由于核電站運行十分復(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?將可能會帶來毀滅性的災(zāi)難,而運行人員核電站仿真機(jī)的培訓(xùn)對保證核電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運行具有重大的實際效果。隨著高精度實時仿真機(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)堆混合計算模型。針對反應(yīng)性計算模塊,提出了一種應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(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,測試結(jié)果表明測試輸出與目標(biāo)值符合良好；建立了采用差分瞬跳法的中子通量計算模型、堆芯熱功率及堆芯熱傳遞的計算模型等。 (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)生器兩相動態(tài)數(shù)學(xué)模型；通過分析穩(wěn)壓器運行特性,建立了兩相動態(tài)非平衡穩(wěn)壓器機(jī)理模型；通過流體網(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)變化趨勢符合理論分析,證明了所建各個子模塊本身合理性。通過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,動態(tài)特性符合理論分析,驗證了所建核電機(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)用國際標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行測試,結(jié)果表明：在多數(shù)函數(shù)優(yōu)化問題中,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兩相動態(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)計了穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng),同時應(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。 針對上述內(nèi)容研究的過程中,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)堆混合計算模型。 (2)基于MATLAB通用平臺,建立了900MW級壓水堆核電站一回路系統(tǒng)的簡化仿真模型,仿真驗證表明穩(wěn)態(tài)誤差較小,動態(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)動構(gòu)件組成。如圖2-1反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)圖�？刂瓢衾飫訖C(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)堆壓力殼是一個圓柱形的容器，分為上下兩個部分。底部是帶有揮接半球形封頭的圓柱體，上部是一個可拆卸的半球形上封頭。容器有三個進(jìn)口接管和三個出口接管，分別與一回路系統(tǒng)的三個環(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)動機(jī)構(gòu)。為保持一回路的冷卻水在35(rc時不發(fā)生沸騰，反應(yīng)堆壓力殼要承受140-200個大氣壓的高壓，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。對反應(yīng)堆反應(yīng)性的影響。縱坐標(biāo)為反應(yīng)性數(shù)值/(pcm)，橫坐標(biāo)為對應(yīng)的各影響因素。由圖2-2可分析各影響因素對反應(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)堆俘堆卮運行時間/h 反應(yīng)堆停堆后運行時間/h圖2-：|2停堆后碘和氤濃隨時間變化曲線 圖2-13停堆后氣中毒隨時間變化曲線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時穩(wěn)定濃度，則碘和氣兩種核子的濃度根據(jù)時間改變的微分方程式的初
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2841990