بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با افزایش استفاده از انرژی هسته ای در فرآیند تولید برق، کنترل توان نیروگاههای هسته ای به لحاظ ایمنی از اهمیت ویژه ای برخوردار است . در این مقاله، با هدف کنترل توان راکتور های هسته ای آب تحت فشار، یک سامانه کنترل فازی تاکاگی سوگنو به عنوان یک روش کنترل هوشمند برای راکتور نوع آب تحت فشار مورد طراحی قرار گرفته است.
سامانه مورد نظر با وجود این سامانه کنترلی، بار درخواستی را تعقیب نموده و قابلیت تنظیم سطح توان را از خود نمایش می دهد. این سامانه کنترلی با وجود عدم قطعیت ها مورد سنجش قرار گرفته و تعقیب مناسبی از بار مورد نظر انجام داده است. محدودیت سامانه مورد طراحی، محدودیت ها و تقریب های معادله سینتیک نقطه ای با در نظر گرفتن پسخور های دمایی می باشد. با توجه به نوع تحت فشار بودن راکتور نیروگاه هسته ای بوشهر، این سامانه قابلیت گسترش و استفاده برای تنظیم سطح توان راکتور مذکور را دارا می باشد.
مقدمه
در حال حاضر نیروگاه های هسته ای نقش عمده ای را، در تأمین انرژی الکتریکی مورد استفاده بر عهده دارند؛ در این نوع نیروگاه ها، انرژی اولیه لازم به وسیله یک راکتور هسته ای تأمین می گردد. خاموش شدن و روشن سازی مجدد این نوع نیروگاه ها برخلاف سایر نیروگاه ها باعث صرف هزینه زیادی می شود. بنابراین باید از خاموش و روشن سازی مکرر این نیروگاه ها اجتناب گردد.
لذا یکی از مهمترین اهداف کنترلی در یک نیروگاه هسته ای افزایش قابلیت دسترس پذیری و انعطاف پذیری نیروگاه می باشد و از طرفی با توجه به اینکه این نوع نیروگاه ها باید از درجه ریسک پذیری پایینی برخوردار باشند، لذا نحوه کنترل توان راکتور های هسته ای در طول دوره کاری از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.[1] انصاری فر در مقاله خود با عنوان کنترل مد لغزشی راکتور به بررسی کنترل راکتور نوعی و نحوه تعقیب بار سامانه با کنترل مد لغزشی پرداخته است.[2] روش های کنترل هوشمند، خصوصا استراتژی کنترل فازی تاکاگی سوگنو، گزینه مناسبی جهت کنترل این سامانه می باشد.[3]
در گذر زمان و به سرعت کنترل فازی به دلیل قابلیت های متعدد خود، بخش بیشتری از کنترل فرآیند های صنعتی را به خود اختصاص داده است، مزیت اصلی این شیوه کنترلی، قابلیت انعطاف پذیری، سرعت بالا و نیز تعقیب مناسب بار مطلوب مد نظر می باشد. . در این مقاله، با هدف کنترل توان راکتور های هسته ای آب تحت فشار، یک سامانه کنترل فازی تاکاگی سوگنو به عنوان یک روش کنترل هوشمند برای راکتور نوع آب تحت فشار مورد طراحی قرار گرفته است. همچنین در پژوهش حاضر نشان داده شده است که پاسخ نسبت به تغییر پارامترها، عدم قطعیت های مدل سازی و اغتشاش غیر حساس باقی می ماند. در این پژوهش یک سامانه کنترل فازی با در نظر گرفتن اثر پس خور های دمایی بر اساس مدل سینتیک نقطه ای طراحی میگردد.
مدل قلب راکتور هستهای
بمنظور شبیه سازی قلب یک راکتور هستهای از معادلات سینتیک نقطهای با در نظر گرفتن یک گروه نوترون تاخیری و اثر پس خور های دمایی استفاده شده است.[4] مدل ترموهیدرولیک قلب نیز براساس معادلات انتقال حرارت بین سوخت و خنک کننده نوع نقطه ای ارائه شده است. معادلات سینتیک نقطه ای بر اساس مدل یک گروه نوترون تأخیری به صورت معادله شماره 1 است.
روش کار طراحی کنترلر فازی توان راکتور
معادلات مربوط به یک راکتور با یک گروه نوترون تاخیری همراه در نظر گرفتن اثر پس خور های دمایی، مدلی غیر خطی است؛ که میتوان با استفاده دسته ای از قوانین فازی به صورت معادله شماره 6 تشریح نمود.مدل خطی شده برای یک گروه نوترون تاخیری برای تعریف در تنظیم سطوح قدرت متفاوت برای ایجاد قواعد تاکاگی سوگنو با توجه به شرایط کاری راکتور را به فرم معادله شماره 8 می باشد. - 10 -
منحنی آبی رنگ نمایش گر روند تغییرات نسبی توان مطلوب می باشد. توان راکتور از %100 توان کاری تغییر پیدا کرده و به مقدار %70 توان نامی کاهش پیدا کرده است. بعد از 200 ثانیه کار در توان % 70 دوباره توان مطلوب افزایش یافته و به %100 توان نامی می رسد. منحنی آبی رنگ نقطه چین نمایان گر روند تغییرات توان نسبی راکتور با در اعمال عدم قطعیت %20 بر مولفه کسر نوترون های تاخیری و ثابت واپاشی می باشد. تطابق میان تغییرات نسبی توان مطلوب و حالت با عدم قطعیت مشاهده می گردد.
