Сучасні системи безпеки АЕС: роль FPGA-платформ у захисті критичної інфраструктури

Сучасні системи безпеки АЕС: роль FPGA-платформ у захисті критичної інфраструктури

Сучасні системи безпеки на атомних електростанціях та промислових об’єктах спираються на концепцію Defense-in-Depth – багаторівневого захисту. Цей підхід передбачає декілька незалежних рівнів захисту, які перекривають одне одного. Пріоритетом для цих систем є запобігання аваріям, попередження про небезпеки та повне стримування імовірних загроз.

Основні вимоги безпеки

Сучасні системи безпеки ( детальніше на сторінці ) керуються суворими міжнародними протоколами, такими як ті, що встановлені Міжнародним агентством з атомної енергії (МАГАТЕ):

  • Резервування та різноманітність . Системи використовують кілька окремих шляхів та різні типи технологій для виконання одного й того ж завдання безпеки. Якщо одна система виходить з ладу або втрачає живлення, резервна система негайно бере на себе її роботу.
  • Безвідмовна конструкція . Обладнання та виконавчі механізми спроєктовані таким чином, щоб за замовчуванням перебувати в безпечному стані (наприклад, закритому або вимкненому положенні) після втрати живлення або тиску повітря.
  • Фізичні бар’єри . У небезпечних галузях промисловості кілька фізичних шарів запобігають витокам небезпечних речовин. Наприклад, ядерні реактори використовують фізичні бар’єри, такі як паливна оболонка, важкий корпус реактора та товсті бетонні захисні споруди.
  • Захист навколишнього середовища . Об’єкти повинні безпечно обробляти, зберігати та утилізувати відповідно до вимог всі шкідливі матеріали та забруднені інструменти, щоб запобігти забрудненню ґрунту та води.
6aaedddf4630b.webp

Що таке FPGA і чим відрізняється від мікропроцесорів?

Платформи FPGA (Field-Programmable Gate Array) є цифровою основою сучасних систем безпеки атомних електростанцій. Вони замінюють застарілі аналогові та мікропроцесорні засоби керування. Використовуючи апаратно-програмовану логіку замість програмного забезпечення, FPGA пропонують неперевершену швидкість, фізичну ізоляцію та захист від кіберзагроз для критичної інфраструктури.

Що таке FPGA?

FPGA – це напівпровідниковий чіп, який можна запрограмувати для виконання певних апаратних завдань. На відміну від стандартних процесорів: звичайний комп’ютерний процесор (CPU) працює під управлінням операційної системи, яка завантажує та виконує програмне забезпечення. FPGA не використовує операційну систему.

Апаратно-програмовна логіка : уявіть собі FPGA як чисту електронну макетну плату. При програмуванні за допомогою мов опису апаратного забезпечення її внутрішні вентилі постійно з’єднані або налаштовані на маршрутизацію даних певним чином. Вона діє точно так само, як і спеціально виготовлені електронні схеми.

Переваги FPGA-рішень: детермінованість, відмовостійкість, сертифікація

Система захисту реактора (RPS) є “вартовим безпеки” атомної станції. Вона контролює такі умови, як температуру та тиск, і автоматично вимикає реактор, якщо перевищено безпечні межі. FPGA високо цінуються тут з кількох ключових причин:

  1. Передбачуваність. FPGA не мають фонових завдань, витоків пам’яті або збоїв програмного забезпечення. Їхня поведінка на 100% передбачувана.
  2. Швидкість . Оскільки вони обробляють команди паралельно (одночасно) на окремих апаратних шляхах, ПЛІС миттєво реагують на надзвичайні ситуації.
  3. Резервування та різноманітність . Платформи часто використовують потрійне модульне резервування (TMR). Це означає, що три мікросхеми виконують одну й ту саму роботу. Якщо одна мікросхема помиляється, схема голосування (мажоритування) перевизначає її та гарантує безпеку системи.
6aaede1706895.webp

Захист критичної інфраструктури від кіберзагроз

Атомні електростанції є основними цілями кібератак. Традиційні цифрові системи мають високий ризик бути зламаними. FPGA захищають інфраструктуру кількома способами:

  • Немає операційної системи для зламу: хакери покладаються на пошук вразливостей в операційних системах (таких як Windows або Linux) або модифікацію програмного коду. Оскільки FPGA не мають програмного забезпечення або операційних систем, поширені шкідливі програми не можуть їх заразити.
  • Пам’ять лише для читання: критичні для безпеки FPGA часто використовують енергонезалежну пам’ять лише для читання. Після програмування на заводі їх не можна модифікувати дистанційно.

Верифікація та стандартизація

Оскільки код FPGA поводиться як апаратне забезпечення, процес ліцензування та тестування є суворим. Регулятори, такі як Міжнародне агентство з атомної енергії (МАГАТЕ) та Комісія з ядерного регулювання США (NRC), вимагають суворого тестування.

Приклад української розробки FPGA – платформа RadICS

Інформаційно-керуюча платформа RadICS – FPGA-платформа для систем безпеки АЕС. Використання FPGA-технології дозволяє усунути ризики, пов’язані з операційними системами, мінімізувати вплив людського фактора, підвищити надійність обладнання, спростити технічне обслуговування та забезпечити масштабовність рішень для проєктів будь-якої складності.

Платформа RadICS пройшла незалежну оцінку міжнародної компанії exida та сертифікована за рівнем функційної безпеки SIL 3 в одному каналі відповідно до стандарту IEC 61508. Крім того, вона схвалена Комісією з ядерного регулювання США (US NRC) для застосування у системах безпеки атомних електростанцій без обмежень.

6aaede2143de6.webp

FPGA як стандарт галузі

FPGA-технології домінують у галузях, де дані повинні оброблятися на надвисоких швидкостях з абсолютною надійністю. Саме тому вони стали стандартом у енергетиці, телекомунікаціях, аерокосмічній та оборонній промисловості, високочастотній торгівлі, медичному обладнанні та сучасних дата-центрах. На відміну від програмних рішень, FPGA забезпечують детерміновану затримку, високу пропускну здатність і можливість глибокого паралелізму, що надзвичайно важливо для систем реального часу. Завдяки поєднанню продуктивності, енергоефективності та гнучкості реконфігурації, FPGA залишаються ключовою платформою для створення високопродуктивних цифрових систем. Щоб дізнатися більше, перейдіть на сторінку RadICS .

Останні новини
Економіст заявив про виснаження ресурсів війни та скорочення допомоги

Економіст заявив про виснаження ресурсів війни та скорочення допомоги

Український економіст Олексій Кущ заявив, що війна наближається до завершення читать далее
22-09, 10:43
Угорщина відмовилася від двох ініціатив щодо співпраці з Україною

Угорщина відмовилася від двох ініціатив щодо співпраці з Україною

Прем’єр-міністр Угорщини Петер Мадяр 21 вересня заявив, що Будапешт не читать далее
22-09, 10:17
США відкриють нові військові бази у Гренландії

США відкриють нові військові бази у Гренландії

США планують відкрити два нові військові об'єкти у Гренландії в читать далее
22-09, 10:14
Людмила Янукович ймовірно померла в Росії

Людмила Янукович ймовірно померла в Росії

За даними російських реєстрів, телефонний номер колишньої дружини експрезидента України читать далее
22-09, 10:00
Повернення після СЗЧ: Міноборони змінило процедуру

Повернення після СЗЧ: Міноборони змінило процедуру

Спрощена процедура добровільного повернення на військову службу після самовільного залишення читать далее
21-09, 17:24
В Україні з жовтня запустять автоматичне стягнення боргів

В Україні з жовтня запустять автоматичне стягнення боргів

В Україні з жовтня 2026 року планують підключити до системи читать далее
21-09, 17:22
Зеленський заявив про можливі кроки до деескалації війни

Зеленський заявив про можливі кроки до деескалації війни

Президент Володимир Зеленський 21 вересня заявив, що припинення Росією ударів читать далее
21-09, 17:18
Яке церковне свято 22 вересня 2026 року: день ангела, що не можна робити і народні прикмети

Яке церковне свято 22 вересня 2026 року: день ангела, що не можна робити і народні прикмети

22 вересня 2026 року православна церква відзначає попразднство Різдва Пресвятої читать далее
21-09, 15:44
В Україні пропонують змінити текст державного гімну

В Україні пропонують змінити текст державного гімну

На сайті Кабінету міністрів України з’явилася електронна петиція із пропозицією читать далее
21-09, 15:38
Борг за комуналку понад 680 грн: кому можуть не дати субсидію

Борг за комуналку понад 680 грн: кому можуть не дати субсидію

Право на житлову субсидію на опалювальний сезон 2026–2027 років Пенсійний читать далее
21-09, 11:33
ХДС Мерца вперше в історії не пройшла до ландтагу

ХДС Мерца вперше в історії не пройшла до ландтагу

На виборах до ландтагу Мекленбургу — Передньої Померанії 20 вересня читать далее
21-09, 10:55
«Єдина Росія» набирає 57,83% на виборах до Держдуми

«Єдина Росія» набирає 57,83% на виборах до Держдуми

«Єдина Росія» отримує 57,83% голосів на виборах до Державної думи читать далее
21-09, 10:45
Юрій Ткачук: біографія та цікаві факти про керівника «Енергоатома»

Юрій Ткачук: біографія та цікаві факти про керівника «Енергоатома»

Юрій Ткачук — український топменеджер енергетичного та промислового секторів, який читать далее
20-09, 21:02
Три найбільші металургійні заводи України зупинили роботу

Три найбільші металургійні заводи України зупинили роботу

Українська сталеливарна промисловість фактично зупинилася після ударів російських балістичних ракет читать далее
20-09, 16:37
Яке церковне свято 21 вересня 2026 року: день ангела, що не можна робити і народні прикмети

Яке церковне свято 21 вересня 2026 року: день ангела, що не можна робити і народні прикмети

21 вересня 2026 року православна церква за юліанським календарем відзначає читать далее
20-09, 16:33
Бундесвер почав примусову медкомісію для 18-річних чоловіків

Бундесвер почав примусову медкомісію для 18-річних чоловіків

Бундесвер із липня 2026 року почав проводити обов’язкові медичні огляди читать далее
20-09, 10:00
США попередили громадян про загрозу загострення на Близькому Сході

США попередили громадян про загрозу загострення на Близькому Сході

Посольства США в країнах Близького Сходу почали масово попереджати американських читать далее
20-09, 09:56
«Воскресіння Христа»: Мел Гібсон розкрив деталі нового фільму

«Воскресіння Христа»: Мел Гібсон розкрив деталі нового фільму

Режисер Мел Гібсон повідомив нові деталі про фільм «Воскресіння Христа» читать далее
19-09, 18:48
Фільм «DAU» здобув нагороду у Венеції попри протест України

Фільм «DAU» здобув нагороду у Венеції попри протест України

12 вересня 2026 року на 83-му Венеційському міжнародному кінофестивалі режисер читать далее
19-09, 18:41