Inverse UQ is the process to inversely quantify the model input uncertainties based on experimental data. This work focuses on developing an inverse UQ process for time-dependent responses, using dimensionality reduction by functional principal component analysis (PCA) and deep neural network (DNN)-based surrogate models. The demonstration is based on the inverse UQ of TRACE physical model parameters using the FEBA transient experimental data. The measurement data is time-dependent peak cladding temperature (PCT). Since the quantity-of-interest (QoI) is time-dependent that corresponds to infinite-dimensional responses, PCA is used to reduce the QoI dimension while preserving the transient profile of the PCT, in order to make the inverse UQ process more efficient. However, conventional PCA applied directly to the PCT time series profiles can hardly represent the data precisely due to the sudden temperature drop at the time of quenching. As a result, a functional alignment method is used to separate the phase and amplitude information of the transient PCT profiles before dimensionality reduction. DNNs are then trained using PC scores from functional PCA to build surrogate models of TRACE in order to reduce the computational cost in Markov Chain Monte Carlo sampling. Bayesian neural networks are used to estimate the uncertainties of DNN surrogate model predictions. In this study, we compared four different inverse UQ processes with different dimensionality reduction methods and surrogate models. The proposed approach shows an improvement in reducing the dimension of the TRACE transient simulations, and the forward propagation of inverse UQ results has a better agreement with the experimental data.


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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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