AC800M控制器无扰切换技术的研究

描述了一种采用数字化技术设计的研究堆功率控制系统手动／自动无平衡无扰切换的方法．介绍了采用标准的数字化控制器实现切换的一些关键技术.用软件替代模拟的自动跟踪线路。解决了控制系统的无扰切换问题。     

核反应堆功率控制系统的数字化实现

功率控制系统是反应堆的一关键控制系统,系统复杂,可靠性要求高.以前的核电站功率控制系统通常采用模拟技术.数字化方案将更有优势,但有相当的难度和待解决的问题.本文介绍一座试验堆的全数字化功率控制系统的设计方案和设计思想,采用了商品级计算机硬件、冗余联锁的软件、严格的质保措施、最终的半实物仿真实验,论证了数字化是可行的、可信的、安全的、经济的.     

NNBI射频功率源输出功率控制系统设计

设计了一种改进型射频功率源输出功率控制系统,解决了现有射频功率源使用中存在的输出功率稳定性与控制精度不足等问题,预期将应用于中国聚变工程实验堆（China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR）负离子源中性束系统（Negative Ion Based Neutral Beam Injection System,NNBI）。采用ARM+CPLD双核设计的软、硬件分离控制结构,保障输出功率控制算法运行效率;采用数字化信号控制方法,实现输出功率的高精度控制;通过精确采样射频功率源实际输出功率和闭环功率控制方法设计,实现输出功率的高稳定性控制。对射频功率源样机进行输出功率控制系统模拟负载测试,结果表明：在额定输出功率为50 kW时,输出功率的控制精度高于0.1%、稳定性波动小于0.5%、人机交互软件功能完善。该方案预期可以搭配阻抗匹配网络满足CFETR NNBI射频功率源对输出功率控制的性能要求。     

全数字化火电厂设计探讨

随着数字化技术和网络技术的发展，DCS系统在过程控制中得到了越来越广泛的应用。本文简要介绍了大连北良电厂包括辅助控制系统在内的控制系统的全数字化设计。统一采用Rockwell自动化公司的Control Logix系统，进行了全数字化电厂设计的初步尝试。     

核电厂反应堆功率数字冗余控制系统及其可靠性

针对核电厂反应堆功率控制系统连续运行时间长、可靠性和安全性要求高的特点,提出了一种全新的基于双CPU冗余、电源冗余和ControlNet现场总线网络冗余控制的实现方案,对原有的反应堆功率模拟控制系统进行数字化改造设计,实现反应堆功率的可靠控制.通过对系统的主要可靠性指标进行定量计算和分析,评估了系统的可靠性和可用性.     

岭澳二期反应堆控制系统数字化技术应用及其工程适应性研究

反应堆控制系统是核电厂仪控系统的重要组成部分.在岭澳二期工程中,由于采用先进的数字化技术,需要在多方面考虑有关的适应性变化.本文通过对数字化技术的应用研究,论述了反应堆控制系统在采用数字化技术之后的新要求、相应的新设计特点和适应性研究的成果.     

秦山一期核电厂反应堆棒控棒位系统的数字化设计及其可靠性

秦山一期核电厂300 MW反应堆功率棒控棒位系统为模拟仪表控制系统,由于设备老化、维护困难和可靠性下降等原因需要改造.系统改造采用基于CPU冗余、电源冗余和ControlNet现场总线冗余的控制方案.利用PLC控制技术,对其棒控棒位模拟仪表控制系统进行数字化改造设计,克服了系统参数不能实时调整、抗干扰能力差等缺陷,增强了系统的通信能力、集中监控能力及系统可维护性,提高了系统的可靠性和安全性.模块化的程序设计,增强了程序的可读性和实用性,减少了程序扫描时间,保证了系统响应速度.实际反应堆的运行效果验证了设计的合理性.     

数字化反应堆控制系统研究

在先进压水堆预研项目中,中国核动力研究设计院研制出了数字化反应堆控制系统原理样机.样机采用西门子SIMATIC PCS7过程控制设备,系统采用了冗余技术,人机界面具有信息的显示与操作功能,并进行了系统半实物闭环仿真调试工作,验证了系统的功能.通过该项目初步解决了我国核电厂控制系统数字化的关键技术,为我国核电厂数字化控制系统的国产化打下了较好的基础.     

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.     

快中子临界装置数字化仪控系统研制

基于可编程片上系统、虚拟仪器、现场总线控制等技术,设计的快中子临界装置的数字化仪表控制系统能完成临界装置的启动、运行和停堆,可在线实时监测、计算、保存与查询临界装置的周期反应性、增殖反应性、功率、温度等状态参数,并完成异常工况下的报警和保护。2年多的运行表明该系统能很好地满足临界装置运行的要求。     

先进压水堆核电厂保护系统需求分析的层次结构

为提高核电厂的安全性和运行裕量，本工作在已有技术的基础上自主进行核电厂数字化保护系统需求分析,完成需求分析报告。需求分析报告采用1种三等级的金字塔式层次结构，该结构可直观阐明先进压水堆核电厂数字化保护系统的设计特性和逻辑实现。     

Optimal power control system of a research nuclear reactor

The power control system is a key control system for a nuclear reactor, which directly concerns the safe operation of a nuclear reactor. Much attention is paid to the power control system performance of nuclear reactor in engineering. The designers put a high value upon design of an optimal power control system. In this paper, a design method is applied to the design of power control system. According to the optimal control theory, an objective function, quadratic performance index with weight factors is proposed. Then, the objective function is transformed into frequency domain form by use of Paserval's theorem. In frequency domain, an optimal transfer function can be obtained at the lowest value of objective function. The system with optimal transfer function has an optimal performance. The transfer function of the power control system is derived from a typical research nuclear reactor. Using the state feedback theory, the transfer function is synthesized to the optimal transfer function. The simulative results with the optimal controller and with a conventional controller show that the performance of the optimal power control system is largely improved on dynamic characters. The method applied here not only can be used for research nuclear reactor but also can be easily extended to pressurized water reactor power plant and other fields.     

数字孪生技术在浮动核电站设计阶段中的应用研究

以浮动核电站换料作业为研究对象,提出数字孪生技术应用到浮动核电站的技术路线,整合设计数据并开发核燃料装卸舱的数字孪生系统,建立虚拟舱室模型并开发新燃料运输过程控制程序,采用基于过程控制中的对象链接与嵌入技术统一架构（OPC UA）的通讯协议实现虚拟舱室模型和控制系统的双向交互。结果表明,开发的数字孪生系统能够为换料作业操作设计过程的人员站位、操作流程设计优化提供依据。因此,本文提出的数字孪生技术应用方法能够服务于浮动核电站的设计阶段,并为其在浮动核电站全生命周期的应用提供参考。      

核电厂数字化安全系统人机接口设计研究

核电厂安全系统人机接口分别与电厂安全系统和整个仪表与控制(I&C)系统人机接口相关。本文对核电厂控制室中数字化安全系统人机接口的设计进行了描述,同时也论述了作为安全系统重要组成部分的反应堆保护系统人机接口的有关设计内容以及在安全系统人机接口设计中应关注的有关要求,并展望了未来在新技术方面的应用发展趋势。     

基于FPGA的核安全级仪控系统设计与验证

为解决基于微处理器技术的核电厂安全级数字化仪控系统（DCS）中软件共因故障（CCF）的问题,通过多样性手段避免当未能紧急停堆的预计瞬态（ATWS）发生或反应堆保护系统（RPS）因CCF导致丧失安全功能的风险,本文设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）技术的核安全级DCS系统平台,并以核电厂中RPS为实例测试验证平台的功能性能。结果表明:基于FPGA的核安全级DCS系统平台在可用性、适用性和可靠性等方面都满足核电厂安全级数字化仪控系统的要求。      

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.     

固态燃料熔盐堆自适应功率控制器设计及分析

钍基熔盐堆核能系统(Thorium-based Molten Salt Reactor,TMSR)是中国科学院首批启动实施的战略性先导科技专项,旨在研发第四代反应堆核能系统。固态燃料钍基熔盐实验堆(The Solid Fuel Thorium-based Molten Salt Experimental Reactor,TMSR-SF1)是一个10 MW热功率的氟盐冷却球床堆,目前已经完成方案设计和初步工程设计。功率控制系统是反应堆一个关键控制系统,实现反应堆正常启动、功率运行和正常停堆功能,对保证反应堆安全和稳定运行起着极其重要的作用。根据TMSR-SF1运行控制要求,结合自适应控制理论,基于Lyapunov稳定性理论设计了一种TMSR-SF1模型参考自适应功率控制器。基于TMSR仿真平台,使用MATLAB/Simulink建立了自适应功率控制系统模型,并开展了控制器特性分析。结果表明,自适应功率控制器具备良好的负荷跟随能力,抗干扰能力强、稳定性好、可靠性高,能够满足TMSR-SF1功率控制的要求,确保堆芯的输出功率与功率设定值相匹配。     

数字化反应堆技术在设计阶段的应用研究

为了解决核反应堆设计效率低、资源集成度不高、创新能力受限等问题,提出了数字化反应堆技术研发的实施构想。通过对数字化反应堆技术在核反应堆研发设计阶段的应用研究情况,发现搭建灵活可扩展的数字化基础平台框架、建立基于系统工程的三维协同设计体系以及基于知识工程的大数据管理是数字化反应堆技术应用在反应堆工程设计阶段的重要研究内容。      

基于堆芯线性化模型的液态熔盐堆功率控制研究

液态熔盐堆中熔盐燃料依托主泵驱动在一回路中流动,在流动过程中造成了反应性损失,直接引起堆芯功率变化。考虑到熔盐燃料流动对堆芯功率控制的影响,建立了堆芯非线性模型,并对模型进行线性化处理。基于堆芯线性化模型,采用线性二次型高斯/回路传输（LQG/LTR）技术设计堆芯功率控制系统。以熔盐实验堆为例,开展堆芯反应性扰动控制研究。结果表明,采用堆芯线性化模型和LQG/LTR技术可以实现对液态熔盐堆堆芯功率的控制。