V primeru težke jedrske nesreče lahko izguba hlajenja sredice vodi v njeno degradacijo in talitev, kar lahko v končni fazi vodi tudi nastanek porozne plasti razbitkov zunaj reaktorske tlačne posode. Zagotavljanje njenega učinkovitega hlajenja s pomočjo zgornjega poplavljanja je pomembno za preprečevanje interakcije staljenega korija z betonom in s tem povezanega nastajanja nekondenzirajočih se plinov. Čeprav lahko z determinističnimi termo-hidravličnimi računalniškimi programi simuliramo hlajenje plasti razbitkov, njihove visoke računske zahteve omejujejo njihovo uporabo pri hitrih analizah težkih nesreč. V magistrski nalogi smo zato raziskali možnost uporabe umetne nevronske mreže kot učinkovitega računskega pristopa za hitro ocenjevanje skupnega časa hlajenja. Vpliv vbrizgavanja zraka z dna smo proučili na podlagi eksperimentov s poplavljanjem plasti iz zgornje strani F.32 in F.33, izvedenih na napravi FLOAT (IKE, Nemčija). Eksperimenta smo simulirali z računalniškim programom MC3D (ASNR, Francija). Razvili smo dvodimenzionalen osno simetrični računski model ter na podlagi analize občutljivosti izbrali konfiguracijo z grobo računsko mrežo in enakomerno začetno temperaturo razbitkov. Z uporabo metode vzorčenja z latinskim hiperkubom smo generirali 38.000 simulacij MC3D, pri čemer smo spreminjali začetno temperaturo plasti razbitkov, prostorninski pretok vode in masni pretok zraka. Umetno nevronsko mrežo smo implementirali z uporabo programa PyTorch, njene hiperparametre pa smo optimizirali z uporabo orodja Optuna. Za izboljšanje zanesljivosti napovedi smo uporabili skupino petih neodvisno naučenih modelov umetne nevronske mreže. Rezultati so potrdili, da tok zraka ovira povečuje skupni čas hlajenja. S korelacijsko analizo smo ugotovili, da ima začetna temperatura plasti razbitin najmočnejšo pozitivno korelacijo s skupnim časom hlajenja. Skupina umetnih nevronskih mrež je na nevidenem testnem naboru podatkov dosegla koeficient determinacije 0,903. Medtem ko je posamezna simulacija MC3D zahtevala več ur računskega časa, usposobljene umetne nevronske mreže napovejo čas hlajenja v manj kot eni sekundi.
|