摘要：为了开展热管堆的核功率控制方法研究,本文建立了MegaPower热管堆的轻量化动态模型,并基于此对设计的控制器进行了仿真验证。基于集总参数方法,研究了堆芯到热管再到换热器的传热模型,并建立了Simulink仿真模型。针对热管堆的控制方法,首先确定了以负荷跟踪和换热器出口温度不变为控制目标,然后设计了并联比例-积分-微分(PID)和串级PID两种控制器,并对比分析了两者的控制效果。结果表明:模型方面,模型的稳态误差不超过0.05%,其在无控制情况下的参数响应趋势与理论分析一致,且仿真速度较快;控制方面,2种控制器均能够达成控制目标,核功率和换热器出口温度的调节时间小于150 s,且波动幅值较小。因此,本文建立的热管堆的动态模型可以用于热管堆控制方法的仿真验证,基于PID设计的两种控制器具有较好的控制效果,且串级PID控制器的控制性能更好。

摘要：为了实现热管冷却核反应堆系统(简称热管堆)的自动运行控制,对反应堆功率自动控制方法进行研究。以MegaPower热管堆为例,采用集总参数思想进行研究。首先,对热管堆堆芯进行等效处理,并对热管换热器主要参数进行设计、计算。然后,应用点堆模型和热阻网络法建立热管堆系统的动态模型,从而进行反应性扰动和超临界CO_(2)(SCO_(2))流量扰动下热管堆的动态特性仿真与分析。从快速满足负荷需求并保持SCO_(2)布雷顿循环安全、稳定运行的要求出发,以负荷跟踪和保持换热器出口SCO_(2)温度恒定为控制目标,设计了以需求功率计算为核心的控制算法。分别对不同扰动作用下负荷跟踪的控制效果进行了仿真试验。试验结果表明,采用所设计的反应堆功率自动控制算法可以显著改善系统的动态性能。