本文關鍵詞：強流D-T聚變中子源控制與保護策略關鍵方法研究

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【摘要】：強流D-T聚變中子源對加速器驅動次臨界系統(tǒng)、第四代核能系統(tǒng)與核聚變能等先進核能重要基礎問題的研究起到非常關鍵的作用。中子源的運行安全是研制中子源需要關注的重要問題之一。安全可靠的控制與保護系統(tǒng)是強流D-T聚變中子源穩(wěn)定運行的保障,本文利用先進的數字化和智能化控制與保護策略,結合多學科交叉的優(yōu)勢理論工具,建立了一套集安全控制、安全聯(lián)鎖與故障診斷于一體的控制與保護策略設計及分析方法體系。主要研究內容如下：(1)建立了中子源多維冗余數字化控制策略體系架構,并發(fā)展了中子源控制策略可靠性指標定量建模與分析方法。采用光纖-以太網數據交換技術開發(fā)了一套基于控制器與數據傳輸通道多維冗余的數字化控制網絡。引入故障樹分析法建立了控制策略的危險失效概率模型,根據拓撲理論建立了控制網絡的可靠度模型,并對這些可靠性指標在時域內進行了定量分析。結果表明這種多維冗余數字化控制策略大大提高了中子源控制系統(tǒng)的可靠性。(2)提出了復雜系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯設計中的多自由度非線性耦合方法,并建立了分布式聯(lián)鎖運算架構及其安全性分析體系。根據聯(lián)鎖原因和結果的多目標多參數非線性關系,采用分布式聯(lián)鎖運算架構為運行載體,以不同的自由度耦合到可能導致的聯(lián)鎖狀態(tài)。利用馬爾科夫模型分析法建立了聯(lián)鎖系統(tǒng)架構的安全性數學模型,分析結果表明分布式聯(lián)鎖運算架構有效地提高了聯(lián)鎖保護系統(tǒng)的安全性。(3)針對中子源選束系統(tǒng)的多輸入多輸出非線性特征,通過建立故障征兆與故障模式之間的非線性映射數學模型實現系統(tǒng)的智能故障診斷。針對加速管主高壓電源紋波產生機理,通過紋波功率譜特征頻率的分布實現對高壓電源的性能評估與改進決策。針對束流軌跡偏移現象,提出了一種基于八卦限探針分布的中子源束流位置診斷系統(tǒng)及方法；針對真空系統(tǒng)的時滯性特征,提出了一種利用增益自適應補償控制算法設計控制器的方法克服真空系統(tǒng)滯后性。最后,以中國科學院核能安全技術研究所研制的強流D-T聚變中子發(fā)生裝置HINEG-I為平臺,開展相關的實驗研究,解決了若干關鍵問題,有效地保障了十二次方D-T聚變中子的成功引出。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O571.53

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本文編號：1285740