中子束閘門控制系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)研究.pdf

1、中子束線開關(guān)設(shè)備（簡(jiǎn)稱NGS）是用來切斷正常運(yùn)行中的中子束流而防止輻射外泄的主要設(shè)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(shí)驗(yàn)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(shè)備，而且還是一項(xiàng)需要正常運(yùn)行并服務(wù)40年壽命的工程產(chǎn)品;中子束閘門控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱NGCS）是整套設(shè)備的大腦和靈魂，它不僅負(fù)責(zé)20套閘門系統(tǒng)和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)合控制，還兼有與PPS（人身保護(hù)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(shè)備的正常

2、運(yùn)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(shè)計(jì)出這套安全可靠的控制系統(tǒng)是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。
　　由于NGCS是一項(xiàng)非標(biāo)工程產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)過程中，不僅需要考慮到功能與性能上的各項(xiàng)需求，更需要考慮后續(xù)工程維修維護(hù)、環(huán)境因素等眾多的約束條件，是一項(xiàng)復(fù)雜而龐大的工程;基于經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)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(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。鑒于此，本設(shè)計(jì)有必要探索一種基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念并將安全內(nèi)容融入研發(fā)過程的設(shè)計(jì)方

3、法與流程。為此，本設(shè)計(jì)提出了一種全壽命并行研發(fā)的安全設(shè)計(jì)流程，并以這套設(shè)備的具體研制為例，來驗(yàn)證這套設(shè)計(jì)流程的科學(xué)性和正確性。
　　全壽命并行研發(fā)是在設(shè)計(jì)階段就充分考慮工程產(chǎn)品整個(gè)壽命之內(nèi)的各種限制因素，多個(gè)設(shè)計(jì)階段并行進(jìn)行的一種針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的高效設(shè)計(jì)方法。它將項(xiàng)目任務(wù)科學(xué)地劃分成了功能需求、約束條件和用戶追求等三個(gè)層次，建立了項(xiàng)目任務(wù)需求金字塔模型，使得設(shè)計(jì)需求方便地指導(dǎo)其他各個(gè)設(shè)計(jì)過程;在方案探索階段，充分借鑒公理化設(shè)計(jì)理念，

4、基于獨(dú)立性和信息公理，將方案初始模型進(jìn)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(hù)性、可生產(chǎn)性等約束條件，將系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)分析融入本質(zhì)安全設(shè)計(jì)當(dāng)中，利用冗余設(shè)計(jì)、聯(lián)鎖等措施提高系統(tǒng)可靠性，避免不必要的安全風(fēng)險(xiǎn);在參數(shù)設(shè)計(jì)階段，充分利用計(jì)算機(jī)仿真與模擬技術(shù)，模擬或虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，減少試驗(yàn)和調(diào)試的時(shí)間和成本，為實(shí)際項(xiàng)目的順利進(jìn)展提供可靠的質(zhì)量保障;在全壽命研發(fā)過程中會(huì)設(shè)計(jì)出一套健全的綜合保障措施，為以后的運(yùn)行服務(wù)與

5、維修維護(hù)等提供有力的質(zhì)量保障和理論支持。另外，本設(shè)計(jì)還專門針對(duì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)提出了一套基于uml理念的設(shè)計(jì)流程，使得設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)基于這套設(shè)計(jì)方法已經(jīng)成功設(shè)計(jì)出整套設(shè)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(hù)等各種風(fēng)險(xiǎn)因素，全面進(jìn)行了系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)分析，從理論上保證了方案的科學(xué)性和全面性，在工程上保障了設(shè)計(jì)的可行性和可靠