TOPAZ-Ⅱ反应堆堆芯的稳态热工代理模型

来源：核动力工程杂志2025年第3期北京时间：

作者：廖瑞安, 王学松, 祁琳, 张大林, 田文喜, 苏光辉, 秋穗正

单位：1.西安交通大学核科学与技术学院，西安，710049；2.中国原子能科学研究院，北京，102413；

摘要：TOPAZ-Ⅱ反应堆是前苏联设计的空间核反应堆电源，以钠钾合金（NaK-78）为冷却剂，采用热离子转换发电原理为负载提供电力。为了快速准确地计算出堆芯的稳态热工参数，建立了高精度的堆芯稳态热工代理模型。本文首先使用Fluent开展堆芯稳态热工计算，选择中心纵截面网格节点温度为样本数据。然后使用本征正交分解（POD）方法提取样本数据中的主要特征，根据99.999%的能量占比保留前10阶模态完成模型降阶，最后基于反向传播（BP）神经网络建立堆芯的稳态热工代理模型，并将代理模型与Fluent进行对比验证，结果表明代理模型对网格节点温度的计算最大误差为9.95 K，相对误差小于1%，计算时间小于1 s。以冷却剂最热通道出口温度为参考，通过代理模型计算得到冷却剂保持单相工作状态的流量-功率百分值之比应大于0.35。因此，本文建立的稳态热工代理模型可以快速准确地计算得到堆芯的稳态热工参数，实现了对堆芯的仿真预测，并为堆芯热工安全分析提供了一定的参考。

关键词：TOPAZ-Ⅱ反应堆, 热工代理模型, 本征正交分解（POD）, 反向传播（BP）神经网络