强流D-T聚变中子源控制与保护策略关键方法研究

发布时间：2017-12-13 16:08

  本文关键词：强流D-T聚变中子源控制与保护策略关键方法研究

  更多相关文章： 中子源 控制策略 安全联锁 马尔科夫模型 故障诊断 神经网络

【摘要】：强流D-T聚变中子源对加速器驱动次临界系统、第四代核能系统与核聚变能等先进核能重要基础问题的研究起到非常关键的作用。中子源的运行安全是研制中子源需要关注的重要问题之一。安全可靠的控制与保护系统是强流D-T聚变中子源稳定运行的保障,本文利用先进的数字化和智能化控制与保护策略,结合多学科交叉的优势理论工具,建立了一套集安全控制、安全联锁与故障诊断于一体的控制与保护策略设计及分析方法体系。主要研究内容如下：(1)建立了中子源多维冗余数字化控制策略体系架构,并发展了中子源控制策略可靠性指标定量建模与分析方法。采用光纤-以太网数据交换技术开发了一套基于控制器与数据传输通道多维冗余的数字化控制网络。引入故障树分析法建立了控制策略的危险失效概率模型,根据拓扑理论建立了控制网络的可靠度模型,并对这些可靠性指标在时域内进行了定量分析。结果表明这种多维冗余数字化控制策略大大提高了中子源控制系统的可靠性。(2)提出了复杂系统联锁逻辑设计中的多自由度非线性耦合方法,并建立了分布式联锁运算架构及其安全性分析体系。根据联锁原因和结果的多目标多参数非线性关系,采用分布式联锁运算架构为运行载体,以不同的自由度耦合到可能导致的联锁状态。利用马尔科夫模型分析法建立了联锁系统架构的安全性数学模型,分析结果表明分布式联锁运算架构有效地提高了联锁保护系统的安全性。(3)针对中子源选束系统的多输入多输出非线性特征,通过建立故障征兆与故障模式之间的非线性映射数学模型实现系统的智能故障诊断。针对加速管主高压电源纹波产生机理,通过纹波功率谱特征频率的分布实现对高压电源的性能评估与改进决策。针对束流轨迹偏移现象,提出了一种基于八卦限探针分布的中子源束流位置诊断系统及方法；针对真空系统的时滞性特征,提出了一种利用增益自适应补偿控制算法设计控制器的方法克服真空系统滞后性。最后,以中国科学院核能安全技术研究所研制的强流D-T聚变中子发生装置HINEG-I为平台,开展相关的实验研究,解决了若干关键问题,有效地保障了十二次方D-T聚变中子的成功引出。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O571.53

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本文编号：1285740