Реєстраційний номер
0824U003083, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
27-08-2024
Статус
Захищена
Назва роботи
Удосконалення АСУ ТП за рахунок пошуку меж використання математичних моделей урахування внутрішніх збурень ЯЕУ
Здобувач
Петік Тая Володимирівна,
Керівник Лобачев Михайло Вікторович
Опонент Козлов Олексій Валерійович
Опонент Ромашов Юрій Володимирович
Рецензент Тарахтій Ольга Сергіївна
Рецензент Брунеткін Олександр Іванович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Одеська політехніка"
Опис
Дисертація присвячена розробці умов безпечної експлуатації та забезпечення керованості й сталості виробництва енергії в ЯЕУ при перехідних процесах в реакторі шляхом удосконалення математичних моделей і методів оптимізації АСУ потужністю ЯЕУ з ВВЕР-1000, використовуючи межі представлення внутрішніх збурень активної зони.
У першому розділі «Моделювання АСУ ТП енергетичних об’єктів. Проблеми і тенденції галузі енергетики» проведено аналіз сучасного стану ядерної енергетики у світі, розглянуто проблеми систем управління АЕС, тенденції автоматизації для їх вирішення, технології безпечної експлуатації і ризики позаштатних ситуацій, варіанти автономного керування АЕС, зокрема нейронні мережі та глибоке навчання, алгоритми та інформаційні технології параметричної оптимізації, а також моделі і методи автоматизованого управління ЯЕУ.
У другому розділі «Математичне моделювання енергоблоку з реактором з водою під тиском як об'єкта керування» представлено розвиток тривимірної математичної моделі активної зони. Ця модель дозволяє автоматизоване управління в реальному часі, враховуючи характеристики гомогенного і гетерогенного поглиначів нейтронів, що сприяє підтримці сталості електричної потужності та аксіального офсету. Математична модель енергоблоку включає моделі реактора, парогенератора, турбогенератора та інших систем. Модель ЯЕУ розглядається як розподілена багатозонна модель, де керуючі впливи – концентрація борної кислоти та положення регулюючих стрижнів. Математична модель кінетики враховує реакції поділу ядер 235U і 239Pu, що забезпечує точне відтворення динаміки реактора. Модель енерговиділення враховує енергію поділу ядер, а модель теплопередачі деталізує теплові процеси. Моделі ефектів реактивності враховують вплив регулюючої групи, концентрації борної кислоти, зміни потужності та температури, дозволяючи аналізувати та контролювати збурення реактивності. Модель парогенератора описує теплообмін і утворення пари, зв'язки між параметрами, такими як об'єм живильної води, маса та об'єм пари, температурні та теплові впливи, тиск і витрата пари. Модель турбогенератора охоплює динаміку агрегату, враховуючи зміни в потужності генератора, тиску пари та частоті обертань ротора турбіни. Модель урахування запізнювання теплоносія враховує обмежену швидкість переміщення теплоносія та його вплив на теплові процеси. Представлені математичні моделі є важливим інструментом для досліджень та покращення систем управління ЯЕУ.
У третьому розділі «Імітаційне моделювання керування енергоблоком з ВВЕР-1000 при внутрішніх та зовнішніх збуреннях» представлено спрощену структуру розподіленої моделі активної зони реактора. Модель поділена на зони за висотними шарами, секторами за сегментами 60° симетрії та ділянками групи ТВЗ всередині сектора за строком експлуатації. Комплексна комп’ютерна імітаційна модель енергоблоку як об'єкта керування включає моделі реактора, парогенератора, турбогенератора та запізнювання теплоносія в трубопроводах. Розглянуті статичні програми регулювання потужності енергоблоку, проведені їх систематизація та аналіз з представленням результатів у вигляді таблиці, що допомогло при виборі стратегії керування. Метод автоматизованого управління плановою зміною потужності ЯЕУ, що отримав подальший розвиток, складається з трьох контурів керування: один підтримує зміну потужності реактора за рахунок рівноважної моделі концентрації БК в теплоносії, другий підтримує необхідне значення аксіального офсету зміною положення регулюючих стрижнів ОР СУЗ, а третій температурний режим теплоносія за рахунок регулювання положення головних клапанів ТГ.
У четвертому розділі «Вдосконалена автоматична система регулювання потужності енергоблоку АЕС з ВВЕР-1000» досягнуто мету дослідження. Розглянуто різні підходи до управління реактором у маневреному режимі, вказуючи на ефективність управління аксіальним офсетом, зниження ксенонових перехідних процесів та мінімізацію водообміну. Розроблено структурну схему АСУ для циклічного навантаження, що враховує фізико-математичну та апроксимаційну моделі об’єкта для трьох статичних програм регулювання. Це дозволило виявити ефективні стратегії управління, забезпечуючи стійкість активної зони та оптимальну структуру АСУ. Вдосконалена комп’ютерна система автоматизації ЯЕУ забезпечує стабільне і контрольоване енерговиділення по об’єму активної зони реактора, мінімізуючи зовнішні та внутрішні збурення. Виявлено межу використання фізико-математичної та апроксимаційної моделей для імітаційного моделювання АСУ зміни потужності. Збільшення допустимого відхилення від розрахункових значень реактивності сприяє вхідності значень реактивності, отриманих з апроксимаційною моделлю, до коридору відхилень, що є об'єктом дослідження меж використання внутрішніх збурень активної зони з метою забезпечення балансу між точністю модельованих значень та часом моделювання процесу. Отримані результати можуть бути використані у подальших дослідженнях та розробках для підвищення ефективності та надійності роботи ЯЕУ.
Дата реєстрації
2024-09-09
Додано/оновлено в НРАТ
2024-09-09 / 2026-07-01
