中國網財經3月29日訊(記者 李春暉)3月25日，中廣核防城港核電站3號機組投產發電。這是我國西部地區首臺、國內第三臺“華龍一號”核電機組，同時也是我國自主研發的核電數字化儀控系統——“和睦系統”首次應用于“華龍一號”。
(資料圖片)
核安全級數字化儀控系統是核反應堆的“緊急制動系統”，對可靠性和確定性都有很高要求，開發難度極大，在相當長時間里被國外壟斷。隨著“和睦系統”的誕生，這一“卡脖子”問題被解決，我國也成為全球第四個擁有這項技術的國家。
此次“和睦系統”在“華龍一號”上的成功應用，為我國三代核電強化了自主基因。
我國西部地區首臺“華龍一號”核電機組——中廣核廣西防城港核電站3號機組(中廣核供圖)
強化自主基因
中廣核起步于改革開放的標志性工程——我國大陸首座百萬千瓦級大型商業核電站大亞灣核電站。
大亞灣核電站1987年開工建設，當時連鋼筋、水泥、電話線都需要進口，核電運營人才更是“一窮二白”。當時，大亞灣核電站派出110多名學員出國接受培訓，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費。這筆費用在當時可以購買相當于一個成人體重的黃金，因此這些學員也被成為“黃金人”。
“黃金人”是改革開放初期中國核電人渴望學習先進技術、追趕世界發展步伐的一個縮影。隨著此后三十多年來的引進、消化、吸收和再創新，我國核電已經培育出擁有自主知識產權的“華龍一號”，實現了從“學徒”到“師傅”的跨越式發展。
“華龍一號”由中廣核和中核集團聯合研發，是我國具有自主知識產權的三代核電技術。它采用177組堆芯燃料組件、雙層安全殼、能動與非能動相結合等多項設計特征，實現了先進性和成熟性統一、安全性和經濟性平衡，是當前世界核電市場上接受度最高的三代核電機型之一，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55分，隨著168小時試運行試驗圓滿完成，我國西部地區首臺“華龍一號”核電機組——中廣核廣西防城港核電站3號機組正式具備商業運行條件。
“防城港核電站3號機組投產發電，進一步驗證了我國自主知識產權三代核電技術‘華龍一號’的安全性和成熟性。”防城港核電有限公司黨委書記、董事長梅俊表示。
據中廣核工程有限公司黨委書記、總經理寧小平介紹，以防城港核電站3號機組為參考電站的“華龍一號”技術，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認證證書；于2022年2月7日通過英國通用設計(GDA)審查，獲得設計認可確認(DAC)和設計可接受性聲明(SoDA)證書。
防城港核電站3號機組也是我國自主研發的核電數字化儀控系統——“和睦系統”首次應用于“華龍一號”。
核電站數字化儀控系統是核電站的“神經中樞”，對于保證核電站安全穩定運行發揮著重要作用。
上海中廣核工程科技有限公司黨委副書記、總經理孫永濱表示：“‘和睦系統’在防城港核電站3號機組順利通過了冷試、熱試、裝料、并網等多個階段的重大考驗。機組的成功投產，驗證了我國三代核電技術和先進核電儀控裝備的良好融合。”
“和睦系統”在“華龍一號”西部首堆上的成功應用，為我國三代核電示范工程強化了自主基因。
核電“神經中樞”中國造
核電站數字化儀控系統(簡稱“核電 DCS”)是核電站的“神經中樞”，控制著核電站數百個系統、上萬個設備的運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部分。其中，核電安全級 DCS 主要完成核電站反應堆安全停堆和事故緩解功能，是一種“緊急制動系統”。由于可靠性要求極高，研發難度大，長期以來只有少數發達國家掌握該技術，我國過去一直依賴進口。
“2005年的時候，我國在核安全級DCS領域還是一片空白，所有核電站的控制設備都是引進的。想談一些技術合作，別人都不跟你談。”上海中廣核工程科技有限公司黨委書記、董事長江國進回憶道，“所以當時國家能源局就把這個任務交給了我們，專門去突破核安全級DCS的產品研發。”
原創性開發的道路是艱辛的，工作量也是巨大的。“我們不能從市面上購買現成的軟件，研發團隊要自己手寫出工業控制領域的操作系統、所有的嵌入式軟件和通訊系統，只這一點，就讓很多公司望而卻步。”孫永濱回憶。
近150多名研發人員一起手寫出了大約500萬行的代碼。“在最緊張的時候，研發團隊集中住在一起，所有的計算機搬過去，封閉研發，大家誰都不回家，三個月輪一次。”
不過，對于當時研發團隊的骨干成員、上海中廣核工程科技有限公司下屬廣利核公司技術部經理張春雷來說，龐大的工作量和枯燥的生活都不算什么。最困難的地方，是產品做出來以后，如何向監管部門和專業機構“證明”它是安全的、可靠的。
2010 年 10 月，我國首個具有自主知識產權的核安全級 DCS 平臺“和睦系統”(英文名：FirmSys)研發成功，填補了我國在該領域的空白，使我國成為全球第四個擁有該技術的國家。
“我們做了大量的試驗驗證工作。”張春雷表示。比如說要做EMC試驗、抗震鑒定試驗、環境鑒定試驗，以及搭建一系列原理樣機、1:1的工程樣機等等。為了獲得國際原子能機構的認證，研發團隊回答了來自7個國家的9名專家評審的一百多個問題。
2013年，“和睦系統”通過了德國 TüV等機構對其進行的功能安全認證；2014年，取得了權威認證機構ISTec 第三方獨立驗證與確認(IV&V)；2015 年，通過了中國核能行業協會組織的通用平臺鑒定；2016年，通過國際原子能機構(IAEA)專家組的獨立工程審評。
十年磨一劍。“和睦系統”獲得了這些國內外權威機構的認證，拿到了進軍國際市場的通行證。
截至目前，“和睦系統”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 號核電機組以及石島灣核電站高溫氣冷堆示范工程等 21 臺國內新建核電機組得到應用，實現了多技術、多堆型的應用覆蓋，成為我國自主核電的一張新名片。
安全性和可靠性達到國際領先水平
在防城港3號核電機組的汽輪機廠房外墻上，“核安全高于一切”的標語巨大而醒目。
“絕對安全、萬無一失”是我國核電發展的根本遵循。作為承載著核電站“緊急制動”任務的安全屏障，我國“和睦系統”與國外同類產品相比，任務調度性能提升60%，整體響應時間縮短了15%，安全性和可靠性達到國際領先水平。
核安全級操作系統的軟件需要把核電站的各種控制保護邏輯變成計算機可讀的代碼。為了解決軟件代碼轉換過程的正確性、可信度問題，“和睦系統”研發團隊經過大量研究，采用基于形式化方法的核級軟件代碼生成技術，解決了傳統編譯技術難以避免的“誤編譯”世界級難題。研發團隊使用這一編譯器已生成4千萬行代碼，從未產生“誤編譯”錯誤。
此外，“和睦系統”的成功研發不僅提升了我國核電運營的安全性和可靠性，而且有力保證了核電建設的工期，帶來可觀的經濟效益。
一臺核電機組的建設工期通常需要60個月，包括土建、設備安裝、調試等多個階段。關鍵環節的延誤可能拖累整個工期。從過往經驗來看，容易造成核電建設工期延誤的環節一個是主設備制造，另一個就是主儀控系統。
“因為它的影響面太大，往往由于設計提資變更以及國外供應商工作模式的問題，造成工期的延誤。但是這種情況在我們自主掌握了這項技術之后就不存在了。”孫永濱表示。
擁有了自主知識產權的核安全級DCS系統，還能節省下一大筆運維費用。“如果用國外的產品，就要聘請國外的工程師來運維，那可是‘從人家拎包出門就開始算錢’，按小時收費。”孫永濱感嘆，“華龍一號”設計運營年限60年，如果用國外的儀控系統，每年都要源源不斷地支出高額運維費用。
截止目前，“和睦系統”已在多種堆型核電機組上安全穩定運行超過 50 堆年(一個反應堆運行一年為一堆年)，為我國核電建設節省資金超過50億元。
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責任編輯：Rex_29
