类蜂窝结构高灵敏度裂变室探测器模拟仿真研究

目前的反应堆功率监测系统要求使用单一裂变电离室在适应反应堆堆芯的高γ辐射场下的中子注量率测量的同时可以以高灵敏度的脉冲工作模式适应反应堆启动阶段的低中子注量率情况下的测量。然而,由于裂变碎片在易裂变物质涂层中的射程较短,具有较强的自吸收效应,因此无法通过增大裂变材料涂层厚度提升探测器的灵敏度。本文提出了一种类蜂窝结构的圆柱栅格裂变室探测器,将探测器比表面积提高为普通圆柱电离室的3倍,从而在不增加裂变物质涂层厚度的情况下,大幅度增加了裂变物质的有效质量,实现了高的中子灵敏度。基于Geant4的蒙特卡罗模拟表明21片栅格板和2.5mg/cm^(2)的^(235)U涂层的裂变电离室可以实现3cps/nv的热中子探测灵敏度。使用Garfield++对探测器内电离电子的迁移和扩散的仿真结果表明,使用Ar/CO_(2)(96/4)作为工作气体可以平衡电离电子的漂移速度和横向扩散,并实现极间电压为725V时96.5%的电子迁移效率。本文的模拟和仿真结果表明,该类蜂窝结构裂变电离室在脉冲模式下具有高的热中子灵敏度,有希望适应反应堆从启动到满功率运行的宽量程的功率监测。

基于值学习与策略梯度的深度强化学习在核工程领域的适配性分析

深度强化学习能够实现端到端处理,将高维度的原始输入数据直接转化为输出动作。深度强化学习按照间接和直接的策略优化方式,主要可分为基于值学习和基于策略梯度的两类方法。二者因原理不同,在解决问题的能力和适用场景上存在差异。核领域中的决策问题状态参数维度高,同时决策参数与状态参数之间存在强非线性关系,是深度强化学习的潜在应用场景。本文从强化学习的基本原理出发,归纳了基于值学习和基于策略梯度的强化学习方法的机理差异,并结合目前研究现状对两类方法在核工程领域可能的应用场景进行了深入分析。最后,总结了深度强化学习在后续应用中所面临的挑战及应用趋势。

核测量系统关键电路故障诊断与预测方法研究

探讨了一种可实现核测量系统关键电路故障诊断与预测的方法。以核测量系统放大电路为研究对象,采用PSPICE对电路进行建模,通过小波包变换从电路脉冲响应信号中提取出代表电路状态的故障特征信息,将故障特征信息输入BP神经网络模型开展故障诊断研究,同时,基于相关向量机模型(RVM)开展故障预测研究。研究结果表明:该故障诊断模型对不同故障模式的识别准确率高达99%,且基于量子粒子群滤波算法(QPSO)的RVM模型能够实现电路故障指标发展趋势的准确预测。本项研究可为核测量系统关键电路的维护、保障提供更充实的理论支撑。

核电站松脱部件监测系统研制

以秦山核电二期扩建工程松脱部件与震动系统(KIR)供货项目为背景,研制出了松脱部件监测系统(LPMS)C1201。该系统由10个监测通道组成,对压力容器和蒸汽发生器内产生的松脱部件进行实时监测。信号调理和报警处理采用现场可编程门阵列(FPGA)程控技术;松脱部件甄别采用了DSP数字化、松脱部件信号长短有效值浮动甄别、时间延迟和通道复核联合甄别等技术,使系统具有强抗误报警能力;系统自检采用I2C控制与多路分配程控技术;系统采用PXI总线技术,使通道间和模块间同步,满足定位分析需要;采用虚拟仪器和数据库管理技术,界面可视化强,接口开放式;系统还具有软硬件故障自检与故障通道切除、磁盘空间检测、软件停电保护等功能。

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,并将设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。

ADS注入器Ⅱ控制系统软件平台设计

加速器驱动的次临界系统(ADS)的强流质子加速器(ADS注入器Ⅱ)主要用于产生连续强流质子束,其控制系统需实现对现场加速器设备的远程参数调节和状态监测。整个控制系统基于分布式控制软件实验物理与工业控制系统(EPICS)架构设计。为实现各子系统软件开发平台之间的数据共享和信息通信,基于EPICS软件架构,采用共享内存、通道访问接口软件、CA Lab等多种方法实现各系统间的数据透明访问,提高了上层控制软件的远程诊断和集成控制能力。结果表明:整个软件平台运行可靠、稳定,完全满足目前注入器Ⅱ的调束和运行要求。

填充因子对K-V分布束晕-混沌控制效果的影响

系统地研究了周期磁聚焦束流传输网络中填充因子对强流离子加速器K-V分布束晕-混沌控制效果的影响.通过数值模拟,确定了束晕-混沌控制效果较好的填充因子的取值范围为0.75～0.99,从而把以往填充因子只凭经验取个别值的研究扩大到可在一个较大的范围取值.另外,还发现了填充因子取值为0.59～0.67时束截面上离子数密度分布由均匀分布变为沿径向出现一峰状分布现象,从而为离子束应用提供了新的参考.

反应堆功率控制系统的建模及闭环验证

基于MATLAB/SIMULINK仿真软件,对岭澳一期核电站功率控制系统进行建模。通过与RELAP5完成的核电厂主回路热工水力模型相连接,对该控制系统模型进行了闭环瞬态工况测试。将计算机仿真结果与电厂试验曲线进行了比较,两者非常吻合,定性和定量地验证了本控制模型和热工模型的正确性。

基于中子噪声分析技术的核电站振动监测系统研制

以秦山核电二期扩建工程松脱部件与振动监测系统(KIR)供货项目为背景,研制出了VMS C1201堆内构件振动监测系统。该系统由4个加速度通道和8个中子噪声通道组成,采用PXI总线技术以及虚拟仪器、数据库管理和监测报告自动生成技术,信号调理采用现场可编程门阵列(FPGA)程控技术,各通道信号采用同步处理技术;监测软件采用原始数据存储,并提供开放式接口。该系统具有时程分析、自谱与互谱分析以及压力容器、吊篮和燃料组件振动监测功能。

元件破损监测中关键核素活度测量的影响因素

通过实时测量反应堆主冷却剂中关键核素131I1、37Cs的活度来进行压水堆燃料元件破损监测时,主要的影响因素有净化系统的净化效果、核素自身的衰变、活化产物的影响、能量相近的裂变产物等。对这些影响因素进行了分析、推导,结果表明,只有裂变产物99Mo对131I的定量测量有较大影响。

核动力蒸汽发生器水位控制方法分析

核动力蒸汽发生器(SG)是一个高度复杂的非线性时变系统。SG在瞬态、启动和低功率运行工况下的"收缩"与"膨胀"现象引起的逆动力学效应使SG的水位控制变得复杂。文章分析了SG水位控制方法的特点,重点分析了SG水位模糊控制方法与神经网络控制方法。指出了传统的PI(D)水位控制方法存在的问题,就SG水位控制发展趋势提出了看法。

反应堆主泵抗震强度的三维实体模型计算

用有限元方法做泵的强度验算,一般是使用壳单元,泵的厚度为一个固定值。本文通过CATIA软件建立了与真实主泵完全一致的三维模型,使用四面体单元对建立的模型划分有限元网格,克服了采用壳体单元的近似,使模型的计算结果更加可靠。计算了反应堆主泵的抗震性能。在地震载荷、温度场的作用下,反应堆主泵的最大Mises等效应力为29.9MPa,根据ASME-IIIND3400所确定的该材料许用应力极限值132.825MPa,其完全满足相关规范抗震强度的要求。

空间核动力装置控制鼓系统试验样机热态性能试验

控制鼓系统是空间核动力装置上执行功率调节、紧急停堆的重要安全设备,其能否正常运行直接关系到核动力装置的安全性。为验证控制鼓系统能否满足设计要求,必须进行热态下的性能试验。本文采用1∶1全尺寸控制鼓系统试验样机,通过设计建立专用的热态性能试验装置,对试验样机寿期内全行程往复、电机切换和快速复位功能进行了试验验证和研究分析。试验过程显示,试验样机运行基本平稳,无异响和卡顿,快速复位时间满足设计指标,但传动链终端存在角度滞后、旋转过程位置重复精度低和小角度快速复位乏力等现象。该控制鼓系统试验样机机构设计基本满足机械运转功能,为下一阶段控制鼓系统结构的优化与定型奠定了基础。

气力输送在10MW高温气冷实验堆吸收球停堆系统中的应用

吸收球停堆系统是 10MW高温气冷实验堆 (HTR- 10)的第二停堆系统，本系统利用负压输送过程，将在紧急停堆时进入堆芯反射层孔道内的 B4C小球输送到位于堆顶的贮球罐内，实现正常开堆或反应堆再临界。气力输送技术应用于反应堆工程是一种新的尝试与探索，由此带来了一些新的课题有待进一步的理论和实验研究。本文运用密相输送理论计算了气力输送过程中氦气与 B4C球的气固两相流阻力，并对该系统的最大可信故障进行了理论分析，为该系统的参数设计及设备选型提供了理论依据。

核电厂DCS闭环测试平台的开发及应用

开发了可用于核电厂数字化控制系统(DCS)闭环测试的测试平台,该平台具有较高的灵活性和可扩展性。建立了岭澳核电站二期系统模型,通过汽轮机10%FP(满功率)阶跃降负荷瞬态下的稳压器压力和液位控制系统测试,演示应用该平台进行DCS闭环测试和发现并查找问题的方法。该测试平台在岭澳核电站二期DCS闭环测试中得到了成功应用。

HTR-10数字化运行仪表与控制系统的设计

核反应堆数字化仪表和控制系统与传统的以模拟仪表构成的仪表与控制系统相比,具有明显的优越性。本文介绍了10MW高温气冷实验堆(HTR-10)数字化运行仪表和控制系统的设计与实施,包括系统结构、主要技术特点、系统主要功能等,并给出了系统的现场调试和运行情况。

NaI多道脉冲幅度分析系统在燃料元件破损监测中的应用研究

介绍了船用堆燃料元件破损监测中较常用的两种方法。通过分析其缺陷,提出了用NaI多道脉冲幅度分析系统测量特征核素(131I、137Cs)的方法,有效避免了监测中的干扰因素的影响,降低了定量监测中的误报率,提高了燃料元件破损监测的效率和置信度。

核电站数字化仪控系统改造中的几种控制系统综合应用分析

通过对几种数字化仪控系统特点和差异的综合分析及几种现实改造方案的探讨,结合先进数字化仪控系统的发展方向和核电站自身的特点,给出日后核电站仪控系统改造和设备管理的新思路。

直动电磁阀设计参数敏感性分析

运用ANSYS电磁场分析软件和正交实验设计方法,对直动电磁阀的参数进行了敏感性分析,并进行了部分实验验证。结果表明:输入直动电磁阀的电流取值对电磁力大小影响最大;通过对正交表中的数据分析,得到了直动电磁阀的优化设计参数。

核动力蒸汽发生器水位动力学特性仿真与分析(英文)

利用核动力蒸汽发生器(SG)的数学模型和Mathlab的Simulink仿真工具建立了SG水位动力学特性的仿真模型。应用该仿真模型对几种典型的反应堆运行功率下SG水位动力学特性进行了仿真计算。SG水位动力学特性的仿真分析包括不同反应堆运行功率时给水流量扰动作用下的水位动力学特性仿真分析和蒸汽流量扰动作用下的水位动力学特性仿真分析。结果表明,仿真模型准确描述了给水流量扰动、蒸汽流量扰动以及反应堆功率变化对SG水位动力学特性的影响,并正确描述了SG运行中的逆动力学效应。利用该模型可以对SG水位动力学特性进行精确的分析。