数字化核安全级仪控系统软件验证和确认平台的设计与实践

在针对数字化核安全级仪控系统中的软件进行验证和确认(V&V)过程中,为了确保V&V工作可信、有效、高效地开展,构建一个软件V&V平台,支持包括准备、执行和管理等全过程的V&V活动。该V&V平台基于通用数据库,通过集成定制工具与商用工具,来提供V&V工作所需的方法和手段。通过多个核级软件的V&V项目的应用实践,证明该平台对于开展V&V活动发挥了重要作用,使得数字化核安全级仪控系统具有清晰证据支持的高安全性与高可靠性。

核安全级仪控系统(FirmSys)平台软件设计技术研究与实现

随着数字化仪控系统在核电厂保护系统中的应用,核安全级(1E级)软件的质量和可信性成为业内关注的焦点。平台软件,即操作系统软件,是数字化仪控系统运行的核心软件,几乎所有功能都依靠平台软件来实现。相关法规和标准对其提出了严格的管理和技术要求,除此之外,平台软件要在设计上充分考虑满足系统的可靠性、安全性、实时性和确定性等要求,如何开发安全、可靠的平台软件成为实现核数字化安全级仪控系统所必须解决的关键难题。本文基于标准要求和保护系统功能特征分析,提出了数字化核安全级仪控(和睦系统)平台软件的关键技术特征,阐述了该软件所采取的时间空间和行为确定性设计、无操作系统下通用平台架构设计、故障安全和自诊断设计、无中断下的软件简化设计等关键设计技术,并简要介绍平台软件的开发生命周期模型。这些设计技术为和睦系统平台软件成功应用在安全级系统中发挥了重要作用,对开发安全级软件具有重要的参考价值。

FPGA技术在核安全级仪控系统中的应用探讨

FPGA技术因其具有集成度高等特点而得到了快速广泛的应用。在核电站仪控系统数字化升级改造过程中,FPGA技术可否应用、如何应用已成为一项紧迫研究的重要课题。分析了FPGA的技术特点及其应用于核电站仪控系统中面临的挑战,提出了在使用标准、开发过程、设计技术和工具选用等方面可能的应对措施。最后,对FPGA在国内的后续应用进行了探讨。

核安全级仪控系统通信网络FirmNet设计技术研究

通信系统是核安全级仪控系统重要的技术组成部分,其负责系统内各子系统之间的通信,对整个系统的实时性、可靠性和安全性等有重要的影响。本文通过对核电标准及行业文献的分析和解读,归纳出核安全级通信网络应该具有可靠、实时、安全、确定和独立等特征要求,并基于这些要求设计和实现了一套基于逆向冗余双环拓扑的通信网络(称为FirmNet)及产品,目前FirmNet网络已应用于国内多家核电厂反应堆控制保护系统中。相关分析和设计对于研制核安全级通信网络具有很高的参考价值。

商用数字化设备在核安全级仪控系统中适用性确认研究及实践

随着核电的发展,核电站数字化设备所承担的功能越来越多,但由于核安全数字化设备供不应求和技术发展的限制,导致核电厂所需的数字化设备需要采购.由于外购的数字化设备中软件复杂性,如何验证商用数字化设备达到核安全级标准要求是当前的难题.通过分析国内外标准对商用数字化设备的标准要求,提出适合中国国情的、满足核电质量要求的适用性确认过程和方法,用于指导商用数字化设备适用性分析工作具体执行,确保商用数字化设备达到核安全要求.

一种核安全级数字化仪控系统现场控制站的冗余设计

介绍了一种核安全级数字化仪控系统现场控制站的冗余设计。采用两套完全相同的硬件组建主控制器热备冗余,冗余的主控制器异步运行。两个主控制器间使用复杂可编程逻辑器件(CPLD)进行状态交互和仲裁判断,通过大容量先入先出(FIFO)存储器和以太网物理层芯片(PHY)搭建的通信线路实现异步系统间的数据同步。该研究应用于核安全级仪控系统的设计中,实现了较小的切换延时并避免了切换扰动,提高了系统的可靠性。

核安全级仪控系统维护软件中间件设计

维护软件是核安全级仪控系统的重要组成部分。其中,维护软件中间件是维护软件的核心组件。维护软件要与主控站、网关站、安全显示站通信,进行工程组态的下装、监视系统运行状况、参数整定和定期试验等维护操作。面对不同网络传输协议、不同数据格式及不同性能的安全级设备,要求维护软件有统一的下装、监视、参数整定和定期试验操作。针对这种情况,设计了维护软件中间件。该中间件抽象出应用协议层、数据收发层和网络协议适配层。通过应用协议层,为上层维护软件提供统一的调用接口,降低了不同设备数据格式的复杂性,便于上层维护软件的维护。通过数据收发层和网络协议适配层的设计,可以适用不同网络传输协议的安全级设备。该中间件已成功应用于我国防城港3、4号核电机组的安全级仪控系统,为核电站的安全、可靠运行提供了有力的保障。

核安全级数字化仪控系统软件安全性分析研究

随着数字化技术全面应用于核电站仪控系统,与过去的模拟技术相比,其控制更集中,信息处理更复杂,信息关联性更强。但是庞大且集中的仪控系统所引起的安全性分析工作日益引起人们的重视,尤其是核安全级数字化仪控系统,它能否正常工作直接关系着核电站的安全。本文以核安全级数字化仪控系统在核电站的工程实践为例,结合软件验证和确认(V&V)的相关法规标准,分析了核安全级数字化仪控系统软件安全性分析所面临的主要问题,并提出了软件安全性分析工作的主要内容,为后续核电站的相关实际工作提供技术参考。

安全级仪控系统对避免反应堆偏离泡核沸腾的研究

建立了燃料棒轴向不同位置偏离泡核沸腾比(Departure from Nucleate Boiling Ratio,DNBR)的计算模型,研究分析了一回路冷却剂温度对DNBR的影响。针对超温、超功率ΔT保护触发安全级仪控系统执行紧急停堆功能,避免发生偏离泡核沸腾(DNB)展开了研究。研究了安全级仪控系统的驱动信号、控制逻辑,明确了安全级仪控系统在避免反应堆偏离泡核沸腾的堆芯保护功能。为进一步分析事故工况下安全级仪控系统的保护作用奠定了基础。

核安全级DI&C系统平台的安全性和可靠性分析方法的探索

目前国内外的法规、标准和研究的对象基本上都是核安全级数字化仪控(DI&C)系统,对核安全级DI&C系统平台的安全性和可靠性分析缺乏足够的指导。本文对比了DI&C系统和DI&C系统平台,然后根据DI&C系统的安全性和可靠性分析的研究现状,建立了适用于DI&C系统平台的安全性和可靠性分析体系,并说明了DI&C系统平台应用于以确定对象为目标的DI&C系统的限制条件。本文为核安全级DI&C系统平台的安全性和可靠性分析工作提供了技术支持。

核安全级仪控系统中FPGA技术的应用

由于FPGA技术具有安全性高、成本较低等特点,已经被人们广泛应用到核安全级仪控系统当中。在该系统当中,采用FPGA技术,能够保证资源得到更好的利用,提高核安全级仪控系统的运行效率。基于此,本文主要研究核安全级仪控系统中FPGA技术的具体应用,希望能够给相关工作人员提供一定的参考。

阳江核电站数字化仪控系统将实现100%国产化

随着8月9日阳江核电站5、6号机组数字化仪控系统自主化意向书的签订，我国核电站数字化仪控系统将在阳江核电站实现100％国产化。我国首台具有自主知识产权的安全级系统样机，将在2010年前实现核级系统的上线应用。

我国核安全级数字化仪控技术自主研发取得重大突破

2010年10月24日，具有自主知识产权的核安全级数字化控制平台研制成果在北京发布。这是我国核电仪控发展史上具有里程碑意义的重大突破，标志着我国在核电站安全级数字化仪控系统技术领域实现自主化，国产化的道路上，已迈出了关键的一步。

IAEA仪控系统审评中的审评原则分析

仪控系统独立工程审评(IERICS)是由国际原子能机构(IAEA)主导的、针对核电站仪控系统的专项审评,在国际上具有较高的权威。文章结合我国首个自主化核安全级仪控平台——和睦系统的IERICS过程,从标准要求、实施方法及文档要求等方面对安全设计准则的审评原则进行分析,总结了SSG-39安全导则中规定的安全设计要求,为后续相关核安全级仪控系统的设计和安全审查提供参考。

安全级DCS系统拒动率自动测试方案设计与实现

拒动率测试是验证核电厂反应堆保护系统(RPS)拒动率指标的有效手段,但是拒动率测试要求的测试次数庞大,采用人工测试的手段,存在执行效率低、耗费周期过长不可执行的问题。为此,本文针对拒动率指标测试要求,提出了一种采用测试装置开展自动测试的方案,通过拒动率测试需求分析及自动测试装置设计,建立并实现了拒动率自动测试系统,并基于ACPR1000 RPS系统对拒动率自动测试进行实践。实践表明,本文提出和建立的自动测试方案能有效完成拒动率指标的测试要求,大大节约了测试资源和成本,具有较大应用价值。

核电仪控实时操作系统软件需求研究

实时操作系统作为核电厂数字化仪控系统的核心组成部分,在核电厂数字仪控系统中发挥重要作用。但我国核电厂应用的实时操作系统严重依赖进口。为打破国外技术壁垒、实现核电厂的实时操作系统完全自主化,对适用于核电厂的实时操作系统软件需求进行研究。深入学习了实时操作系统的经典书籍,研究了核电软件法规和实时操作系统相关标准,调查了实时操作系统在核电数字仪控系统中的应用需求,分析了在核电厂成熟应用的友商产品的软件需求。提出了适用于核电厂数字仪控系统的可靠性和安全性的实时操作系统软件需求,包含外部接口需求、功能需求、性能需求和软件系统属性等。该研究为后续实现独立自主的核电仪控实时操作系统软件的设计及研制奠定了基础。

核级系统、软件和硬件的V&V研究与应用

软件验证和确认(V&V)技术对于提高核电站安全级仪控系统的软件质量发挥着重要作用。在核安全级数字化控制系统(DCS)中,系统、硬件与软件三者同等重要且密不可分,因此有必要将系统和硬件也纳入V&V的范围。讨论了针对核安全级DCS中系统、软件和硬件的V&V标准体系,提出融合新核安全导则HAD 102/10—2021和新工业标准IEEE Std 1012^(TM)-2016关于生命周期要求的V&V过程模型,并阐述了3类V&V活动之间的交互关系及系统V&V和硬件V&V中的重点任务。该研究成果在自主化核安全级仪控平台和睦系统的研制及某核电站DCS工程典型项目的成功应用中,取得了良好效果。其满足核安全级DCS的质量控制需求,同时也符合HAD 102/10—2021的新监管要求。该研究为我国核行业实施系统和硬件的V&V提供了技术借鉴,有助于提升产品安全性和可靠性,也对其他高可靠性领域系统的质量控制有重要参考意义。

国家核安全局颁发首张民用核安全电气设备许可证

国家核安全局司长刘华3月26日将《民用核安全电气设备设计／制造许可证》，颁给中广核旗下的北京广利核系统工程公司。据悉，这是该局对国内企业颁发的首个核安全级数字化仪控系统设备许可证。

我国核电站首个自主核级“神经中枢”DCS平台通过鉴定

近日，我国首个拥有完全自主知识产权的核电站核级数字化仪控系统（DCS）通用平台“和睦系统”在北京通过专家组鉴定。

FirmSys平台软件第三方V&V过程和方法

独立性是核安全级仪控系统软件验证和确认(V&V)的重要要求之一。在公司内部独立部门执行软件V&V的基础上,广利核(CTEC)公司另外委托第三方认证机构ISTec公司对广利核公司自主研发的国内首个核电站安全级数字化仪控系统平台(FirmSys平台)软件执行独立V&V工作。本文总结第三方IV&V工作的过程和方法,并与广利核内部执行的软件V&V工作的过程和方法进行对比分析。分析表明,第三方IV&V工作和CTEC内部V&V都有各自满足法规、标准的完整的过程和方法,通过第三方IV&V工作可以佐证CTEC内部V&V工作的有效性,并增强了Firm Sys平台软件安全性的可信度。