垂直钢筋层的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有垂直钢筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平钢筋层的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有水平钢筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有竖向预应力钢束的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有竖直预应力筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有混凝土层的截面积之和与所述安全壳层壳模型的所有混凝土层的截面积之和相等。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的最外层为混凝土层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于安全壳试验数据，利用贝叶斯模型修正法对所述安全壳简化层壳模型进行修正，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述安全壳简化层壳模型的不确定参数进行敏感性分析，确定N个安全壳目标参数，包括：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，计算所述N个安全壳目标参数的后验概率分布，并对所述N个安全壳目标参数进行修正，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述N个安全壳目标参数的灵敏度，结合通过MCMC方法获得的安全壳响应和安全壳损伤先验信息，计算得到所述N个安全壳目标参数的后验概率分布，并对所述N个安全壳目标参数进行修正，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述先验值、所述先验噪声值、所述安全壳简化层壳模型确定所述先验值的第一似然度，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据所述候选值、所述候选噪声值和所述安全壳简化层壳模型确定所述候选值的第二似然度，包括：
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，获取所述N个安全壳目标参数的建议分布和所述噪声的建议分布，包括：
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将修正后的所述安全壳简化层壳模型集成至安全壳健康监测系统中，包括：
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
17.一种核电厂安全壳实时孪生仿真装置，其特征在于，包括：
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述建立模块，用于：
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有垂直钢筋层的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有垂直钢筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平钢筋层的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有水平钢筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有竖向预应力钢束的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有竖直预应力筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平向预应力钢束的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有环向预应力筋层的应力之和相等。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有垂直钢筋层的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有垂直钢筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平钢筋层的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有水平钢筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有竖向预应力钢束的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有竖直预应力筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平向预应力钢束的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有环向预应力筋层的力矩之和相等。
21.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有混凝土层的截面积之和与所述安全壳层壳模型的所有混凝土层的截面积之和相等。
22.根据权利要求18所述的装置，其...
【技术特征摘要】
1.一种核电厂安全壳实时孪生仿真方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立安全壳简化层壳模型，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有垂直钢筋层的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有垂直钢筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平钢筋层的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有水平钢筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有竖向预应力钢束的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有竖直预应力筋层的应力之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平向预应力钢束的应力之和与所述安全壳层壳模型的所有环向预应力筋层的应力之和相等。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有垂直钢筋层的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有垂直钢筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平钢筋层的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有水平钢筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有竖向预应力钢束的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有竖直预应力筋层的力矩之和相等；所述安全壳简化层壳模型的所有水平向预应力钢束的力矩之和与所述安全壳层壳模型的所有环向预应力筋层的力矩之和相等。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的所有混凝土层的截面积之和与所述安全壳层壳模型的所有混凝土层的截面积之和相等。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全壳简化层壳模型的最外层为混凝土层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于安全壳试验数据，利用贝叶斯模型修正法对所述安全壳简化层壳模型进行修正，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述安全壳简化层壳模型的不确定参数进行敏感性分析，确定n个安全壳目标参数，包括：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，计算所述n个安全壳目标参数的后验概率分布，并对所述n个安全壳目标参数进行修正，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述n个安全壳目标参数的灵敏度，结合通过mcmc方法获得的安全壳响应和安全壳损伤先验信息，计算得到所述n个安全壳目标参数的后验概率分布，并对所述n个安全壳目标参数进行修正，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述先验值、所述先验噪声值、所述安全壳简化层壳模型确定所述先验值的第一似然度，包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据所述候选值、所述候选噪声值和所述安全壳简化层壳模型确定所述候选值的第二似然度，包括：
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，获取所述n个安全壳目标参数的建议分布和所述噪声的建议分布，包括：
14.根据权利要求10...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋孟燕，蒋迪，章沛瑶，姚迪，张超琦，李荣鹏，姚芹芹，高经纬，武蕊，李建发，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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