西安脉冲堆方波运行功率调节方法研究

本文建立了数字化功率调节系统在方波运行下的自动控制方法,提出了新的功率调节系统投入时刻设计方案,给出了调节棒初始棒位和发射脉冲棒后堆芯正反应性大小的建议,设计了数字化系统的方波运行功率调节方法,使用西安脉冲堆仿真程序XPRSC对设计方法进行了优化和验证。结果表明,该方法可实现更宽定值功率范围内的方波运行,能为堆上试验提供理论指导。     

西安脉冲反应堆半实物仿真系统设计研究

为了给在建中的西安脉冲堆数字化仪表与控制系统提供调试用模拟信号源、验证功率调节方法以及人员培训等,研制了一套西安脉冲反应堆半实物仿真系统。提出了半实物仿真系统的设计思想,设计了系统框架。改进了堆芯仿真物理模型,使用MATLAB编制了堆芯实时仿真程序。采用组态王软件编制了人机界面,采用可编程控制器S7-200进行棒位控制和棒位测量。研制了控制棒驱动机构模拟件、信号发生器和手动操作盘等多个硬件设备,建立了系统内部的通讯。在该半实物仿真系统上模拟了升、降控制棒的功率变化和发射脉冲后的脉冲参数,与堆上实验结果符合较好,测量了信号发生器的输出信号,与预期一致。结果表明,该半实物仿真系统能够实现设计目的且性能良好。      

西安脉冲反应堆在非脉冲瞬态工况下的动态特性研究

西安脉冲堆仪表与控制系统正在进行数字化改造，需要一套动态特性分析程序提供非脉冲瞬态工况下实时变化的功率和燃料温度等参数。本文在以往铀氢锆脉冲堆经典分析程序的基础上，对堆芯物理模型进行了优化和补充，建立了西安脉冲堆动态特性分析模型，开发了可用于非脉冲瞬态工况分析的西安脉冲反应堆动态特性分析程序（XPRDCA），开展了堆上实验，将程序的计算结果与堆上实验结果进行了对比，并研究了燃料温度反应性系数和气隙传热系数对动态特性的影响。结果表明，程序计算结果和堆上实验结果符合较好，采用优化后模型的动态特性分析程序计算速度显著提升。该程序可以用于数字化仪表与控制系统的设计和调试。      

西安脉冲堆稳态控制棒驱动机构

西安脉冲堆稳态控制棒驱动机构是实现反应堆启动、功率调节和停堆的关键设备。该机构采用滚珠丝杠副的传动方式，通过电磁铁的吸合，可以带动稳态控制棒上下运行，当释放电磁铁时，可以实现快速落棒。本文介绍了稳态控制棒驱动机构的结构特点、设计参数和试验情况。该机构已成功应用于西安脉冲堆。     

西安脉冲堆计算值和实测结果分析

介绍了西安脉冲堆堆芯布置、计算模型和程序以及计算值与实验测量结果分析。西安脉冲堆在满功率（2MW）下连续运行了72小时，证明西安脉冲堆整个系统和设备是良好的、安全可靠的。根据西安脉冲堆计算值与测量值的比较，证明计算程序可靠，具有较高精度。西安脉冲堆理论计算值与实验测量值符合较好，完全满足工程设计要求，实验测量结果达到了设计指标的要求。     

脉冲堆功率调节系统仿真研究

用自主研制开发的脉冲堆功率调节系统仿真程序研究了脉冲堆功率调节系统的动态特性,并用计算得到的方波特性与脉冲堆的实测结果进行了比较,两者具有良好的一致性。     

数字化反应堆功率控制系统

数字化技术对提高反应堆功率控制系统的可靠性、安全性和可维护性以及改善人机界面具有重要意义。文章描述一采用数字化技术设计的研究堆功率控制系统，介绍了功率控制方法、实现的功能、系统的结构、功率调节算法以及设计关键技术。由于采用了标准的数字化控制器，使功率控制系统可方便地集成到统一的控制系统中。     

西安脉冲堆脉冲参数测量装置研制

介绍了我国自主研制的第一套商用脉冲反应堆脉冲参数测量装置（西安脉冲堆脉冲参数测量装置）的设计方案、系统组成、工作原理、技术特点和应用情况。该装置是西安脉冲反应堆主控室控制台的主要仪表之一，具有脉冲参数测量和堆保护功能。装置采用微电子和计算机技术，实现了对反应堆脉冲工况下堆功率变化、脉冲波形与多个参数的实时自动测量与显示，并在功率超限时向反应堆保护系统和报警系统发出信号。文中对装置的工作特性做了描述，并对现场调试和运行情况作了简要介绍。     

脉冲堆功率调节系统动态特性分析

脉冲堆功率调节系统动态特性的分析,对调节系统的优化设计很重要,对脉冲堆功率调节系统的调试和运动也很有参考价值。本文给出了脉冲堆功率调节系统动态特性仿真结果,并给予简要分析。     

西安脉冲堆功率调节系统

西安脉冲堆功率调节系统具有“自动”方式和“方波”方式的调节功能。由于驱动机构的传动部件首次采用步进电机,设计了满足步进电机运行特点的控制棒驱动电源。试验结果表明,系统的核功率最大调节偏差<±5%定值功率,过渡过程时间<10秒,具有响应快、超调小、精度高等优点。     

数值反应堆多物理多尺度耦合技术进展研究

介绍了数值反应堆的基本概念,详细调研了国际上针对数值反应堆开展的研发项目,如轻水堆先进仿真联盟（CASL）、欧洲核反应堆仿真通用平台（NURESIM）和核能先进仿真与建模（NEAMS）项目,总结了多物理耦合及多尺度耦合技术的国内外研究现状,并结合研究现状指出材料腐蚀行为与流动传热、中子物理共同作用下的多物理耦合机理、基于统一网格求解的高保真耦合程序开发是数值反应堆技术发展的重点方向。      

西安脉冲堆概率安全分析技术要点及分析框架研究

针对西安脉冲堆（XAPR）自身设计特点及安全特性,研究了XAPR概率安全分析（PSA）的技术特殊要点,提出了XAPR PSA分析框架及技术要素具体实施方法。最后以XAPR堆水池中破口失水事故为始发事件,验证了XAPR PSA研究思路。分析表明:以始发事件为起点、事件序列为主干、放射性释放类为终点的一体化事件树结构分析框架适合于XAPR PSA。      

5MW低温核供热堆自动调节方式的研究

本文根据5MW低温供热堆的实验和运行经验,分析了该供热系统的特点,并据此提出了对这种类型的供热系统负荷跟踪及核功率自动控制的方案,以调节负载为主,调节反应堆功率为辅;即控制二回路流量变化来调节热网温度,调节核功率仅用以维持二回路的温度。     

插棒法空间效应修正因子计算中MC方法的应用

研究了MC方法在插棒法空间效应修正因子计算中的应用。用MCNP／4B计算了脉冲堆稳态堆芯第一循环插棒前后探测器位置的中子注量率,得到了探测器位置的空问因子。设计了修正空间效应的方法,并用该方法测量了脉冲堆所有控制棒的积分价值,结果令人满意。     

功能可靠性分析方法在XAPR堆芯自然循环可靠性评价中的应用

功能失效是导致自然循环系统运行失效的重要因素，需要在其可靠性分析中予以考虑。基于功能可靠性评价流程，通过RELAP5程序模拟自然循环物理过程，对西安脉冲堆（XAPR）池水自然循环冷却堆芯能力的可靠性进行评价。结合中破口失水事故，根据包壳完整性的功能准则，确定影响自然循环的关键参数；采用拉丁超立方抽样确定输入参数组合，进行参数敏感性分析和功能可靠性评价，并将功能可靠性评价结果整合到概率安全评价（PSA）模型中。分析结果表明:在PSA模型中不仅需要考虑硬件可靠性，还应充分考虑功能可靠性，以更好地指导XAPR运行及提高其安全性。      

西安脉冲堆反应性测量空间效应修正方法研究

反应性是反应堆重要的物理参数，在西安脉冲堆上增加反应性实时监测功能，能够为操纵员提供反应性实时大小和变化趋势，有利于其安全运行。逆动态方法以其实时性好、能测量任意反应性引入而被广泛应用于反应性测量，但由于控制棒的移动会导致中子注量率空间分布前后不一致，而出现偏差。本文对逆动态方法和静态空间效应因子进行了理论分析，给出了相应的计算方法；以西安脉冲堆为研究对象，使用蒙特卡罗（MCNP）程序计算了探测器三维空间的响应函数，同时计算了归一化节块功率密度，由此得到静态空间效应因子；最后在脉冲堆上进行了不同棒速下插控制棒实验，处理实验数据得到控制棒积分价值曲线。结果表明，进行空间效应修正是必要的，经修正后计算得到的控制棒价值曲线更稳定，计算结果与真实值误差更小。      

Digital Computer Control of a Research Reactor

This report describes a feasibility experiment for a fully automatic operation of Hitachi Training Reactor, emploving an digital computer control system. The system consists of a small control computer (2K words), an input-output peripherals, 3 BF3 counters and a countrol rod mechanism driven by a pulse motor.