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核反应堆堆芯功率模糊切换控制系统开发及应用

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核动力工程 2021年第2期42卷 110-114页

作者：姜庆丰曾文杰南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001

为利用不同类型控制器的性能优势,基于堆芯模糊多模型,利用比例-积分-微分(PID)控制器和模糊控制器,结合T-S型模糊规则设计模糊切换控制器。以三里岛核电站压水堆堆型堆芯为例,建立一套堆芯功率模糊切换控制系统并开展仿真研究。结果表... 详细信息

为利用不同类型控制器的性能优势,基于堆芯模糊多模型,利用比例-积分-微分(PID)控制器和模糊控制器,结合T-S型模糊规则设计模糊切换控制器。以三里岛核电站压水堆堆型堆芯为例,建立一套堆芯功率模糊切换控制系统并开展仿真研究。结果表明,与传统PID控制器相比,所设计的堆芯模糊切换控制器更适用于堆芯反应性阶跃扰动和堆芯冷却剂进口温度阶跃扰动下的堆芯功率控制。

关键词：堆芯模糊多模型堆芯功率模糊切换控制器

容积旋转调强模型及乳腺癌术后放疗剂量学研究

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容积旋转调强模型及乳腺癌术后放疗剂量学研究

作者：姜庆丰川北医学院

学位级别：硕士

目的：本研究通过应用容积旋转调强放射治疗技术(VolumeModulated Arc Radiotherapy，VMAT)于模拟靶区、乳腺癌改良根治术后的辅助放疗，探究VMAT特性及其应用于乳腺癌根治术后放疗的可行性及优势。材料与方法： 1.模型研究：在腹部体... 详细信息

目的：本研究通过应用容积旋转调强放射治疗技术(VolumeModulated Arc Radiotherapy，VMAT)于模拟靶区、乳腺癌改良根治术后的辅助放疗，探究VMAT特性及其应用于乳腺癌根治术后放疗的可行性及优势。材料与方法： 1.模型研究：在腹部体模中建立不同形状的靶区，分别计划设计：对直径5cm的圆柱形靶区设计共面均匀分布9野三维适形计划(CRT)，360o单弧VMAT治疗计划(1aVMAT);对厚度2cm的环形靶区(环外直径7cm环内直径5cm)分别设计共面均匀分布9野逆向静态调强计划(9fIMRT)，双360o弧VMAT治疗计划(2aVMAT);对偏中心的1/4周弧段靶区设计7野逆向静态调强计划，190o～70o单弧，190o～70o双弧(2aVMAT)，181o～271o、340o～70o双短弧计划(2saVMAT)。在相同靶区等效均匀剂量(EUD)情况下比较各计划靶区及周围正常组织的剂量学参数。 2.病例研究：30例乳腺癌改良根治术后拟放疗患者行CT扫描，照射靶区包括胸壁及锁骨上淋巴引流区，处方剂量为50Gy/25次;比较CRT、7野sIMRT、VMAT三组计划的靶区及重要危及器官(肺、心脏、对侧乳腺、甲状腺、肱骨头等)剂量学参数及计划执行效率。ADAC Pinnacle 9.0放射治疗计划系统设计计划，Elekta公司Synergy直线加速器执行计划。结果： 1.圆柱形靶区模型高剂量受照体积(≥V20%)单360弧VMAT较9野适形大近50%(641:403)。低剂量区体积(V10%)CRT大于VMAT(3679:2908)。Vx%:表示模体接受高于x%处方剂量的受照射体积,其值单位为cm。两计划MU值相当(2228:2292)。VMAT较CRT缩短50%治疗时间(261:515)。双弧VMAT提高环形靶区的适形度及降低高剂量区体积，但低剂量区体积(V20%)较9野sIMRT计划高。双弧VMAT计划MU值较sIMRT高(1113:964)。VMAT较IMRT缩短66%治疗时间(190:559)。弧段状靶区2saVMAT较2aVMAT、1aVMAT、7fIMRT改善靶区和适形度和均匀性及更低的高剂量受照体积。7fIMRT较VMAT有更高的热点区(＞V106%)体积和低剂量区体积，VMAT间热点体积相当。VMAT较IMRT显著缩短治疗时间,其中以1aVMAT最快(87s),其次2saVMAT(129s),再次2aVMAT(162s),7fIMRT(405s)最慢。 2.对乳腺癌改良根治术后放疗病例研究显示，2saVMAT、sIMRT有相似的靶区剂量分布，均较切线野CRT改善计划靶区的剂量分布。VMAT可以减少低剂量区体积。靶区的适形度指数分别为sIMRT(0.67)、VMAT(0.63)、CRT(0.44)，差异有显著性。高于110%处方剂量的靶区体积平均值均小于2%。VMAT、sIMRT技术能降低乳腺癌术后放射治疗主要危及器官患侧肺组织、心脏及靶区附近正常组织的高剂量区体积，VMAT分别降低患侧肺V20、V30、V40平均体积8%、10%、11%,p<0.05(Vx:表示接受高于x Gy剂量的受照射体积);对13例左侧乳腺癌病例单独进行心脏受照射情况分析：VMAT和sIMRT可以降低心脏高剂量区(≥20Gy)体积，增加低剂量区(≤10 Gy)体积，心脏平均剂量VMAT和CRT均低于sIMRT。VMAT和sIMRT计划减小高剂量区(≥20Gy)受照体积,增加低剂量区(≤10 Gy)受照体积的情况在包括心脏、患侧肺、全肺、正常组织中均有体现,以sIMRT最为明显。3、乳腺癌病例分析，VMAT较CRT和sIMRT更快的完成处方剂量的照射，能提高工作效率。VMAT治疗时间平均为152(107～214)秒(s)，CRT治疗时间平均为231(152～434)s，sIMRT治疗平均时间为485(432～550)s,每分次机器跳数VMAT(450±46MU)与CRT(489±48)均较sIMRT(753±143) MU值小。结论：VMAT适用于不同形状的靶区治疗，VMAT可以提高环形靶区及弧段状形靶区适形度及均匀性，降低靶区周围的正常组织高剂量区体积。VMAT应用于乳腺癌改良根治术后的放疗是可行的，VMAT较CRT有更优的靶区剂量分布和更小的危及器官高剂量受照体积。对类似乳腺的偏人体中心的放疗靶区，采用两段小角度VMAT治疗弧，可以改善靶区的剂量分布。VMAT可以缩短治疗时间，提高患者舒适性和放疗工作效率。

关键词：容积旋转调强三维适形放射治疗乳腺癌剂量学

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基于模糊多模型的堆芯功率控制

原子能科学技术 2020年第3期54卷 464-469页

作者：曾文杰姜庆丰谢金森于涛南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学核燃料循环技术与装备湖南省协同创新中心湖南衡阳421001

传统的堆芯功率PID控制器是基于单一功率水平处的堆芯局部模型设计的,难以准确描述整个堆芯功率水平范围的控制。因此,本文基于5个不同功率水平下的传递函数模型,通过三角隶属度函数加权,建立堆芯模糊多模型,并依据该模型设计堆芯功率模... 详细信息

传统的堆芯功率PID控制器是基于单一功率水平处的堆芯局部模型设计的,难以准确描述整个堆芯功率水平范围的控制。因此,本文基于5个不同功率水平下的传递函数模型,通过三角隶属度函数加权,建立堆芯模糊多模型,并依据该模型设计堆芯功率模糊PID控制。以TMI型压水堆堆芯为对象,开展不同初始功率水平下的堆芯功率跟踪、堆芯进口温度扰动的控制仿真。结果表明,基于模糊多模型设计的堆芯功率模糊PID控制器可实现对堆芯功率的良好控制。

关键词：模糊多模型堆芯功率控制模糊PID控制器

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液态熔盐堆堆芯功率模糊PID控制

核动力工程 2020年第1期41卷 93-98页

作者：姜庆丰谢金森曾文杰陈乐至南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001

液态熔盐堆采用熔融氟化盐为燃料,燃料熔盐出口温度是衡量熔盐堆安全的重要指标。通过堆芯功率控制可实现燃料熔盐出口温度控制。将液态熔盐堆堆芯划分成内区和外区,并基于能量守恒原理建立堆芯非线性模型,采用微扰理论对非线性模型进... 详细信息

液态熔盐堆采用熔融氟化盐为燃料,燃料熔盐出口温度是衡量熔盐堆安全的重要指标。通过堆芯功率控制可实现燃料熔盐出口温度控制。将液态熔盐堆堆芯划分成内区和外区,并基于能量守恒原理建立堆芯非线性模型,采用微扰理论对非线性模型进行线性化。基于堆芯线性化模型,采用模糊比例-积分-微分(PID)控制器设计堆芯功率控制系统。以熔盐增殖堆(MSBR)为例,开展堆芯功率控制仿真。结果表明,引入10-3、2×10-3阶跃反应性时,模糊PID控制器可以减小系统响应的上冲幅度和超调量,并且在堆芯功率发生了较大的负荷变化时,模糊PID控制器可以对堆芯功率的变化实现良好跟踪。故所采用的模糊PID控制器具有良好的动态性能,可实现对堆芯功率的良好控制。

关键词：液态熔盐堆堆芯功率模糊PID控制器

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液态熔盐堆堆芯功率内模控制器设计与仿真

原子能科学技术 2020年第5期54卷 937-943页

作者：曾文杰朱伟聪谢金森姜庆丰于涛南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001

内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略,具有结构简单、设计直观、无需精确的数学模型、在线调整参数少等优点。为探索内模控制在反应堆控制领域中的应用,以熔盐实验堆堆芯功率控制为例,通过建立熔盐实验堆一回... 详细信息

内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略,具有结构简单、设计直观、无需精确的数学模型、在线调整参数少等优点。为探索内模控制在反应堆控制领域中的应用,以熔盐实验堆堆芯功率控制为例,通过建立熔盐实验堆一回路系统线性化模型,采用内模控制技术,结合粒子群优化算法设计堆芯功率内模控制器。并基于MATLAB/Simulink建立熔盐实验堆一回路仿真系统,开展熔盐实验堆堆芯阶跃反应性扰动下的功率控制研究。结果表明,所设计的堆芯功率内模控制器可很好地控制堆芯功率,实现系统的快速稳定。

关键词：熔盐实验堆堆芯功率内模控制器反应性扰动

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CT模拟确定肺癌靶区体积的影响因素研究

中华放射肿瘤学杂志 2007年第4期16卷 300-301页

作者：姜庆丰柏森徐庆丰王世超钟仁明四川大学华西医学院华西医院肿瘤放射物理技术中心成都610041

为准确确定肺癌的三维形状及体积，为三维适形放疗提供真实准确的影像信息，为实施精确放疗，笔者进行了CT模拟确定靶区体积的影响因素研究。

关键词：靶区体积 CT模拟肺癌三维适形放疗三维形状影像信息精确放疗

通过多种技术方法的综合使用优化全脑全脊髓照射技术

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生物医学工程学杂志 2010年第1期27卷 193-197页

作者：傅玉川李光俊林大全姜庆丰李平四川大学华西医院肿瘤中心成都610041 四川大学人机工程及医疗设备研究中心成都610065

全脑全脊髓照射是针对多种癌症的治疗流程中一个重要的组成部分。为了达到最佳的肿瘤控制,需要在靶区体积的确定、重要正常组织的保护、剂量均匀度、射野交接区域以及剂量测定方面都特别注意。本文提出了一种适用于大多数治疗情况的优... 详细信息

全脑全脊髓照射是针对多种癌症的治疗流程中一个重要的组成部分。为了达到最佳的肿瘤控制,需要在靶区体积的确定、重要正常组织的保护、剂量均匀度、射野交接区域以及剂量测定方面都特别注意。本文提出了一种适用于大多数治疗情况的优化了的全脑全脊髓照射治疗技术,以一名因生殖细胞瘤需接受全脑全脊髓照射治疗的17岁男性患者为例,通过综合使用半野衔接技术、扩展半影的射野衔接技术和多叶光拦子野技术,制定临床可实行的治疗计划,大大改善了脊髓靶区内的剂量均匀度,将剂量最大点由处方剂量的124%降低到处方剂量的108%。对仿真人体模进行的实际测量值与计算值的比较表明,测量值和计算值是基本一致的。

关键词：全脑全脊髓照射半野衔接技术扩展半影多叶光拦子野技术优化

基于变论域模糊PID的液态熔盐堆堆芯功率控制

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核动力工程 2020年第2期41卷 109-113页

作者：姜庆丰曾文杰于涛谢金森陈乐至南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001

液态熔盐堆堆芯系统具有非线性、时变性等特点,模糊比例积分微分(PID)控制技术因初始论域不能跟随误差变化而伸缩,使得系统的控制精度降低,故设计了一种基于变论域模糊PID控制器的堆芯功率控制策略。以熔盐增殖堆MSBR堆芯为例,在堆芯入... 详细信息

液态熔盐堆堆芯系统具有非线性、时变性等特点,模糊比例积分微分(PID)控制技术因初始论域不能跟随误差变化而伸缩,使得系统的控制精度降低,故设计了一种基于变论域模糊PID控制器的堆芯功率控制策略。以熔盐增殖堆MSBR堆芯为例,在堆芯入口温度扰动或堆芯反应性扰动下,使用Matlab/Simulink对PID控制、模糊PID控制与变论域模糊PID控制下的效果进行仿真对比。结果表明,基于变论域模糊PID控制器建立的堆芯功率控制系统响应速度更快,超调量更小,控制效果更佳。

关键词：液态熔盐堆堆芯功率模糊比例积分微分(PID) 变论域

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高产高纯度果胶甲酯酶黑曲霉工程菌的构建

食品工业科技 2021年第20期42卷 112-118页

作者：韩萌萌盖金明姜庆丰张会李杰东北农业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150030

为获得一株高产高纯度的果胶甲酯酶的黑曲霉工程菌,提高果胶甲酯酶的产量,从果胶酶生产菌种中克隆了果胶甲酯酶基因pmeA,通过同源重组的原理,冻融法转化农杆菌、农杆菌介导法转化黑曲霉方法,成功构建了分泌表达果胶甲酯酶的纯合重组菌株... 详细信息

为获得一株高产高纯度的果胶甲酯酶的黑曲霉工程菌,提高果胶甲酯酶的产量,从果胶酶生产菌种中克隆了果胶甲酯酶基因pmeA,通过同源重组的原理,冻融法转化农杆菌、农杆菌介导法转化黑曲霉方法,成功构建了分泌表达果胶甲酯酶的纯合重组菌株TH-2(glaA::pmeA)。基本发酵培养基中发酵第9 d上清中最高酶活达到467.77 U/mL。进一步敲除重组菌株TH-2(glaA::pmeA)中背景蛋白酸稳定的α-淀粉酶的编码基因asaA,获得纯合重组菌株TH-2(glaA::pmeAΔpyrGΔasaA)。该菌株在添加1%的硫酸铵的发酵培养基中培养7 d后,发酵液上清中主要的背景蛋白均消失。但是与纯合重组菌株TH-2(glaA::pmeA)相比,果胶甲酯酶表达量有所下降,最高酶活为255.40 U/mL。重组果胶甲酯酶的最适作用温度为50℃,适合的温度范围是40~80℃,在80℃下仍能维持其酶活性的70%以上,适合的pH范围是3.0~5.0,最适pH为4.0。最终获得了一株温度和pH作用范围较宽的高产高纯度果胶甲酯酶的黑曲霉工程菌。

关键词：果胶甲酯酶黑曲霉背景蛋白分泌表达