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毕业论文-次临界装置模拟平台研发，共66页，18703字，附外文翻译
中文摘要
清华大学工物系反应堆物理实验室的次临界装置，存在燃料包壳磨损、临界
安全等问题，不方便用于学生实验。本课题实现一个贴近真实装置的模拟平台来
代替它。使用有机玻璃、铝棒制作原装置的模型，学生可在模型上进行实验；用
MCU、微动开关阵列自动探测棒位，将棒位信息通过 RS-232 接口传递给计算机；
计算机上的堆芯计算程序计算出 keff 和原装置中子探测器输出脉冲频率，然后控
制 MCU 的 PWM 模块发出相应频率的脉冲给 NIM 机箱的定标器。这样学生可
以通过插棒、读定标器示数来完成实验，与原装置上的实验流程完全相同。模拟
平台搭建完成，并进行了模拟实验，结果满意，此套平台可代替原来的实验装置。
关键词：临界外推实验；MCU；微动开关；三维中子扩散方程数值解

目 录
第 1 章
引言 . 1
1.1 课题背景...... 1
1.2 课题的工作 .. 1
第 2 章次临界装置介绍 ... 3
2.1 次临界装置概述 . 3
2.2 临界外推实验原理 .... 4
2.3 临界外推实验流程 .... 6
第 3 章 次临界装置模拟平台设计思路 . 8
第 4 章 次临界装置模拟平台模型设计 ...... 10
4.1 堆芯模型设计 ... 10
4.2 燃料棒模型设计 ...... 10
4.3 堆芯支架设计 ....11
第 5 章 次临界装置模拟平台硬件设计 ...... 13
5.1 MCU . 13
5.1.1 MCU 的作用与选型...... 13
5.1.2 MCU 外设简介 ...... 14
5.2 棒位探测系统 ... 14
5.2.1 数字图像处理 ... 15
5.2.2 开关装置 .... 17
5.2.3 棒位探测系统硬件设计 .. 21
5.3  计算机和 NIM 机箱...... 24
第 6 章 次临界装置模拟平台软件设计 ...... 25
6.1 软件部分总体总述 .. 25
6.2 MCU 程序 25
6.3 计算机程序 27
6.3.1 计算机程序概述 ...... 27
6.3.2 计算模型 .... 29
6.3.3 堆芯计算程序 ... 30
6.3.4 堆芯计算程序的可靠性验证 . 32
第 7 章 模拟实验结果与分析 35
7.1 规则插棒方式 ... 35
7.2 不规则插棒 37
第 8 章 总结 ...... 39
插图索引 40
表格索引 42
参考文献 ..... 43
致 谢 ...... 44
声 明 ...... 45
附录 A 外文资料的调研阅读报告或书面翻译 .... 46
附录 B .... 50