基于NSGA-Ⅱ的堆内振动模拟装置优化设计

摘要

堆内构件振动模拟装置是基于中子噪声信号的故障诊断核心装置.为满足振动模拟装置对不同振动幅度和点位的模拟，振动块需要较大的振动幅度和较小的体积.首先，根据堆内构件异常振动特性，设计了一种基于电磁耦合的振动模拟装置，通过对电磁线圈的电流信号调节实现振动块的振动信号的控制.然后，建立了振动块在不同电流下的振动幅值预测模型，预测模型在远离共振区域的振动幅值预测准确度达到95%，在靠近共振区域的振动幅值预测准确度超过80%.进一步，建立该振动块大振幅和小体积的目标函数，基于NSGA-Ⅱ的多目标优化方法，分别探究了不同振幅和频率权重下的振动块半径、长度、振动幅度和体积的变化规律.最后，总结了不同频率下的振动块优化设计规律，当弹簧振子优化前的固有频率小于振动块的工作区间的频率时，在优化振动块的振幅时可以达到减小体积的目的 .相同权重下2、3和4组号中，优化后的振动块的振动幅度可分别提升92.7%、400%和865%，优化后的振动块体积分别减小14.5%、29.1%和39.1%.本文研究可模拟开展狭窄空间内堆内构件异常振动试验，为反应堆中基于中子噪声技术的堆内构件故障诊断和运维提供技术支撑.

关键词

堆内构件 / 振动装置 / 振幅预测 / 双目标优化 / NSGA-Ⅱ

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52575067）; 核技术研发科研项目资助（HJSYF2025(12)）