用于堆芯裝載方案優化的遺傳算法算子設計

郭 建，秦玉龍，王麗華，楊慶湘

(上海核工程研究設計院有限公司，上海200233)

廣義的堆芯裝載方案優化問題是多變量、多目標、多約束的復雜問題，直接使用數學優化中的方法求解，難度很大。在實際換料設計中，最常見的堆芯裝載方案優化問題是一個單循環且固定燃料富集度、可燃毒物配置及換料燃料組件數目的多目標組合優化問題，即單循環堆芯裝載方案優化問題。多數堆芯裝載方案優化研究主要關注單循環、單目標堆芯裝載方案優化問題。遺傳算法作為一種通用的優化策略已廣泛應用于多個工程優化領域[1]，正逐漸成為解決堆芯裝載方案優化問題的重要工具。如Tanker等應用遺傳算法研究堆芯裝載方案優化問題，取得了一定的優化效果[2]；咸春宇等研究了遺傳算法在堆芯裝載方案優化問題中的編解碼方法[3]；王濤等通過將遺傳算法與其他算法混合使用，改善了優化效果[4]。雖然這些研究將遺傳算法用于堆芯裝載方案優化問題，實現了編碼、譯碼和遺傳操作，但研究中大多使用通用的遺傳算子，且對相關遺傳算子的優化結果未進行對比分析。本文從組合優化問題的角度出發，首次對堆芯裝載方案優化中各種組合優化算子的優化效果進行了對比分析，設計了一種適用于整數編碼的交叉算子和變異算子，并使用分段整數編碼，確保編碼具有完備性、合法性和拉馬克性質。

1 遺傳算法

遺傳算法是一種強有力且應用廣泛的隨機搜索和優化方法，是當前影響力最大的進化算法之一。……