应用

核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，每千瓦时电能的成本比火电站要低20%以上。核电站还可以大大减少燃料的运输量。例如，一座100万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨，而相同功率的核电站每年仅需铀燃料三四十吨。核电的另一个优势是干净、无污染，几乎是零排放，对于发展迅速环境压力较大的中国来说，再合适不过。而在2003年以来，中国出现了全面性能源紧张。在这种情况下，国内关于大力发展核电产业的呼声日益强烈。中国目前建成和在建的核电站总装机容量为870万千瓦，预计到2010年中国核电装机容量约为2000万千瓦，2020年约为4000万千瓦。也就是说，到2020年中国将建成40座相当于大亚湾那样的百万千瓦级的核电站。

然而如何保证核电站的安全运行一直是人们关心的问题，包括核电站的选址，控制系统和核反应堆的安全，人员操作的安全管理，各个国家都有严格的要求。如对地震的安全预防，核电站安全设计基准规定为6.5级。传统的基于PCI总线的工控机并不能适应如此高的振动和冲击要求，CompactPCI平台目前已经开始应用于核电控制系统中。

解决方案

核电控制系统采用单板计算机控制相关I/O设备，多个系统间通过双千兆以太网交互数据，CPU需要实时处理大量的网络数据。在整个系统满足振动和冲击的要求下，还要实现高可靠性既冗余系统架构。

图1 基本系统结构

图1是一个基本的控制系统结构，要满足核电系统的要求还需要实现冗余设计。冗余系统设计要求：

（1）对双路千兆以太网实现冗余；

（2）使用双冗余电源；

（3）每一个控制系统要有一个备用系统。

最终用户选择了 Cx11做为系统控制板，PMCTX双千兆以太网卡做为备用以太网卡。用户开发了一块CPCI I/O板，用于主备系统之间交互数据和侦测心跳。

图2 Cx11　　　　　　　　　图３PMCTX　

Cx11用Intel Core 2 Duo 的主板,主频最高2.16 GHz，内存最高达4GB DDR2 SDRAM,使用ATI X300独立显卡，提供双千兆和一个百兆以太网，支持PMC/XMC卡,可板载IDE硬盘。

图4 高可靠系统结构

结论

1.CompactPCI平台适用于核电控制系统；

2.由于需要处理大量网络数据，这就要求高性能的CPU。根据实际测试，在网络数据达到峰值时，如果使用Pentium-M1.8GHz,2GB内存，CPU负载达到90%；如果使用Core 2 Duo 1.66 GHz,2GB内存，CPU负载仅为35%；

3.对于双冗余设计，可以使用RTnet实现纳秒级系统切换。