序

50年前，印度開始在塔拉普爾（Tarapur)建設沸水核反應堆機組，由此印度開始了核電機組的建設計劃。目前，印度已經有20多座運行發電的核電機組，此外還有多個核電機組處於建設、調試或規劃階段。印度核電發展規劃可以分為三個階段，而且該規括了多種不同類型的反應堆堆型研究和發展規劃。階段主要研究加壓重水反應堆技術，該技術在印度是比較成熟的技術，已成為印度發展重水堆的基礎；第二階段是在以鈾環混合碳化物作為燃料的快中子增殖實驗堆基礎行快中子增殖反應堆的研究；第三階段的重要規劃之一素作為核燃行反應堆的研究，並講行大規模發由先講面水反應堆設計采用微濃縮鈾或環混合釷為燃料，重水為慢化劑，輕水作冷卻劑；重水反應堆綜合了加壓重水反應堆和加壓輕水反應堆的設計優點和創新性，具有更高的核性能。同時重水反應堆的核燃料還行利用，因此重水反應堆已經成為印度大力發展的新一代核反應堆。核反應堆控制繫統設計、核反應堆堆芯控制算法設計和核由廣各個重要繫統的控制算法設計一自都是核電機組設計中具有挑戰性的問題，是在大型核反應堆中，氬的存在會引起反應堆堆芯率分布振蕩，因此也需要設計合適的控制算法對率分布振蕩現行控制和。因此，在過去的40多年中，反應堆堆芯率控制問題引起了許多研究者的關注。研究人員除了針對核電繫統設計傳統控制器來使得閉環繫統滿足穩定性要求外，還研究了大量的現代控制算法。由於現代控制算法既能使閉環繫統滿足穩定性要求，又能使繫統具有的控制性能，因此常采用現代控制算法行復雜性繫統和非線性繫統的控制器設計。本書介紹了狀態反饋和輸出反饋的相關概念，並將其應用於重水反應堆的控制器設計。本書結構清晰，語言。本書首先企紹了生講重水反應堆繫統的數學模型；然後，通過不同控制技術，設計了繫絞控制器.在此其礎上本書采用控制流程圖方法詳細闡述了繫統仿真分析過程，並將仿真結行了圖形化展示，以便於讀者的理解；最後本書對不同的控制技術的性行了對比。最後，向本書的作者表示感謝，感謝他們貢獻出寶貴知識。

本書適用於研究生和研究人員的學考。

印度原子能委員會

印度國家科學院院長

印度拉吉夫·甘地科學技術委員

印度技術信息

印度預測與評估委員會委員

阿尼爾·卡科德卡爾

20pan>年8月

1.pan>概述

盡管原子的體積是極小的，但是原子核中蘊含著巨大的能量。1904年，原子核物理學之父歐內斯特·盧瑟福曾寫道：“如果可以任意控制素的衰變速度，那麼就可以從少量的放射性物質中獲得巨大的能量。”1934年，物理學家恩利克·費米證實用中子可以使多種原子發生核裂變。1938年秋，德國科學家奧托·哈恩和弗裡茨·斯特拉斯曼在中子轟擊鈾靶的實驗中發素。1939年，奧地利物理學家莉澤·邁特納和奧托·羅伯特·弗裡施證實了哈恩實素發生了裂變，並使用“核裂變”來命名這一過程。194pan>年，費米和他的助手列奧·西拉德設想和提素鏈式反應，後來在費米的下實素鏈式反應行了應用。1942年初，由費米的科學家團隊在芝加哥大學成立，素鏈式反應的設計和驗證。1942年1pan>月，該團隊完成準備工作開始建造世界上座核反應堆。1942年12月2日上午，在伊利諾伊州芝加哥大學內，世界上座自持式原子核鏈式反應建成。至此，原子能的科學理轉換為技術現實[38]。核能發電是利用核能的一個重要方向，將核能轉變為電能的各種繫統的綜合稱為核電廠。20世紀50年代，座商用核電站開始運行。參考世界核能協會2016年的數據[8]，世界範圍內在運行的核電站有440座，分布於3pan>個國家的發電量超過380000MWe(兆瓦率)，另外有在建的核電站60多座；作為一種可持續的、可靠的並且無碳排放的能源，核能發電量大約占全世發電量的11.5%；除了商用核電站，還有大約240多座研究性核反應堆，這些研究性核反應堆分布在56個國家中。此外，還有180多個核反應堆為大約140艘船舶和潛艇提供動力。印度的核能發電(核電）是僅次於火力發電、水力發電和可再電的第四大電力來源。參考印度核電有限公司2016年的數據[7，印計有7個核電廠，2pan>座在運核電機組，核能發電能力為5780 MWe；此外有在建核電機組3座，建增核能發電能力3800MWe。在印度所有的核電站中，除了位於塔拉普爾原子能發電站的2個反應堆是沸騰水反應堆(簡稱沸水堆，BWR)及位於庫丹庫拉姆核電站的pan>座反應堆是加壓水慢化冷卻反應堆(簡稱壓水堆，PWR)外，其餘的反應堆全部是加壓重水慢化反應堆(簡稱重水堆，PHWR)。重水反應堆采用天然鈾作為核燃料，以重水作為慢化劑。在印度核能研究計劃中，研究計劃的階段是基於現有重水反應堆的運行經驗結合國際上的研究趨勢，以及印度本土化的研究成果對現有重水反應堆的設行；第二階段是在以鈾環混合碳化物作為核燃料的快中子增殖實驗堆的研究基礎行快中子增殖反應堆的研究；印度有很素保有量，因此第三階段是以釷作為核燃行反應堆的研究，行大規模發電[20-3pan>。為了實現釷燃料反應堆技術的設計及社燃料循環周期相關技術的研究，印度設計了重水反應堆（AHWR)。本書以重水反應堆作為研究對像。

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