發(fā)布時(shí)間：2020-10-15 09:24

　　 由于核電站運(yùn)行十分復(fù)雜,且核能應(yīng)用中可控裂變反應(yīng)本身具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性,一旦由于設(shè)備、系統(tǒng)失效、操作失誤等原因?qū)е滦孤?將可能會(huì)帶來(lái)毀滅性的災(zāi)難,而運(yùn)行人員核電站仿真機(jī)的培訓(xùn)對(duì)保證核電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重大的實(shí)際效果。隨著高精度實(shí)時(shí)仿真機(jī)的縱深發(fā)展,大型核電機(jī)組的建模仿真與智能參數(shù)優(yōu)化的研究顯得尤為重要。 本文利用機(jī)理分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、流體網(wǎng)絡(luò)等建模方法,分別從壓水反應(yīng)堆建模、冷卻劑系統(tǒng)建模、核電一回路整體建模與仿真、模型參數(shù)優(yōu)化等四方面進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括： (1)建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)理分析相結(jié)合的反應(yīng)堆混合計(jì)算模型。針對(duì)反應(yīng)性計(jì)算模塊,提出了一種應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制棒負(fù)反應(yīng)性、多普勒效應(yīng)、慢化劑溫度效應(yīng)、溶解硼產(chǎn)生的負(fù)反應(yīng)性的估算的方法,測(cè)試結(jié)果表明測(cè)試輸出與目標(biāo)值符合良好；建立了采用差分瞬跳法的中子通量計(jì)算模型、堆芯熱功率及堆芯熱傳遞的計(jì)算模型等。 (2)建立了反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)各組成設(shè)備的機(jī)理模型。通過(guò)機(jī)理分析,建立了立式U型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器兩相動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；通過(guò)分析穩(wěn)壓器運(yùn)行特性,建立了兩相動(dòng)態(tài)非平衡穩(wěn)壓器機(jī)理模型；通過(guò)流體網(wǎng)絡(luò)的方法建立了冷卻劑泵的數(shù)學(xué)模型。 (3)以某900MW壓水堆核電機(jī)組為例,編制了壓水堆核電機(jī)組一回路系統(tǒng)各組成設(shè)備的模型算法并進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明各模型參數(shù)變化趨勢(shì)符合理論分析,證明了所建各個(gè)子模塊本身合理性。通過(guò)模塊搭接的方法建立了核電機(jī)組一回路整體模型,仿真結(jié)果表明所建模型穩(wěn)態(tài)誤差較小,動(dòng)態(tài)特性符合理論分析,驗(yàn)證了所建核電機(jī)組一回路整體模型的正確性。 (4)為提高模型精度,采用智能優(yōu)化算法對(duì)模型中較難確定的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。為了提高QPSO算法的收斂速度和尋優(yōu)精度,提出了一種高速收斂QPSO算法(HSCQPSO)。應(yīng)用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明：在多數(shù)函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題中,本文算法的收斂速度和尋優(yōu)精度均取得了良好的效果。利用本文提出的算法對(duì)兩相動(dòng)態(tài)穩(wěn)壓器機(jī)理模型進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化,有效提高了模型精度,效果顯著。結(jié)合本文建立的穩(wěn)壓器機(jī)理模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng),同時(shí)應(yīng)用本文提出算法優(yōu)化控制器參數(shù),仿真結(jié)果表明了本文提出算法具有較好的效果。 針對(duì)上述內(nèi)容研究的過(guò)程中,取得了一定的創(chuàng)新性成果： (1)提出了一種應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制棒負(fù)反應(yīng)性、多普勒效應(yīng)、慢化劑溫度效應(yīng)、溶解硼產(chǎn)生的負(fù)反應(yīng)性的估算的方法并建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)理分析結(jié)合的反應(yīng)堆混合計(jì)算模型。 (2)基于MATLAB通用平臺(tái),建立了900MW級(jí)壓水堆核電站一回路系統(tǒng)的簡(jiǎn)化仿真模型,仿真驗(yàn)證表明穩(wěn)態(tài)誤差較小,動(dòng)態(tài)特性合理。 (3)提出了一種高速收斂量子粒子群優(yōu)化(HSCQPSO)算法,并應(yīng)用于兩相動(dòng)態(tài)穩(wěn)壓器機(jī)理模型進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化,有效提高了模型精度,效果顯著。 (4)設(shè)計(jì)了內(nèi)模-PID穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng),并應(yīng)用本文提出HSCQPSO算法優(yōu)化控制器參數(shù),仿真結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性和較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TL353
【部分圖文】：

它以一定的功率釋放能量[58]。壓水堆是以低濃縮鈾為燃料，用輕水作慢化劑和冷卻劑。反應(yīng)堆由壓力容器、堆內(nèi)構(gòu)件、堆芯、控制棒驅(qū)動(dòng)構(gòu)件組成。如圖2-1反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)圖�？刂瓢衾飫�(dòng)機(jī)構(gòu) ‘ “/壓力充上部卷/堆纖A--?.，義丨.,.y控制棒導(dǎo)管出口接管々樣參 \進(jìn)口接管支謝一■專圖2-1反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)圖Fig.2-1 Reactor Structure Diagram2.2.1壓力容器反應(yīng)堆壓力殼是一個(gè)圓柱形的容器，分為上下兩個(gè)部分。底部是帶有揮接半球形封頭的圓柱體，上部是一個(gè)可拆卸的半球形上封頭。容器有三個(gè)進(jìn)口接管和三個(gè)出口接管，分別與一回路系統(tǒng)的三個(gè)環(huán)路相連。壓力殼內(nèi)部放置堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件，壓力殼的頂蓋上設(shè)有控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。為保持一回路的冷卻水在35(rc時(shí)不發(fā)生沸騰，反應(yīng)堆壓力殼要承受140-200個(gè)大氣壓的高壓，要求在高濃度硼水腐燭、強(qiáng)中子和r射線福照條件下使用30-40年。某900MW壓水堆核電

Fig.2-2 Relativities of Vary Influence Factor at Full Power圖2-2表示了某900MW壓水反應(yīng)堆某典型工況下，各影響因素的反應(yīng)性數(shù)值。對(duì)反應(yīng)堆反應(yīng)性的影響�？v坐標(biāo)為反應(yīng)性數(shù)值/(pcm)，橫坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的各影響因素。由圖2-2可分析各影響因素對(duì)反應(yīng)性的貢獻(xiàn)比例為：化學(xué)補(bǔ)償控制反應(yīng)性為52.7%;多普勒效應(yīng)反應(yīng)性與慢化劑效應(yīng)反應(yīng)性的總和約為28.9%;裂變毒物Xe和Sm的反應(yīng)性分別為14.8%和3.3%;控制棒引起的反應(yīng)性為0.3%。-18-

及應(yīng)堆俘堆卮運(yùn)行時(shí)間/h 反應(yīng)堆停堆后運(yùn)行時(shí)間/h圖2-：|2停堆后碘和氤濃隨時(shí)間變化曲線 圖2-13停堆后氣中毒隨時(shí)間變化曲線Fig.2-12 Cu^es pf Iodine and Xenon Fig.2-13 Xenon Reactivity Varying with TimeConcentration Varying with Time (Reactor ^ (Reactor Shutdown)Startup) 、 ‘反應(yīng)堆穩(wěn)定運(yùn)行條件下，設(shè)iV,(0)和分別表示135I和i35Xe在熱中子通量密度為01時(shí)穩(wěn)定濃度，則碘和氣兩種核子的濃度根據(jù)時(shí)間改變的微分方程式的初
【參考文獻(xiàn)】

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9 蔡瑞忠,高琪瑞,謝茂清;流體網(wǎng)絡(luò)模塊化圖形建模軟件FLOWNET在600MW仿真機(jī)中的應(yīng)用[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);1997年02期

10 楊晨，唐勝利，何祖威;U型管蒸汽發(fā)生器數(shù)學(xué)模型的建立及其仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);1999年03期

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4 田野;粒子群優(yōu)化算法及其應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2010年

5 黃宇;基于量子計(jì)算的熱工過(guò)程辨識(shí)研究及應(yīng)用[D];華北電力大學(xué);2012年

6 郝富昌;基于多物理場(chǎng)耦合的瓦斯抽采參數(shù)優(yōu)化研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京);2012年

7 孫喜龍;汽車被動(dòng)安全性的模塊化建模方法與多目標(biāo)優(yōu)化研究[D];吉林大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2841990