強(qiáng)流D-T聚變中子源控制與保護(hù)策略關(guān)鍵方法研究.pdf

1、強(qiáng)流D-T聚變中子源對(duì)加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)、第四代核能系統(tǒng)與核聚變能等先進(jìn)核能重要基礎(chǔ)問題的研究起到非常關(guān)鍵的作用。中子源的運(yùn)行安全是研制中子源需要關(guān)注的重要問題之一。
　　安全可靠的控制與保護(hù)系統(tǒng)是強(qiáng)流D-T聚變中子源穩(wěn)定運(yùn)行的保障，本文利用先進(jìn)的數(shù)字化和智能化控制與保護(hù)策略，結(jié)合多學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)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(hù)策略設(shè)計(jì)及分析方法體系。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)建立了

2、中子源多維冗余數(shù)字化控制策略體系架構(gòu)，并發(fā)展了中子源控制策略可靠性指標(biāo)定量建模與分析方法。采用光纖-以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)開發(fā)了一套基于控制器與數(shù)據(jù)傳輸通道多維冗余的數(shù)字化控制網(wǎng)絡(luò)。引入故障樹分析法建立了控制策略的危險(xiǎn)失效概率模型，根據(jù)拓?fù)淅碚摻⒘丝刂凭W(wǎng)絡(luò)的可靠度模型，并對(duì)這些可靠性指標(biāo)在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行了定量分析。結(jié)果表明這種多維冗余數(shù)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(fù)雜系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯設(shè)計(jì)中的多自由度非線性

3、耦合方法，并建立了分布式聯(lián)鎖運(yùn)算架構(gòu)及其安全性分析體系。根據(jù)聯(lián)鎖原因和結(jié)果的多目標(biāo)多參數(shù)非線性關(guān)系，采用分布式聯(lián)鎖運(yùn)算架構(gòu)為運(yùn)行載體，以不同的自由度耦合到可能導(dǎo)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(gòu)的安全性數(shù)學(xué)模型，分析結(jié)果表明分布式聯(lián)鎖運(yùn)算架構(gòu)有效地提高了聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的安全性。
　　(3)針對(duì)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(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能故障診斷。針對(duì)加速

4、管主高壓電源紋波產(chǎn)生機(jī)理，通過紋波功率譜特征頻率的分布實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓電源的性能評(píng)估與改進(jìn)決策。針對(duì)束流軌跡偏移現(xiàn)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(duì)真空系統(tǒng)的時(shí)滯性特征，提出了一種利用增益自適應(yīng)補(bǔ)償控制算法設(shè)計(jì)控制器的方法克服真空系統(tǒng)滯后性。
　　最后，以中國(guó)科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所研制的強(qiáng)流D-T聚變中子發(fā)生裝置HINEG-I為平臺(tái)，開展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，解決了若干關(guān)鍵問題，有效地保障了十二次方D-T聚