核安全级数字化仪控系统自诊断功能研究与设计

自诊断功能是核安全级数字化仪控系统的关键功能,对核安全级数字化仪控系统本身的RAMS特性,以及核电厂整体安全性和可用性有直接影响。本文基于RAMS分析评估技术,形成了以潜在故障模式为主的自诊断功能设计基准,在此基础上提出了一整套包括故障诊断、故障处理、诊断信息上报和报警指示功能的核安全级数字化仪控系统自诊断功能设计方案,并在和睦系统上进行了设计实现。实测结果表明,和睦系统可以实时在线监视自身运行状态,能够及时处理、上报和精确指示所有设计基准范围内的异常,大幅增强了故障定位能力,提高了和睦系统的可维修性,充分满足核电厂整体安全性和可用性要求。

先进核安全级仪控系统通信协议技术研究

核安全级仪控系统对数据通信的可靠性、安全性、实时性和确定性要求非常高,这些要求会直接或间接地作用于通信协议,从而使得通信协议的设计变得更加困难。本文根据核安全级仪控系统数据通信的关键特性推导出了一系列通信协议设计要求,对如何设计一个核安全级通信系统的通信协议给出了建议。

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。

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。

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。

核安全级通信系统通信错误检测技术研究

核电站安全级通信系统承担信息传输任务,在核电站安全运行中具有关键作用。错误检测是通信系统安全运行的保证,本文在分析工业标准和核电法律法规技术规范的基础上给出了核安全级通信系统中存在的故障类型,并针对各种故障类型给出了适用于核安全级通信系统的错误检测技术。此技术在Firmsys平台Firmnet产品中得到应用并成功应用于阳江5&6号机组,满足核电设备1E级应用要求,后续将应用于红沿河、田湾等项目。

核安全级数字化仪控系统平台设计管理工具的实现——配置管理

作为核安全级数字化仪控系统平台设计管理工具的一部分,配置管理平台采用Client/Server架构。选择面向对象的设计理念,提供组件化设计,支持动态扩展和项目管理关键过程自动化,并与其它设计工具形成集成化的管理平台,实现核安全级数字化仪控系统核心数据全生命周期管理。

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。

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。

基于FPGA技术的核安全级通讯技术研究

FPGA技术具有更高的可靠性和安全性,且易于验证,基于FPGA技术的核安全级通讯技术越来越广泛地应用到了核电厂中。由于FPGA具有强大的并行处理逻辑能力,FPGA技术不仅改变了核安全系统的通讯方式,也很大程度上影响了核安全系统的控制方式。介绍了基于FPGA技术的核安全级通讯技术的开发流程、设计方案以及验证方式。

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。

核电数字化仪控系统外协制造产品的质量管理与实践

通过分析核电数字化仪控系统的功能分级、设备质保分级,识别出组成核级数字化仪控制系统(DCS)关键设备的外协制造产品的采购质保分级要求。结合供应商的ISO9001质量管理体系要求以及应用于核安全级数字化仪控系统的外协制造产品的质量管理要求,给出非持证单位供货核电厂安全级数字化仪控系统设备的质量管控要求,包括文件控制和工艺控制、制造过程控制和质保监查等内容。实现以上总结的质量管理要求的外协制造产品,已在广利核公司项目上成功实践。该研究可为核电领域相关单位的外协产品质量控制提供借鉴和示范。

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。

核安全级DCS功能安全与信息安全权衡技术

以典型核安全级分布式控制系统(DCS)为例,应用故障模式与脆弱性影响分析(FMVEA)技术评估功能安全与信息安全的兼容性,并采用事件树和风险分析相结合的方法给出功能安全与信息安全协同解决方案,最终得到核安全级DCS功能安全与信息安全一体化防护措施。一体化防护措施实践结果表明,应用权衡技术得到信息安全措施,可以较好地兼容原有功能安全措施。因此,本研究建立的权衡技术可以应用于核安全级DCS信息安全设计工作。

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。

NASPIC在方家山核电工程的应用研究

方家山核电工程厂区环境辐射与气象监测系统(KRS)信号来自方家山厂区外的应急中心楼,存在被网络攻击的安全隐患,影响方家山机组整个数字化控制系统(DCS)的稳定运行。为解决厂区外的通讯信号接入给核电站的信息安全带来的影响,方家山核电工程将KRS信号从目前的DCS网络中独立出来,并采用中核集团完全自主知识产权的核安全级DCS平台龙鳞系统(NASPIC)作为本变更改造项目的首选方案,本文介绍了NASPIC的原理、主要设备功能、网络配置、软件配置以及在方家山核电厂的应用。变更已在方家山1号机组第2次(102)大修中实施完成,系统运行稳定。