基于评价函数和BP网络的CRDM滚轮状态评估方法

针对采集的控制棒驱动机构（CRDM）振动信号中存在非平稳、强噪声失真信号,提出一种基于评价函数和误差反向传播（BP）网络的CRDM滚轮状态评估方法。信号经半软阈值去噪、局部均值分解（LMD）提取特征向量,特征向量组成的样本集经BP网络进行状态识别,引入评价函数对状态识别结果进行评价,依据评价结果进行失真样本剔除,保留新形成的样本集进行状态识别。结果表明,基于评价函数和BP网络的CRDM滚轮状态评估方法能有效对滚轮缺陷状态进行识别,解决了控制棒驱动机构滚轮状态难以进行准确识别的问题。      

核电厂反应堆保护系统紧急停堆响应时间分析及测试

简要介绍核电厂反应堆保护系统的结构和紧急停堆工况下的数据处理过程,对反应堆保护系统紧急停堆的响应时间进行理论分析。建立响应时间测试原理,并设计相应的测试装置,完成实际测试工作。对测试所得实验数据进行统计学分析的结果表明,反应堆保护系统紧急停堆响应时间的理论最大值为149.1 ms,实验最大值为144.8 ms;实验响应时间符合均值为120.6 ms,方差为90.1 ms的正态分布。     

控制棒驱动机构轴向传热特性试验和理论分析

核反应堆控制棒驱动机构（CRDM）是反应堆关键的安全设备,担负着反应堆的启动、功率调节和安全停堆等重要功能。为保证CRDM在运行工况下的温度,本文对某一型号CRDM轴向传热特性进行试验和理论分析。通过试验,测量磁轭线圈位置处驱动杆内壁温并建立试验系统加热功率与冷却风速的关系,获得了保证磁轭线圈正常工作的最小风速以及最小散热量。通过理论分析,建立了CRDM行程壳体内部热虹吸现象的传热模型,模型计算结果与试验结果吻合良好。     

混装堆芯下300#池式反应堆瞬发中子衰减常数α实验研究

利用自行研制的反应堆功率谱密度（PSD）测试系统,对300#池式反应堆在混装堆芯下的瞬发中子衰减常数α进行实验研究。利用紧靠堆芯对称布置的两路电离室DL129探测器获得中子在堆内的连续电流信号,并把该信号输入到测试系统,再应用数据采集和数据处理分析程序得到功率谱密度曲线,最后用非线性最小二乘法拟合得到瞬发中子衰减常数α。经比对,该实验结果与理论计算值在误差范围内符合,满足工程实际需求。     

控制棒驱动机构石墨密封组件设计与密封性能验证

控制棒驱动机构（CRDM）检修及堆芯换料时都需要多次拆卸CRDM的耐压壳体,为解决现有耐压壳体Ω密封焊缝泄漏以及不能多次拆卸的问题,本文采用螺母压紧石墨环方案,利用石墨环的压缩回弹性能防止冷却剂泄漏,并设计一种石墨环密封组件实现快速拆卸;通过开展密封环压缩回弹测试、应力松弛测试以及密封组件泄漏率等密封性能测试试验对石墨环密封组件的密封性能进行验证。结果表明,本文设计的石墨环密封环组件满足设计要求,可以实现高温高压环境下的密封性能。      

基于反应堆噪声技术的零功率堆绝对功率测量系统设计

系统利用反应堆噪声分析技术测量零功率堆缓发临界状态下的堆动态参数和绝对功率.在靠近堆芯对称布置两个γ补偿电离室,电离室探测到的反应堆中子噪声信号经测量系统调理和采集后,运用LabVIEW平台开发的软件对噪声信号进行分析处理得到互谱密度,用非线性最小二乘法拟合得到动态参数,并由算法计算出零功率堆的绝对功率.经实地测量,动态参数和绝对功率与堆运行参数相吻合.     

高分辨粉末衍射仪数据采集系统研制

介绍了中国先进研究堆(CARR)旁高分辨粉末衍射仪数据采集系统的整体设计和硬件组成，阐述了各单元电路的结构和设计。加载输入信号对电路进行了调试，测试了电路的各项性能，测试结果满足设计要求。从探测器、前置放大器、主放大器、甄别器、计数卡到计算机的整个系统，实现了对信号的获取、放大、滤波成形、甄别、定标计数和存储全过程，多达65路的数据采集系统已研制成功。     

基于结构噪声检测的控制棒驱动机构运行故障分析方法研究

针对丝杠滚子螺母型反应堆控制棒驱动机构（CRDM），研究了CRDM结构噪声检测技术。通过对CRDM运行的结构噪声信号进行时程和频域分析，获取反映CRDM运行故障特性的敏感特征量及其故障判据。模拟试验分析表明:结构噪声的时程和频谱分析可反映CRDM故障特性，可有效地鉴别CRDM故障。      

控制棒驱动机构磁路饱和特性分析

利用理论分析和有限元分析（FEA）相结合的方法，研究了控制棒驱动机构（CRDM）中磁路饱和对电磁参数以及磁路参数的影响。通过建立CRDM等效磁路（EMC）模型，推导获取磁路参数的方法，并基于FEA获得了CRDM电磁参数以及磁路参数随电流和主气隙长度的变化趋势。分析结果表明，主磁路剩余磁阻和线圈电感受磁路饱和的影响较大；CRDM漏磁系数与磁路饱和的关系较小，但受主气隙长度的影响较大；主气隙磁阻的计算应考虑气隙磁通边缘效应。本研究为CRDM的EMC模型优化提供了理论依据。     

基于阵列式吸收发光CT法的辐射场实时测量系统的研究

分析了已有的各种核辐射剂量场测量方法的基础上, 利用闪烁体吸收发光特点并结合计算机实时成像处理技术,提出了对剂量场分布进行实时成像测量的新方法——阵列式吸收发光ＣＴ 法。研制出闪烁光纤阵列构成的探测器及其伺服控制系统, 用高灵敏度的电荷耦合器件（ＣＣＤ）拾取探测器产生的微弱闪烁光信号,并采用定点采集的方法对视频信号进行数据的快速采集。在图像重建方法上, 提出了迭代滤波反投影重建方法和利用非完全投影进行数据修复,对获取的投影数据进行变换和处理,并通过选择滤波函数及其适当的参数, 可获得最佳滤波效果,以重建剂量场的二维场分布,从而建立了剂量场的实时、高精度的成像测量系统。     

AP1000控制棒棒位的数字化测量技术分析

结合AP1000的数字化棒位指示系统,通过分析AP1000控制棒的组成、控制棒驱动机构和棒位测量探测器布置,并从数字化测量角度指出了非接触式传感器测量、探测线圈的冗余设计和数字化数据传输等可靠性技术的应用,确保了AP1000反应堆棒位测量精度和棒位控制系统的安全可靠。     

Model validation and higher order sliding mode controller design for a research reactor

The paper pertains to model validation and novel higher order sliding mode controller design for a nuclear research reactor. Sliding mode controllers for nuclear reactors were reported before but higher order sliding mode controllers have added advantage of reduced chattering. As a first step of model development a simulation model of control rod drive mechanism (CRDM) has been developed using SIMULINK^®. This model has been validated with a lab based CRDM model, which is similar to Pakistan Research Reactor-1 (PARR-1) CRDM system. The nonlinear model of PARR-1 has been tuned and validated with experimental data. This model has been subsequently used for higher order sliding mode controller design and performance evaluation. Certain parameter values have also been recalculated to ensure model accuracy. Based on the validated model a robust nonlinear controller for controlling output power by manipulating control rod position has been developed and simulated. The new controller showed improved performance as compared to the classical PID controller.     

控制棒驱动机构固定钩爪打开时间的验收准则优化

基于CPR1000型核电机组中控制棒驱动机构（CRDM）供电时序、固定钩爪的动作特点以及在10台机组中的试验结果分析,发现了在机组调试启动及正常运行期间,一回路液态流体温度、压力和是否带载控制棒对CRDM固定钩爪打开时间的影响规律,并据此优化了不同工况下CRDM固定钩爪打开时间的验收准则范围。本文结论不仅可以作为同类型机组在调试启动和正常运行期间CRDM固定钩爪打开时间验收准则的参考,也可作为CRDM固定钩爪打开过程理论受力模型分析的结论参考。      

基于数字化控制的核电厂棒控电源柜研究与设计

针对在运行的棒控电源柜存在适用性差、负载输出动态响应速度慢、抗干扰能力差等缺点，设计了一种控制架构采用可编程逻辑控制（PLC）和数字化处理（DSP）技术，主电路采用快速能量吸收回路和双闭环控制方法的棒控电源柜，将该电源柜与ACP1000控制棒驱动机构（CRDM）进行冷热态机电配合试验，试验结果表明，该电源柜满足三代核电的运行要求，且有效改善了在运行的棒控电源柜的不足。      

反应堆堆顶和控制棒驱动机构整体抗震分析

通过建立反应堆堆顶和控制棒驱动机构(CRDM)的整体三维有限元简化抗震分析模型,对反应堆堆顶和CRDM进行了三维非线性抗震分析。该分析模型可真实反映CRDM顶部抗震支承板相互之间、抗震支承板与抗震支承环之间的碰撞作用,以及抗震拉杆的拉压非线性特性,进而获得堆顶和CRDM结构各位置的精确分析结果。通过分析,得到反应堆堆顶和CRDM各部位的载荷,可为部件的应力分析提供必要的地震载荷,为CRDM抗震鉴定试验提供加速度时程等输入数据。     

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。      

BWR control rod drive system aging

This Phase I Nuclear Plant Aging Research (NPAR) study examines the aging phenomena associated with BWR control rod drive mechanisms (CRDMs) and assesses the merits of various methods of “managing” this aging. Information for this study was acquired from (1) the results of a special CRDM aging questionnaire distributed to each U.S. BWR utility, (2) a first-of-its-kind workshop held to discuss CRDM aging and maintenance concerns, (3) an analysis of the Nuclear Plant Reliability Data System (NPRDS) failure cases attributed to the control rod drive (CRD) system, and (4) personal information exchange with nuclear industry CRDM maintenance experts. The report documenting the findings of this research, NUREG-5699, will be published this year.Nearly 23% of the NPRDS CRD system component failure reports were attributed to the CRDM. The CRDM components most often requiring replacement due to aging are the Graphitar seals. The predominant causes of aging for these seals are mechanical wear and thermal embrittlement. More than 59% of the NPRDS CRD system failure reports were attributed to components that comprise the hydraulic control unit (HCU). The predominant HCU components affected by the effects of service wear and aging are valve seals, discs, seats, stems, packing, and diaphragms.     

同步磁阻电机型控制棒驱动机构矢量控制技术研究

针对同步磁阻电机型控制棒驱动机构（CRDM）电磁高度耦合难以对输出力矩进行有效线性调节的问题,研究了同步磁阻电机型CRDM的矢量控制技术。将同步磁阻电机CRDM的数学模型映射至同步旋转坐标系内,对输出电磁力矩与磁链进行解耦。通过励磁电流与力矩电流的独立调节,实现输出力矩的线性控制。利用MATLAB/SIMULINK搭建了同步磁阻电机型CRDM的矢量控制模型,对控制方案进行验证。仿真结果表明,本研究的控制方案具有更优的响应速度、稳态精度以及平稳性。      

直线电机型反应堆控制棒驱动机构电磁结构设计研究

电磁结构设计是电磁型反应堆控制棒驱动机构设计的核心环节。本文提出了一种适用于控制棒驱动机构的圆筒型直线电动机。首先,描述了该类电机的基本电磁结构,其次,采用解析计算的方法,推导了可行的极槽数配合,分析了一种新型集中绕组结构。然后,采用二维有限元的方法,对极槽配合、绕组结构形式和电磁结构尺寸等影响机构性能指标的关键因素进行了深入研究,并基于研究成果开展了电磁结构详细设计和试验验证等工作。试验结果表明,直线电机型控制棒驱动机构电磁结构设计合理,可按照控制指令实现提升、下插、保持和落棒等基本功能,提升力、跟随特性和落棒性能等技术指标均可满足设计要求。