模型预测控制在压水堆堆芯功率控制中的应用

在压水堆核电站中,堆芯功率的自动控制难以实现。将模型预测控制方法应用于压水堆堆芯,以实现堆芯功率的自动控制。堆芯功率自动控制模型的建立是以反应堆堆芯模型和模型预测模型为基础的。反应堆堆芯模型包括中子动力学模型、热工水力学模型和反应性模型,模型预测模型以状态空间形式表述。为评估所设计的基于状态空间的模型预测控制系统的性能,设计了堆芯功率控制仿真实验。模拟结果表明:所设计的控制方法能快速、准确地控制堆芯功率,跟踪负荷变化。     

世界先进小型压水堆发展状况

先进小型压水堆是优化核电厂安全性、经济性和灵活性的结果,主要面对非主干网电力系统,可以比较经济和高效地替代中小型火电机组.本文讨论了小型压水堆的概念、优势、发展历史及目前的发展状况,并重点介绍美国两种主要小型压水堆的设计理念,意在为国内核能行业人士提供及时的核电科技信息,并推动我国在先进小型压水堆科研项目上的进一步探讨.     

压水堆象限功率倾斜研究

根据大亚湾核电站实测数据及法国电力公司（ＥｄＦ）提供的某些数据,从反应性平衡方程出发,应用核设计软件分析研究引起象限功率倾斜比超限的根本原因。针对此根本原因提出了降低三环路压水堆核电站换料堆芯象限功率倾斜的方法,并在大亚湾核电站第４循环的设计中得到证实。发展了一种模拟象限功率倾斜的数值模型及预测换料堆芯象限倾斜比的方法。与实测数据相比,预测值的精度是令人满意的。     

压水堆核电厂反应堆轴向功率分布控制

本文介绍了采用低维等效原理和综合法技术,研制成功的压水堆轴向功率偏移控制和负荷跟踪计算程序。该程序为我国秦山二期2×600MW 核电厂反应堆的核设计提供了急需的计算手段。程序的计算精度满足工程设计的要求。本文还利用此程序完成了该反应堆负荷跟踪计算和各种典型的运行功率瞬态分析,初步确定了该反应堆的运行控制方式和轴向功率偏移的安全保护定值。     

压水堆核电厂G模式反应堆功率控制

本文描述了核电厂Ｇ模式运行及其实现，仅着重介绍了在Ｇ模式运行下的灰棒反应堆功率控制。     

小型压水堆核电厂蒸汽排放控制系统仿真研究

小型压水堆核电厂通常采用结构紧凑的直流蒸汽发生器,在甩负荷工况下,其蒸汽压力急剧升高。为防止蒸汽压力过高对设备造成损坏,本文在建立小型压水堆一、二回路设备模型以及控制系统的基础上,分别基于压力模式、温度-压力和功率-压力模式设计蒸汽排放控制系统,并在甩负荷工况下开展小型压水堆系统的仿真研究。结果表明,在甩负荷工况下,与压力模式相比,温度-压力和功率-压力模式能够有效减小蒸汽压力的超调量。     

基于T-S型模糊神经网络的反应堆功率调节研究

压水堆核动力装置通过对反应堆功率的控制,实现大范围工况变化下对负荷的跟踪,并维持反应堆主要参数的稳定。为了提高核功率的控制效果,提出一种基于T-S型模糊神经网络的自适应模糊控制器,并通过多种工况仿真试验下与经典比例-积分(PI)控制器比较,说明了该控制器的优越性。     

基于BP神经网络的反应堆功率预测

由于核动力装置经常会变负荷运行,为使功率与负荷匹配,需要知道反应堆功率的精确值以做出准确、及时的调整。但由于测量装置不确定性的存在,使得基于物理模型或实验模型的反应堆功率测量难以得到反应堆功率的精确值。通过建立BP神经网络模型以及用统计方法对网络输入数据的预处理,对几种情况下的反应堆功率进行预测。结果表明,该方法不仅克服了测量装置的不确定性的缺点,且在部分数据缺失的情况下也能做出较好的预测。     

先进压水堆核电厂氢气控制策略分析研究

新建核电厂的设计必须做到“实际消除”早期与大量放射性释放的可能性,氢气燃爆导致的安全壳失效是必须要“实际消除”的严重事故工况之一。因此对各种消氢措施的特点进行分析研究,建立联合消氢策略评价方法,可为先进压水堆核电厂氢气控制策略选择设计评价提供支持手段。根据严重事故管理中对氢气控制策略的考虑,研究安全壳内局部位置的可燃性是相关设计评价的关键问题。根据可燃性准则、火焰加速准则、燃爆转变准则,本文使用三维CFD程序对典型严重事故工况下安全壳蒸汽发生器隔间内的可燃性及氢气风险进行模拟分析。研究结果表明,虽然喷放源项中有大量水蒸气,蒸汽发生器隔间中仍有较大区域处于可燃限值以内,合理布置的点火器能在设计中点燃并消除氢气。本研究建立的分析方法能用于对核电厂氢气控制策略选择设计的评价。     

压水反应堆负荷跟踪的最优控制

按照最优控制理论 ,把压水反应堆的负荷跟踪控制问题描述为一个非线性二次型最优控制问题。反应堆芯部模型采用了一维分布参数模型。为求解这个最优控制问题 ,提出了一个行之有效的最优控制算法DDPSR。研究结果表明 ,DDPSR不仅能在大的优化区间收敛 ,而且迭代次数极少 ,速度相当快 ;大型压水堆能够以最优方式负荷跟踪运行 ,且轴向偏移 (AO)始终满足工程实际要求 ,此外还对硼的控制特性进行了特别的讨论     

基于双群点堆模型的小型压水堆反应性扰动的动态模拟

本文采用双群点堆动力学模型耦合传热集总参数模型,分别对小型压水堆高、低功率条件下反应性扰动进行模拟,并与三维仿真模型进行比较.结果表明:本模型可较好地模拟小型压水堆反应性扰动情况下的功率、温度变化趋势及峰值,且分析时间短,能满足工程精度要求,可用于小型反应堆正常运行以及事故状态下反应性扰动的现场超时预测.     

压水堆核电厂负荷跟踪系统设计与特性研究

压水堆核电厂通过功率控制系统调节反应堆的反应性,以达到负荷跟踪的目的。本文设计的功率控制系统利用模糊控制器对棒速和硼浓度的联合控制做出最优选择,并利用功率补偿通道加快响应速度。MATLAB(Matrix Laboratory)的仿真结果证明该系统具有优良的负荷跟踪特性。利用电力系统分析综合程序(PSASP)的自定义模型功能,将该控制系统模块接入核电厂全系统模型,仿真结果表明压水堆核电厂的负荷跟踪能力可达到行业技术标准,并能满足电网的日负荷调峰要求。     

小型压水堆压力容器内部三维流场计算

反应堆安全分析过程中,获得反应堆压力容器内部准确的流场至关重要。以小型压水堆为研究对象,运用计算流体力学(CFD)方法对反应堆压力容器内部流场进行计算分析,获得燃料组件流量分配和下封头混合特性。结果表明:两泵高速对称入口条件下,燃料组件流量分配系数最大值为1.032,最小值为0.934,且流量整体分布呈现"中间大、边缘小"的特点;一泵高速非对称入口条件下,下封头流动漩涡增强,燃料组件流量分配的不均性增大;下封头混合特性计算得到堆芯入口冷却剂流量混合因子最小值为0.022,下封头冷却剂混合能力不足。     

压水堆核电站先进控制室布置设计

主控制室设计首先应保证核电站的安全运行,尽量减轻操作人员的运行压力.设计中应充分考虑软硬件平台的多样性,数字化人-机接口和后备盘的多样性,主控制室和应急控制室场所的多样性.由于不同的供货商所采用的法规、标准不完全相同,控制室的布置设计差异较大,在主控制室系统的设计和采购时,还需要考虑设备所在国的法规和标准,并满足我国法规和标准的要求.     

大型压水堆机械补偿控制策略仿真研究

机械补偿（MSHIM）运行的优点之一是实现了堆芯功率和轴向功率偏移（AO）在控制手段方面的部分解耦,但原始控制策略设计并未充分利用该优点。本研究通过理论分析提出了一种新的改进型MSHIM控制策略,同时基于节点反应堆模型开发了MSHIM控制系统仿真平台,并利用该平台对西屋公司原始控制策略、西屋公司Drudy的改进控制策略和本研究提出的改进控制策略进行仿真研究和比对。结果表明,本研究提出的改进型MSHIM控制策略能够显著地提高AO的控制精度,并能减少控制棒的移动,明显地改善了AP1000核电机组的运行效果,可在工程中参考使用。      

Suboptimal Control of Pressurized Water Reactor Power Plant Using Approximate Model-Following Method

We attempted to develop an effective control system that can successfully manage the nuclear steam supply (NSS) system of a PWR power plant in an operational mode requiring relatively small variations of power. A procedure is proposed for synthesizing control system that is a simple, yet practiced, suboptimal control system. The suboptimal control system is designed in two steps; application of the optimal control theory, based on the linear state-feedback control and the use of an approximate model-following method. This procedure can appreciably reduce the complexity of the structure of the controller by accepting a slight deviation from the optimality and by the use of the output-feedback control. This eliminates the engineering difficulty caused by an incompletely state-feedback that is sometimes encountered in practical applications of the optimal state-feedback control theory to complex large-scale dynamical systems. Digital simulations and graphical studies based on the Bode-diagram demonstrate the effectiveness of the suboptimal control, and the applicability of the proposed design method as well.     

压水堆棒控系统数字化设计

系统采用西门子S7-400 PLC进行系统的总体控制,采用PROFIBUS-DP网络进行系统的通讯,实现了棒控系统的数字化控制,并对棒控系统的硬件设计、软件设计以及系统的调试进行了研究。该系统设计新颖,技术先进,符合国际发展趋势,对国产核电站数字化仪控系统的出口具有现实意义。