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在核反应堆中使用基于 FPGA 的 I&C 系统的设计问题
FPGA（现场可编程门阵列）广泛应用于工业的各个领域。FPGA 可用于执行安全关键且需要高可靠性的功能，例如汽车、飞机控制和辅助以及航空航天工业中的关键任务应用。凭借这些优点，FPGA 在核电站仪表和控制 (I&C) 系统中的应用越来越受到全世界的关注，主要用于反应堆保护系统 (RPS)。原因包括传统的模拟电子技术已经过时。新反应堆的 I&C 系统已设计为采用 PLC（可编程逻辑控制器）和 DCS（分布式控制系统）等数字设备。但是基于微处理器的系统可能由于其复杂的特性而无法简单地满足要求。例如，微处理器内核一次执行一条指令，并且需要一个操作系统来管理程序的执行。反过来，FPGA 可以在没有操作系统的情况下运行，并且设计架构本质上是并行的。在本文中，我们旨在评估基于 FPGA 的解决方案的这些和其他优势以及局限性，同时考虑到在核电站 I&C 系统中使用 FPGA 的设计指南和规定。我们还将研究 FPGA 中的一些电路设计技术，以帮助减轻故障并提供冗余。目标是展示基于 FPGA 的系统如何为现代化项目中的 I&C 系统和 RMB（巴西多用途反应堆）提供具有成本效益的选择，确保安全可靠的运行，满足分离、冗余和多样性等许可要求。
在核反应堆中使用基于 FPGA 的 I&C 系统的设计问题
FPGA（现场可编程门阵列）广泛应用于工业的各个领域。FPGA 可用于执行对安全至关重要且需要高可靠性的功能，例如汽车、飞机控制和辅助以及航空航天工业中的关键任务应用。凭借这些优点，FPGA 在核电站仪表和控制 (I&C) 系统中的应用，尤其是反应堆保护系统 (RPS)，受到全世界越来越多的关注。原因包括传统的模拟电子技术已经过时。新反应堆的 I&C 系统已设计为采用数字设备，例如 PLC（可编程逻辑控制器）和 DCS（分布式控制系统）。但是，基于微处理器的系统可能由于其复杂的特性而无法简单地满足要求。例如，微处理器内核一次执行一条指令，并且需要操作系统来管理程序的执行。反过来，FPGA 可以在没有操作系统的情况下运行，并且设计架构本质上是并行的。在本文中，我们旨在评估基于 FPGA 的解决方案的这些和其他优势以及局限性，同时考虑到在核电站 I&C 系统中使用 FPGA 的设计指南和规定。我们还将研究 FPGA 中的一些电路设计技术，以帮助减轻故障并提供冗余。目标是展示基于 FPGA 的系统如何为现代化项目中的 I&C 系统和 RMB（巴西多用途反应堆）提供具有成本效益的选择，确保安全可靠的运行，满足分离、冗余和多样性等许可要求。
在核反应堆中使用基于 FPGA 的 I&C 系统的设计问题
FPGA（现场可编程门阵列）广泛应用于工业的各个领域。FPGA 可用于执行对安全至关重要且需要高可靠性的功能，例如汽车、飞机控制和辅助以及航空航天工业中的关键任务应用。凭借这些优点，FPGA 在核电站仪表和控制 (I&C) 系统中的应用，尤其是反应堆保护系统 (RPS)，受到全世界越来越多的关注。原因包括传统的模拟电子技术已经过时。新反应堆的 I&C 系统已设计为采用数字设备，例如 PLC（可编程逻辑控制器）和 DCS（分布式控制系统）。但是，基于微处理器的系统可能由于其复杂的特性而无法简单地满足要求。例如，微处理器内核一次执行一条指令，并且需要操作系统来管理程序的执行。反过来，FPGA 可以在没有操作系统的情况下运行，并且设计架构本质上是并行的。在本文中，我们旨在评估基于 FPGA 的解决方案的这些和其他优势以及局限性，同时考虑到在核电站 I&C 系统中使用 FPGA 的设计指南和规定。我们还将研究 FPGA 中的一些电路设计技术，以帮助减轻故障并提供冗余。目标是展示基于 FPGA 的系统如何为现代化项目中的 I&C 系统和 RMB（巴西多用途反应堆）提供具有成本效益的选择，确保安全可靠的运行，满足分离、冗余和多样性等许可要求。
在核反应堆中使用基于 FPGA 的 I&C 系统的设计问题
FPGA（现场可编程门阵列）广泛应用于工业的各个领域。FPGA 可用于执行对安全至关重要且需要高可靠性的功能，例如汽车、飞机控制和辅助以及航空航天工业中的关键任务应用。凭借这些优点，FPGA 在核电站仪表和控制 (I&C) 系统中的应用，尤其是反应堆保护系统 (RPS)，受到全世界越来越多的关注。原因包括传统的模拟电子技术已经过时。新反应堆的 I&C 系统已设计为采用数字设备，例如 PLC（可编程逻辑控制器）和 DCS（分布式控制系统）。但是，基于微处理器的系统可能由于其复杂的特性而无法简单地满足要求。例如，微处理器内核一次执行一条指令，并且需要操作系统来管理程序的执行。反过来，FPGA 可以在没有操作系统的情况下运行，并且设计架构本质上是并行的。在本文中，我们旨在评估基于 FPGA 的解决方案的这些和其他优势以及局限性，同时考虑到在核电站 I&C 系统中使用 FPGA 的设计指南和规定。我们还将研究 FPGA 中的一些电路设计技术，以帮助减轻故障并提供冗余。目标是展示基于 FPGA 的系统如何为现代化项目中的 I&C 系统和 RMB（巴西多用途反应堆）提供具有成本效益的选择，确保安全可靠的运行，满足分离、冗余和多样性等许可要求。
备忘录 40-3/108 - 核反应数据中心 (JCPRG)
jcprg.org › nrdc › CP-Memo PDF 1974 年 10 月 23 日 — 1974 年 10 月 23 日 入射 N 能量范围下限实验室系统。...第二标准值如果不止一个给出。
核反应堆保护中的软件可靠性和安全性...
免责声明 本文件是作为美国政府机构赞助的工作报告而编写的。美国政府及其任何机构或其任何雇员均不对任何披露的信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或实用性作任何明示或暗示的保证，或承担任何法律责任，或表示其使用不会侵犯私有权利。本文以商品名、商标、制造商或其他方式提及任何特定商业产品、工艺或服务，并不一定构成或暗示美国政府或其任何机构对其的认可、推荐或支持。本文表达的作者观点和意见不一定代表或反映美国政府或其任何机构的观点和意见。
核反应堆设计的国际标准化
为世界提供能源。核电提供价格合理、可靠且低碳的电力，可为实现供应安全和全球环境承诺的目标做出重要贡献。一旦做出在国家或地区能源结构中引入或扩大核能生产的政策决定，那么理所当然地，应建立监管、立法和经济条件以促进实现这一目标。目前，多种定制反应堆设计以及不同的监管方法和许可制度增加了成本和不确定性，因此远非最有利于核能投资，因为核能投资取决于商业风险的可管理性。标准化可实现透明和可预测的许可流程和监督，这将大大有助于建立稳定的投资框架，从而更快速、更高效、更有序地扩大全球核电。
供应链图 - 核反应堆组件
Couplings Elbow Fasteners (Bolts, Nuts, QuickThrows, Studs,Washers) Filters Flanges, Pipe Flanges, PressureVessel Forgings Insulation, Mirror Insulation, Piping Limit Switch Low Alloy Steel Lubricants Mechanical Switches Metal Bellows Orifices O-rings Packing Materials Packings Piping Materials PipingWall Sleeves Pulsation Dampeners Pump, Air Operated Pump, Centrifugal Pump, diaphragm泵，液压泵，阳性位移泵，往复泵，旋转泵，浆液泵，真空耐火材料材料固定环破裂磁盘密封件密封无缝碳钢
NUREG/CR-6942“用于核反应堆概率风险评估的数字仪表和控制系统的动态可靠性建模。”
作为美国核管理委员会 (NRC) 推进数字系统风险和可靠性分析最新进展的努力的一部分，NRC 核管理研究办公室正在资助对传统和动态建模方法的研究。NUREG/CR-6901 中报告的一项最新研究的结果表明，传统的事件树 (ET)/故障树 (FT) 方法可能无法在数字 I&C 系统的可靠性建模中产生令人满意的结果。使用基于报告经验的主观标准，NUREG/CR-6901 已将动态流程图方法 (DFM) 和马尔可夫方法确定为在根据数字 I&C 系统可靠性建模要求进行评估时具有最多积极特征和最少消极或不确定特征的前两种方法。NUREG/CR-6901 还得出结论，应定义基准系统，以便使用一组通用的硬件/软件/固件状态和状态转换数据来评估针对数字 I&C 系统可靠性建模而提出的动态方法。本报告：a) 基于运行中的压水反应堆 (PWR) 的蒸汽发生器给水控制系统定义此类基准系统，b) 提供程序来说明如何使用 DFM 和马尔可夫方法构建基准系统的动态可靠性模型，以及，c) 说明如何使用 SAPHIRE 作为示例 ET/FT PRA 工具将生成的动态可靠性模型集成到现有 PWR 的概率风险评估 (PRA) 模型中。本报告还讨论了 DFM 和马尔可夫方法在多大程度上满足 NUREG/CR-6901 中给出的数字 I&C 系统可靠性建模要求。确定了一些挑战。结论是，通过用户友好界面和分布式计算将现有的基于 ET/FT 的工厂 PRA 工具与动态方法联系起来，有可能应对大部分挑战。最难解决的挑战是所用故障数据的可接受性。虽然还得出结论，所提出的方法可用于获得有关数字 I&C 系统故障特征的定性和定量信息，并且在这方面，即使数据问题未得到解决，也有助于识别风险重要事件序列，但该报告仅提供了概念验证研究。需要开展更多工作来验证所提出方法对其他数字系统的实用性并解决已发现的挑战。