摘要：目前,核能装备等安全关键系统中软件的作用越来越重要,对系统的安全稳定运行具有至关重要的影响。安全关键软件规模的增长和复杂度的增加给设计和开发高可信的软件带来了新的挑战,亟需新的软件开发和验证方法与模式。针对此需求,本文围绕核能装备安全控制代码自动生成软件研究面临的三大关键科学问题,分别开展一个基础理论、七大关键技术及一套原型系统的研究。通过核能安全控制代码自动生成软件总体设计集成与评估、核能安全控制与交互系统软件建模技术、核能安全控制系统模型分析与验证技术、核能安全控制系统可信软件代码自动生成技术等方面的研究,突破核能装备安全控制代码自动生成软件在建模、代码生成和测试验证面临的系统性技术瓶颈,建立起新的安全关键软件开发和验证方法与模式。通过可信安全控制代码自动生成软件工程化应用与认证技术研究,构建一个核能装备安全控制代码自动生成的原型系统,并在核能、汽车等领域对研究成果进行验证。通过上述研究实现以下5个方面创新:一是形式化方法与模型驱动开发融合理论,用确定的数学理论保证模型的高可信;二是状态机扩展同步数据流语言形式化定义方法,建立适用于核能、航空、汽车等场景的软件建模方法;三是基于交互式定理证明的可信代码生成器构造方法,形成经过形式化验证的可信代码生成器;四是数据驱动的测试用例智能生成方法,实现测试验证的自动化;五是一套面向核能装备控制软件的一体化研发平台,构建完整的开发和验证工具链。本文旨在以形式化和模型驱动方法为基础,对安全关键软件的建模、模型验证、代码生成、测试验证等方面进行系统性研究,以形成高可信的安全关键软件开发和验证新方法。研究成果对核能等领域安全关键软件开发相关工业软件的科学研究、技术研发、产业发展等具有十分重要的理论意义和实际应用价值。

摘要：从安全级数字化仪控系统(DCS)平台主控制器的功能特点、设备特点以及应用特点出发,结合相关法律法规及标准要求,对高可靠主控制器设计的诊断、冗余、通信、嵌入式软件开发等关键技术进行了研究,并将其应用于中国核工业集团有限公司安全级DCS平台--龙鳞系统(NASPIC)的主控模块设计中,同时搭建了华龙一号模拟件,并以停堆、专设、定期试验等典型样例对模拟件进行了功能测试和性能测试,这些测试和核安全局鉴定试验的结果表明,诊断覆盖率达到98%,超出标准要求;实测通信误码率小于10-11,达到甚至超过其他主流厂家安全级DCS产品指标;热备冗余架构、嵌入式软件均满足1E级设备要求,实现了主控制器的高可靠性。

摘要：作为核反应堆测量系统的重要组成之一,堆外核测量系统能够实时连续测得反应堆物理参数。核电站堆外核测量数字仪表控制系统的设计需要采用模块化的方法来提高设计效率,以提升设备的可靠性和可维护性。设计了堆外核测量系统的模块化构建方案。该方案以基础模块为基础,由源量程、中间量程、功率量程三个部分构建了整个系统。在此基础上,设计了堆外核测量系统机柜。该机柜能够接收探测器的信号,经处理后将计算结果和设备状态等综合信息发送至其他系统。在不同工况下,综合各项鉴定标准的机柜通过了功能性能试验、长期稳定性试验、堆上测试和鉴定试验。电磁兼容试验、环境试验和抗震试验结果证明,该方案能够在核电仪控设备中批量化应用,并且有利于实现堆外核测设备的数字化。

摘要：以2oo3架构数字化安全级分布式控制系统(DCS)紧急停堆系统为研究对象,采用Markov方法对其建立可靠性模型,分别计算并对比了考虑共因失效和不考虑共因失效2种情况下紧急停堆系统的拒动概率,同时对系统拒动概率相对于共因失效因子变化的敏感性进行了重点分析。结果表明,拒动概率随着共因失效因子的增加而变大,因此,在系统设计中需采取有效措施对冗余系统的共因失效进行控制,降低共因失效因子,从而提高紧急停堆系统的可靠性。

摘要：安全级数字化仪控系统(Digital Control System, DCS)优先级逻辑模块是核反应堆仪控系统重要的组成部分之一,其主要功能是针对不同的DCS控制命令进行优先级判断,然后驱动专设安全设施及支持系统的泵、阀等相关设备.文中对国内3种优先级逻辑模块进行了介绍,通过分析不同优先级逻辑模块的实现方式与功能,对比其特点与优势.结果表明NASPIC的ACM模块在防止软件共因故障方面表现更为优异.这种纯硬件结构不仅能降低模块响应的时间,还能有效地避免软件共因故障,但这也导致了其能够实现的功能相对有限.Firmsys平台CIM的功能更为复杂.CIM中既含有MCU又含有CPLD,能够对设备实现分类化、精细化控制.NASPIC的PLM是完全基于CPLD建立起来的,PLM可以实现的功能相对丰富,为了避免软件共因故障,PLM中没有设计微处理器结构.目前,国内外基于自身理念设计的不同优先级逻辑模块的相关文献十分有限,因此,本文具有重要的工程意义与参考价值.

摘要：为了实现反应堆保护装置各功能单元的快速、自动化功能校验,设计反应堆保护装置校验设备。该设备通过基于现场可编程阵列逻辑(FPGA)的脉冲信号输出电路配合高速采集卡采样频率和缓冲区数据计数的方法,实现定值单元自检接口的测试;通过基于高精度恒压源、电压反馈、电流反馈模块的输出电路实现对高精度毫伏信号的模拟;通过故障定位专家系统实现对各功能单元的智能化故障定位。各项测试和试验结果表明,各项技术指标满足用户规定的要求。

摘要：对伊朗"震网"事件引发的工业控制系统安全性问题进行简要介绍,提出了反应堆控制保护系统信息安全性设计策略,以便在系统内及时对薄弱环节采取信息安全性设计,防止出现类似事故并造成重大事故后果。

摘要：安全级分布式控制系统(DCS)执行反应堆保护功能,其信息安全防范尤为重要.信息安全防范计划在项目开始前编写完成,通过对安全级DCS生命周期各个阶段规定必要的管理和技术措施,消除或缓解系统和软件受到非法修改、操作、破坏和信息泄露的威胁,同时通过相关记录或技术措施进行问题追溯,从而达到消除安全防范问题隐患的目的,防止安全级DCS遭受危及安全功能的恶意破坏.实施计划对安全级DCS生命周期信息安全防范计划的制定和实施进行了详细说明,用于指导安全级DCS的信息安全防范工作,并为DCS厂家编写安全防范计划提供参考.

摘要：安全级DCS是核电厂的安全重要部分,对设备的安全性及可靠性要求较高。火灾作为影响其安全可靠运行的内部事件,它的发生将会导致DCS设备故障和误操作。为预防火灾发生及限制火灾后果,使火灾产生的影响降到最低,对安全级DCS机柜提前进行火灾仿真,预测机柜内的火灾薄弱部位显得尤为重要。本文主要通过建立的安全级DCS机柜火灾仿真流程,分析机柜可燃物,对机柜的火灾过程数据进行仿真演示,模拟机柜内的烟雾运动、火焰蔓延等动态发展情况,同时对机柜火灾模拟数据进行分析,提出机柜优化设计改进方案,来保证机柜的高可靠性。

摘要：反应堆控制棒驱动机构电源控制装置采用闭环调节技术、脉宽调制技术以及可编程控制器控制技术,控制功能完备,实现了控制电路对绝缘栅双极型晶体管的有效控制,使得控制对象上的电流线性可调节,以及电流波形下降沿时间可调节。本装置采用的新的设计方法解决了基于传统国产控制棒驱动机构控制方法设计的装置和目前国外控制棒驱动机构电源控制装置存在的相关问题,与国内外同类控制设备相比主要性能基本一致,在控制技术、设备性能、可靠性和设备总体技术性能方面均达到国外同类先进产品的技术水平。