中子束閘門控制系統(tǒng)安全設計研究.pdf

1、中子束線開關(guān)設備（簡稱NGS）是用來切斷正常運行中的中子束流而防止輻射外泄的主要設備，是一套極為重要的安全屏障，它的可靠與否直接關(guān)系到實驗室大廳的輻照安全;NGS不僅是一套基于創(chuàng)新研發(fā)的關(guān)鍵設備，而且還是一項需要正常運行并服務40年壽命的工程產(chǎn)品;中子束閘門控制系統(tǒng)（簡稱NGCS）是整套設備的大腦和靈魂，它不僅負責20套閘門系統(tǒng)和動力驅(qū)動系統(tǒng)的聯(lián)合控制，還兼有與PPS（人身保護系統(tǒng)）、集控室等其他系統(tǒng)的通信和邏輯聯(lián)鎖的功能，在設備的正常

2、運行和控制中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，怎樣系統(tǒng)而全面地設計出這套安全可靠的控制系統(tǒng)是一項至關(guān)重要的任務。
　　由于NGCS是一項非標工程產(chǎn)品，在設計過程中，不僅需要考慮到功能與性能上的各項需求，更需要考慮后續(xù)工程維修維護、環(huán)境因素等眾多的約束條件，是一項復雜而龐大的工程;基于經(jīng)驗的傳統(tǒng)設計方法，由于缺乏系統(tǒng)的分析和全面的考慮，不適合龐大而復雜系統(tǒng)的設計。鑒于此，本設計有必要探索一種基于現(xiàn)代設計理念并將安全內(nèi)容融入研發(fā)過程的設計方

3、法與流程。為此，本設計提出了一種全壽命并行研發(fā)的安全設計流程，并以這套設備的具體研制為例，來驗證這套設計流程的科學性和正確性。
　　全壽命并行研發(fā)是在設計階段就充分考慮工程產(chǎn)品整個壽命之內(nèi)的各種限制因素，多個設計階段并行進行的一種針對復雜系統(tǒng)的高效設計方法。它將項目任務科學地劃分成了功能需求、約束條件和用戶追求等三個層次，建立了項目任務需求金字塔模型，使得設計需求方便地指導其他各個設計過程;在方案探索階段，充分借鑒公理化設計理念，

4、基于獨立性和信息公理，將方案初始模型進化到最佳狀態(tài);在方案優(yōu)化階段，充分考慮人員因素、元件因素、可維護性、可生產(chǎn)性等約束條件，將系統(tǒng)的可靠性評價和風險分析融入本質(zhì)安全設計當中，利用冗余設計、聯(lián)鎖等措施提高系統(tǒng)可靠性，避免不必要的安全風險;在參數(shù)設計階段，充分利用計算機仿真與模擬技術(shù)，模擬或虛擬現(xiàn)實環(huán)境，減少試驗和調(diào)試的時間和成本，為實際項目的順利進展提供可靠的質(zhì)量保障;在全壽命研發(fā)過程中會設計出一套健全的綜合保障措施，為以后的運行服務與

5、維修維護等提供有力的質(zhì)量保障和理論支持。另外，本設計還專門針對控制系統(tǒng)的軟件設計提出了一套基于uml理念的設計流程，使得設計的軟件系統(tǒng)在功能和操作上都能更好的滿足客戶的需求。
　　本設計基于這套設計方法已經(jīng)成功設計出整套設備的控制系統(tǒng)方案，從本質(zhì)安全的角度上，充分考慮了作為工程產(chǎn)品全壽命中的包括人員、元件、維護等各種風險因素，全面進行了系統(tǒng)的可靠性評價和風險分析，從理論上保證了方案的科學性和全面性，在工程上保障了設計的可行性和可靠