Abstract
In this paper, the optimization of the assignment of spent fuel assemblies into final disposal canisters is considered. This application is of essential importance as the final disposal canisters are expensive and, on the other hand, there exists a limit for the canister-wise total heat load, which must not be exceeded. The study utilizes mathematical optimization algorithms that have been developed by Ranta in his D.Sc. thesis (Tampere University of Technology, 2012). In the applied formulation, the target of the optimization is to minimize the maximum canister-wise decay heat load at the time of canister formation. The optimization algorithms were utilized for analysing a fictional final disposal scenario for present and expected future spent fuel assemblies of Loviisa NPP. The paper concludes that, despite a huge amount of degrees of freedom, the algorithms are capable of finding practically a global optimum for the considered problem. The implemented software tool can be utilized for further final disposal optimization analyses.
Kurzfassung
In diesem Beitrag wird die Optimierung der Zuordnung von abgebrannten Brennelementen zu einzelnen Endlagerbehältern untersucht. Diese Auswahl hat eine entscheidende Bedeutung, da die Endlagerbehälter teuer sind und andererseits eine festgelegte Grenze der Gesamtwärmebelastung eines einzelnen Behälters vorgegeben ist, die nicht überschritten werden darf. Die Studie verwendet mathematische Optimierungsalgorithmen, die Ranta im Rahmen seiner Doktorarbeit an der Tampere University of Technology im Jahr 2012 entwickelte. In der hier vorgestellten Variante besteht das Ziel der Optimierung darin, die maximale behälterweise Zerfallswärmebelastung zum Zeitpunkt des Einbringens der Behälter zu minimieren. Die Optimierungsalgorithmen wurden zur Analyse eines fiktiven Endlagerszenarios für aktuelle und zukünftige abgebrannte Brennelemente des Kernkraftwerks Loviisa verwendet. Die in diesem Beitrag vorgestellten Berechnungen kommen zu dem Schluss, dass die Algorithmen trotz großer Freiheitsgrade in der Lage sind, praktisch ein globales Optimum für das betrachtete Problem zu finden. Das implementierte Softwaretool kann daher aus Sicht der Autoren für weitere Optimierungsanalysen zur Endlagerung abgebrannter Brennelemente genutzt werden.
References
1 Morén, L.; Pers, K.; Pastina, B.; Hellä, P.: Safety functions, performance targets and technical design requirements for a KBS-3V repository. SKB and Posiva, Posiva SKB Report 01, ISSN 2489–2724, January 2017Search in Google Scholar
2 PosivaOy: Safety Case for the Disposal of Spent Nuclear Fuel at Olkiluoto – Performance Assessment 2012. Posiva, ISBN 978-951-652-185-8, ISSN 1239–3096, February 2013Search in Google Scholar
3 Ranta, T.: Optimization in the Final Disposal of Spent Nuclear Fuel. Tampere University of Technology, Publication 1088, ISBN 978-952-15-2937-5, ISSN 1459–2045, November 2012Search in Google Scholar
4 Ranta, T.; Cameron, F.: Heuristic Methods for Assigning Spent Nuclear Fuel Assemblies to Canisters for Final Disposal. Nuclear Science and Engineering171 (2012) 4110.13182/NSE10-111Search in Google Scholar
5 Simeonov, T.: SNF User's Manual. Studsvik Scandpower, SSP-11/328 REV 6, 22. March 2017Search in Google Scholar
6 Simeonov, T.: SNF Methods Manual. Studsvik Scandpower, SPP-11/329 REV 1, 28. February 2018.Search in Google Scholar
7 Rhodes, J.; Smith, K.; Edenius, M.: CASMO-4E, Extended Capability CASMO-4, User's Manual. Studsvik Scandpower, SPP-01/401 Rev 2, December 2004Search in Google Scholar
8 Aarts, E.; Lenstra, J. K.: Local Search in Combinatorial Optimization. Chapter 11, Princeton University Press, ISBN 9780691115221, 200310.1515/9780691187563Search in Google Scholar
© 2019, Carl Hanser Verlag, München
