一种面向燃耗演变曲线的时间感知共形不确定度校准方法

本发明涉及聚变核工程领域，具体涉及一种面向燃耗演变曲线的时间感知共形不确定度校准方法。

背景技术：

1、在聚变堆增殖包层与相关部件设计评估中，常需获得随时间演化的燃耗/活化响应曲线，例如增殖区核素库存、氚生成与衰变、结构材料活度、衰变热、接触剂量率等。这类曲线通常来自中子学-活化耦合计算，计算成本高且对设计迭代不友好，因此工程上常引入机器学习或响应面进行快速预测。

2、现有快速预测方法多侧重于点预测精度，或使用经验方式给出不确定度（例如全局固定倍率、全时间统一的残差方差），难以在时间维度上提供稳定、可解释且可审计的置信区间。一方面，曲线在不同时间尺度、不同运行阶段（照射与冷却）下误差分布差异显著；另一方面，样本量有限时，直接学习方差或高维贝叶斯模型易产生不稳定，难以满足工程验收对覆盖率与尾部风险的要求。

3、共形校准在有限样本条冷却阶段件下可提供覆盖率保证，但若采用全局单一校准量，会出现“某些时间点的异常残差牵连整个时间轴”的过度保守问题；若采用纯按时间点分组，又会因每组样本太少而校准不稳定。

4、同时，现有技术中存下以下问题：1)在有限样本条件下，为燃耗/活化演变曲线提供随时间变化且覆盖率可控的不确定度区间；2)避免全局共形校准导致的跨时间传播过度扩张，同时避免按精确时间分组导致的小样本不稳定；3)针对冷却阶段满足一阶衰变方程的核素/物理量，在尾部时间范围提供稳定的点预测与区间端点；4)为工程验收提供可审计输出，包括配置快照、分组覆盖率、分箱尾部因子指标与门禁结论。因此，亟需一种面向燃耗演变曲线的时间感知共形不确定度校准方案，能够：在工程关注的时间分箱上稳定工作；在冷却尾部满足核素一阶衰变规律的场景下更稳健；并输出可复核的覆盖率、误差分箱与审计证据。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供如下技术方案。

2、一种面向燃耗演变曲线的时间感知共形不确定度校准方法，包括：

3、步骤1、获取聚变核工程对象的样本特征、多个时间点及目标物理量或计算标签，其中所述目标物理量至少包括核素原子数/库存、活度、衰变热、剂量率、增殖比或其组合；

4、步骤2、将时间特征作为显式输入构建时间感知预测模型，得到的点预测或区间预测，其中所述时间特征至少包括与中的一项或多项；所述为以年为单位的绝对时间值，为其常用对数变换；

5、步骤3、在校准集上根据所述点预测或区间预测计算共形分数，并以所述共形分数的分位点获得校准量，其中为预设失覆盖率；

6、步骤4、采用分组共形校准和/或局部近邻共形校准获得随时间变化的校准量，并据此对所述点预测或区间预测进行区间扩展，得到校准后的预测区间；

7、步骤5、输出所述校准后的预测区间，和/或输出与校准过程相关的审计信息。

8、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

9、1)在有限样本条件下，通过共形校准使区间覆盖率具备可控性，并可在时间维度上自适应变化；

10、2)通过时间分箱、阶段分组或局部近邻等策略，降低“异常时间点牵连全局”的过度保守问题，提高工程关注区间的有效性；

11、3)对冷却阶段满足一阶衰变规律的核素/物理量引入解析外推，显著增强尾部稳定性与可解释性；

12、4)生成覆盖率、误差分箱、门禁结论与配置快照等审计输出，便于工程验收与复现实验。

1.一种面向燃耗演变曲线的时间感知共形不确定度校准方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤2中，所述时间感知预测模型在对数空间或对数比空间进行学习，所述对数空间或对数比空间至少满足：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤3中所述共形分数包括以下之一：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，校准量的计算方法为：对校准集与查询点的特征向量进行缺失值填补与尺度归一化，在归一化后的特征空间中选取k个最近邻校准样本，并以其共形分数的1-α分位点作为局部校准量；且在离散时间点上优先或仅在与查询点相同的离散时间点集合内选取近邻样本。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中还包括分布外样本判断：当查询点到校准集的最近邻距离超过预设阈值时，将其判定为分布外样本，并对该分布外样本采用更保守的近邻数、校准量缩放系数或回退到分组/全局校准量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤3中所述校准集通过交叉验证产生：在训练集与验证集的样本标识维度上进行分组多折交叉验证，使用外推预测产生共形分数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，且其中所述分组共形校准中使用的分组键至少包括：精确时间点、时间分箱、运行阶段或阶段×时间分箱中的一种或多种；所述时间分箱采用右闭区间的时间边界，并至少包含用于表征冷却尾部风险的100年以上时间分箱。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中当目标物理量在冷却阶段满足一阶衰变方程时，进一步包括：确定停堆时刻；以处的点预测或区间端点作为锚定值；对按外推点预测与区间端点；其中λ为衰变常数，由半衰期等价确定，满足，所述来自核素数据库、配置文件或参数表；为目标核素在时刻t的原子数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述审计信息至少包括以下信息中的一项或多项：运行配置快照信息；校准分组与样本量信息；各分组校准量；覆盖率与区间宽度统计；按时间分箱的误差因子指标；门禁通过/不通过结论；数据与配置的完整性校验信息。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述运行阶段至少包括照射阶段与冷却阶段，所述运行阶段由显式阶段标识确定，和/或由表征源项强度或功率的运行参数与阈值规则确定。