Презентация Компьютерное моделирование работы ядерного реактора онлайн

Содержание слайда: Авторы проекта : Ондасынов Арнат , Майлыбаева Мира Школа : Областная специализированная школа-интернат для одаренных детей с углубленным изучением различных предметов Секция : Информатика

Содержание слайда: Цель исследования : Создание компьютерной программы, позволяющей моделировать изменение параметров работы ядерного реактора и управлять им.

Содержание слайда: Гипотеза: Если создать компьютерную программу, моделирующую параметры работы ядерного реактора, то появится возможность экспериментирования по изменению этих параметров в затрудненных финансовых и физических условиях, так как компьютерные модели проще и удобнее в использовании на производстве. Новизна научной работы: В настоящее время в Казахстане практически отсутствуют отечественные разработки в области управления ядерными реакторами.

Содержание слайда: Атомная электростанция (АЭС) – ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом). Атомная электростанция (АЭС) – ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом).

Содержание слайда: Ядерный реактор – это устройство, предназначенное для организации управляемой самоподдерживающейся цепной реакции деления, которая всегда сопровождается выделением энергии (1 МВт на 3·1016 актов деления в секунду). Схематическое устройство гетерогенного реактора на тепловых нейтронах 1-Управляющий стержень; 2- Радиационная защита; 3-Теплоизоляция; 4- Замедлитель; 5- Ядерное топливо; 6- Теплоноситель

Содержание слайда: Компьютерная модель включает в себя модель ядерного реактора с автоматическим управлением и контролем параметров реакции. Разработка программы выполнена в среде разработки Microsoft Visual C++ 6.0. В программе обеспечена возможность подачи команд оператором и моделирования нештатных ситуаций. Программа создана для работы под управлением операционной системы Windows.

Содержание слайда: Оперативно реагировать на изменения условий протекания реакции путем выработки необходимых корректирующих воздействий ; Гарантировать поддержание всех важных параметров в допустимых пределах; При выходе параметров за пределы нормального диапазона попытаться восстановить нормальный режим работы; Если параметры работы реактора таковы, что ситуация не может быть исправлена, производить экстренную остановку реактора; В критических ситуациях управления на себя должен брать блок защиты системы.

Содержание слайда: Описание логики управления Описание логики управления

Содержание слайда: Автомат управления теплоносителем (A1) Автомат управления теплоносителем (A1) Как следует из названия, этот автомат управляет теплоносителем. Для этого он использует информацию о температуре и, частично, о количестве нейтронов. Логика этого автомата имеет схожую структуру с логикой автомата А2, управляющего стержнями. В качестве выходных воздействий в автомате используются функции «увеличить скорость теплоносителя» и «уменьшить скорость теплоносителя». Автомат управления стержнями (A2) Этот автомат управляет стержнями. Для этого он использует информацию о количестве нейтронов и о температуре. Логика этого автомата имеет схожую структуру с логикой автомата А1. В качестве выходных воздействий в автомате используются функции «увеличить глубину погружения стержней» и «уменьшить глубину погружения стержней». Автомат управления запуском (A3) Этот автомат вызывается из автомата A0, когда его состояние соответствует запуску реактора. Автомат A3 отвечает за действия, связанные с запуском реактора: он ничего не делает до тех пор, пока не будет произведена предпусковая инициализация ретьих (не рассматриваемых в работе) систем (долговременные операции, такие как, разогрев труб). После этого автомат обеспечивает начальный разгон теплоносителя до определенной скорости с тем, чтобы автомат A0 мог перейти в состояние «Работа». Автомат управления остановом (A4) Этот автомат получает управление от автомата A0 в состоянии штатного останова реактора, которое происходит в случае нажатия оператором специальной кнопки на панели управления. Логика управления достаточно проста: сначала производится опускание стержней до максимума, затем реактор охлаждается (для этого теплоноситель разгоняется), а потом производится торможение теплоносителя. Автомат аварийного управления остановом (A5) Этот автомат, также как и автомат A4, управляет остановом, однако разница в том, что здесь останов экстренный. При первой передаче управления этому автомату включается аварийный звуковой сигнал. После этого автомат производит экстренные действия, связанные с быстрой нейтрализацией последствий факторов, вызвавших аварийную ситуацию.

Содержание слайда: В результате работы мы достигли своей цели и подтвердили гипотезу изложенные в абстракте. В результате работы мы достигли своей цели и подтвердили гипотезу изложенные в абстракте. В виду недоступности некоторых технических характеристик ядерного реактора описанной в работе, модель получилась приближенная. Однако при наличии точных данных модель легко усовершенствовать. Результаты работы можно использовать в обучении школьников и студентов, связанных с решением задач атомной энергетики. Учитывая все вышесказанное, мы можем сделать следующие выводы: Компьютерное моделирование позволяет проводить эксперименты, реализация которых в реальности дорогостояще, длительно, труднодоступна. Полученные результаты позволяют с полной уверенностью утверждать, что в Казахстане возможна разработка программного обеспечения для управления ядерными реакторами. Поскольку большинство данных по атомной технике относится к государственной или военной тайне, компьютерная модель получилась приближенной. Данная работа может быть продолжена и улучшена при наличии точных данных и перерасти в серьезную исследовательскую работу, и служит для развития атомной энергетики Казахстана.

Содержание слайда:     / / NUKE_DATA..h   / /   #ifnder NUKE_DATA_H_ #define NUKE_DATA_H_   #include “nuke_common.h”   const double SECONDS_IN_TICK = 1e-6;   / / шаг извлечения/погружения стержней [ проценты ] const double PIVOT_H_H = 0.2;   / / начальная глубина погружения стержней [ проценты ] const double INITIAL_PIVOT_H = 100;   / / начальная скорость циркуляция теплоносителя [ проценты ] const double INITIAL_HEAT_CARRIER _V = 1;   const double HEAT_ CARRIER _V_STEP = 5.0;   const double CALULATE_TICKS = 0.1; / / на столько увеличивается время при расчете   / / const double smallest_time_tick == 1;   class Nuke_model;   / / - [ структура данных для обмена между модулям] struct Nuke_data { friend class Nuke_model; / / модели должны быть доступны любые изменения параметров private: timetype _time; / / текущее время реактора (модели) / / Сделаны графики double _h; / / глубина погружения стержней, в процентах (0-100) double _k; / / коэфицент размножения (примерно равен 1) double _v; / / скорость обращения теплоносителя, в процентах (0-100) double _n; / / число вылетающих нейтронов, в процентах (0-100) double _Thc; / / температура теплоночителя, в процентах (0-100) / / Не сделаны графики double _Twa; / / температура рабочей зоны double _ N; / / тепловая мощность double _P; / / полезная мощность (электрическая) / / смещения для основных параметров double _dtime; / / смещения по времени (вперед/назад) double _dh; / / смещения глубины погружения (напр. стержень сломался) double _dk; / / смещения к-та размножения (напр. дырка в реактора) double _dv; / / смещения скорости теплонос (затор в трубах) double _dn; / / изменения числа нейтронов (доп. источник) double _dTwa; / / изменения темп. акт. Зоны (нарушен теплооток) double _dThc; / / изменения темп. Теплоносителя (нарушен теплопоток) public; / / constructor inline Nuke _data (); / / getters inline timetype time () const; inline double h () const; inline double k() const; inline double v() const; inline double n() const; inline double Thc() const; inline double Twa() const; inline double N() const; inline double P() const; / / setters: будут реализованы лишь примитивные сеттеры, не требющие сложных расчетов.Все нетривиальные, а также зависимые от выбранной модели расчеты будут производиться в Nuke_model / / / / protected:

Содержание слайда:     / / main parameters inline vold inc_time (timetype dt); / / инкрементировать время на dt   inline void inc_h( ); / / инкрементировать h – “погрузить стержни” на величину inline void dec_h( ) / / инкрементировать h – “выдвинуть стержни” на величину   inline void set_v(double v); / / установить скорость циркуляция теплоносителя inline void inc_v(); / / инкрементировать v inline void dec_v(); / / инкрементировать v   inline void set_Twa(double Twa); / / additional parameters   inline void set_dtime(double dtime); / / установить смещение параметра inline void set_dh(double dh); / / установить смещение параметра inline void set_dk(double dk); / / установить смещение параметра inline void set_dv(double dv); / / установить смещение параметра inline void set_dn(double dn); / / установить смещение параметра inline void set_dTwa(double dTwa); / / установить смещение параметра inline void set_dThc(double dThc); / / установить смещение параметра   / / inline void set_P(double P); задать уровень полезной мощности   / / inline void set_k(double); / / inline void set_n(double); / / inline void set_Twc(double); / / inline void set_Twa(double); / / inline void set_N(double); };   struct Csystem_data; struct Useriface_data;   / / - [ структура только для чтения – возраст / / struct Readonly_data : public Nuke_data / / { / / );   / / - [ структура данных для блока управления ЯР / / доступны изменения: / / инкрементировать h – “ погрузить стержни ” на величину / / декрементировать h – “ выдвинуть стержни ” на величину / / установить скорость циркуляции теплоносителя struct Csystem_data : public Nuke_data { public: Csystem_data(const Nuke_data& data) : Nuke_data(data) {}   inline void cd_inc_h() { ibc_h(); } inline void cd_dec_h() { dec_h(); } inline void cd_set_v(double v) { set_v(v); } inline void cd_inc_v() { inc_v(); } inline void cd_dec_v() { dec_v(); } };   / / - [ структура данных для интерфейса пользователя / / доступны изменения; / / инкрементировать h – “погрузить стержни” на величину / / установить скорость циркуляции теплоносителя struct Useriface_data : public Nuke_data { public: Useriface_data(const Nuke_data& data) : Nuke_data(data) {}   inline void ud_inc_h() { ibc_h(); } inline void ud_dec_h() { dec_h(); } inline void ud_set_v(double v) { set_v(v); }   inline void ud_set_dtime(double dtime); { set_dtime(dtime); } inline void ud_set_dh(double dh); {set_dh(dh);} inline void ud_set_dk(double dk); {set_dk(dk);} inline void ud_set_dv(double dv); {set_dv(dv);} inline void ud_set_dn(double dn); {set_dn(dn);} inline void ud_set_dTwa(double Twa); {set_dTwa(dTwa);} inline void ud_set_dThc(double dThc); {set_ dThc (dThc);}

Содержание слайда: inline void ud_set_Twa(double Twa); {set_ Twa (Twa);} inline void ud_set_Twa(double Twa); {set_ Twa (Twa);}   / / inline void ud_set_P(double P) { set_P(P);}     / / -------------------------------------------------- INLINES --------------------------------------------------------- / / -------------------------------------------------- Nuke_data --------------------------------------------------------   inline Nuke_data: : Nuke_data() : _time(0), / / начальная момент времени - 0 _h (INITIAL_PIVOT_H), / / стержни погружены на 100% _v(INITIAL_HEAT_CARRUER_V), / / теплоноситель циркулирует со скоростью 50% максимальной _n(0), / / поток нейтронов (?) _Thc(300), / / теппература рабочей зоны (?) _Twa(300 ), / / температура робочей зоны (?) _N(0), / / тепловая мощность (?) _P(0), / / полезная мощность (?) _dtime(0), / / смещение по времени (вперед/назад) _dh(0), / / смещение глубины погружения (напр. стержень сломался) _dk(0), / / смещение к-та размножения (напр. дырка в реакторе) _dk(0), / / смещение скорости теплонос (затор в трубах) _dv(0), / / изменения числа нейтронов (доп. источник) _dTwa(0), / / изменения тепм. акт. зоны (нарушен теплооток) _dThc(0), / / изменения тепм. теплоносителя (нарушен теплооток) { }   / / getters inline timetype Nuke_data: : time( ) const {return _time + _dtime; } inline double Nuke_data: : h () const { return _h + _dh; } inline double Nuke_data: : k () const { return _k + _dk; } inline double Nuke_data: : v () const { return _v + _dv; } inline double Nuke_data: : n () const { return _n + _dn; } inline double Nuke_data: : Thc () const { return _Thc + _dThc; } inline double Nuke_data: : Twa () const { return _Twa + _dTwa; } inline double Nuke_data: : N () const { return _N; } inline double Nuke_data: : P () const { return _P; }   / / some getters   inline void Nuke_data: :inc_time( timetype dt) ( _time += dt; )   inline void Nuke_data: :inc_h() { _h = ( (_h<100) ? _h + PIVOT_H_STEP : 100); } inline void Nuke_data: :dec_h() { _h = ( (_h>0) ? _h - PIVOT_H_STEP : 0); }   inline void Nuke_data: :set_v(double v) { _v = v; } inline void Nuke_data: :inc_v() { _v = ( (_v<100) ? _v + HEAT_CARRIER _V_STEP:100);} inline void Nuke_data: :dec_v() { _v = ( (_v>1) ? _v - HEAT_CARRIER _V_STEP:1);}   / / additional setters inline void Nuke_data: :set_dtime(double dtime) { _dtime = dtime; } inline void Nuke_data: :set_dh(double dh) { _dh = dh; } inline void Nuke_data: :set_dk(double dk) { _dh = dh; } inline void Nuke_data: :set_dv(double dv) { _dh = dh; } inline void Nuke_data: :set_dn(double dn) { _dh = dh; } inline void Nuke_data: :set_dTwa(double dTwa) { _dTwa = dTwa ;} inline void Nuke_data: :set_dThc (double dThc) { _dThc = dThc;}   inline void Nuke_data: :set_Twa(double Twa) { _Twa = Twa;}   / / inline void Nuke_data: : set_p(double P) { _P = P; }   #endif / / NUKE_DATA_H_