固态熔盐堆负荷跟踪模式运行控制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张洁 |
| 答辩日期 | 2019-06-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) |
| 授予地点 | 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) |
| 导师 | 蔡翔舟 |
| 关键词 | 负荷跟踪 控制逻辑 仿真机 半实物仿真 relap5 |
| 英文摘要 | 固态熔盐堆,又称为氟盐冷却高温堆(Fluoride Salt-Cooled High Temperature Reactor,FHR),区别于燃料盐在整个一回路流动的液态熔盐堆设计,其采用包覆颗粒制备的球型燃料元件,熔盐仅作为冷却剂带走热量。由于熔盐的高热容以及燃料包覆颗粒对放射性物质的包容,固态熔盐堆具有很高的经济性和安全性。但是,该堆型尚处在物理研究和方案设计阶段,没有建成的实堆,尚无历史运行经验。因此,制定可行的运行方式与控制逻辑,对于发展该型反应堆走向工程化和实用化具有重要意义。本文将结合其堆型特性和运行特点,开展物理研究,提出理论可行的运行和控制方案。在对反应堆功率进行实时控制的研究过程中,产生了多种反应堆功率控制模式。其中,核电厂普遍采用基本负荷运行模式或负荷跟踪运行模式。基本负荷运行模式由于其相对简单的控制逻辑,而被早期的反应堆所采纳。负荷跟踪运行模式可以根据负荷的改变而相应调整反应堆的功率,由于其功率控制的灵活性,而被越来越多的反应堆所采用。采用负荷跟踪运行模式将有利于延长燃料寿期、进一步提高机组运行的经济性;同时,也达到了协调机组产能与电网需求的目的。在反应堆负荷跟踪运行过程中,典型的负荷变化瞬态逐步成为衡量功率控制系统是否满足设计要求的必要条件。比如,“12-3-6-3”方案,5%FP/min速率线性升降功率,以及阶跃10%FP负荷变化等。只有满足这些工况,而不引起反应堆停堆或蒸汽排放,才能满足相应的设计要求。作为固态熔盐堆,其应用目标与传统压水堆无巨大差别,因此,典型的负荷变化瞬态采用与传统压水堆相同的方案。对于固态熔盐堆的研究,本文主要集中于以下四点:(1)以RELAP5作为系统分析程序,对固态熔盐堆进行系统建模。分析了“12-3-6-3”方案、5%FP/min速率线性升降功率、阶跃10%FP负荷变化等典型事件下,反应堆的运行状态。并进一步分析温度、功率测量误差以及控制棒价值变化等情况下,控制系统对反应堆运行状态的影响。(2)开发了RELAP5的数据交互功能。为了进一步研究熔盐堆的控制系统,使得其可以与MATLAB、EPICS、Windows系统等传输数据,对RELAP5进行了功能扩展。扩展后的RELAP5具备了向外部其它程序输出数据的功能,同时可以读取所需信息,为后面的研究提供工具上的支持。(3)初步建立了人机交互界面。利用MATLAB的GUI模块构建系统控制界面。从而以形象直观的方式,将热工水力、控制与保护系统呈现给用户。并使得该交互界面初步具备了仿真机的功能。研究堆芯功率分布变化下的瞬态问题。由于控制棒运动,导致堆芯功率分布发生变化。利用修改后的RELAP5与MATLAB的数据交互功能,由MATLAB提供控制棒处于不同位置时的功率分布信息,利用RELAP5模拟了几个运行瞬态。从而研究堆芯功率分布是否变化对反应堆模拟产生影响。通过MATLAB的Simulink与Fuzzy工具箱,搭建了控制棒的模糊PID控制功能,利用修改后的RELAP5与MATLAB的数据交互功能,进行固态熔盐堆系统中复杂控制逻辑的瞬态模拟,并对负荷跟踪的典型案例进行分析。(4)为了进一步研究控制棒的运动特性,增加对控制系统的了解,对其进行了半实物仿真研究,并采用两种方案:基于EPICS系统的方案和基于Windows系统的OPC方案。其中,EPICS方案更加易于与大型仪器对接,基于Windows系统的OPC方案更加易于小型实验。通过与MATLAB交互数据,这2种方案都达成了RELAP5对真实的控制棒实物进行控制的目的。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 152 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/31276]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2011-2017年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张洁. 固态熔盐堆负荷跟踪模式运行控制研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所). 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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