工程教育专业认证是高校教育改革的重要内容和趋势,以认证促发展,通过专业认证,可以进一步规范专业人才培养体系和各教学环节,提高人才培养质量.为使本专业的实践教学环节更好地符合工程教育认证标准的要求,分析核工程与核技术专业实践教学现状.为达到工程教育专业认证对学生培养目标的要求,从完善实践教学体系、完善实践教学内容和教学方式、加强工程类实践教学质量控制机制、加强师资队伍建设四个方面对实践教学进行探索和实践,着力培养学生的工程实践动手能力和创新精神.

为了实现PID控制器参数的在线调节,利用BP神经网络的自适应能力,对PID参数进行实时整定,设计BP神经网络PID控制器.基于研究堆堆芯传递函数模型,结合堆芯控制系统设计原理,建立研究堆堆芯功率BP神经网络PID控制系统,开展堆芯动态仿真研究.结果表明,与传统PID控制器相比,BP神经网络PID控制器具有超调量小、响应快等特点,控制效果更佳,适用于研究堆堆芯功率控制.

为开展小型铅基快堆运行策略研究，建立堆芯传递函数模型，利用比例-积分-微分（PID）控制器，结合控制棒驱动机构，分别设计堆芯流量功率比恒定与堆芯稳定核功率的运行方案。分别建立不同运行策略下的控制系统，开展一回路流量阶跃和堆芯反应性扰动仿真。结果表明，在引入一回路流量阶跃下降工况下，稳定核功率运行方案由于堆芯功率恒定而导致堆芯出口温度过高；在流量功率比恒定方案下，堆芯功率跟随一回路流量下降从而保证堆芯出口温度迅速稳定在安全范围内；在阶跃反应性扰动下，2种方案均可迅速调控堆芯功率的上冲幅度和超调量，堆芯出口温度基本维持恒定。

With a complex operating environment and flexible operating conditions, a small pressurized water reactor（PWR） requires stronger anti-interference ability and faster load following response speed. To establish a global core power control system, based on the fuzzy multi-model of reactor core, the core power fuzzy controller is designed, and the core power fuzzy control simulation system is established. Then the working conditions such as core inlet temperature step disturbance and core power reference step change are simulated. The results show that the designed core power fuzzy control system of small PWR is suitable for the global dynamic response of the reactor core, which can achieve ideal control effect.

ADS次临界堆的功率控制与临界堆有本质的不同,临界堆大多以控制棒为控制手段来调节功率,而ADS次临界堆以控制棒和外中子源作为控制手段来调节功率.因此ADS系统的控制更为复杂且具有特殊性,有必要确定ADS次临界堆的控制策略.将控制棒反应性和外中子源强度同时设为受控对象,针对不同的堆芯相对功率偏差下,选择不同的受控对象,实现ADS堆芯功率控制.结果表明:采用切换受控对象的方案比单独以控制棒为受控对象的控制方案具有更优的控制效果.

为利用不同类型控制器的性能优势,基于堆芯模糊多模型,利用比例-积分-微分(PID)控制器和模糊控制器,结合T-S型模糊规则设计模糊切换控制器.以三里岛核电站压水堆堆型堆芯为例,建立一套堆芯功率模糊切换控制系统并开展仿真研究.结果表明,与传统PID控制器相比,所设计的堆芯模糊切换控制器更适用于堆芯反应性阶跃扰动和堆芯冷却剂进口温度阶跃扰动下的堆芯功率控制.

改革创新实验教学质量监控方法对于实现高等教育健康持续发展,促进实验教学与理论教学有机融合具有重要的现实意义.提出了"三阶段"实验教学质量监控理论及监控系统,将实验教学分为实验准备、实验过程、实验评价三个阶段,以实验教学整个过程为监控对象,实时监控、反馈评价各个阶段的工作,形成一个完整的、闭环的生态监控体系.

比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对堆芯功率控制过程存在适用性低的问题,而采用遗传算法(genetic algorithm,GA)整定PID控制器参数可以很好地解决此问题.为了实现铅冷快堆堆芯功率的有效控制,基于遗传算法PID控制器,结合堆芯状态空间模型,建立铅冷快堆堆芯功率控制系统,模拟堆芯反应性和堆芯进口温度扰动下系统的响应情况,并与PID控制器的控制结果进行比较.结果表明,外界存在扰动时,引入控制器可使堆芯达到稳定状态,与初始状态偏离较小,且遗传算法PID控制器的控制效果比PID控制器更为显著.

涉及核反应堆的实验具有高成本、高危险的特点,实现较为困难,因此开展核反应堆仿真实验设计是非常必要的.基于微扰理论和堆芯双输入双输出策略,利用Matlab/Simulink软件的状态空间模块,建立加速器驱动次临界反应堆堆芯动态仿真系统.并以CLEAR-IB次临界堆为例,设计实验内容并仿真.结果表明,堆芯进口温度阶跃上升2℃相比阶跃引入50 pcm的反应性对堆芯的影响小;由于堆芯燃料和冷却剂的反应性反馈,输出量堆芯的功率变化量和冷却剂平均温度变化量最终均达到稳定.实验的开设使学生深入理解核反应堆理论知识,也为"核反应堆运行仿真实验"课程的开设奠定了基础.

传统的堆芯功率PID控制器是基于单一功率水平处的堆芯局部模型设计的,难以准确描述整个堆芯功率水平范围的控制.因此,本文基于5个不同功率水平下的传递函数模型,通过三角隶属度函数加权,建立堆芯模糊多模型,并依据该模型设计堆芯功率模糊PID控制.以TMI型压水堆堆芯为对象,开展不同初始功率水平下的堆芯功率跟踪、堆芯进口温度扰动的控制仿真.结果表明,基于模糊多模型设计的堆芯功率模糊PID控制器可实现对堆芯功率的良好控制.

利用已有的微结构气体探测器科研测试平台,设计基于THGEM探测器性能模拟与测试开放实验.从实验设计到考核评价,本项目通过提炼加工部分科研实验,引导学生积极参与,将极大地增加学生实验课的学习收获,使学生在全面地观察和感悟气体探测器研发测试的过程中,进一步加深学生对专业知识的理解,激发学生的求知欲和创新性思维.

采用传统比例-积分-微分(PID)控制器开展堆芯功率控制,控制过程中存在超调量大、调节时间长的问题.为解决这一问题,基于堆芯传递函数模型,采用T-S型模糊规则对比例-微分(PD)控制器、PID控制器、模糊控制器进行加权及切换,设计T-S型模糊切换控制器.以铅冷快堆堆芯功率控制为例,建立堆芯功率T-S型模糊切换控制系统,开展堆芯相对功率设定值阶跃、堆芯冷却剂进口温度扰动仿真.结果表明,基于堆芯传递函数模型设计的T-S型模糊切换控制器可以实现对堆芯功率的良好控制.

影响手足口病疫情的气象因素众多、变量关系复杂,采用主成分分析法降低气象影响因子的维度,然后基于遗传算法BP神经网络建立手足口病疫情预测模型.以衡阳市手足口病为例,开展手足口病的疾病发病率预测研究.结果表明,模型预测的发病率与衡阳市实际手足口病发病率吻合良好,可作为手足口病疫情预测的一种有效方法.

反应堆堆芯核设计涉及大量方案的搜索与详细计算,缩短方案搜索时间有利于提高核设计效率.数据挖掘技术通过对大量数据进行学习与模式识别,可实现核设计方案物理参数的快速预测,更快地筛选出可行的备选堆芯方案.本文基于数据挖掘的决策树4种算法:C4.5、RepTree、Random Forest及Random Tree,在计算时以燃料富集度、含可燃毒物燃料棒数量及含量作为自变量,以寿期内keff不均匀系数偏差(KUCD)、径向功率不均匀系数偏差(RPNCD)、径向中子通量不均匀系数偏差(RFNCD)、堆芯寿期(CL)作为目标函数,构成目标函数符合度(CPF),利用大量已知核设计参数的组件及堆芯设计方案作为数据挖掘训练集,构建数据挖掘模型,并用于对未知核设计参数的组件方案集合(测试集)进行CPF快速预测.结果表明,4种算法利用训练集构建数据挖掘模型的时间在0.6 s以内,各算法的交叉验证精度均在0.7以上,其中C 4.5算法对C P F预测精度最高;对测试集方案的核设计参数预测中,单个方案的预测时间均在0.9 s以内,而Random Forest算法对CPF等于4的预测效果最好.

考虑到液态熔盐堆中熔盐燃料在主回路系统中流动,堆芯出口处燃料温度可有效表征堆芯运行状态.因此,为开展对液态熔盐堆堆芯出口温度控制的研究,直接采用堆芯微分方程组,设计一种基于堆芯出口温度控制的运行策略.基于堆芯微分方程模型,设计堆芯出口温度控制器,并基于Mat-lab/Simulink建立堆芯仿真系统.以MSBR堆芯为对象,开展堆芯反应性扰动、堆芯进口温度扰动、堆芯出口温度跟踪的仿真.分析表明,基于堆芯出口燃料温度控制策略设计的模糊PID控制器可以很好地实现堆芯稳定运行.

液态熔盐堆以流动的氟化物作为燃料,燃料熔盐靠主泵驱动在主回路系统中流动,采用控制棒对堆芯功率进行控制.为研究液态熔盐堆堆芯功率控制,基于多节点建模方法,将熔盐实验堆堆芯划分为9个节点区域,建立熔盐实验堆堆芯非线性模型,并对模型进行线性化.基于堆芯线性化模型,采用PID控制方法设计堆芯功率控制系统,对堆芯反应性扰动等工况开展控制研究.结果表明,基于堆芯多节点模型设计的堆芯功率PID控制器可以实现对液态熔盐堆堆芯功率的良好控制.

液态熔盐堆堆芯系统具有非线性、时变性等特点,模糊比例积分微分(PID)控制技术因初始论域不能跟随误差变化而伸缩,使得系统的控制精度降低,故设计了一种基于变论域模糊PID控制器的堆芯功率控制策略.以熔盐增殖堆MSBR堆芯为例,在堆芯入口温度扰动或堆芯反应性扰动下,使用Matlab/Simulink对PID控制、模糊PID控制与变论域模糊PID控制下的效果进行仿真对比.结果 表明,基于变论域模糊PID控制器建立的堆芯功率控制系统响应速度更快,超调量更小,控制效果更佳.

内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略,具有结构简单、设计直观、无需精确的数学模型、在线调整参数少等优点.为探索内模控制在反应堆控制领域中的应用,以熔盐实验堆堆芯功率控制为例,通过建立熔盐实验堆一回路系统线性化模型,采用内模控制技术,结合粒子群优化算法设计堆芯功率内模控制器.并基于MATLAB/Simulink建立熔盐实验堆一回路仿真系统,开展熔盐实验堆堆芯阶跃反应性扰动下的功率控制研究.结果表明,所设计的堆芯功率内模控制器可很好地控制堆芯功率,实现系统的快速稳定.

为研究锕系可燃毒物在板状燃料组件的燃耗特性和延长寿期的适用性,本研究以不同富集度的板状燃料为对象,计算分析了相同初始组件无限增殖因数(kinf)情况下的锕系可燃毒物装载量、燃耗深度、235U利用率等.结果 表明,在低富集度(4％～7％)情况下,240pu可燃毒物在寿期内表现出较好的转换效应,235U利用率高,可起到延长堆芯寿期的作用;在中等富集度(25％～40％)情况下,240pu可燃毒物的转换效应减弱,而231pa可燃毒物表现出较好的转换效应;在高富集度(70％～97％)情况下,231pa可燃毒物的转换效应减弱,但含231pa组件的235U利用率和达到的燃耗深度在所选锕系核素中最大;240pu可作为长寿期低富集度燃料可燃毒物的选择,231pa可作为长寿期中等、高富集度燃料可燃毒物的选择.

The reactor core model for a single power level can not accurately represent the dynamic characteristics of the core under different power conditions. In order to solve the problem, the triangle membership function is used to weigh five local models at different power levels, and the fuzzy multi-model simulation system is developed. Taking the PWR core as an example, the disturbance simulation of the reactivity and the coolant inlet temperature are carried out. The results show that the fuzzy multi-model simulation system can be applied to the simulation of different core power levels.