T-CIRA 40-2022 同位素生产回旋加速器 控制与安全联锁系统设计要求

ICS27.120.99CCSF91团体标准T/CIRA40—2022同位素生产回旋加速器控制与安全联锁系统设计要求Isotopeproductioncyclotron—Designrequirementofcontroland2022-12-29发布2023-03-01实施中国同位素与辐射行业协会IT/CIRA40—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国同位素与辐射行业协会提出并归口。本文件起草单位:合肥中科离子医学技术装备有限公司、中国科学院合肥物质科学研究院、中国原子能科学研究院、原子高科股份有限公司、中广核同位素科技(绵阳)有限公司。余伟。1T/CIRA40—2022同位素生产回旋加速器控制与安全联锁系统设计要求1范围本文件规定了同位素生产回旋加速器控制与安全联锁系统的组成、通用要求和设计要求。本文件适用于开展同位素生产回旋加速器的设计和制造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB4793.1—2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分:通用要求GB4824工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值和测量方法GB5226.1—2008机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件GB/T9813.3—2017计算机通用规范第3部分:服务器GB/T16855.1机械安全控制系统安全相关部件第1部分:设计通则GB18871电离辐射防护与辐射源安全基本标准GB/T20270信息安全技术网络基础安全技术要求GB/T25068.3信息技术安全技术IT网络安全第3部分:使用安全网关的网间通信安全保护GB/T25068.4信息技术安全技术IT网络安全第4部分:远程接入的安全保护GB/T25068.5信息技术安全技术IT网络安全第5部分:使用虚拟专用网的跨网通信安全保护GB/T28809—2012轨道交通通信、信号和处理系统信号用安全相关电子系统GB/T34128—201715Mev~30Mev可变能量强流质子回旋加速器GB/T37391—2019可编程序控制器的成套控制设备规范GB/T40618—2021回旋加速器术语GB50174电子信息系统机房设计规范3术语和定义GB/T40618—2021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。同位素生产回旋加速器isotopeproductioncyclotron用于生产氟-18等同位素的,利用磁场使带电粒子作回旋运动,并在运动中通过射频电场逐圈被加速的装置。[来源:GB/T40618—2021,3.1.1,有修改]2T/CIRA40—20223.2用户界面graphicaluserinterface采用图形方式对同位素生产回旋加速器的操作和运行状态进行操作的用户界面。3.3开机自检时间power-onself-testtime加电后,软件完成开机自检和初始化所需要的时间。3.4工作状态workstate用于区分同位素生产回旋加速器运行情况和各设备的运行状态。3.5工作模式workmode用于区分同位素生产回旋加速器运行、维护、调试和检修等实际工作模式。3.6停机状态stopstate同位素生产回旋加速器各设备均处于停止的状态。该状态下,不能立刻有效地启动机器。4控制与安全联锁系统组成4.1控制系统4.1.1控制系统网络结构控制系统采用纵向分层的网络结构,自上至下依次为运行监控层、控制层和设备层。各层之间由通信网络连接,其网络结构如图1所示。图1控制系统网络结构图3T/CIRA40—20224.1.2运行监控层运行监控层以操作监视为主要任务,兼有部分管理功能。包括同位素生产回旋加速器运行界面、数据库界面、归档及报警界面等。其中运行界面可实时显示加速器运行状态和工况信息;数据库界面可及时调阅历史数据;归档与报警界面可及时显示异常信息。4.1.3控制层包括软件控制和监督、数据库和配置、归档及报警服务等。主要采集同位素生产回旋加速器运行过程中相关数据,进行数据转换与处理;对生产过程进行监测和控制,输出控制信号,实现模拟量和开关量的控制。4.1.4设备层包括电源、离子源系统、射频系统、磁体系统、剥离靶系统、束测系统、举升系统、真空系统与水冷系统等控制对象,以实现部件信号采集和控制。4.2安全联锁系统4.2.1安全联锁系统架构包括人员安全联锁和设备安全联锁,其架构如图2所示。图2安全联锁系统架构图4.2.2人员安全联锁4.2.2.1工作人员和公众成员受到的照射应遵循GB18871的规定。同位素生产回旋加速器场所内应设置环境辐射监测仪,受到照射剂量应满足GB/T34128—2017中5.5.1中相关规定。4.2.2.2应设置与回旋加速器的潜在照射的大小和可能性相适应的多重防护与安全措施,具备清场功4.2.2.3清场功能包括安全搜索程序、声光报警、现场区域监控以及操作员的经验判断。4.2.3设备安全联锁4.2.3.1部件和设备具有适当的冗余性、可靠性、多样性和独立性,将可预见的各种事故或事件发生的可能性降至足够低。4.2.3.2应具备故障监测、设备联锁、联锁复位、紧急断束等功能。4T/CIRA40—20225系统通用要求5.1基本要求5.1.1计算机设备应按照GB50174中电子信息系统机房设计规范的要求执行。5.1.2电气设备设计和制造应符合GB5226.1和GB4793.1相关要求。5.1.3数据存储时间应不低于90d,离线存储介质自形成起1年内可进行备份;回放的历史数据应清晰、稳定,显示方式应满足设备运行要求。5.1.4数据传输应按照GB/T20270的要求执行。5.2网络要求5.2.1局域网安全网关应按照GB/T25068.3中网间通信安全保护的要求执行。5.2.2远程接入关应按照GB/T25068.4中远程接入安全保护的要求执行。5.2.3控制系统分层网络间应按照GB/T25068.5中跨网通信安全保护的要求执行。5.3通信模块应符合GB4793.1及对应产品安全标准的要求。5.4电源要求5.4.1控制柜电源环境应按照GB4793.1—2007中6.10执行。5.4.2控制柜电源有载和空载的电压波动应不超过±5%。5.4.3高频系统和电源设备的电气间隙和爬电距离应按照GB4793.1—2007中6.7的要求执行。6控制功能要求6.1一般要求6.1.1控制系统应具备如下功能:a)按程序开机和停机;紧急停止按钮被按下时,回旋加速器执行停止高频系统,离子源和插入束流阻挡靶的联锁动作;b)实现同位素生产回旋加速器的主要参数的设定、显示、保存和修改;c)实时显示同位素生产回旋加速器的工作状态和故障,并实现实时报警;d)进行历史数据查阅。6.1.2控制系统出现故障时,应停机进行处理。按紧急停机按钮,回旋加速器应能够停止供束。6.1.3同位素生产回旋加速器在停机情况下,控制系统从开机到正常运行时间宜小于或等于15min。6.1.4指示灯和显示器的使用方式应按照GB5226.1—2008中10.3的规定执行。6.1.5控制系统有关安全部件设计要求应按照GB/T16855.1执行。6.2软件通用功能要求6.2.1通用要求6.2.1.1应留有安全联锁接口,安全功能或安全防护措施触发时,应确保控制系统停止工作,取消后,控5T/CIRA40—2022制系统应恢复正常工作。6.2.1.2应对同位素生产回旋加速器各单元组件进行独立运行控制,遵循接口设计要求和人员安全要求。6.2.2其他要求6.2.2.1工作权限针对不同操作人员,应设定不同操作权限,部分功能仅对维护人员开放,开发人员应具有所有操作权限。6.2.2.2界面设计界面应显示同位素生产回旋加速器运行过程的用户信息、工作状态、工作模式、能量和束流信息等主要信息。6.3硬件通用设计要求6.3.1电气设计规范6.3.1.1应设有保护地,设备金属表面与接地端子间的电阻应小于或等于0.1Ω。6.3.1.2设备接地保护应按照GB4793—2007中4.3.2的要求执行。保护阻抗应按照GB4793—2007中4.4.2的要求执行。6.3.1.3电气设备正常运行情况下,漏电电流应按照GB/T34128—2017中5.4.4的要求执行。6.3.1.4所有涉及的电气设备应按照GB4824中的电磁兼容相关要求执行。6.3.2通信协议6.3.2.1控制系统与设备的通信模块间的接口类型包括但不限于以太网通信,通信协议应按照GB/T37391—2019中6.7的要求执行。6.3.2.2控制系统软件接口在周期内(周期时间宜小于或等于5s)对通信进行一次自检,一旦发生故障,通过硬件接口和软件接口同时发送命令,宜在一定时间(时间小于或等于500ms)内关断束流。6.3.2.3其他通信总线使用规范应按照GB/T37391—2019中6.8的相关要求执行。6.4计算机要求6.4.1硬件配置应满足GB/T9813.3—2017中4.1.1的相关硬件要求。6.4.2软件配置应满足GB/T9813.3—2017中4.1.2的相关软件要求。6.4.3性能指标应满足GB/T9813.3—2017中4.3.1的关于功能和性能的要求。6.5主要子系统设计要求6.5.1控制系统设计要求应与GB/T34128规定的加速器主机性能匹配。6.5.2应按照GB/T34128—2017中5.3.6的规定执行,即剥离引出控制系统应不低于95%。6.5.3射频系统的工作频率不稳定度应小于或等于1×10—6;高频系统电极电压不稳定度应小于或等于1×10—3。6.5.4主真空度控制精度应小于或等于1×10—6pa。6T/CIRA40—20226.6辐射防护要求环境剂量应满足GB/T34128—2017中5.5.1的相关规定。当超过环境辐射剂量限值时,控制系统应快速响应和处理。7安全联锁功能要求7.1一般要求7.1.1安全联锁系统发生故障,将自动联锁,并一直保持到故障清除。7.1.2执行检修维修模式时,安全联锁装置的设计能确保只有在维修人员使用适当的器件、编码或钥匙进行直接控制的条件下同位素生产回旋加速器才能调试。7.1.3对同位素生产回旋加速器使用过程中出现的异常情况给出报警。7.2人员安全联锁要求7.2.1清场要求清场功能包括安全搜索程序、声光报警、现场区域监控以及操作员的主观判断。开机或束流引出前操作员执行安全搜索程序,确保控制区内无人员滞留,完成清场后建立安全联锁。7.2.2急停要求开机后一旦检测到有急停信号被触发,应发出联锁信号。急停信号包括出束过程中和出束相关区域的清场被破坏以及出束相关区域的急停按钮被触发。7.2.3报警要求应为现场人员提供声光报警,在清场时应闪烁报警灯并响蜂鸣,提醒现场人员离场