仪表和控制系统(简称“仪控系统”)被公认为是核电厂的神经中枢,由现场仪表和控制系统组成,仪控系统可靠性和安全性将直接影响整个核电厂的发电稳定、高效和安全性,并且是系统设计的重要指标。反应堆控制系统从功能设计到软硬件配置及全寿期内的安全性评估与可靠性评估是评价核电厂稳定运行重点关注和解决的问题。核电厂设计对系统可靠性分析的方法以定性和定量分析为主,且各核电工程项目采用的可靠性分析方法多样化,国内外尚无一套公认的统一的可靠性分析评估方法。本文结合工程项目的实际应用,采用故障模式、影响及危害性分析FMECA和定量分析的可靠性框图法,针对反应堆控制系统中典型过程控制系统设计方案和地震停堆控制系统设计方案为分析对象,进行硬件可靠性全面评估验证。本课题研究成果可以用于指导系统设计优化及寻找设计薄弱环节,从系统可靠性的角度向设计人员提出修改意见及建议,并且确认系统性能满足设计要求,证明设计方案的可靠性。主要内容如下:1)分析核电厂仪控系统的总体架构、各系统的主要功能和特点,对典型的基于微处理器技术(Central Processing Unit,CPU)和基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的仪控平台进行介绍。2)通过可靠性分析相关标准的研究,掌握核电厂仪控系统可靠性分析的典型方法,对分析方法进行对比分析并总结了分析流程。3)提出一种核电厂过程控制系统设计方案,采用FMECA和可靠性框图的模型对配置方案进行系统建模、定性及定量分析,在系统可利用率方面展开可靠性指标评价。4)提出一种基于FPGA仪控平台的核电厂地震停堆控制系统设计方案,采用可靠性框图的模型对配置方案进行系统建模、定量分析,在系统拒动率和误动率方面开展可靠性指标评价,证明设计方案的优势。5)针对控制系统软件可靠性,研究了基于FPGA仪控平台的安全级软件验证和确认的标准体系和流程及软件危害性分析方法。