中國網(wǎng)財(cái)經(jīng)3月29日訊(記者 李春暉)3月25日，中廣核防城港核電站3號機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。這是我國西部地區(qū)首臺、國內(nèi)第三臺“華龍一號”核電機(jī)組，同時(shí)也是我國自主研發(fā)的核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)——“和睦系統(tǒng)”首次應(yīng)用于“華龍一號”。
(資料圖片)
核安全級數(shù)字化儀控系統(tǒng)是核反應(yīng)堆的“緊急制動系統(tǒng)”，對可靠性和確定性都有很高要求，開發(fā)難度極大，在相當(dāng)長時(shí)間里被國外壟斷。隨著“和睦系統(tǒng)”的誕生，這一“卡脖子”問題被解決，我國也成為全球第四個(gè)擁有這項(xiàng)技術(shù)的國家。
此次“和睦系統(tǒng)”在“華龍一號”上的成功應(yīng)用，為我國三代核電強(qiáng)化了自主基因。
我國西部地區(qū)首臺“華龍一號”核電機(jī)組——中廣核廣西防城港核電站3號機(jī)組(中廣核供圖)
強(qiáng)化自主基因
中廣核起步于改革開放的標(biāo)志性工程——我國大陸首座百萬千瓦級大型商業(yè)核電站大亞灣核電站。
大亞灣核電站1987年開工建設(shè)，當(dāng)時(shí)連鋼筋、水泥、電話線都需要進(jìn)口，核電運(yùn)營人才更是“一窮二白”。當(dāng)時(shí)，大亞灣核電站派出110多名學(xué)員出國接受培訓(xùn)，在國家外匯儲備緊缺的情況下，支付了平均每人130萬法郎的高昂培訓(xùn)費(fèi)。這筆費(fèi)用在當(dāng)時(shí)可以購買相當(dāng)于一個(gè)成人體重的黃金，因此這些學(xué)員也被成為“黃金人”。
“黃金人”是改革開放初期中國核電人渴望學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)、追趕世界發(fā)展步伐的一個(gè)縮影。隨著此后三十多年來的引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新，我國核電已經(jīng)培育出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”，實(shí)現(xiàn)了從“學(xué)徒”到“師傅”的跨越式發(fā)展。
“華龍一號”由中廣核和中核集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)，是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)。它采用177組堆芯燃料組件、雙層安全殼、能動與非能動相結(jié)合等多項(xiàng)設(shè)計(jì)特征，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)性和成熟性統(tǒng)一、安全性和經(jīng)濟(jì)性平衡，是當(dāng)前世界核電市場上接受度最高的三代核電機(jī)型之一，也是中國核電走向世界的一張亮麗國家名片。
3月25日6時(shí)55分，隨著168小時(shí)試運(yùn)行試驗(yàn)圓滿完成，我國西部地區(qū)首臺“華龍一號”核電機(jī)組——中廣核廣西防城港核電站3號機(jī)組正式具備商業(yè)運(yùn)行條件。
“防城港核電站3號機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，進(jìn)一步驗(yàn)證了我國自主知識產(chǎn)權(quán)三代核電技術(shù)‘華龍一號’的安全性和成熟性?！狈莱歉酆穗娪邢薰军h委書記、董事長梅俊表示。
據(jù)中廣核工程有限公司黨委書記、總經(jīng)理寧小平介紹，以防城港核電站3號機(jī)組為參考電站的“華龍一號”技術(shù)，于2020年10月20日順利通過歐洲用戶要求(European Utility Requirements)符合性評估，獲得了EUR認(rèn)證證書；于2022年2月7日通過英國通用設(shè)計(jì)(GDA)審查，獲得設(shè)計(jì)認(rèn)可確認(rèn)(DAC)和設(shè)計(jì)可接受性聲明(SoDA)證書。
防城港核電站3號機(jī)組也是我國自主研發(fā)的核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)——“和睦系統(tǒng)”首次應(yīng)用于“華龍一號”。
核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)是核電站的“神經(jīng)中樞”，對于保證核電站安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著重要作用。
上海中廣核工程科技有限公司黨委副書記、總經(jīng)理孫永濱表示：“‘和睦系統(tǒng)’在防城港核電站3號機(jī)組順利通過了冷試、熱試、裝料、并網(wǎng)等多個(gè)階段的重大考驗(yàn)。機(jī)組的成功投產(chǎn)，驗(yàn)證了我國三代核電技術(shù)和先進(jìn)核電儀控裝備的良好融合?！?/p>
“和睦系統(tǒng)”在“華龍一號”西部首堆上的成功應(yīng)用，為我國三代核電示范工程強(qiáng)化了自主基因。
核電“神經(jīng)中樞”中國造
核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)(簡稱“核電 DCS”)是核電站的“神經(jīng)中樞”，控制著核電站數(shù)百個(gè)系統(tǒng)、上萬個(gè)設(shè)備的運(yùn)行和各類工況處理過程。
核電 DCS 包括安全級和非安全級兩個(gè)部分。其中，核電安全級 DCS 主要完成核電站反應(yīng)堆安全停堆和事故緩解功能，是一種“緊急制動系統(tǒng)”。由于可靠性要求極高，研發(fā)難度大，長期以來只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家掌握該技術(shù)，我國過去一直依賴進(jìn)口。
“2005年的時(shí)候，我國在核安全級DCS領(lǐng)域還是一片空白，所有核電站的控制設(shè)備都是引進(jìn)的。想談一些技術(shù)合作，別人都不跟你談?！鄙虾Ｖ袕V核工程科技有限公司黨委書記、董事長江國進(jìn)回憶道，“所以當(dāng)時(shí)國家能源局就把這個(gè)任務(wù)交給了我們，專門去突破核安全級DCS的產(chǎn)品研發(fā)?！?/p>
原創(chuàng)性開發(fā)的道路是艱辛的，工作量也是巨大的?！拔覀儾荒軓氖忻嫔腺徺I現(xiàn)成的軟件，研發(fā)團(tuán)隊(duì)要自己手寫出工業(yè)控制領(lǐng)域的操作系統(tǒng)、所有的嵌入式軟件和通訊系統(tǒng)，只這一點(diǎn)，就讓很多公司望而卻步。”孫永濱回憶。
近150多名研發(fā)人員一起手寫出了大約500萬行的代碼?！霸谧罹o張的時(shí)候，研發(fā)團(tuán)隊(duì)集中住在一起，所有的計(jì)算機(jī)搬過去，封閉研發(fā)，大家誰都不回家，三個(gè)月輪一次?！?/p>
不過，對于當(dāng)時(shí)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的骨干成員、上海中廣核工程科技有限公司下屬廣利核公司技術(shù)部經(jīng)理張春雷來說，龐大的工作量和枯燥的生活都不算什么。最困難的地方，是產(chǎn)品做出來以后，如何向監(jiān)管部門和專業(yè)機(jī)構(gòu)“證明”它是安全的、可靠的。
2010 年 10 月，我國首個(gè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核安全級 DCS 平臺“和睦系統(tǒng)”(英文名：FirmSys)研發(fā)成功，填補(bǔ)了我國在該領(lǐng)域的空白，使我國成為全球第四個(gè)擁有該技術(shù)的國家。
“我們做了大量的試驗(yàn)驗(yàn)證工作?！睆埓豪妆硎?。比如說要做EMC試驗(yàn)、抗震鑒定試驗(yàn)、環(huán)境鑒定試驗(yàn)，以及搭建一系列原理樣機(jī)、1:1的工程樣機(jī)等等。為了獲得國際原子能機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，研發(fā)團(tuán)隊(duì)回答了來自7個(gè)國家的9名專家評審的一百多個(gè)問題。
2013年，“和睦系統(tǒng)”通過了德國 TüV等機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行的功能安全認(rèn)證；2014年，取得了權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)ISTec 第三方獨(dú)立驗(yàn)證與確認(rèn)(IV&V)；2015 年，通過了中國核能行業(yè)協(xié)會組織的通用平臺鑒定；2016年，通過國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)專家組的獨(dú)立工程審評。
十年磨一劍。“和睦系統(tǒng)”獲得了這些國內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，拿到了進(jìn)軍國際市場的通行證。
截至目前，“和睦系統(tǒng)”已在陽江 5&6 號，紅沿河 5&6 號，華龍一號示范工程——防城港3&4 號，田灣 5&6、7&8 號，徐大堡 3&4 號，太平嶺 1&2 號，三澳 1&2 號核電機(jī)組以及石島灣核電站高溫氣冷堆示范工程等 21 臺國內(nèi)新建核電機(jī)組得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多技術(shù)、多堆型的應(yīng)用覆蓋，成為我國自主核電的一張新名片。
安全性和可靠性達(dá)到國際領(lǐng)先水平
在防城港3號核電機(jī)組的汽輪機(jī)廠房外墻上，“核安全高于一切”的標(biāo)語巨大而醒目。
“絕對安全、萬無一失”是我國核電發(fā)展的根本遵循。作為承載著核電站“緊急制動”任務(wù)的安全屏障，我國“和睦系統(tǒng)”與國外同類產(chǎn)品相比，任務(wù)調(diào)度性能提升60%，整體響應(yīng)時(shí)間縮短了15%，安全性和可靠性達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
核安全級操作系統(tǒng)的軟件需要把核電站的各種控制保護(hù)邏輯變成計(jì)算機(jī)可讀的代碼。為了解決軟件代碼轉(zhuǎn)換過程的正確性、可信度問題，“和睦系統(tǒng)”研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過大量研究，采用基于形式化方法的核級軟件代碼生成技術(shù)，解決了傳統(tǒng)編譯技術(shù)難以避免的“誤編譯”世界級難題。研發(fā)團(tuán)隊(duì)使用這一編譯器已生成4千萬行代碼，從未產(chǎn)生“誤編譯”錯(cuò)誤。
此外，“和睦系統(tǒng)”的成功研發(fā)不僅提升了我國核電運(yùn)營的安全性和可靠性，而且有力保證了核電建設(shè)的工期，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
一臺核電機(jī)組的建設(shè)工期通常需要60個(gè)月，包括土建、設(shè)備安裝、調(diào)試等多個(gè)階段。關(guān)鍵環(huán)節(jié)的延誤可能拖累整個(gè)工期。從過往經(jīng)驗(yàn)來看，容易造成核電建設(shè)工期延誤的環(huán)節(jié)一個(gè)是主設(shè)備制造，另一個(gè)就是主儀控系統(tǒng)。
“因?yàn)樗挠绊懨嫣?，往往由于設(shè)計(jì)提資變更以及國外供應(yīng)商工作模式的問題，造成工期的延誤。但是這種情況在我們自主掌握了這項(xiàng)技術(shù)之后就不存在了?！睂O永濱表示。
擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)的核安全級DCS系統(tǒng)，還能節(jié)省下一大筆運(yùn)維費(fèi)用?！叭绻脟獾漠a(chǎn)品，就要聘請國外的工程師來運(yùn)維，那可是‘從人家拎包出門就開始算錢’，按小時(shí)收費(fèi)?！睂O永濱感嘆，“華龍一號”設(shè)計(jì)運(yùn)營年限60年，如果用國外的儀控系統(tǒng)，每年都要源源不斷地支出高額運(yùn)維費(fèi)用。
截止目前，“和睦系統(tǒng)”已在多種堆型核電機(jī)組上安全穩(wěn)定運(yùn)行超過 50 堆年(一個(gè)反應(yīng)堆運(yùn)行一年為一堆年)，為我國核電建設(shè)節(jié)省資金超過50億元。
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