核反應堆控制

第1章　核反應堆控制概述
1.1　引言
1.2　核反應堆控制的物理基礎
1.3　反應性控制
1.3.1　中子吸收體移動控制
1.3.2　慢化劑液位控制
1.3.3　燃料控制
1.3.4　反射層控制
1.4　核電廠穩(wěn)態(tài)運行方案
1.4.1　二回路蒸汽壓力Ps恒定方案
1.4.2　冷卻劑平均溫度恒定方案
1.4.3　冷卻劑出口溫度恒定方案
1.4.4　冷卻劑平均溫度程序方案
1.5　核電廠運行控制模式
1.5.1　基本負荷運行模式
1.5.2　負荷跟蹤運行模式
習題

第2章　線性離散控制系統(tǒng)的分析方法
2.1　概述
2.2　離散控制系統(tǒng)的信號轉換
2.2.1　采樣－保持器
2.2.2　數(shù)－模轉換器
2.2.3　模－數(shù)轉換器
2.3　連續(xù)信號的采樣及其重構
2.3.1　連續(xù)信號的采樣
2.3.2　采樣信號的重構
2.4　離散系統(tǒng)的差分方程及其求解
2.4.1　用差分方程描述離散系統(tǒng)
2.4.2　差分方程的解法
2.5　Z變換
2.5.1　Z變換定義
2.5.2　Z反變換
2.5.3　Z變換性質和定理
2.5.4　Z變換計算方法
2.6　線性離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)
習題

第3章　線性控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析方法
3.1　狀態(tài)空間表達式的基本概念
3.1.1　基本概念
3.1.2　列寫系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的一般步驟
3.2　狀態(tài)空間表達式的建立
3.2.1　由微分方程建立狀態(tài)空間表達式
3.2.2　根據(jù)傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間表達式
3.2.3　傳遞函數(shù)與狀態(tài)空間表達式之間的關系
3.2.4　離散控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式
3.3　線性定常系統(tǒng)的線性變換
3.4　線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)方程求解
3.4.1　齊次狀態(tài)方程求解
3.4.2　非齊次狀態(tài)方程求解
3.5　線性定常系統(tǒng)的能控性和能觀測性
3.5.1　線性定常系統(tǒng)的能控性
3.5.2　線性定常系統(tǒng)的能觀測性
習題

第4章　核反應堆動力學模型
4.1　系統(tǒng)數(shù)學模型概述
4.2　核反應堆動態(tài)方程
4.2.1　點堆動態(tài)方程
4.2.2　核反應堆近似模型
4.2.3　反應性方程
4.2.4　氙的效應和動態(tài)方程
4.3　核反應堆的瞬態(tài)響應分析
4.3.1　考慮六組緩發(fā)中子的瞬態(tài)響應分析
4.3.2　等效單組緩發(fā)中子的瞬態(tài)響應分析
4.3.3　常源近似的瞬態(tài)響應分析
4.3.4　瞬跳近似的瞬態(tài)響應分析
4.3.5　時域響應的數(shù)值解法
4.4　核反應堆的傳遞函數(shù)
4.4.1　概述
4.4.2　零功率核反應堆的傳遞函數(shù)
4.4.3　具有溫度反饋核反應堆系統(tǒng)的傳遞函數(shù)
4.5　核反應堆的頻率特性
4.5.1　概述
4.5.2　零功率核反應堆的頻率特性
4.5.3　具有溫度反饋核反應堆系統(tǒng)的頻率特性
4.6　氙產(chǎn)生的傳遞函數(shù)和頻率特性
4.7　核反應堆的離散化模型
4.7.1　核反應堆的差分方程
4.7.2　核反應堆的脈沖傳遞函數(shù)
4.8　核反應堆的狀態(tài)空間表達式
習題

第5章　核反應堆控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.1　控制系統(tǒng)的性能與分析
5.1.1　控制系統(tǒng)的基本性能
5.1.2　線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.2　核反應堆系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.2.1　核反應堆系統(tǒng)的根軌跡與穩(wěn)定性分析
5.2.2　兩路并聯(lián)溫度反饋核反應堆系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.2.3　兩路串聯(lián)溫度反饋核反應堆系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.2.4　具有氙毒反饋核反應堆系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.2.5　石墨動力堆系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.3　實驗研究型核反應堆控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.3.1　實驗重水堆功率控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.3.2　研究堆功率控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.4　動力堆控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.4.1　不帶位置反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.4.2　具有位置反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.5　核反應堆數(shù)字控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.5.1　S平面與Z平面的映射關系
5.5.2　穩(wěn)定性判據(jù)
5.5.3　核反應堆功率數(shù)字控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
5.6　核反應堆穩(wěn)定性的狀態(tài)空間分析
5.6.1　李亞普諾夫第二法基本概念
5.6.2　線性定常系統(tǒng)的李亞普諾夫穩(wěn)定性分析
5.6.3　核反應堆系統(tǒng)的李亞普諾夫穩(wěn)定性分析
習題

第6章　壓水堆核電廠控制
6.1　概述
6.1.1　壓水堆核電廠
6.1.2　壓水堆核電廠的控制系統(tǒng)
6.1.3　核反應堆自穩(wěn)自調特性
6.2　壓水堆功率分布控制
6.2.1　軸向功率分布的描述
6.2.2　限制功率分布的有關準則
6.2.3　保護梯形與運行梯形
6.2.4　模式A運行梯形
6.2.5　模式G運行梯形
6.2.6　運行梯形實例
6.3　控制棒及其驅動機構
6.3.1　控制棒棒束組件
6.3.2　控制棒的性能
6.3.3　控制棒驅動機構與移動程序
6.3.4　控制棒位置
6.4　壓水堆功率控制
6.4.1　功率控制系統(tǒng)
6.4.2　冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng)
6.4.3　硼濃度控制
6.4.4　硼濃度調節(jié)的應用
6.5　控制棒位置監(jiān)測
6.5.1　控制棒位置探測器
6.5.2　控制棒位置監(jiān)測系統(tǒng)
6.6　穩(wěn)壓器壓力和液位控制
6.6.1　穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)
6.6.2　穩(wěn)壓器液位控制系統(tǒng)
6.6.3　穩(wěn)壓器控制的瞬態(tài)過程
6.7　蒸汽發(fā)生器液位控制
6.7.1　蒸汽發(fā)生器液位調節(jié)系統(tǒng)
6.7.2　主給水泵轉速控制系統(tǒng)
6.8　蒸汽排放控制
6.8.1　向凝汽器和除氧器的蒸汽排放控制
6.8.2　向大氣的蒸汽排放控制
6.9　汽輪機控制
6.9.1　汽輪發(fā)電機組的負荷特性
6.9.2　汽輪機控制系統(tǒng)的工作原理
6.9.3　調節(jié)閥驅動機構
習題

第7章　其他堆型核電廠控制
7.1　重水堆核電廠控制
7.1.1　坎杜堆功率調節(jié)系統(tǒng)
7.1.2　蒸汽發(fā)生器壓力控制系統(tǒng)
7.2　沸水堆核電廠控制
7.2.1　沸水堆核電廠的控制系統(tǒng)
7.2.2　先進沸水堆核電廠的控制系統(tǒng)
7.2.3　經(jīng)濟簡化型沸水堆核電廠的控制系統(tǒng)
7.3　氣冷核反應堆控制
7.3.1　改進型氣冷核反應堆控制系統(tǒng)
7.3.2　高溫氣冷核反應堆控制系統(tǒng)
7.4　鈉冷快中子增殖核反應堆控制
習題

第8章　核電廠的數(shù)字控制
8.1　概述
8.1.1　數(shù)字控制系統(tǒng)的組成與特點
8.1.2　計算機控制的分類
8.1.3　數(shù)字PID控制器
8.1.4　核電廠數(shù)字儀表與控制系統(tǒng)的功能與設計準則
8.2　核電廠的集中型計算機控制
8.2.1　坎杜堆核電廠計算機控制系統(tǒng)的組成
8.2.2　坎杜堆核電廠計算機控制軟件
8.3　核電廠的集散型計算機控制
8.3.1　核電廠集散型計算機控制系統(tǒng)組成
8.3.2　正常運行儀表與控制系統(tǒng)
8.3.3　安全儀表與控制系統(tǒng)
8.3.4　軟件系統(tǒng)
8.3.5　核電廠集散控制總線系統(tǒng)
習題

第9章　先進壓水堆核電廠控制簡介
9.1　非能動先進壓水堆核電廠控制
9.1.1　非能動先進壓水堆核電廠概述
9.1.2　非能動先進壓水堆功率控制
9.1.3　非能動先進壓水堆核電廠數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)
9.2　改進型歐洲壓水堆核電廠控制
9.2.1　改進型歐洲壓水堆核電廠概述
9.2.2　改進型歐洲壓水堆核電廠數(shù)字化控制原理
9.2.3　改進型歐洲壓水堆核電廠數(shù)字化儀表與控制系統(tǒng)
習題
參考文獻
附錄1　緩發(fā)中子份額和先驅核衰變常數(shù)
附錄2　常用拉普拉斯變換與Z變換表
附錄3　核反應堆的傳遞函數(shù)
附錄4　核反應堆的對數(shù)頻率特性曲線圖