“和睦系统”首次应用于“华龙一号” 我国三代核电自主基因获强化

3月25日，中广核防城港核电站3号机组投产发电。这是我国西部地区首台、国内第三台“华龙一号”核电机组，同时也是我国自主研发的核电数字化仪控系统——“和睦系统”首次应用于“华龙一号”。

(资料图)

核安全级数字化仪控系统是核反应堆的“紧急制动系统”，对可靠性和确定性都有很高要求，开发难度极大，在相当长时间里被国外垄断。随着“和睦系统”的诞生，这一“卡脖子”问题被解决，我国也成为全球第四个拥有这项技术的国家。

此次“和睦系统”在“华龙一号”上的成功应用，为我国三代核电强化了自主基因。

强化自主基因

中广核起步于改革开放的标志性工程——我国大陆首座百万千瓦级大型商业核电站大亚湾核电站。

大亚湾核电站1987年开工建设，当时连钢筋、水泥、电话线都需要进口，核电运营人才更是“一穷二白”。当时，大亚湾核电站派出110多名学员出国接受培训，在国家外汇储备紧缺的情况下，支付了平均每人130万法郎的高昂培训费。这笔费用在当时可以购买相当于一个成人体重的黄金，因此这些学员也被成为“黄金人”。

“黄金人”是改革开放初期中国核电人渴望学习先进技术、追赶世界发展步伐的一个缩影。随着此后三十多年来的引进、消化、吸收和再创新，我国核电已经培育出拥有自主知识产权的“华龙一号”，实现了从“学徒”到“师傅”的跨越式发展。

“华龙一号”由中广核和中核集团联合研发，是我国具有自主知识产权的三代核电技术。它采用177组堆芯燃料组件、双层安全壳、能动与非能动相结合等多项设计特征，实现了先进性和成熟性统一、安全性和经济性平衡，是当前世界核电市场上接受度最高的三代核电机型之一，也是中国核电走向世界的一张亮丽国家名片。

3月25日6时55分，随着168小时试运行试验圆满完成，我国西部地区首台“华龙一号”核电机组——中广核广西防城港核电站3号机组正式具备商业运行条件。

“防城港核电站3号机组投产发电，进一步验证了我国自主知识产权三代核电技术‘华龙一号’的安全性和成熟性。”防城港核电有限公司党委书记、董事长梅俊表示。

据中广核工程有限公司党委书记、总经理宁小平介绍，以防城港核电站3号机组为参考电站的“华龙一号”技术，于2020年10月20日顺利通过欧洲用户要求(European Utility Requirements)符合性评估，获得了EUR认证证书；于2022年2月7日通过英国通用设计(GDA)审查，获得设计认可确认(DAC)和设计可接受性声明(SoDA)证书。

防城港核电站3号机组也是我国自主研发的核电数字化仪控系统——“和睦系统”首次应用于“华龙一号”。

核电站数字化仪控系统是核电站的“神经中枢”，对于保证核电站安全稳定运行发挥着重要作用。

上海中广核工程科技有限公司党委副书记、总经理孙永滨表示：“‘和睦系统’在防城港核电站3号机组顺利通过了冷试、热试、装料、并网等多个阶段的重大考验。机组的成功投产，验证了我国三代核电技术和先进核电仪控装备的良好融合。”

“和睦系统”在“华龙一号”西部首堆上的成功应用，为我国三代核电示范工程强化了自主基因。

核电“神经中枢”中国造

核电站数字化仪控系统(简称“核电 DCS”)是核电站的“神经中枢”，控制着核电站数百个系统、上万个设备的运行和各类工况处理过程。

核电 DCS 包括安全级和非安全级两个部分。其中，核电安全级 DCS 主要完成核电站反应堆安全停堆和事故缓解功能，是一种“紧急制动系统”。由于可靠性要求极高，研发难度大，长期以来只有少数发达国家掌握该技术，我国过去一直依赖进口。

“2005年的时候，我国在核安全级DCS领域还是一片空白，所有核电站的控制设备都是引进的。想谈一些技术合作，别人都不跟你谈。”上海中广核工程科技有限公司党委书记、董事长江国进回忆道，“所以当时国家能源局就把这个任务交给了我们，专门去突破核安全级DCS的产品研发。”

原创性开发的道路是艰辛的，工作量也是巨大的。“我们不能从市面上购买现成的软件，研发团队要自己手写出工业控制领域的操作系统、所有的嵌入式软件和通讯系统，只这一点，就让很多公司望而却步。”孙永滨回忆。

近150多名研发人员一起手写出了大约500万行的代码。“在最紧张的时候，研发团队集中住在一起，所有的计算机搬过去，封闭研发，大家谁都不回家，三个月轮一次。”

不过，对于当时研发团队的骨干成员、上海中广核工程科技有限公司下属广利核公司技术部经理张春雷来说，庞大的工作量和枯燥的生活都不算什么。最困难的地方，是产品做出来以后，如何向监管部门和专业机构“证明”它是安全的、可靠的。

2010 年 10 月，我国首个具有自主知识产权的核安全级 DCS 平台“和睦系统”(英文名：FirmSys)研发成功，填补了我国在该领域的空白，使我国成为全球第四个拥有该技术的国家。

“我们做了大量的试验验证工作。”张春雷表示。比如说要做EMC试验、抗震鉴定试验、环境鉴定试验，以及搭建一系列原理样机、1:1的工程样机等等。为了获得国际原子能机构的认证，研发团队回答了来自7个国家的9名专家评审的一百多个问题。

2013年，“和睦系统”通过了德国 TüV等机构对其进行的功能安全认证；2014年，取得了权威认证机构ISTec 第三方独立验证与确认(IV&V)；2015 年，通过了中国核能行业协会组织的通用平台鉴定；2016年，通过国际原子能机构(IAEA)专家组的独立工程审评。

十年磨一剑。“和睦系统”获得了这些国内外权威机构的认证，拿到了进军国际市场的通行证。

截至目前，“和睦系统”已在阳江 5&6 号，红沿河 5&6 号，华龙一号示范工程——防城港3&4 号，田湾 5&6、7&8 号，徐大堡 3&4 号，太平岭 1&2 号，三澳 1&2 号核电机组以及石岛湾核电站高温气冷堆示范工程等 21 台国内新建核电机组得到应用，实现了多技术、多堆型的应用覆盖，成为我国自主核电的一张新名片。

安全性和可靠性达到国际领先水平

在防城港3号核电机组的汽轮机厂房外墙上，“核安全高于一切”的标语巨大而醒目。

“绝对安全、万无一失”是我国核电发展的根本遵循。作为承载着核电站“紧急制动”任务的安全屏障，我国“和睦系统”与国外同类产品相比，任务调度性能提升60%，整体响应时间缩短了15%，安全性和可靠性达到国际领先水平。

核安全级操作系统的软件需要把核电站的各种控制保护逻辑变成计算机可读的代码。为了解决软件代码转换过程的正确性、可信度问题，“和睦系统”研发团队经过大量研究，采用基于形式化方法的核级软件代码生成技术，解决了传统编译技术难以避免的“误编译”世界级难题。研发团队使用这一编译器已生成4千万行代码，从未产生“误编译”错误。

此外，“和睦系统”的成功研发不仅提升了我国核电运营的安全性和可靠性，而且有力保证了核电建设的工期，带来可观的经济效益。

一台核电机组的建设工期通常需要60个月，包括土建、设备安装、调试等多个阶段。关键环节的延误可能拖累整个工期。从过往经验来看，容易造成核电建设工期延误的环节一个是主设备制造，另一个就是主仪控系统。

“因为它的影响面太大，往往由于设计提资变更以及国外供应商工作模式的问题，造成工期的延误。但是这种情况在我们自主掌握了这项技术之后就不存在了。”孙永滨表示。

拥有了自主知识产权的核安全级DCS系统，还能节省下一大笔运维费用。“如果用国外的产品，就要聘请国外的工程师来运维，那可是‘从人家拎包出门就开始算钱’，按小时收费。”孙永滨感叹，“华龙一号”设计运营年限60年，如果用国外的仪控系统，每年都要源源不断地支出高额运维费用。

截止目前，“和睦系统”已在多种堆型核电机组上安全稳定运行超过 50 堆年(一个反应堆运行一年为一堆年)，为我国核电建设节省资金超过50亿元。

（文章来源：中国网财经）