压水堆堆芯功率输出分布控制的在线性能评价

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作者 卢家辉 张金芳 王童雨 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期2173-2177,共5页

压水堆的安全性会受到控制性能和扰动的影响,为了及时检测控制器的控制性能,避免整个系统的崩溃,基于输出分布控制(output distribution control,ODC)理论,提出了一种在线控制性能评价系统。系统采用基于巴氏性能指标的性能评估方法,提... 压水堆的安全性会受到控制性能和扰动的影响,为了及时检测控制器的控制性能,避免整个系统的崩溃,基于输出分布控制(output distribution control,ODC)理论,提出了一种在线控制性能评价系统。系统采用基于巴氏性能指标的性能评估方法,提高了性能评价的准确性和敏感性。并考虑了实时I/O数据和历史I/O数据的概率分布,利用滑动窗进行输出概率分布的更新,增大性能指标统计数据的范围。仿真结果表明,该在线控制性能评价系统对于控制效果的波动有准确的判断,同时也能排除控制过程中的非高斯扰动,避免影响性能评价。 展开更多

关键词 输出分布控制 性能评价 堆芯功率控制

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模型预测控制在压水堆堆芯功率控制中的应用 被引量：10

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作者 王国旭 吴婕 +3 位作者 曾碧凡 许志斌 武万强 马晓茜 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期480-484,共5页

在压水堆核电站中,堆芯功率的自动控制难以实现。将模型预测控制方法应用于压水堆堆芯,以实现堆芯功率的自动控制。堆芯功率自动控制模型的建立是以反应堆堆芯模型和模型预测模型为基础的。反应堆堆芯模型包括中子动力学模型、热工水力... 在压水堆核电站中,堆芯功率的自动控制难以实现。将模型预测控制方法应用于压水堆堆芯,以实现堆芯功率的自动控制。堆芯功率自动控制模型的建立是以反应堆堆芯模型和模型预测模型为基础的。反应堆堆芯模型包括中子动力学模型、热工水力学模型和反应性模型,模型预测模型以状态空间形式表述。为评估所设计的基于状态空间的模型预测控制系统的性能,设计了堆芯功率控制仿真实验。模拟结果表明:所设计的控制方法能快速、准确地控制堆芯功率,跟踪负荷变化。 展开更多

关键词 模型预测控制 压水堆 堆芯功率

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堆芯功率分布重构方法分析 被引量：8

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作者 李文淮 莫锟 +1 位作者 卢皓亮 厉井钢 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B06期280-282,共3页

本文介绍了堆芯功率分布重构方法中传统的两种方法:权重系数法及多项式展开法。用堆芯计算程序SMART构造测量和预测状态分布,分别采用权重系数法和多项式展开法进行径向功率重构。计算结果显示,在径向重构中多项式展开法对瞬态及局部下... 本文介绍了堆芯功率分布重构方法中传统的两种方法:权重系数法及多项式展开法。用堆芯计算程序SMART构造测量和预测状态分布,分别采用权重系数法和多项式展开法进行径向功率重构。计算结果显示,在径向重构中多项式展开法对瞬态及局部下的重构效果并不佳,而权重系数法则能部分重构堆芯局部各处的偏差分布。在稳态下,两种重构算法各有优点。 展开更多

关键词 堆芯功率重构 权重系数法 多项式展开法

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基于模糊多模型的堆芯功率控制 被引量：5

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作者 曾文杰 姜庆丰 +1 位作者 谢金森 于涛 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期464-469,共6页

传统的堆芯功率PID控制器是基于单一功率水平处的堆芯局部模型设计的,难以准确描述整个堆芯功率水平范围的控制。因此,本文基于5个不同功率水平下的传递函数模型,通过三角隶属度函数加权,建立堆芯模糊多模型,并依据该模型设计堆芯功率模... 传统的堆芯功率PID控制器是基于单一功率水平处的堆芯局部模型设计的,难以准确描述整个堆芯功率水平范围的控制。因此,本文基于5个不同功率水平下的传递函数模型,通过三角隶属度函数加权,建立堆芯模糊多模型,并依据该模型设计堆芯功率模糊PID控制。以TMI型压水堆堆芯为对象,开展不同初始功率水平下的堆芯功率跟踪、堆芯进口温度扰动的控制仿真。结果表明,基于模糊多模型设计的堆芯功率模糊PID控制器可实现对堆芯功率的良好控制。 展开更多

关键词 模糊多模型 堆芯功率控制 模糊PID控制器

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基于遗传算法比例积分微分控制器的铅冷快堆堆芯功率控制 被引量：6

5

作者 贺三军 惠天宇 +2 位作者 段天英 曾文杰 王贤伟 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第2期569-575,共7页

比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对堆芯功率控制过程存在适用性低的问题,而采用遗传算法(genetic algorithm,GA)整定PID控制器参数可以很好地解决此问题。为了实现铅冷快堆堆芯功率的有效控制,基于遗... 比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对堆芯功率控制过程存在适用性低的问题,而采用遗传算法(genetic algorithm,GA)整定PID控制器参数可以很好地解决此问题。为了实现铅冷快堆堆芯功率的有效控制,基于遗传算法PID控制器,结合堆芯状态空间模型,建立铅冷快堆堆芯功率控制系统,模拟堆芯反应性和堆芯进口温度扰动下系统的响应情况,并与PID控制器的控制结果进行比较。结果表明,外界存在扰动时,引入控制器可使堆芯达到稳定状态,与初始状态偏离较小,且遗传算法PID控制器的控制效果比PID控制器更为显著。 展开更多

关键词 铅冷快堆 堆芯功率控制 遗传算法 比例积分微分(PID)控制器

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液态熔盐堆堆芯功率内模控制器设计与仿真 被引量：1

6

作者 曾文杰 朱伟聪 +2 位作者 谢金森 姜庆丰 于涛 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期937-943,共7页

内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略,具有结构简单、设计直观、无需精确的数学模型、在线调整参数少等优点。为探索内模控制在反应堆控制领域中的应用,以熔盐实验堆堆芯功率控制为例,通过建立熔盐实验堆一回... 内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略,具有结构简单、设计直观、无需精确的数学模型、在线调整参数少等优点。为探索内模控制在反应堆控制领域中的应用,以熔盐实验堆堆芯功率控制为例,通过建立熔盐实验堆一回路系统线性化模型,采用内模控制技术,结合粒子群优化算法设计堆芯功率内模控制器。并基于MATLAB/Simulink建立熔盐实验堆一回路仿真系统,开展熔盐实验堆堆芯阶跃反应性扰动下的功率控制研究。结果表明,所设计的堆芯功率内模控制器可很好地控制堆芯功率,实现系统的快速稳定。 展开更多

关键词 熔盐实验堆 堆芯功率 内模控制器 反应性扰动

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岭澳核电站计算堆芯功率的热平衡试验分析 被引量：5

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作者 宋世葭 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2005年第3期271-278,共8页

介绍了岭澳核电站反应堆功率运行时,为了保证RPN核功率测量系统反应堆堆芯功率测量的正确,利用KME(试验仪表系统)进行热平衡试验测量核反应堆堆芯功率的方法与计算原理,及其与大亚湾核电站试验测量方法的不同点、技术的改进及存在的问题。

关键词 核功率测量系统 堆芯功率 热平衡 试验仪表系统 试验

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基于BP神经网络PID的研究堆堆芯功率控制研究 被引量：6

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作者 肖盾 曾文杰 +6 位作者 于涛 李松发 雷鸣 邓云李 蔡文超 赵鹏 潘瑞安 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期744-750,共7页

为了实现PID控制器参数的在线调节,利用BP神经网络的自适应能力,对PID参数进行实时整定,设计BP神经网络PID控制器。基于研究堆堆芯传递函数模型,结合堆芯控制系统设计原理,建立研究堆堆芯功率BP神经网络PID控制系统,开展堆芯动态仿真研... 为了实现PID控制器参数的在线调节,利用BP神经网络的自适应能力,对PID参数进行实时整定,设计BP神经网络PID控制器。基于研究堆堆芯传递函数模型,结合堆芯控制系统设计原理,建立研究堆堆芯功率BP神经网络PID控制系统,开展堆芯动态仿真研究。结果表明,与传统PID控制器相比,BP神经网络PID控制器具有超调量小、响应快等特点,控制效果更佳,适用于研究堆堆芯功率控制。 展开更多

关键词 研究堆 BP神经网络 PID控制器 堆芯功率控制系统

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压水堆堆芯功率分布在线监测计算中的探测器失效诊断与处理方法 被引量：2

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作者 李茁 吴宏春 +2 位作者 曹良志 李云召 刘宙宇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期46-53,共8页

作为堆芯功率分布在线监测计算的重要输入参数,堆内中子探测器的测量数据对堆芯功率分布在线监测具有重要影响,因此在线监测计算中探测器失效的诊断和处理十分必要。采用谐波展开法进行堆芯功率分布的在线监测计算,采用直接观察法、探... 作为堆芯功率分布在线监测计算的重要输入参数,堆内中子探测器的测量数据对堆芯功率分布在线监测具有重要影响,因此在线监测计算中探测器失效的诊断和处理十分必要。采用谐波展开法进行堆芯功率分布的在线监测计算,采用直接观察法、探测器测量值比较法以及探测器重构值比较法分三个阶段对探测器失效进行诊断。基于以上理论,在在线监测系统NECP-ONION中加入探测器失效诊断功能,利用BEAVRS基准题对失效诊断和处理进行验证。数值结果表明,将三阶段的诊断方法结合使用,不仅可以有效判断探测器完全失效的情况,同时对于探测器测量值偏离正常值也具有判断能力。对于探测器失效的处理,NECP-ONION具有较好的探测器失效承受能力。当探测器测量值严重偏离正常值时,程序可诊断其失效并去除错误测量值信息后进行重构;当偏离正常值不足以做出失效诊断时,在线监测程序监测计算精度在可接受范围内。 展开更多

关键词 探测器失效 在线监测 堆芯功率分布 谐波展开法 探测器测量值

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小型压水堆堆芯功率模糊控制研究 被引量：3

10

作者 曾文杰 姜庆丰 +3 位作者 李楚豪 梁乐华 赵守智 谢金森 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1024-1030,共7页

小型压水堆运行环境复杂、运行工况灵活多变,需要更强的抗干扰能力以及更快的负荷跟踪响应速度。为建立适用于全局的堆芯功率控制系统,基于堆芯模糊多模型,设计堆芯功率模糊控制器,建立堆芯功率模糊控制系统,并开展堆芯进口温度阶跃扰... 小型压水堆运行环境复杂、运行工况灵活多变,需要更强的抗干扰能力以及更快的负荷跟踪响应速度。为建立适用于全局的堆芯功率控制系统,基于堆芯模糊多模型,设计堆芯功率模糊控制器,建立堆芯功率模糊控制系统,并开展堆芯进口温度阶跃扰动、堆芯功率阶跃变化等工况仿真。结果表明,设计的小型压水堆堆芯功率模糊控制系统适用于堆芯全局范围内的动态响应,能达到较为理想的控制效果。 展开更多

关键词 小型压水堆 堆芯功率 模糊控制

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基于多节点模型的液态熔盐堆堆芯功率控制 被引量：1

11

作者 姜庆丰 曾文杰 +1 位作者 谢金森 朱伟聪 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期189-195,共7页

液态熔盐堆以流动的氟化物作为燃料,燃料熔盐靠主泵驱动在主回路系统中流动,采用控制棒对堆芯功率进行控制。为研究液态熔盐堆堆芯功率控制,基于多节点建模方法,将熔盐实验堆堆芯划分为9个节点区域,建立熔盐实验堆堆芯非线性模型,并对... 液态熔盐堆以流动的氟化物作为燃料,燃料熔盐靠主泵驱动在主回路系统中流动,采用控制棒对堆芯功率进行控制。为研究液态熔盐堆堆芯功率控制,基于多节点建模方法,将熔盐实验堆堆芯划分为9个节点区域,建立熔盐实验堆堆芯非线性模型,并对模型进行线性化。基于堆芯线性化模型,采用PID控制方法设计堆芯功率控制系统,对堆芯反应性扰动等工况开展控制研究。结果表明,基于堆芯多节点模型设计的堆芯功率PID控制器可以实现对液态熔盐堆堆芯功率的良好控制。 展开更多

关键词 多节点模型 MSRE 堆芯功率 反应性扰动

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堆芯功率的自耦PID控制策略研究 被引量：2

12

作者 卢元煦 曾喆昭 +1 位作者 唐立军 白家赞 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1494-1499,1530,共7页

针对堆芯功率的非线性控制问题,提出了一种自耦PID(SCPID)功率控制方法。该方法将系统内部所有已知或未知复杂因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总扰动为激励的受控误差系统,进而设计了基于SCPID控制理论的堆芯功率控制系统,并... 针对堆芯功率的非线性控制问题,提出了一种自耦PID(SCPID)功率控制方法。该方法将系统内部所有已知或未知复杂因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总扰动为激励的受控误差系统,进而设计了基于SCPID控制理论的堆芯功率控制系统,并在复频域对闭环控制系统的稳定性进行严格的数学分析和证明。结果表明:与其他方法相比,SCPID控制方法简单高效,在堆芯功率系统控制领域具有实际应用价值。 展开更多

关键词 堆芯功率 自耦PID控制 鲁棒稳定性 抗扰动鲁棒性

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三维堆芯功率能力验证优化分析 被引量：2

13

作者 赵常有 王加琦 +2 位作者 付学峰 蔡德昌 张博平 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2017年第6期1061-1065,共5页

堆芯功率能力验证是堆芯设计安全论证中的重要内容,本文介绍了CPR1000电厂功率能力验证的计算方法以及该方法遇到的问题,从燃耗点选取、功率台阶选取、技术规范以及事故子项设置几个方面给出了堆芯功率能力验证的优化方向,可以在保证计... 堆芯功率能力验证是堆芯设计安全论证中的重要内容,本文介绍了CPR1000电厂功率能力验证的计算方法以及该方法遇到的问题,从燃耗点选取、功率台阶选取、技术规范以及事故子项设置几个方面给出了堆芯功率能力验证的优化方向,可以在保证计算精度的情况下大幅提高计算速度。 展开更多

关键词 三维 堆芯功率能力验证 DNBR FQ

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ADS次临界堆堆芯功率控制策略研究 被引量：1

14

作者 刘依诺 胡杨 +3 位作者 李楚豪 梁乐华 惠天宇 曾文杰 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期211-217,共7页

ADS次临界堆的功率控制与临界堆有本质的不同,临界堆大多以控制棒为控制手段来调节功率,而ADS次临界堆以控制棒和外中子源作为控制手段来调节功率。因此ADS系统的控制更为复杂且具有特殊性,有必要确定ADS次临界堆的控制策略。将控制棒... ADS次临界堆的功率控制与临界堆有本质的不同,临界堆大多以控制棒为控制手段来调节功率,而ADS次临界堆以控制棒和外中子源作为控制手段来调节功率。因此ADS系统的控制更为复杂且具有特殊性,有必要确定ADS次临界堆的控制策略。将控制棒反应性和外中子源强度同时设为受控对象,针对不同的堆芯相对功率偏差下,选择不同的受控对象,实现ADS堆芯功率控制。结果表明:采用切换受控对象的方案比单独以控制棒为受控对象的控制方案具有更优的控制效果。 展开更多

关键词 ADS次临界堆 堆芯功率控制 控制棒 外中子源

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热管段温度波动对反应堆堆芯功率控制的影响研究

15

作者 商静 田亚杰 +2 位作者 张云波 吕智宏 李天友 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1061-1067,共7页

目前大型的压水堆核电站堆芯控制系统均设计有堆芯平均温度控制系统,该系统是一个闭环的控制系统,以稳定堆芯的平均温度为目标。该控制系统的正常运行,是保证反应堆安全稳定运行的前提和基础。作为被控对象,反应堆冷却剂平均温度的波动... 目前大型的压水堆核电站堆芯控制系统均设计有堆芯平均温度控制系统,该系统是一个闭环的控制系统,以稳定堆芯的平均温度为目标。该控制系统的正常运行,是保证反应堆安全稳定运行的前提和基础。作为被控对象,反应堆冷却剂平均温度的波动情况不仅是衡量该控制系统优劣的首要指标,同时也是直接影响控制系统稳定性的关键因素。总结众多压水堆核电站的运行经验,发现反应堆热管段温度的波动对反应堆平均温度控制系统影响巨大,有些甚至对反应堆的安全稳定运行造成严重影响。本文通过对具体工程案例的深入剖析、论证,归纳出热管段温度波动对堆芯平均温度控制系统影响的具体原理,为后续自主设计三代核电技术中的平均温度控制系统提供经验反馈。 展开更多

关键词 反应堆堆芯功率控制 温度波动 平均温度控制系统 滤波时间常数

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基于RBF神经网络的压水堆堆芯三维功率分布方法研究 被引量：11

16

作者 夏虹 李彬 刘建新 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期698-702,共5页

堆芯三维功率分布的实时监测对核电厂的安全高效运行和控制系统优化均有重大意义。本文利用堆外核测量系统及RBF神经网络构建了一个实时堆芯功率三维分布监测系统,以提高监测的实时性及减小三维功率分布的拟合误差。在300MW压水堆核电... 堆芯三维功率分布的实时监测对核电厂的安全高效运行和控制系统优化均有重大意义。本文利用堆外核测量系统及RBF神经网络构建了一个实时堆芯功率三维分布监测系统,以提高监测的实时性及减小三维功率分布的拟合误差。在300MW压水堆核电厂全范围仿真机上进行了一系列仿真实验,结果表明,该监测系统能在燃料循环周期的一定燃耗范围内,实时呈现堆芯三维功率分布,并通过几种方法对模型的精度进行了有效改进。 展开更多

关键词 RBF神经网络 堆芯功率 三维分布

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压水堆核电厂寿期末堆芯轴向功率偏差控制 被引量：7

17

作者 陈自强 陈成 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2012年第A01期63-70,共8页

堆芯轴向功率偏差(ΔⅠ)代表轴向功率分布均匀程度,是运行期间需要重点控制的参数。本文对影响ΔⅠ的各种因素进行了理论分析,结合几次寿期末功率变化时控制ΔⅠ的实际经验,提供了一种ΔⅠ控制的方法。

关键词 压水堆 寿期末 堆芯轴向功率偏差(ΔⅠ) 升降功率

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压水堆燃料棒污垢沉积层内的多物理场耦合

18

作者 高全燚 丛腾龙 +2 位作者 田洪康 刘茂龙 顾汉洋 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第2期372-382,共11页

燃料棒表面污垢沉积(CRUD)层的形成一直是压水堆运行中的难题。硼物质在CRUD内的浓缩导致冷却剂饱和温度升高,进而影响热质传输过程,同时增加了堆芯功率偏移(CIPS)的风险。为深入理解CRUD内的传热传质特性,基于灯芯沸腾结构开发了一个... 燃料棒表面污垢沉积(CRUD)层的形成一直是压水堆运行中的难题。硼物质在CRUD内的浓缩导致冷却剂饱和温度升高,进而影响热质传输过程,同时增加了堆芯功率偏移(CIPS)的风险。为深入理解CRUD内的传热传质特性,基于灯芯沸腾结构开发了一个二维污垢化学模型。该模型包括沸腾传热、毛细作用流动、组分输运、化学反应和辐照分解等多物理过程,能够合理预测CRUD内的温度、速度和浓度分布。研究结果表明:考虑硼酸挥发过程的情况下,燃料包壳表面温度的预测值更接近WALT实验数据;饱和温度与硼浓缩量密切相关,随着可溶硼在燃料包壳表面浓缩,饱和温度达到峰值619.32 K;CRUD中硼以可溶硼、沉淀硼和吸附硼3种不同形态存在,其中可溶硼占主导,为98.5275%;CRUD底部的pH值显著增加,在一定温度下LiBO_(2)的析出量由pH值决定。本文还分析了厚度、孔隙率、烟囱密度和烟囱半径等污垢几何参数对硼浓缩量和沸腾传热过程的影响,结果可为燃料棒表面污垢多物理场耦合提供一种计算框架,为堆芯轴向功率偏移的预测提供技术支持。 展开更多

关键词 污垢沉积 硼浓缩 多物理场耦合 堆芯功率偏移 化学反应

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华龙一号包络功率形状验证方法研究

19

作者 刘同先 李天涯 +3 位作者 肖鹏 廖鸿宽 于颖锐 周金满 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期128-134,共7页

堆芯功率分布可用径向功率分布和轴向功率分布分别描述,功率分布对堆芯偏离泡核沸腾(DNB)具有较高的重要性。核电厂在运行过程及事故过程中可能出现的功率分布各不相同,为有效简化热工水力设计及事故分析所需的功率形状,根据事故过程中... 堆芯功率分布可用径向功率分布和轴向功率分布分别描述,功率分布对堆芯偏离泡核沸腾(DNB)具有较高的重要性。核电厂在运行过程及事故过程中可能出现的功率分布各不相同,为有效简化热工水力设计及事故分析所需的功率形状,根据事故过程中功率分布的变化程度以及核电厂保护系统特性,将事故分析所需的极限功率形状分类包络。根据华龙一号的保护系统设置,以堆芯功率能力分析方法为基础,介绍了华龙一号工况Ⅰ包络功率形状和参考功率形状的验证方法。计算结果表明,工况Ⅰ包络功率形状和参考功率形状分别为各自适用场景下的包络功率形状。结果不仅有助于工程设计人员快速理解包络功率形状的验证方法,也有利于包络功率形状在后续事故分析中合理使用。 展开更多

关键词 包络功率形状 堆芯功率能力 验证方法

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通量图处理软件MAPLE的研发和初步验证 被引量：3

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作者 李文淮 张香菊 +4 位作者 党珍 陈明岸 卢皓亮 厉井钢 吴远宝 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B12期430-432,共3页

采用测量结果拟合预测分布的方法自主研发了通量图处理软件MAPLE,用于重构三维堆芯功率分布,以实现监测堆芯关键参数。采用权重系数法(WCM)、多项式展开法(PEM)和薄板样条函数(TPS)法拟合二维平面上探测器信号的测量值与预测值的相对偏... 采用测量结果拟合预测分布的方法自主研发了通量图处理软件MAPLE,用于重构三维堆芯功率分布,以实现监测堆芯关键参数。采用权重系数法(WCM)、多项式展开法(PEM)和薄板样条函数(TPS)法拟合二维平面上探测器信号的测量值与预测值的相对偏差,以推衍非探测器位置偏差。测试显示,TPS法能更好地还原信号偏差分布。采用岭澳核电站首循环的测量数据及堆芯计算程序SMART的输出结果作为MAPLE的验证输入计算功率分布,结果显示,MAPLE的计算结果令人满意。 展开更多

关键词 通量图 堆芯功率重构 MAPLE 权重系数法 多项式展开法 薄板样条函数法

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