一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的制作方法

本發明屬于核電技術領域，特別是涉及一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統。

背景技術：

核反應堆的開、停和核功率的調節都由控制棒控制，控制棒內的材料能強烈吸收中子，可以控制反應堆內鏈式裂變反應的進行。控制棒也組裝成組件的形式，反應堆不運行時，控制棒插在堆芯內，開堆時將控制棒提起，運行中根據需要調節控制棒的高度。一旦發生事故，全部控制棒會自動快速下落，使反應堆內的鏈式裂變反應停止。由此可見，控制棒的安全穩定與可靠顯得尤為重要。

然而，現有技術中僅僅有一個控制棒，當發生緊急情況時就必須停堆，導致生產停止，影響生產效率。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供了一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，能夠降低生產停止的概率，提高生產效率，增強系統的安全穩定與可靠性。

本發明提供的一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統包括：

均與控制棒連接的主驅動模塊和備份驅動模塊；

所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊之間利用通信通道連接并進行雙向通信以得知對方的狀態；

所述通信通道用于當所述主驅動模塊發生故障時向所述備份驅動模塊發送故障信息，同時所述主驅動模塊關閉驅動功能且所述備份驅動模塊開始對所述控制棒進行驅動。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊之間還利用直連通道連接并進行雙向通信。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊中均包括模式升級單元，用于當所述通信通道和所述直連通道均發生異常時，同時升級所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊至主驅動模式。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述主驅動模塊中設置強制主從標識位，用于當所述通信通道或所述直連通道發生的異常恢復至正常時，將所述主驅動模塊設置為主驅動模式。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述主驅動模塊設置有第一故障反饋單元，用于當所述主驅動模塊停止工作時反饋給工作人員予以更換。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述備份驅動模塊設置有第二故障反饋單元，用于當所述備份驅動模塊停止工作時反饋給工作人員予以更換。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述第一故障反饋單元和所述第二故障反饋單元還用于當所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊同時停止工作時關閉所有電源進行停堆處理。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述通信通道為CAN總線通道、RS232通道、RS422通道或RS485通道。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述直連通道為雙IO直連通道。

優選的，在上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中，所述主驅動模塊與所述備份驅動模塊之間還通過兩個連接器進行物理連接，利用所述連接器的不同引腳短接方式為所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊配置不同的ID號。

通過上述描述可知，本發明提供的上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，由于包括均與控制棒連接的主驅動模塊和備份驅動模塊；所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊之間利用通信通道連接并進行雙向通信以得知對方的狀態；所述通信通道用于當所述主驅動模塊發生故障時向所述備份驅動模塊發送故障信息，同時所述主驅動模塊關閉驅動功能且所述備份驅動模塊開始對所述控制棒進行驅動，因此能夠降低生產停止的概率，提高生產效率，增強系統的安全穩定與可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例提供的第一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的示意圖；

圖2為本申請實施例提供的第二種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的示意圖。

具體實施方式

本發明的核心思想在于提供一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，能夠降低生產停止的概率，提高生產效率，增強系統的安全穩定與可靠性。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本申請實施例提供的第一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統如圖1所示，圖1為本申請實施例提供的第一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的示意圖。該系統包括：

均與控制棒連接的主驅動模塊1和備份驅動模塊2；

所述主驅動模塊1和所述備份驅動模塊2之間利用通信通道3連接并進行雙向通信以得知對方的狀態，可見該通信通道包括兩個獨立的雙向通道，具有冗余備份的功能；

所述通信通道3用于當所述主驅動模塊1發生故障時向所述備份驅動模塊2發送故障信息，同時所述主驅動模塊1關閉驅動功能且所述備份驅動模塊2開始對所述控制棒進行驅動。

本方案通過通信方式完成主驅動模塊與備份驅動模塊的工作狀態的交互，感知相互的“心跳”，當主驅動模塊出現故障時，可以快速通知備份驅動模塊，實現熱備份無間斷工作。具體的，兩個驅動模塊通過通信通道交互信息，正常模式下，主驅動模塊向備份驅動模塊固定周期發送數據(故障狀態+主從狀態等)，備份驅動模塊收到數據后向主驅動模塊回饋數據。當主驅動模塊機出現故障時向備份驅動模塊發送故障狀態，同時關閉驅動功能，備份驅動模塊收到信息之后立即把自己設置為主機狀態投入工作，保證系統出現故障時仍能不間斷工作。

當兩個驅動模塊均無故障時，兩個模塊均處于主驅動模式拖動電機，由于驅動箱中兩個驅動模塊同時接收上位機數據，并且控制運算保持同步，所以雙機的時間變量及累積運算值均相等，因此2個驅動模塊同時拖動電機不會出現力矩對抗的情況。此時RDY1和RDY2都呈現正常狀態，驅動模塊的STOP1和STOP2作為冗余的輸出通道，上位機可以通過2個STOP信號知曉驅動模塊通信故障，通知工作人員到現場檢修通信故障。

通過上述描述可知，本申請實施例提供的上述核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，由于包括均與控制棒連接的主驅動模塊和備份驅動模塊；所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊之間利用通信通道連接并進行雙向通信以得知對方的狀態；所述通信通道用于當所述主驅動模塊發生故障時向所述備份驅動模塊發送故障信息，同時所述主驅動模塊關閉驅動功能且所述備份驅動模塊開始對所述控制棒進行驅動，因此能夠降低生產停止的概率，提高生產效率，增強系統的安全穩定與可靠性。

本申請實施例提供的第二種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第一種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的基礎上，還包括如下技術特征：

參考圖2，圖2為本申請實施例提供的第二種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的示意圖，所述主驅動模塊1和所述備份驅動模塊2之間還利用直連通道4連接并進行雙向通信，可見，該直連通道4也是包括兩個相互獨立的雙向通道，更好的保證安全性。

在這種情況下，采用雙通信通道+雙直連通道冗余設計，能夠更好的保證信息傳輸的可靠性。

本申請實施例提供的第三種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第二種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的基礎上，還包括如下技術特征：

所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊中均包括模式升級單元，用于當所述通信通道和所述直連通道均發生異常時，同時升級所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊至主驅動模式。

當兩個通道均異常時，所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊都升級為主驅動模式，保證系統正常工作，同時主驅動模塊和備份驅動模塊仍然進行固定周期通信探測，保證通信故障恢復后可以快速建立連接。

本申請實施例提供的第四種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第三種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的基礎上，還包括如下技術特征：

所述主驅動模塊中設置強制主從標識位，用于當所述通信通道或所述直連通道發生的異常恢復至正常時，將所述主驅動模塊設置為主驅動模式。

在這種情形下，兩個驅動模塊都處于主機模式，此時存在兩個驅動模塊的競爭問題，其解決方法是：在通信正常時，為驅動模塊的主從關系設置強制主從標識位，在通信異常時，該標識位不發生變化，當通信恢復后通過該標識位確認主從關系。

本申請實施例提供的第五種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第四種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的基礎上，還包括如下技術特征：

所述主驅動模塊設置有第一故障反饋單元，用于當所述主驅動模塊停止工作時反饋給工作人員予以更換。

具體的，該第一故障反饋單元可以利用RDY1反饋故障，使工作人員了解并進行處理。

本申請實施例提供的第六種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第五種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的基礎上，還包括如下技術特征：

所述備份驅動模塊設置有第二故障反饋單元，用于當所述備份驅動模塊停止工作時反饋給工作人員予以更換。

具體的，該第二故障反饋單元可以利用RDY2反饋故障，使工作人員了解并進行處理。

本申請實施例提供的第七種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第六種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統的基礎上，還包括如下技術特征：

所述第一故障反饋單元和所述第二故障反饋單元還用于當所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊同時停止工作時關閉所有電源進行停堆處理。

具體的，當兩個驅動模塊均停止工作，RDY1和RDY2反饋兩個驅動模塊的故障信息，此時需要關閉所有電源停堆處理。

本申請實施例提供的第八種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第一種至第七種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中任一種的基礎上，還包括如下技術特征：

所述通信通道為CAN總線通道、RS232通道、RS422通道或RS485通道。其中，通常采用CAN總線方式，其通信速率最高可以達到1Mbps，完全可以滿足本驅動模塊的需要，此外，CAN總線具有較強的抗干擾能力，能夠在強干擾和惡劣的工作環境中可靠運行，在自動控制等領域得到了廣泛應用。

本申請實施例提供的第九種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第二種至第七種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中任一種的基礎上，還包括如下技術特征：

所述直連通道為雙IO直連通道。

本申請實施例提供的第十種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統，是在上述第一種至第七種核反應堆控制棒的冗余熱備份系統中任一種的基礎上，還包括如下技術特征：

所述主驅動模塊與所述備份驅動模塊之間還通過兩個連接器進行物理連接，利用所述連接器的不同引腳短接方式為所述主驅動模塊和所述備份驅動模塊配置不同的ID號。

CAN通信中的節點需要具有唯一ID號，在本系統中具有2個驅動模塊，2個驅動模塊通過兩個連接器實現物理連接，本設計中選擇的連接器的空余引腳較多，通過2個連接器中選擇不同的引腳進行短接處理，就可以配置出不同的ID號，保證了ID號的唯一性，驅動模塊更換過程中，無需手動設置ID號。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。