基于微分方程組的液態熔鹽堆堆芯出口溫度控制

曾文杰，姜慶豐，謝金森，于 濤,*

(1.南華大學 核科學技術學院，湖南 衡陽 421001；2.南華大學 核燃料循環技術與裝備湖南省協同創新中心，湖南 衡陽 421001)

熔鹽堆液體燃料鹽的流動特性，使其成為完全不同于傳統固體燃料反應堆的一種堆型。近年來，液態熔鹽堆的研究得到了許多研究者的廣泛關注。魏泉等[1]運用熔鹽堆點堆動力學程序，研究液態燃料熔鹽堆的運行物理特性；施承斌等[2]對 RELAP5 模型進行擴展，將其應用于液態燃料熔鹽堆的建模分析。周波等[3]運用Mathematica 7.0開展對熔鹽堆主回路衰變熱特性的研究。Vikram Singh等[4,5]針對MSBR(MSBR：molten salt breeder reactor)和液態熔鹽實驗堆開展了系統建模和動態仿真分析。W.H.Sides[6]針對MSBR開展了堆芯功率控制系統的設計研究。液態熔鹽堆中，液體燃料在主回路系統中流動，使得堆芯出口處燃料溫度成為直接表征堆芯運行狀態的參量。因此，開展液態熔鹽堆堆芯出口燃料溫度控制研究是必要的。

在設計堆芯出口燃料溫度控制系統前，需先建立液態熔鹽堆堆芯系統的數學模型。微分方程、傳遞函數和狀態空間表達是連續系統的3種數學表達形式。其中，狀態空間表達相當于微分方程線性化后忽略高階擾動項的矩陣形式，狀態空間和傳遞函數之間可以通過拉氏變換和反拉氏變換進行互相轉換。為開展液態熔鹽堆堆芯出口溫度控制研究，直接基于堆芯微分方程組，采用MATLAB/Simulink[7-9]建立堆芯仿真系統，基于該仿真系統設計堆芯出口處燃料溫度模糊PID控制器。以MSBR堆芯為對象，開展堆芯出口燃料溫度控制仿真。……