洪景彦，彭 旦，郝 倩，吴小波，李义国，王梦娇

(中国原子能科学研究院 反应堆工程技术研究部，北京 102413)

微型中子源反应堆(MNSR)是一种以低浓铀(部分未低浓化的MNSR使用高浓铀燃料)为燃料、轻水作慢化剂、铍作反射层的罐-池式结构的小型低功率反应堆，功率约30 kW，最大热中子通量密度为1×1012cm-2·s-1。随着计算机运算速度的提高和计算机仿真技术的发展，控制系统的仿真变得越来越容易。对于研究堆这一具有一定不确定性的系统，应尽量减少在反应堆上进行热调试的时间。本文采用计算机仿真的方式对研究堆的控制系统进行研究，并对控制参数进行预整定。

1 数学描述及Simulink模型建立

通过对MNSR堆芯物理和MNSR闭环控制系统的研究，首先建立相关数学描述，在数学描述的基础上建立Simulink模型。主要包括描述MNSR堆芯物理的点堆动力学方程和闭环控制系统模型。

1.1 堆芯物理模型

描述MNSR堆芯物理的数学模型为点堆动力学方程[1-2]：

i=1,2,…，15

(1)

式中：n(t)为中子密度；ρ(t)为反应性；β为缓发中子有效份额；Λ为中子代时间；βi为第i组缓发中子有效份额；λi为第i组缓发中子先驱核衰减系数；Ci(t)为第i组缓发中子先驱核浓度。由于MNSR使用铍作为反射层，一般采用15组缓发中子建立点堆动力学方程，其中6组为普通缓发中子，9组为光致缓发中子。

1.2 闭环控制系统模型

MNSR闭环控制系统的原理框图如图1所示。

图1 MNSR闭环控制系统原理框图Fig.1 Diagram of MNSR close loop control system

1) 中子通量密度测量模型

中子通量密度的测量可等效为测量和模数转换(ADC)两个部分。中子通量密度测量可等效为一惯性环节，即：