儀控系統(tǒng)安全分級

      據朱毅明介紹，各國對核電儀控系統(tǒng)設備的安全分級有很多種方式。比如，歐洲和美國的分類方法就不相同。美國只有核安全級(lE)和非安 全級(NC)，歐洲的分類方式比較復雜，在歐洲主導的IEC61226標程中，將安全性重要的儀控系統(tǒng)分為A、B、C三個等級。

      在美國，儀表和執(zhí)行器層次由安全級和非安全級設備組成，安全級設備中包括一些核專用的核測儀表，如中子通量的測量和與反應堆相關的特殊 的變送器、傳感器。除此之外，還要用到很多核級的常規(guī)儀表。這種核級設備的設計制造，需要取得國家頒發(fā)的許可證。在非核級的設備中，除了一些核電站、反應 堆專用的儀器儀表，大多是壓力、流量、溫度傳感器和變送器，與普通發(fā)電設備應用的沒有太大的差異，這部分設備的量也是很大的。

      在控制層，分為核島、常規(guī)島、BOP等部分。核島的運行控制要歸到核安全級系統(tǒng)，因為其保證電廠處于正常穩(wěn)定的運行工況。核安全級系統(tǒng) 包括反應堆保護系統(tǒng)、專設安全設施控制(安注、安噴、輔助給水、安全殼隔離等)，還有一些相關的測量系統(tǒng)。如棒控棒位系統(tǒng)、堆芯測量系統(tǒng)。常規(guī)島部分基本 全是非安全級的；BOP部分也基本上是非安全設備,如放射性廢物處理、壓縮空氣、除鹽水、制氫、輻射監(jiān)測、安防系統(tǒng)等。在監(jiān)控層，除了主控室外，還有遠程 停堆操作站，當主控室不可用時，操作人員可以在遠程停堆操作站停止反應堆反應。

      數字化儀控系統(tǒng)安全分級

      據朱毅明介紹，核電數字化儀控系統(tǒng)也分為非安全級(NC)、安全級(1E)二類。非安全級主要完成機組在運行狀態(tài)下的自動控制和監(jiān)控操 作，也叫做運行儀控系統(tǒng)；安全級主要完成在事故工況下的保護和事故緩解功能，主要包括反應堆跳堆、專設安全設施控制、事故后監(jiān)視等功能。

      一、非安全級DCS。從核電站方面講，核電站不愿意采用數字化控制系統(tǒng)有二個顧慮。一是因為數字化控制系統(tǒng)都是采用馮諾依曼計算機基本 結構，這種結構的計算機會不會在某種特定情況下導致全部失效?比如2000年世界范圍內曾經爆發(fā)過“千年蟲”。二是軟件的可靠性問題。軟件的可靠性問題是 一個世界級的難題，很難對軟件的可靠性進行量化評估。國外對于硬件的可靠性已經研究了幾十年，是可以應用概率論的方法進行量化的。復雜軟件的缺陷是不可避 免的,如果要求將數字化儀控系統(tǒng)軟件的所有條件組合進行全覆蓋測試，將是一個天文數字，沒有任何人任何國家能夠做到。所以，造成了核電場對使用基于軟件的 數字化儀控系統(tǒng)是非常謹慎的。一般情況下安全級、非安全級采用不同廠家的設備或不同設計技術的設備，這是一種多樣化的措施，可以避免控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)同 時出現問題的情況。

      核電站非安全級DCS與火電廠DCS的差異主要在于可靠性和可維護性的不同。核電站出于運營的需要，要求產品至少能夠在現場運行 10~15年，維護期20~25年，這對廠家來說是非常困難的。很多芯片、顯示器、計算機等零部件和裝置都已經停產，而DCS廠家卻還要維護下去。在一些 核電站，對于DCS還有抗地震要求，要求在SLl/SL2地震條件下保持系統(tǒng)功能的完整性。

      二、核安全級DCS。這部分是與火電廠不同的，反應堆保護系統(tǒng)是核安全級DCS重要的應用,基本是按照獨立多通道設計。目前運行的大亞 灣、嶺澳一期核電站均采用模擬組合儀表、繼電器和磁邏輯的反應堆保護系統(tǒng),田灣核電站在國內首先采用基于數字化技術的反應堆保護系統(tǒng),嶺澳二期和秦山一期 保護系統(tǒng)改造也采用了類似的系統(tǒng)。

      目前，核安全級DCS研發(fā)最大的問題是軟件的可靠性。目前，軟件可靠性無法量化。

      核安全級DCS對于實時性要求很高，在DCS系統(tǒng)中，實時性一方面意味運算周期短，但更主要的是確定性。核安全級DCS對于信息安全有 很高的要求，程序和數據受到保護，不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞、更改。數據真實性和完整性在儀控系統(tǒng)中更為重要，數據校驗和冗余是有效的方法。

      國產化是突破重點

      據了解，國內的核電站數字化儀控系統(tǒng)發(fā)展了很多年，但是因為市場太小，過去20多年就3~5個項目，發(fā)展緩慢。但現在不一樣，在建就是幾十臺,將來還會有幾十臺，市場容量擴大了。

      數字化儀表控制系統(tǒng)控制著核電站300多個系統(tǒng)近萬套設備，是核電站的“控制中樞”和“神經中樞”，核電站數字化儀控系統(tǒng)由于安全性、可靠性要求極高，是核電裝備國產化最重要、最困難的部分。而控制系統(tǒng)一直是我國成套裝備國產化的薄弱環(huán)節(jié)。

      目前，國內核電站數字化儀控系統(tǒng)和關鍵儀控設備主要被國外技術所壟斷，已投運或已開工建設的國內核電站項目，所采用的全數字化儀控系統(tǒng) 均直接采用國外產品和技術，或者由國外公司總承包。數字化儀表控制系統(tǒng)設計自主化，成為我國大規(guī)模建設核電機組必須突破的核心技術之一。

      “本次大會為核科學和儀器儀表領域專家的學術交流搭建了一個良好的平臺，對于推動我國核電儀控技術的發(fā)展，促進產、學、研、用緊密結 合，推動我國核電儀控學術界的國際交流，有非常重要的意義。”國家環(huán)保部核安全管理司司長劉華在第一屆中國(國際)核電儀控技術大會上指出。

      據悉，經過多年努力，我國已確立了較為完整的核電儀控設備設計、制造安全規(guī)范，形成了一批相對成熟的核電儀控設備供應商，國產化程度得 到不斷提升。其中，核電站非安全級數字化儀控系統(tǒng)已經完全實現自主化；核安全級數字化控制平臺研制也取得了突破性進展，發(fā)布了具有完整自主知識產權據的原 理樣機階段的研制成果。國產化儀控技術的發(fā)展將為核電安全架起更為穩(wěn)固的防護網。