Моделирование процесса управления ядерным реактором

© 2004 Е.Г. Князев, С.А. Сытник, А.А. Шалыто

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики

Отсюда можно скачать полный текст документации в формате pdf (600 Кб)
Исполняемый модуль программы
Исходные коды проекта

Аннотация

Цели и задачи проекта

Целью данного проекта является построение модели ядерного реактора и его системы управления. Модель «реактор система управления» предназначена для проведения испытаний работы в различных режимах, в том числе аварийных.

Предлагаемая модель является учебной и не претендует на полноту описания процесса управления ядерным реактором. Авторы предполагают, что описанный подход может применяться при проектировании, реализации и тестировании реальных систем управления.

При разработке модели применен метод объектно-ориентированного проектирования и программирования с явным выделением состояний. Этот подход позволяет формализовать написание программного кода и вывод трассировочной информации в терминах автоматов и состояний.

Выполненный проект содержит полную документацию по всем элементам проекта, включая спецификацию программы (описание входов и выходов, графов переходов), исходный код (за исключением графических файлов), а также полный отчет о работе программы.

Достоинствами использованного подхода применительно к задаче проектирования системы управления ядерным реактором являются:

• предсказуемость работы программы (благодаря точному соответствию логики работы программы графу переходов);
• полные формальные отчеты в терминах автоматов о поведении программы, в том числе и в критических ситуациях;
• возможность внесения изменений с сохранением гарантии работоспособности.

Состав системы моделирования

• математическая модель ядерного реактора с множеством входных и выходных параметров;
• модель автоматической системы управления ядерного реактора, спроектированная в соответствии с требованиями отказоустойчивости;
• система визуализации, отображающая данные модели и имеющая возможность изменять параметры модели и системы управления в реальном времени;
• проектная документация.

Модель ядерного реактора

Производится моделирование цепной ядерной реакции деления. В ходе моделирования рассчитываются следующие параметры: поток нейтронов в единицу времени через единицу площади, выделяемая тепловая мощность, температура в активной зоне и другие. Введен учет циркуляции теплоносителя.

Параметром регулирования скорости реакции служит глубина погружения стержней замедлителя в активную зону.

Расчеты производятся при помощи известных формул, описывающих происходящие процессы. Сделана попытка воспроизвести параметры реакции реальных ядерных реакторов.

Система управления ядерного реактора

Система управления - система взаимосвязанных автоматов, анализирующих значения входных переменных, характеризующих протекающую реакцию. На основе состояний автоматов и значений входных переменных формируются значения выходные воздействия (указания поднять или опустить стержни).

К системе управления реактором предъявляются высокие требования отказоустойчивости и надежности. Поэтому система должна обеспечивать набор соответствующих функций: контроль состояния реактора, возможность автоматической остановки реактора в критической ситуации.

Система визуализации

Система визуализации процесса моделирования призвана отображать важные параметры в ходе эксперимента. Система визуализации предоставляет возможность наблюдения за работой системы управления.

Пользовательский интерфейс программы позволяет модифицировать отдельные параметры работы модели ядерного реактора.

Проектная документация

В состав проектной документации входит: техническое задание, словесное описание алгоритма работы, графы переходов автоматов, схемы связей, протокол работы программы, исходный код программы.