Аналоговая модель

"477468 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯКВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ Союз Советскитт Социалистических Республик(2 51) М. Кл. 6 21 с 170 с присоединением заявки М . Государстеенныи квинт Совета Министров ССС по делам изобретений и открытий. филипчук, П. Т. Потапенко, А. Н, Косилов и А, А. Кучеренко Трудового Красного Знамени инженерно- физический институт сковский орде(54) АНАЛОГОВАЯ МОДЕЛ Известнаядерного реасторов, модел(оператор Лузел сетки дщих свойствонных усилитрез узел сеткратной связью сеточная ая из се фузию при этоз дения ра парой щих замк ложителмодель тки резиейтронов т каждый змножаю- операцинутый чеьной обаналоговая ктора, состоящ ирующих диф апласа . ),ля воспроизве обслуживаетс елей, образую и контр с представлеодномерна Изобретение относится к устройствам для моделирования пространственно-зависимой кинетики ядерного реактора. Оно может быть использовано при исследовании динамики нейтронного поля в активной зоне для учета влияния стержней управления на распределение мощности в активной зоне для учебных целей.Аналоговая модель позволяет провести в короткий срок обширную программу исследований при разработке многоканальных систем регулирования нейтронного поля: испытания различных структур и типов регуляторов, выбор оптимальных настроек, анализ всевозможных аварийных режимов и неисправностей в системе регулирования, воспроизведение любых переходных процессов для различных возмущений и настроек регуляторов, анализ устойчивости регулятора нейтронного поля и др. Поскольку прн моделировании неитронного поля требуется разбивать активную зонупа десятки нли сотни ячеек, то подобные модели очень сложны, громоздки и дороги.Целью изобретения является сокращениеколичества операционных усилителей и, какследствие, стоимости аналоговой моделиядерного реактора.Это достигается тем, что в предлагаемой10 модели все резисторы, питающие узлы сетки,другими выводами соединены между собой иподключены к выходу блока усилителей, являющемуся общим для всех узлов, При этомблок усилителей моделирует передаточную15 функцию точечного реактора. На вход этого блока, содержащего от двух до четырехусилителей, подключены резисторы для суммирования сигналов с узлов сетки, К узламсетки через дополнительные резисторы под 20 соединены источники напряжения, имитирующие реактивность.Таким образом, в предлагаемой моделипрактически независимо от количества ячеекиспользуется всего два - четыре усилителя,2 З что позволяет во много раз сократить количество приборов. Стоимость предлагаемоймодели в десятки раз меньше стоимости прототипа,На чертеже п на схема предлаЗо гаемой модели ( я модель).3Модель содержит цепочку из резисторов 1Яо) .Для двумерной модели используют сетку,а для трехмерной - решетку таких резисторов,К каждому узлу цепочки присоединеныследующие резисторы: суммирующие резисторы 2 (й), подсоединенные другими выводами к суммирующему входу операционногоусилителя 3; питающие цепочку резисторы 4 ф, ), подсоединенные другими выводами к мощному выходному усилителю 5 постоянного тока; резисторы 6 (г ), каждый изкоторых подсоединен другими выводами ксвоему низкоомному источнику напряжения,моделирующего возмущения по реактивности,или на землю, если возмущение по реактивности в данную ячейку не подается.Потенциалы узлов сетки и, моделируютотклонение нейтронного поля в -й ячейкеот базового значения.Модель работает следующим образом.Потенциалы со всех узлов сетки суммируются на операционном усилителе 3, на выходе которото напряжение пропорциональноотклонению интегральной мощности реактораот базового, например номинального, значения.Базовому режиму реактора и номинальному распределению мощности по объему реактора соответствуют нули напряжений навыходах всех усилителей и в узлах сетки.Сигнал с выхода первого усилителя подается на вход усилителя 7, который со своейцепью обратной связи моделирует передаточную функцию реактора (цепочки 8 (Р,С,.) -действие запаздывающих нейтронов, цепочка 9 Ям С) - действие мощностейотрицательной обратной связи). Далее сигналусиливается по мощности усилителем 5 который, в свою очередь, питает через резисторы 4 (Р ) все узлы сетки. Поскольку токчерез резисторы 4 (Р ) моделирует размножение нейтронов в ячейках с различными потоками, а обусловлен общим напряжением свыхода блока усилителей, то величина Рдля каждого узла должна быть выбрана всоответствии с форм-фактором (отношениепотока в данной точке или ячейке к среднемупотоку).Покажем теперь в качестве иллюстрацииработы предложенной модели, при каких условиях она моделирует отклонения нейтронного поля в активной зоне в статике и динамике.Уравнения для отклонений нейтронногопотока, например, для одномерного реакторамогут быть представлены в виде:М 2477468 4М - длина миграции нейтронов; бп- отклонение нейтронной плотности в /-й ячейке от базового значения; Й 0. и Ыг - соответственно базовое значение коэффициента раз.5 мпожения и его отклонение в 1-й ячейке;5 - оператор Лапласа; Р 1,; - доля и постоянная распада ядер-излучателей запаздывающих нейтронов г-й группы; 1 - время жизни нейтрона; К и Т - коэффициент 10 и постоянная времени отрицательного мощпостного коэффициента реактивности; У - число ячеек, па которые разбита активная зона,Уравнение статики для реактора получа ем из выражения (1) подстановкой 5=0:М 2Ьг, 1+ бп 1 - 2 оп, + Мп" +lгде- форм-фактор, учитывающий базовую форму распределения нейтронного потоЗ 0 ка и вычисляемый по формуле5 п 0=1, 2,., Л 1 (4)и,.)35 пу, 6 пр =/ 25 40 ю К - / 2 бп,+ бп,Йг О М Яю й, бп; 1+ бп;ю+1 -50 Из подобия уравнений 2 и 4 находят расчетные соотношения для определения номиналов схемы:г 2ЯоМг п 0 М и Мг, йс К - й Яю г 1 Й Часть номиналов резисторов может быть55 выбрана произвольно, важно лишь удовлетС другой стороны для приведенной схемы:Гупи.=- х и.(/0 тВведем масштабы по плотности нейтронови по коэффициенту размноженияи,=МБпи.=М И;,45 Тогда уравнение 3 можно переписать ввиде(7) 5ворить уравнениям подобия 5 н б, Величина К выбирается порядка 2 - 3.Номиналы цепочек блока динамики выбираются из следующих соотношений.Задаваясь, например, для операционного усилителя 3 К, = 1 (в этом случае, навыходе его моделируется интегральная мощность реактора), получаем, чтоКЛ йР,ММДля цепей обратной связи усилителя 7имеем следующие расчетные соотношения,=й;С, (10)л;К 2 (11)Я,И, наконец, общий коэффициент усиленияблока трех усилителей К = К, К, К, должен быть положительным и удовлетворятьсоотношению 6,В качестве усилителя 5 можно использовать, например, операционный усилитель, питающий электромашинный усилитель, охва ченные глубокой отрицательной обратной связью или другие мощные усилители постоянного тока.5 Погрешность моделирования отклоненийнейтронного поля - в отдельных узлах сетки от базового распределения не превыша.ет 10/О, что составляет погрешность 1% в определении значения нейтронного потока.1 ОПредмет изобретения Аналоговая модель ядерного реактора, содержащая операционные усилители, сетку ре зисторов, имитирующих диффузию нейтронов,к узлам которой присоединены питающие резисторы, моделирующие поглощение и размножение нейтронов, отличающаяся тем, что, с целью сокращения числа операционных уси лителей, выход блока усилителей, моделирующего передаточную функцию точечного реактора, подсоединен к узлам сетки через питающие резисторы, вход блока соединен с узлами через суммирующие резисторы, при 25 этом к узлам сетки через дополнительные резисторы подсоединены источники напряжения, имитирующие реактивность.