Применение информационной технологии для моделирования динамики управления ядерным реактором с разбиением на зоны по вертикальной оси

Abstract

Розглянуто структуру інформаційної технології моделювання систем керування, яка включає блок моделей систем, модуль методів інтегрування й інші програмні елементи. Для аналізу динаміки керування ядерним реактором розроблено програми математичних моделей ядерного реактора ВВЕР-1000 серії В-320 і його систем керування у вигляді нелінійних систем диференціальних рівнянь у формі Коші. Для інтегрування нелінійних систем диференціальних рівнянь наведено алгоритм системного методу першого ступеня. Розглянуто математичну модель реактора ВВЕР-1000 як об’єкта керування з розбивкою на зони за вертикальною віссю в відносних змінних стану, наведено значення постійних параметрів моделі і початкові умови, що відповідають номінальному режиму. З використанням інформаційної технології для десяти зон реактора системним методом інтегрування виконано імітаційне моделювання динаміки керування ядерним реактором. Побудовано графіки нейтронних і теплових процесів в активній зоні реактора, а також змін аксіального офсету при скиданні навантаження реактора під впливом переміщення поглинаючих стрижнів і збільшення концентрації борної кислоти. Виконано аналіз динамічних процесів керування реактором. Програми методів інтегрування і моделей реактора ВВЕР-1000 серії В-320 включено до інформаційної технології для оптимізації маневрених режимів реактора.The structure of information technology for modeling control systems, which includes a block of systems models, a module of integration methods and other program elements, is considered. To analyze the dynamics of control of a nuclear reactor, programs of mathematical models of a WWER-1000 nuclear reactor of the V-320 series and its control systems in the form of nonlinear systems of differential equations in the Cauchy form have been developed. For the integration of nonlinear systems of differential equations, an algorithm of the system method of the first degree is presented. A mathematical model of a WWER-1000 reactor as a control object with division into zones along the vertical axis in relative variables of state is considered, the values of the constant parameters of the model and the initial conditions corresponding to the nominal mode are given. Using information technology for ten zones of the reactor, the system integration method was used to simulate the dynamics of control of a nuclear reactor. Graphs of neutron and thermal processes in the reactor core, as well as changes in the axial offset when the reactor load is dumped under the influence of the movement of absorbing rods and an increase in the concentration of boric acid, are plotted. The analysis of dynamic processes of reactor control is carried out. The programs of integration methods and models of the WWER-1000 reactor of the V-320 series are included in the information technology to optimize the maneuvering modes of the reactor.