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《中国科学技术大学》 2017年
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氘氚中子发生器脉冲系统设计及控制方法的研究

孔令立  
【摘要】:强流氘氚聚变中子源是极其重要的准单能快中子源。脉冲系统的运行与安全是研制中子源需要关注的重要问题之一。本文在广泛调研和深入研究分析国内外氘氚中子发生器脉冲系统的设计及控制方法发展现状的基础上,针对中科院核能安全技术研究所强流氘氘聚变中子源HINEG(High Intensity D-T Fusion Neutron Generator)脉冲系统设计与控制方法中关键技术问题展开研究,完成HINEG脉冲系统的总体方案设计以及控制系统关键技术的研究。本文的主要研究内容包括完成了强流氘氚聚变中子源脉冲系统的多维冗余数字化控制方法的架构;提出了一种正交相位隔离方法,有效保证了控制信号传输过程中的准确性及稳定性;分析了主高压电源的纹波产生机理及抑制方法;解决了高频系统中谐振回路与功率放大电路之间多变量耦合问题,对脉冲系统的控制方法进行了可靠性分析。首先依据脉冲系统参数目标,完成了 HINEG脉冲系统的物理设计,包括高频系统、切割器、聚束器、功率放大电路及谐振电路等。根据串联系统与并联系统并行的控制系统要求,建立了脉冲系统多维冗余数字化控制方法体系架构,并发展出中子源控制方法可靠性指标定量建模与分析方法,基于故障树分析法所建立的控制策略大大提高了中子源控制系统的可靠性。其次针对脉冲系统的幅相稳定控制方法进行了研究,通过IQ调制和对幅度环以及相位环的优化设计解决了幅相控制的难题。针对脉冲系统控制信号在高压、强磁场的复杂环境下传输容易受到噪声干扰的难题,设计了正交相位隔离的方法屏蔽干扰信号,保证了控制信号传输的稳定性。另外对模糊神经网络算法实现脉冲系统中高频系统谐振回路与功放电路之间多变量控制进行了研究。最后完成了整个强流氘氚聚变中子源脉冲系统设计方法的可靠性分析研究,通过故障树的建立及德尔菲法验证了系统的可靠性。本文以强流氘氚聚变中子源为平台,对其脉冲系统的设计与控制方法进行了卓有成效的研究,保障了强流氘氚聚变中子源的运行安全。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O571.53

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