核反应堆棒控电源电路仿真与优化

棒控电源是核电站反应堆燃料棒的驱动机构的电源,核电站内的棒控电源柜通常与驱动机构相距较远,通过电缆相连接。为了提高设备的集成度,棒控电源柜中多个直流斩波模块共用一个整流模块,这种设计大大增加了直流母线的长度。直流母线和电缆的分布电感和分布电容,会产生电压过冲、增加开关损耗、产生高频振荡,并对电源控制产生巨大干扰。通过对电源电路的分析,计算直流母线的分布电感和电缆的分布电容,建立棒控电源系统PSIM仿真模型,得到了与样机测试波形近似的仿真结果。然后提出了减小直流母线分布电感的优化方法,经理论推导和仿真验证,可有效改善高频振荡和电压过冲等问题,显著提高电路性能指标。     

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.     

完善质保体系 确保核电工程质量

中国核工业总公司北京核仪器厂是国内研制反应堆核测量、控制、保护设备的专业工厂，多年来先后为国内外30多座核反应堆制造了核测量、控制、保护等系统设备。1995、1996两年工厂又承担了P300工程的核测量仪表系统设备柜、反应堆保护系统设备相、控制棒控制系统设备柜和控制律位置指示系统设备柜的线路工艺设计、结构设计并承担制造任务。接到任务后工厂核电领导小组及质保处对核电工程的质保工作进行认真研究分析：作为商业核电站，安全可靠运行是必须确保的。任务的关键是设备的可靠性。虽然PC工程的保护系统（发现落棒指令的设备）采用…     

阳江核电站R棒频繁动作问题分析

阳江核电站1、2、3号机组，在第2、第3核燃料循环期间，一回路温度控制棒（R棒）每天频繁动作，严重影响机组安全运行。从R棒的逻辑控制原理、堆芯装载等方面进行分析，将一阶惯性、超前滞后、微分环节的传递函数，转换为差分方程进行理论计算，并在模拟机上进行了87%FP（满功率）平台一回路温度±4℃扰动试验，试验结果表明修改的参数正确，可以解决R棒频繁动作问题。阳江核电站2号机组实施修改参数后，R棒动作正常，机组稳定运行期间，R棒动作2次/日。      

自动化控制在^124Xe气体靶制备^123Ⅰ中的应用

^123Ⅰ是加速器生产的核素。为得到高纯度的^123Ⅰ，在30MeV质子回旋加速器上，国际上多使用高浓集（〉99．8％）的^124Xe气体靶，通过^124Xe（p，2n）^123Cs（β^＋）^123Xe（e，β^＋）^123Ⅰ核反应获得高核纯度的123Ⅰ核素。鉴于^124Xe气体十分昂贵，该系统在强剂量场工作，其自动化控制是非常必要的。为此，本工作采用PLC控制，配备个人电脑，配合自行设计制作的控制柜，来完成对该系统的控制和系统工作情况显示。     

基于串行收发器的加速器电源数字控制器研究

为满足强流重离子加速装置（HIAF）对电源控制器多版本兼容和高精度控制性能的要求，研发了1套基于串行收发器的加速器电源数字控制器（APSDC）。该控制器采用基于总线互联的模块化设计架构，在保证加速器电源数字控制器高精度控制性能的前提下，兼具多版本兼容能力。设计了1套基于串行收发器的高速同步数据总线（HSB）用于数字控制器子板间数据通信，总线带宽达2 Gbps，且板间数据同步误差低于1 ns。电源上线运行实验结果表明，APSDC各项设计指标符合HIAF对电源的高精度控制及其他关键性能的技术要求，并具备较强的系统扩展性。     

研究堆运行许可证延续技术路线研究与应用

为了支持高通量工程试验堆（HFETR）的运行许可证延续（OLE）申请工作，通过分析美国核电厂执照更新（LR）方法和国际原子能机构（IAEA）长期运行（LTO）方法，采用“原则依据IAEA、操作借鉴美国”的技术路线，建立了一套适用于HFETR的OLE申请方法。采用该方法指导HFETR开展了定期安全审查（PSR）、老化管理审查（AMR）和时限老化分析（TLAA）等方面的安全论证工作。实践表明，HFETR本次OLE申请中所应用方法可以满足我国研究堆的核安全监管要求，其OLE申请工作最终通过了监管部门的安全审查，获得了延续运行许可证。     

小型模块化反应堆冷却剂平均温度的预测控制方法

小堆的应用相对大型压水堆更具有灵活性，需要考虑在并网和孤岛运行下的负荷变动需求，然而棒速控制下的冷却剂平均温度被控系统是非自衡系统，且具有较强的刚性、开环不稳定性以及复杂的非线性。本文设计了一种改进型动态矩阵控制器（DMC）。该控制器拓宽了传统预测控制的适用范围，克服了该算法的适用局限性。通过与程序单元控制以及比例积分（PI）控制进行对比，验证了改进型DMC预测控制下的冷却剂平均温度系统稳态误差更小，响应速度更快，具有更好的跟踪性能。      

单相4×4棒束流动试验的CFD方法验证

为研究计算流体力学（CFD）方法预测棒束通道内流场分布的准确性，基于网格敏感性分析所确定的网格方案，采用标准k-ε模型（SKE）、可实现k-ε模型（RKE）、标准k-ω模型（SKW）和剪切应力传输模型（SST模型）对单相棒束流动进行模拟，并将横向速度与轴向速度与试验结果进行量化比较。结果表明:4种湍流模型均能较好地预测棒束通道内的流场分布，其中SKE与RKE的在横向速度预测上相对偏差较小，为19.6%；对于近格架区域的横向流场分析，SKE模拟较优，反之RKE模拟较优；对于轴向速度的预测，SKE的相对偏差最小为4.9%；4种湍流模型均低估均方根（RMS）速度，但能够预测棒束通道内RMS速度的分布规律，近格架区域采用RKE，反之SST较优。本文的计算结果可为单相棒束流动CFD分析的最佳实践导则建立提供参考。      

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。      

压水堆棒控系统动力熔断器烧毁原因分析及维修策略改进

对某核电厂反应堆棒控系统动力熔断器烧毁事件进行根本原因分析。通过对反应堆棒控系统原理和熔断器所在电路的分析,结合熔断器熔断特性和可控硅导通与关断特性,实测数据验证动力熔断器烧毁根本原因是可控硅性能异常导致相邻两相电压短路,相间短路造成两相动力熔断器瞬间熔断。并给出反应堆棒控系统维修策略改进建议。     

停棒子系统与控制棒组操作范围监测试验

本文叙述了反应堆保护系统停棒与汽轮机降功率子系统的系统功能、保护参数和秦山核电站控制棒组插入监测器的设计与参数选择,确定了控制棒提升上极限值和在不同工况下棒插入低位、低-低位整定值,并在热态零功率条件下加以验证。试验证明参数选择是合理的,为功率运行阶段提供了数据。     

先进反应性测量系统的研发与应用

相比于传统的反应堆控制棒价值测量方法，快速的动态棒价值测量方法要求反应性测量设备具有更高的精度和性能，以准确获取和处理堆外探测器的电流信号，并需通过额外的堆芯中子学计算对试验过程中的空间效应进行修正。为此本研究开发了一套包含先进物理试验测量仪（APTC）和动态棒价值测量软件包（LIGHT）的先进反应性测量系统（SMART），并对SMART开展了一系列验证试验。结果表明，SMART具备完整的物理启动试验功能，其精度和性能能够满足包括动态棒价值测量在内的物理启动试验的要求；在300 MW压水堆核电厂中的成功应用也充分验证了SMART的工程应用能力。      

可动线圈控制棒电磁驱动线验证试验

可动线圈控制棒电磁驱动线是新研制的一种反应堆用驱动线,靠电磁力驱动控制棒实现反应堆的开堆、停堆和功率调节。为突破其研制过程中的关键技术,进行了一系列的验证试验。通过原理性能试验,验证了设备研制的理论基础,实现了可行性的突破;通过行程试验和寿命考验,验证了设备的稳定性、可靠性,并得到了设备的运行特性参数;通过抗震试验,验证了设备在极端条件下的安全功能。性能试验得到的试验数据,可为该驱动线的安装、调试、安全运行提供依据。     

反应堆控制棒驱动线三维动态公差分析方法研究

常规压水堆控制棒驱动线（简称驱动线）公差分析方法在公差计算时采用一维的线性累积，其计算过于保守，因此公差计算无法采用极限法，从而无法保证公差设计的置信水平达到100%。针对该问题提出了驱动线三维动态公差分析法，分析了驱动杆由竖直状态到倾斜状态的动态变化，并利用第1接触点和第2接触点作为双基准，约束了驱动杆及其通道的偏移方向和范围。三维动态公差分析法提高了分析的准确性，减少了计算的保守性，并通过模块式小型堆（ACP100）冷态驱动线试验验证了其正确性。      

压水堆驱动线落棒历程计算

控制棒落棒性能验证是核电厂安全分析的重要部分,研制驱动线落棒历程计算程序有利于验证和改进控制棒驱动线设计。基于驱动线结构特点,分析运动组件的受力情况并进行分解,选择理论或数值方法逐一求取各分力的瞬态值,从而建立驱动线落棒历程的循环步进计算程序。利用秦山核电二期工程驱动线落棒性能试验数据对理论模型和程序计算结果进行对比验证。结果证明：所建立的驱动线落棒历程计算程序适用于压水堆驱动线系统,能正确地对运动组件落棒受力与运动历程进行模拟。     

控制棒驱动机构电流监测与故障诊断技术研究

控制棒驱动机构作为反应堆控制和核安全保护系统的执行机构，对其运行状态进行有效监测是防止反应堆发生控制棒卡棒、滑棒和驱动失灵的重要措施。本文在分析控制棒驱动机构动作原理的基础上，通过对驱动机构探测方法、信号分析处理方法以及故障鉴别方法的研究，实现了对控制棒驱动机构的电流监测与故障诊断，为驱动机构电流监测与故障诊断系统的应用奠定了技术基础。      

核电厂控制机柜的最小安装间隙

本文提出了一个用于核电厂控制机柜的最小安装间隙的计算公式,并作了实例计算。     

基于前馈控制的棒位探测器励磁电源研究与设计

提出一种基于前馈控制的棒位探测器励磁电源设计方案,该方案采用高频开关整流逆变电路设计,在传统比例积分（PI）控制的基础之上加入了前馈控制,用以抑制可测不可控的干扰因素对控制对象的影响,并通过理论分析与仿真试验,验证了本文提出的设计方案在保证控制响应时间的同时降低了输出纹波,提高了电流幅值精度。      

快堆控制棒组件非均匀效应修正方法研究

控制棒组件是快堆控制系统和安全保护系统的重要组成部分,快堆控制棒价值的准确求解至关重要。基于PASC?5程序的快堆少群均匀化群常数计算中使用直接体积均匀化方式,这会导致控制棒价值严重高估,必须对控制棒组件的非均匀效应进行修正。基于群常数修正的思路,本论研究了体积?通量权重、反应率之比守恒和反应性守恒3种方法在快堆控制棒组件非均匀效应修正中的应用;基于二维特征线程序开发了群常数修正因子计算程序FRHP。通过中国实验快堆算例进行测试验证,修正后的控制棒价值计算结果与MCNP计算的参考结果符合较好,表明3种方法均能对控制棒组件的非均匀效应实现有效修正,其中反应性守恒方法修正效果最好。