西安脉冲堆方波运行功率调节方法研究

本文建立了数字化功率调节系统在方波运行下的自动控制方法,提出了新的功率调节系统投入时刻设计方案,给出了调节棒初始棒位和发射脉冲棒后堆芯正反应性大小的建议,设计了数字化系统的方波运行功率调节方法,使用西安脉冲堆仿真程序XPRSC对设计方法进行了优化和验证。结果表明,该方法可实现更宽定值功率范围内的方波运行,能为堆上试验提供理论指导。     

基于网络远程控制的压水堆功率控制半实物仿真

利用压水堆堆芯数学仿真模型,在VC 6.0和MATLAB环境下对压水堆核电站的功率控制系统进行半实物仿真.开发了一个由控制反馈和现场响应两部分所组成的仿真程序,实现了反应堆功率、反应性变化和堆芯控制棒驱动的在线模拟,并且实现了基于Internet网络的微机/工控机控制信号的传输.     

广东岭澳核电二期工程数字化棒控棒位系统设计

广东岭澳核电二期工程控制棒控制系统和控制棒棒位监测系统(以下简称棒控棒位系统)采用基于法国AREVA的安全级仪控平台TXS技术和数字化技术,以及冗余设计技术手段,实现了反应堆温度和功率的集中控制.采用大功率晶体管实现了对控制棒的"一带一"控制;采用分组编码探测器对控制棒在堆芯中的位置进行监测.本文对其设计要求和设计特点进行了介绍,并将没计结果与岭澳核电一期和秦山二期棒控棒位系统的设计结果进行了比较.结果表明,岭澳二期的棒控棒位系统能为运行人员和维护人员提供丰富的信息,方便了系统的运行和维护,提高了系统的可靠性.     

CSR1000控制棒落入堆芯三维瞬态分析

针对超临界水堆(SCWR)控制棒落入堆芯事件特点,采用堆芯三维瞬态性能分析方法,利用开发的SCWR堆芯三维瞬态物理-热工水力耦合程序STTA,建立SCWR堆芯落棒瞬态三维计算模型和分析流程,研究分析超临界水堆CSR1000在控制棒落入堆芯瞬态过程中的堆芯性能,分析评价落棒瞬态下CSR1000堆芯的安全性能。堆芯三维落棒瞬态分析表明,当落入堆芯棒束价值较高时,落棒初期堆芯功率下降较快,之后由于水密度的反应性反馈,堆芯功率缓慢回升至新的平衡,堆芯功率下降速率超过了停堆信号整定值,将触发保护停堆;当落入堆芯棒束价值较低时,由于水密度的反应性反馈,堆芯功率下降缓慢,堆芯功率下降速率未能达到停堆信号整定值,不能触发保护停堆。控制棒落入堆芯对堆芯轴向功率分布影响很小,高价值落棒导致的落棒区域燃料组件功率坍塌相对低价值落棒更明显。无论是高价值落棒还是低价值落棒,瞬态过程中最大包壳壁面温度均低于瞬态安全限值850℃。水密度的显著反应性反馈及必要的保护停堆措施能保证CSR1000堆芯在控制棒落入堆芯过程中的安全性能。     

长寿期小型棒控压水堆控制棒方案研究

小型棒控压水堆舍弃了可溶硼,并高度依赖控制棒与可燃毒物棒控制堆芯的反应性。为研究控制棒对堆芯关键性能的影响,本文以核动力破冰船用KLT-40模型为对象,以轴向功率偏移、堆芯寿期、燃料利用率与径向功率峰因子为指标,开展长寿期小型棒控压水堆控制棒布置与动作策略设计分析。首先,基于OpenMC程序开发带棒燃耗程序;其次,比较堆芯带控制棒与无控制棒运行时的堆芯寿期等指标;最后,分析不同动作策略对轴向功率偏移等指标的影响。结果表明：控制棒将堆芯寿期从590 EFPDs（等效满功率天,Effective full power days）延长至650～698 EFPDs;低价值棒组优先动作策略使轴向功率偏移程度由-0.69与+0.80分别下降至-0.29与+0.52。因此,要准确计算长寿期压水堆寿期必须采用带控制棒燃耗计算策略,并且通过合理的动作策略能够有效减小控制棒带来的轴向功率偏移。     

西安脉冲堆稳态控制棒驱动机构

西安脉冲堆稳态控制棒驱动机构是实现反应堆启动、功率调节和停堆的关键设备。该机构采用滚珠丝杠副的传动方式，通过电磁铁的吸合，可以带动稳态控制棒上下运行，当释放电磁铁时，可以实现快速落棒。本文介绍了稳态控制棒驱动机构的结构特点、设计参数和试验情况。该机构已成功应用于西安脉冲堆。     

核反应堆功率调节系统控制特性研究

某新型研究堆采用新型燃料元件和堆芯结构，反应堆的控制特性缺乏基本数据，功率调节系统的设计无可借鉴经验。通过半实物仿真试验，在同一功率定值下分别引入阶跃和斜坡反应性扰动，考虑调节棒在不同位置的价值影响，采用PD控制方案研究功率调节系统的调节特性和控制效果，并对控制方案和PD参数进行比较和优化，为反应堆功率调节系统的设计和投入运行奠定基础。半实物仿真试验结果表明：采用同一组控制器参数，无法满足预定的控制要求。充分发挥数字化控制器的优点，在同一功率定值、不同棒位下，采用不同的控制器参数能较好地满足预定的控制指标和性能要求。     

直流蒸汽发生器给水控制半实物仿真系统

采用直流蒸汽发生器的核动力装置是一个多变量耦合的复杂被控对象,为了对其给水控制系统进行研究,设计了一个直流蒸汽发生器给水控制半实物闭环仿真系统.该系统由实时仿真系统、给水控制系统物理设备和仿真过程管理系统组成.给水控制系统物理设备采集实时仿真系统提供的参数信号,并输出控制信号至电动执行机构.半实物闭环控制仿真试验表明,该仿真系统具有较好负荷跟踪能力,可为实际直流蒸汽发生器控制系统的设计及运行提供技术指导.     

反应堆功率控制半实物仿真系统

对于新型研究堆,其功率自动调节系统的设计缺乏基本的设计参数和依据,需要通过半实物仿真试验对功率自动控制系统的控制参数和性能进行研究.半实物仿真系统是一个半实物的反应堆闭环控制系统.它根据当前功率与给定功率的偏差执行功率调节算法,输出步进电机控制信号,使步进电机正、反向转动,以此达到功率调节作用.通过在半实物仿真系统上进行的各种控制方式的闭环运行试验得到结论:需根据不同的棒位区域取不同的控制器参数,才能够较好地满足预定的控制指标和性能要求,为新型研究堆功率自动调节系统的设计及闭环运行提供理论依据和技术基础.     

某核电厂控制棒测量棒位跳变问题分析与处理

控制棒提供堆芯反应性控制与停堆裕量,其真实物理棒位由棒位测量系统监测。某核电厂棒控与棒位测量系统设备换型后,在系统调试阶段出现了真实棒位不变测量棒位频繁跳变的问题。本文通过棒位测量原理及后处理电路特性研究,结合已有数据分析,确定了棒位频繁跳变根本原因是探测器初级线圈供电不同频同相,并给出了棒位探测器参数设定方法。通过现场采集数据,开发棒位探测器校准数据处理软件解决了该核电厂棒位跳变问题,同时针对测量棒位跳变问题的根本原因提出了硬件层面的优化建议。      

西安脉冲堆数字化功率调节系统自动控制方法研究

数字化功率调节系统软硬件相比于以往模拟化的系统存在一定差别,需要研究新的功率自动控制方法。本文建立了数字化功率调节系统的控制模型,提出了自动控制方法的基本思想,研究了在提升功率过程中避免短周期问题的方法以及增强控制棒运动平稳性等关键技术问题,通过反复迭代计算,设计了数字化功率调节系统的自动控制方法,并用西安脉冲堆仿真程序（XAPRSC）对该方法进行了验证,结果表明,该方法满足设计指标,有利于西安脉冲堆的运行安全。      

一种快速搜索临界棒位方法的开发与评价

搜索堆芯临界棒位是反应堆堆芯物理设计的重要内容,传统的线性插值方法在搜索临界棒位时需要多次迭代,效率低、花费时间长。本文提出了一种基于控制棒价值函数的临界棒位快速搜索方法,得到了控制棒组价值与棒位的函数关系,并应用于三维堆芯中子学程序PBRT。通过与线性插值法对比发现,控制棒价值函数法搜索的临界棒位满足临界搜索收敛准则,搜索效率明显提高,是一种合理可行的快速调棒搜索临界方法。     

一种快速搜索临界棒位方法的开发与评价

搜索堆芯临界棒位是反应堆堆芯物理设计的重要内容,传统的线性插值方法在搜索临界棒位时需要多次迭代,效率低、花费时间长。本文提出了一种基于控制棒价值函数的临界棒位快速搜索方法,得到了控制棒组价值与棒位的函数关系,并应用于三维堆芯中子学程序PBRT。通过与线性插值法对比发现,控制棒价值函数法搜索的临界棒位满足临界搜索收敛准则,搜索效率明显提高,是一种合理可行的快速调棒搜索临界方法。     

多编码棒三态码电感控制棒位置指示系统

提出了一种结构简单、工作可靠、测量精度高的控制棒位置指示系统——多编码棒三态码电感控制棒位置指示系统。该系统探测器由K个测量线圈、一个补偿线圈和K根编码棒组成,每根编码棒均由若干段强导磁材料、若干段弱导磁材料与数段非导磁材料按规律间隔分布构成。当K根编码棒随控制棒在K个测量线圈中央轴向运动时,导致线圈的感抗发生变化,线圈输入的交变恒流信号在测量线圈上产生随感抗发生变化的电压信号。对信号进行适当的处理,可获得表征棒位的三态码。详细地介绍了该系统探测器的编码原理与硬件结构。结论表明：它比现役压水堆使用的线圈编码棒位指示系统性能优越,完全满足供热堆的棒位测量要求。     

基于凤凰快堆寿期末控制棒提棒实验的SARAX程序系统确认

寿期末控制棒提棒实验是在法国钠冷快堆Phenix(凤凰快堆)退役之前开展的最后一次实堆测量实验,实验中测量了低功率状态下的控制棒价值和满功率状态下的径向功率分布。本实验采用西安交通大学开发的快堆中子学计算程序系统SARAX进行建模和计算,其计算过程采用基于点截面的超细群方法进行能谱计算,采用超级均匀化(SPH)因子方法进行组件均匀化计算,以及采用多群中子输运节块方法进行堆芯计算,最终计算了实验中4个临界状态的有效增殖因子、控制棒价值、堆芯反应性系数及功率分布等参数。计算结果表明:SARAX的计算结果与实验值吻合较好,计算精度优于传统的快堆物理计算程序,可以用于钠冷氧化物混合燃料(MOX燃料)快堆的核设计。     

超温超功率保护半实物仿真系统的设计及验证

通过分析大亚湾核电站用超温超功率保护系统的工作原理,利用LabVIEW及其控制设计与仿真模型工具包和Bailey9020卡件开发出了一套超温超功率保护系统的半实物仿真系统。通过半实物仿真系统图形化的显示界面,可以实时监测整个超温超功率系统的信号。利用LabVIEW中的图表等控件,显示所有测点的实时曲线和历史曲线,通过监控界面,可实时监测信号在每块卡件中的变化。通过对半实物仿真系统的分析,建立了半实物仿真系统仿真模型,使用超温超功率保护系统测量通道的试验(T1试验)数据对系统进行了仿真试验,验证了半实物仿真系统仿真模型的正确性。     

基于虚拟仪器的脉冲堆棒位显示设备的研制

介绍了基于虚拟仪器技术研制的脉冲堆棒位显示设备的原理和组成,以及设备的硬件设计、软件设计、调试试验等情况。该设备能够完成脉冲堆控制棒的棒位数据测量、存储、报表生成以及软件校准等功能,同时因性价比高、智能化程度高、可操作性强、兼容性强等特点使该设备便于推广使用。     

ARCS-4程序系统临界物理模拟实验验证

SARCS-4程序系统是中国核动力研究设计院自主研发的新一代中子学程序包,需对程序展开工程验证,完善理论模型,提高计算精度。利用成熟燃料元件,设计并制造出与新型燃料组件结构相似的模拟组件。利用模拟组件构造了3种堆芯布置并进行模拟实验,验证SARCS-4程序系统的正确性和可靠性。按照单变量准则和多样化准则,考察控制棒、可燃毒物棒、围板和堆芯布置等因素。模拟实验临界棒位校核分析表明:堆芯泄漏、围板效应、控制棒和可燃毒物棒效应是影响校核精度的主要因素,SARCS-4计算程序系统对模拟实验的整体计算精度相对较高,特殊布置堆芯仍需进一步提高计算精度,后续将通过进一步的实验和研究开展持续验证和改进。      

SARCS-4程序系统临界物理模拟实验验证

SARCS-4程序系统是中国核动力研究设计院自主研发的新一代中子学程序包,需对程序展开工程验证,完善理论模型,提高计算精度。利用成熟燃料元件,设计并制造出与新型燃料组件结构相似的模拟组件。利用模拟组件构造了3种堆芯布置并进行模拟实验,验证SARCS-4程序系统的正确性和可靠性。按照单变量准则和多样化准则,考察控制棒、可燃毒物棒、围板和堆芯布置等因素。模拟实验临界棒位校核分析表明:堆芯泄漏、围板效应、控制棒和可燃毒物棒效应是影响校核精度的主要因素,SARCS-4计算程序系统对模拟实验的整体计算精度相对较高,特殊布置堆芯仍需进一步提高计算精度,后续将通过进一步的实验和研究开展持续验证和改进。     

AP1000堆芯仿真计算建模与精度分析

针对核电厂AP1000堆芯描述,建立由组件计算、截面拟合处理计算模型,并得到组件少群常数;采用两群三维,实时中子动力学仿真模型,选取11组衰变功率计算堆芯衰变功率的三维变化,同时为了准确计算反应堆的"中毒"变化,三维空间上考虑氙、钐以及先驱核碘、钜元素浓度的影响特性,建立针对AP1000堆芯实时仿真计算模型,并准确计算反应堆的"中毒"和氙振荡现象,为验证模型建立的正确性与堆芯实时仿真程序SimCore的精准性,对堆芯临界硼浓度、堆芯温度、控制棒价值进行计算,同时选取汽机停机不停堆、反应堆满功率跳堆运行,反应堆正常停堆运行及控制棒落棒、弹棒事故响应等不同测试工况,对结果进行验证及分析。结果表明:建立的三维堆芯实时仿真程序模具有较好的精准性,可以用于全范围模拟机堆芯计算,并广泛应用于核电厂堆芯物理仿真。