مدل سازی معادلات دینامیک یک راکتور هسته ای نوعی با استفاده از شبکه عصبی سلولی چند لایه زمان-گسسته وپیاده سازی نرم افزاری آن بر روی fpga

توانایی تشخیص تغییرات زمانی جمعیت نوترونی در قلب یک راکتور هسته ای از اهمیت بالایی در ایمنی و کنترل راکتور های هسته ای برخوردار است که اغلب نیازمند حل و مدل سازی یک دستگاه معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی خطی و غیر خطی با متغیر های وابسته به زمان و مکان می باشد. محاسبات مربوط به حل این معادلات در کامپیوتر های معمولی و حتی پیشرفته نیازمند توان محاسباتی بالا و زمان حل نسبتا طولانی خواهد بود. مکانیزم پردازش موازی اطلاعات در شبکه های عصبی سلولی باعث کاهش زمان پردازش داده ها می شود. با این وجود پیاده سازی این مدل به دلیل ساختار سری پردازشگر ها (cpu) توسط کامپیوترهای معمولی بهینه نمی باشد. یک راه حل نوین برای فائق آمدن بر این مشکل استفاده از سخت افزاری تحت عنوان "آرایه گیت های برنامه پذیر در محل"، fpga، می باشد. fpga ها دارای خصوصیات و مزایای زیادی نسبت به پردازشگر ها در کامپیوتر های معمولی می باشند که آنها را برای این تحقیق بسیار کارامد تر از کامپیوتر های معمولی می سازد. در این تحقیق سعی بر آن شده تا ابتدا معادلات دینامیک راکتور برای دو مسئله استاندارد دو بعدی همگن و غیر همگن با استفاده از تقریب-های اجزای محدود، بر اساس شبکه عصبی سلولی زمان-گسسته مدلسازی شود. مدل به دست آمده یک شبکه عصبی سلولی دو بعدی هفت لایه می باشد. پیاده سازی این مدل بر روی یک قطعه virtex 6، از شرکت xilinx با روند طراحی مبتنی بر hdl، با استفاده از زبان توصیف سخت افزار vhdl و نرم افزار ise انجام می شود. سپس نتایج به دست آمده از fpga که شامل دو مدل از اعمال راکتیویته پله و شیب است، با نتایج محاسبات matlab و نتایج مراجع مذکور مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل نشان-دهنده افزایش چشمگیر سرعت محاسبات با فاکتور حدود 200، و دقت بسیار خوب fpga می باشد.