基于多目标优化算法的拉棒磨损工艺参数优化设计

来源：核动力工程杂志2025年第5期北京时间：

作者：何富春, 符纯明, 宗奔阳, 陈凯, 唐德文, 张哲

单位：1.南华大学机械工程学院，湖南衡阳，421001；2.中核建中核燃料元件有限公司，四川宜宾，644000；3.湖南大学机械与运载工程学院，长沙，410082；

摘要：燃料组件装配过程中不可避免地会对燃料棒表面造成磨损，随着反应堆的长期运行，磨损区域可能引发燃料包壳的破损，从而导致核燃料泄漏至一回路中，影响反应堆的安全运行。针对拉棒磨损问题，本文从拉棒加载速度和刚凸接触表面几何截面宽度两个方面进行了综合分析与优化。研究基于Archard磨损理论建立了相应的有限元分析模型，同时为提高计算效率，利用分析结果构建了Kriging模型，并基于新提出的基于支配关系的改进多目标矮猫鼬优化算法（MDMO），以Kriging模型作为目标函数求解了拉棒磨损问题的Pareto前沿。研究结果表明，结合Pareto前沿特征所提出的三组优化工艺参数显著降低了拉棒过程中燃料棒表面的磨损深度，为降低拉棒装载过程中燃料棒表面磨损提供了一定的参考。

关键词：燃料组件, 拉棒磨损, Archard磨损理论, 多目标优化

基金资助：湖南省教育厅科学研究项目（青年项目）（21B0406）；湖南省自然科学基金项目（2023JJ40544）