压水堆堆芯系统建模及其控制系统仿真研究
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摘要
本文对压水堆堆芯及其控制系统进行了建模与仿真研究。堆芯中子
通量分布采用分离变量法对两群六缓发中子组三维扩散方程来实时求解，
并考虑慢化剂密度、硼浓度、氙和钐中毒、控制棒位置、燃料和慢化剂温
度、燃料燃耗等因素对中子通量分布的影响。在对先进的反应堆控制模式
—G模式进行仿真分析的基础上，设计出用于负荷跟踪过程的硼浓度三维
模糊控制系统。利用C++和Fortran混合编程技术开发了实时仿真与调试
软件，对堆芯仿真模型及其控制系统仿真模型进行实时运算均取得满意结
果，本文所作研究对建立全范围核电站模拟机具有一定的分析指导意义。
The author studied on the modeling and simulation of PWR core and its
control systems. The neutron flux distributions are calculated from the 3D
diffosion equations of two energy groups and six delayed neutron precursors by
separaing the "time" and "space" variables. The following parameters are taken
account of the effects on reactivity' moderator density boron concentration,
xenon and samarium poisoning, control rod positions, moderator and fuel
temperature, fuel bum-uP and so on. Basing on the analysis of the mode G, a 3
dimension fuzzy control system of boron concentration is designed for load
following. Using the mixed-language programming with C++ and Fortran, the
real-time simulation software is developed. The results of the core model and its
control system model are satisfatory. This paPer is helpful to analyze and direct
for the full scope simulator of nuclear power station.
Duan Xinhui (Thermal Power Engineering)
Directed by Pro f Tong Zhensheng
通量分布采用分离变量法对两群六缓发中子组三维扩散方程来实时求解，
并考虑慢化剂密度、硼浓度、氙和钐中毒、控制棒位置、燃料和慢化剂温
度、燃料燃耗等因素对中子通量分布的影响。在对先进的反应堆控制模式
—G模式进行仿真分析的基础上，设计出用于负荷跟踪过程的硼浓度三维
模糊控制系统。利用C++和Fortran混合编程技术开发了实时仿真与调试
软件，对堆芯仿真模型及其控制系统仿真模型进行实时运算均取得满意结
果，本文所作研究对建立全范围核电站模拟机具有一定的分析指导意义。
The author studied on the modeling and simulation of PWR core and its
control systems. The neutron flux distributions are calculated from the 3D
diffosion equations of two energy groups and six delayed neutron precursors by
separaing the "time" and "space" variables. The following parameters are taken
account of the effects on reactivity' moderator density boron concentration,
xenon and samarium poisoning, control rod positions, moderator and fuel
temperature, fuel bum-uP and so on. Basing on the analysis of the mode G, a 3
dimension fuzzy control system of boron concentration is designed for load
following. Using the mixed-language programming with C++ and Fortran, the
real-time simulation software is developed. The results of the core model and its
control system model are satisfatory. This paPer is helpful to analyze and direct
for the full scope simulator of nuclear power station.
Duan Xinhui (Thermal Power Engineering)
Directed by Pro f Tong Zhensheng
引文
1．杜圣华，核电站，原子能出版社，1992
2．傅龙舟、周法清，核反应堆控制，原子能出版社，1995
3．桑维良、张建民，压水堆控制与保护监测，原子能出版社，1993
4．卡尔·O·奥特、罗伯特·J·纽霍尔德，核反应堆动力学导论，原子能出版社，1992
5．郑福裕、邵向业、丁云峰，压水堆核电厂运行，原子能出版社，1998
6．邬国伟、潘系人，核反应堆工程设计，原子能出版社，1997
7．谢仲生，核反应堆物理数值计算，原子能出版社，1997
8．陈济东，大亚湾核电站系统及运行(上、中、下)，原子能出版社，1994
9．濮继龙，大亚湾核电站运行教程(上、下)，原子能出版社，1999
10．黄祖洽，核反应堆动力学基础，原子能出版社，1983
11．余永权、曾碧，单片机模糊逻辑控制，北京航空航天大学出版社，1995
12．李士勇，模糊控制·神经控制和智能控制论，哈尔滨工业大学出版社，1996
13．赵福宇、钱承耀，压水堆负荷跟踪运行的新模式，核动力工程，1998，19(1)：72～75
14．邬国伟、陶谨，压水堆核电站负荷跟踪的研究，核动力工程，1998，19(5)：394～397
15．朱雪耀、赵福宇、万百五，压水堆负荷跟踪的模糊控制系统，核动力工程，1998，19(5)：456～461
16．崔震华、王远隆、廖忠岳、周祖鉴，压水堆核电厂控制系统仿真研究，核动力工程，1999，20(5)：389～394
17．赵云、桑维良，压水堆核电厂G模式反应堆功率控制，核工业自动化，1996，3：10～13
18．程和平、章宗耀、谢仲生，压水堆核电厂反应堆轴向功率分布控制，核动力工程，1992，13(1)：18～25
19．赵福宇、曹艳，反应堆最优功率控制系统的设计，核科学与工程，1999，19(1)：39～43
20．杨孟琢，核反应堆的最优控制，核动力工程，1997，18(3)：273～277
21．廖忠岳、李铁军、刘长欣，反应堆中子动力学方程仿真算法及其应用，核动力工程，1995，16(4)：306～311
22．蔡章生，反应堆线性变化中子动力学方程的解析解，核动力工程，1995，16(6)：513～517
23．周猛、朱隆新，核反应堆中子动态过程的一种实时仿真新算法，核动力工程，1991，12(6)：23～27
24．邓亮、邓琛，反应堆中子通量密度仿真研究，核动力工程，1999，20(6)：209～213
25．孙吉良，秦山300MW核电机组全范围仿真机反应堆堆芯物理模型，核动力工程，1996，17(2)：112～117
26．周修铭、干福麟等，适用于分析大扰动下机网相互影响的压水堆核电站数学模型研究，核动力工程，1996，17(1)：6～11
27．朱津平、孙吉良，秦山300MW核电机组全范围仿真机反应堆控制保护系统仿真，核动力工程，1996，17(2)：175～179
28. Simulation Experience and Technology prepared for LUNGMEN Nuclear Power Plants, Science Applications International Corporation, 1997
29. MHI total Operator Training System for PWR Nuclear Power Plant, MITSUBISHI Heavy Industries LTD
30. Full Scope Nuclear Simulator of GSE Power System, GSE Systems Inc.
2．傅龙舟、周法清，核反应堆控制，原子能出版社，1995
3．桑维良、张建民，压水堆控制与保护监测，原子能出版社，1993
4．卡尔·O·奥特、罗伯特·J·纽霍尔德，核反应堆动力学导论，原子能出版社，1992
5．郑福裕、邵向业、丁云峰，压水堆核电厂运行，原子能出版社，1998
6．邬国伟、潘系人，核反应堆工程设计，原子能出版社，1997
7．谢仲生，核反应堆物理数值计算，原子能出版社，1997
8．陈济东，大亚湾核电站系统及运行(上、中、下)，原子能出版社，1994
9．濮继龙，大亚湾核电站运行教程(上、下)，原子能出版社，1999
10．黄祖洽，核反应堆动力学基础，原子能出版社，1983
11．余永权、曾碧，单片机模糊逻辑控制，北京航空航天大学出版社，1995
12．李士勇，模糊控制·神经控制和智能控制论，哈尔滨工业大学出版社，1996
13．赵福宇、钱承耀，压水堆负荷跟踪运行的新模式，核动力工程，1998，19(1)：72～75
14．邬国伟、陶谨，压水堆核电站负荷跟踪的研究，核动力工程，1998，19(5)：394～397
15．朱雪耀、赵福宇、万百五，压水堆负荷跟踪的模糊控制系统，核动力工程，1998，19(5)：456～461
16．崔震华、王远隆、廖忠岳、周祖鉴，压水堆核电厂控制系统仿真研究，核动力工程，1999，20(5)：389～394
17．赵云、桑维良，压水堆核电厂G模式反应堆功率控制，核工业自动化，1996，3：10～13
18．程和平、章宗耀、谢仲生，压水堆核电厂反应堆轴向功率分布控制，核动力工程，1992，13(1)：18～25
19．赵福宇、曹艳，反应堆最优功率控制系统的设计，核科学与工程，1999，19(1)：39～43
20．杨孟琢，核反应堆的最优控制，核动力工程，1997，18(3)：273～277
21．廖忠岳、李铁军、刘长欣，反应堆中子动力学方程仿真算法及其应用，核动力工程，1995，16(4)：306～311
22．蔡章生，反应堆线性变化中子动力学方程的解析解，核动力工程，1995，16(6)：513～517
23．周猛、朱隆新，核反应堆中子动态过程的一种实时仿真新算法，核动力工程，1991，12(6)：23～27
24．邓亮、邓琛，反应堆中子通量密度仿真研究，核动力工程，1999，20(6)：209～213
25．孙吉良，秦山300MW核电机组全范围仿真机反应堆堆芯物理模型，核动力工程，1996，17(2)：112～117
26．周修铭、干福麟等，适用于分析大扰动下机网相互影响的压水堆核电站数学模型研究，核动力工程，1996，17(1)：6～11
27．朱津平、孙吉良，秦山300MW核电机组全范围仿真机反应堆控制保护系统仿真，核动力工程，1996，17(2)：175～179
28. Simulation Experience and Technology prepared for LUNGMEN Nuclear Power Plants, Science Applications International Corporation, 1997
29. MHI total Operator Training System for PWR Nuclear Power Plant, MITSUBISHI Heavy Industries LTD
30. Full Scope Nuclear Simulator of GSE Power System, GSE Systems Inc.