实验入口

 

本实验立足国家核安全发展战略，服务湖南省核安全与放射性防护产业发展需求，依托学院实验教学示范中心，面向建筑环境与能源应用工程、核工程与核技术、辐射防护与核安全、核化工与核燃料工程、建筑电气与智能化等专业开展实践教学。

 

实验原理：

本实验基于放射性实验室辐射包容防护理论，融合多区域气流网络动力学、CFD 气溶胶输运机理与 MPC 模型预测控制算法，搭建机理仿真与智能应急调控耦合的虚拟仿真体系。分级负压梯度形成的定向气流屏障，是阻挡放射性气溶胶外泄的关键，通风调控效果直接决定辐射事故危害程度。该通风系统多变量、强耦合、大滞后，门体动作、过滤器故障、风机波动等扰动易破坏负压梯度，加剧扩散。底层通过气流网络模型计算各区压力风量，结合 CFD 仿真复现气溶胶迁移扩散沉降过程；上层采用 MPC 滚动预测压差与浓度，以防护安全阈值为约束，在线优化风机、风阀参数，实现多区域负压协同解耦调控，抑制气溶胶蔓延。平台设置气溶胶泄漏、过滤器堵塞、气闸开门等典型工况，内置防护规范知识库，校验控制安全性。学生可对比PID与MPC的事故响应效果，认识传统控制短板，一体化掌握辐射包容、气溶胶扩散及智能应急通风调控知识。

 

培养目标：

（1）知识目标

掌握放射性实验室通风系统辐射包容屏障功能，熟悉温湿度、分级负压、污染物防护控制原理及相关辐射防护规范。

理解多区域通风系统强耦合特性，掌握负压梯度维持、扰动传播与污染物扩散的安全边界条件。

了解MPC模型预测控制等智能算法原理，理解人工智能与机理仿真融合在核通风安全管控中的应用逻辑。

（2）能力目标

能够依据核安全指标，完成通风系统控制目标设定，开展常规与MPC智能控制方案调试与效果对比。

能够借助AI仿真平台识别风机、过滤器、门体扰动等故障，预判负压失稳、污染物泄漏风险并推演处置方案。

能够运用智能仿真手段优化通风管控策略，对照规范完成方案安全合规性评估与迭代改进。

（3）素养目标

牢固树立核安全底线思维和辐射防护红线意识，认识人工智能赋能核设施安全管控的价值；养成定量分析、方案比对、风险预判、依规施策的工程习惯，践行“机理为基、智能赋能、安全优先” 的工程理念，契合新工科人才培养要求。