核電安全“守護者”:“龍鱗”系統正式發布
2018-12-07 13:32:28 來源:科學網
我們的核電站什么時候才能用上自主的安全控制系統?這個“扎心”的問題終于有了答案。 12月6日,中核集團自主研發的我國首套軍民融合核安全級DCS平臺——“龍鱗”系統(NASPIC)正式發布,意味著中國將不再受國外技術壟斷的鉗制,使我國成為了世界上少數完全掌握該技術的國家。
一個夢想:儀控系統自主化
數字化控制系統(DCS)被稱為核電站的中樞神經系統,其中安全級DCS作為DCS的關鍵組成部分,是負責“保命”的部分。
安全級DCS用來完成事故工況下反應堆安全停堆、專設安全設施驅動等功能,限制或減輕事故后果,保障反應堆及人員安全,是核電站安全運維的關鍵。
簡單來說,安全級DCS的作用就在于發生事故時緊急“剎車”,確保反應堆安全,確保環境及公眾安全。
不過,目前中國大部分的在役核電站都依賴于進口的DCS系統,核心技術受制于人,購買、運行、維護成本極高。
中核集團中國核動力研究設計院(以下簡稱“核動力院”)設計所所長助理劉艷陽回憶說,上世紀八九十年代,核動力院承擔了秦山二期儀控系統的設計,但只負責核儀表系統的設計,設備則需要從國外采購。
“有一次在驗收產品時,設計人員發現技術指標與設計需求存在差異,希望這家公司進行整改,卻被傲慢地拒絕了。”這讓當時的核儀控人如刺在喉,“民族產業不能依賴別人,我們核儀控的發展以后要比肩世界頂尖公司,這是我們的夢想。”
中國工程院院士葉奇蓁表示,中國核電要全面實現自主化、國產化,儀器儀表自然也要如此,而且還要挺進世界前列。
一盤“土菜”:5年占領制高點
“現在回憶起來,當初的膽子的確夠大。”核動力院設計所核動力儀控中心主任吳志強笑著說。
在2013年12月“龍鱗”系統平臺啟動研發之初,存在著一些質疑的聲音,認為過于冒進。
但吳志強和他的團隊并不服氣。那時,經過在核電儀控系統的多年多項目持續耕耘,核動力院雖不能覆蓋DCS研發設計、設備制造以及供貨服務等全流程,但已經完全熟悉DCS的設計標準、法規要求,具備了系統架構的能力,應該說具有相當的優勢和能力。
于是,吳志強帶領著不足10個在編人員以及招聘組建的數十名研發人員,踏上了自我挑戰之路。
過去5年,他們邊“打怪”邊召集團隊,從最初的不足10人發展到現在的近300人,最終實現了核儀控人30年的夢想。
這是一個年輕的研發團隊,他們的平均年齡不到30歲,在他們的腦海里,始終堅信核心技術靠“化緣”是要不來的,必須靠自力更生。
“不親自造出每一個核心部件,就走不完自主創新的全過程。”吳志強告訴記者,為了盡快推出這盤地道的“土菜”,在過去5年里,特別是從2016年年底到2018年上半年,車間里幾乎整夜都是燈火通明的。
從敲定概要方案到交出第一套原型樣機,僅用時3個月;從版本固化到試驗完成,僅用時12個月;從國家核安全局受理到取證,僅用時25個月。這些都是“龍鱗”系統研發團隊創造的輝煌戰績。
一個未來:助力核電“走出去”
DCS集計算機、控制、通訊等多門類學科于一身,是非常龐大而復雜的系統。用于核電廠的安全級DCS技術要求則更高,還受到一系列核安全法規、標準的約束。
吳志強告訴記者,就拿標準來說,經歷過日本福島核事故,國家要求中國的核電要執行最嚴格、最全面的標準,要梳理歐標、美標和國標這三大套標準,技術門檻非常高。
而這些恰恰造就了“龍鱗”系統的優勢。
“龍鱗”系統包括主控制站、信號預處理、安全顯示站、網關站、工程師站五大部分,目前在軟件和系統集成方面已經實現100%的國產化,具有高安全性、高可靠性的特點。
它繼承了軍用安全級平臺和“華龍一號”先進堆芯測量系統等安全級設備的核心技術,后發優勢使之更加成熟可靠;設計、驗證、試驗鑒定等各個環節符合了最新、最全、最嚴格的國際和國內標準要求;采用先進可靠的信息安全技術,通信誤碼率低至10-11,領先國際標準一個量級;機械結構具備高抗震性能,能夠保證極端自然條件下的正常工作,滿足三代核電要求;研發了具備完全自主知識產權的安全操作系統,有利于之后的程序迭代。
“這一平臺擁有完全自主知識產權,已通過最高等級的功能安全認證,部分關鍵指標達到國際領先水平,適用于核電站、研究堆、小堆等,有助于我國核電技術實現整體出口。”中國核能行業協會主任趙成昆說。
核動力院院長羅琦表示,未來,我們要進一步加大科研攻關力度,加強協同創新,快速在標準領域占領制高點,引領安全級核儀控產品發展,朝著小型化、智能化、無人值守核電廠等方向拓展應用空間。(陸琦)
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