（文/觀察者網(wǎng) 周遠方）

3月25日，中廣核防城港核電站3號機組投產(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”核電機組，同時也是我國自主研發(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”。

數(shù)字化儀控系統(tǒng)被稱為核電站的“神經(jīng)中樞”，它涉及核反應(yīng)堆的緊急制動，對安全性、可靠性和確定性的要求極高。但由于我國核電起步較晚，要自證“絕對安全”，在時間方面存在先天不足，因此，很長一段時間內(nèi)不得不使用國外的相關(guān)系統(tǒng)。

如今，隨著中廣核近二十年磨一劍的“和睦系統(tǒng)”的正式與我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代壓水堆核電站技術(shù)“華龍一號”雙劍合璧，這一“卡脖子”問題終于宣告解決，我國也成為繼美國、法國、日本之后全球第四個擁有這項技術(shù)的國家。

值得一提的是，這套“神經(jīng)中樞”系統(tǒng)的打造者，上海中廣核工程科技有限公司（簡稱“上海科技”），還是一位“隱形冠軍”，它從中國廣核集團（簡稱“中廣核”）一家默默無聞的三級子公司開局，一步步成長為集團發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟的專業(yè)化平臺，已經(jīng)收獲一系列重磅榮譽：2018年上?？萍枷聦購V利核公司獲得第五屆中國工業(yè)大獎，2020年入選國家首批科改示范企業(yè)，2021年獲得北京市科學(xué)技術(shù)進步一等獎，2023年入選創(chuàng)建世界一流專精特新示范企業(yè)。

中廣核長三角新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心

近二十年磨一劍

核電站，一直是“國之重器”。

1978年改革開放之初，鄧小平同志宣布，中國決定向法國購買兩座核電站設(shè)備，彼時，大亞灣核電站引進法國M310技術(shù)，國產(chǎn)化率不到1%，連大宗的材料，鋼筋水泥都需要進口。其總投資高達40億美元，而1978年我國外匯儲備只有區(qū)區(qū)1.67億美元。為此，大亞灣核電站開創(chuàng)了一個借錢建設(shè)的新模式——“借貸建設(shè)、售電還錢”，即向銀行借貸進行建設(shè)，建成后將電賣給香港換取外匯。

經(jīng)過近40年的發(fā)展，中廣核在運核電機組26臺，在建核電機組達7臺，設(shè)備國產(chǎn)化率近90%，尤其值得一提的是，本次“和睦系統(tǒng)”正式用于“華龍一號”，助力自主三代核電技術(shù)“華龍一號”實現(xiàn)批量化建設(shè)。

“和睦系統(tǒng)”即核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)（簡稱“核電DCS”），它是核電領(lǐng)域復(fù)雜的重大裝備，它主要完成核電站反應(yīng)堆安全停堆和事故緩解功能，控制著核電站數(shù)百個系統(tǒng)、上萬個設(shè)備的運行和負責(zé)各類工況處理過程，系統(tǒng)規(guī)模大、綜合程度高、應(yīng)用場景復(fù)雜、客戶需求多樣?？芍^核電站的“神經(jīng)中樞”，“國之重器”的重中之重。

國家能源核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)研發(fā)中心實驗室

核級DCS研發(fā)之所以難，其中一個重要原因是需要滿足兩個重要指標，一個是反應(yīng)堆控制保護系統(tǒng)的拒動率，要求做到10的-7次方，也就是1000萬次要求動作的指令，系統(tǒng)不能有一次拒絕執(zhí)行。還有一個是誤動率，50年內(nèi)只允許系統(tǒng)向偏安全的方向誤動一次。這兩個指標對于系統(tǒng)的可靠性要求非常高。

另一個研發(fā)中遇到的難題是“證明難”。

“很多工業(yè)系統(tǒng)，比如汽車，大家都認為它是可靠的，但實際上，沒有辦法證明它永遠是可靠的”，研發(fā)團隊骨干成員張春雷介紹，“核電領(lǐng)域同樣如此，實際上，當(dāng)時國外的系統(tǒng)也只能靠時間和經(jīng)驗來證明可靠，比如說，運行了10年沒有出過問題?！?

但對于中國這樣的后來者來說，如果只靠時間和經(jīng)驗證明，幾乎就意味著永遠落后?！爱?dāng)時國家要求我們證明自己絕對安全，包括還要便利相關(guān)部門驗證和監(jiān)管，”張春雷繼續(xù)說，“我們通過一系列摸索，最終和清華大學(xué)團隊合作，通過數(shù)學(xué)形式化證明的方法，解決了這一難題?！?

正是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。依據(jù)核級軟件設(shè)計標準，廣利核研發(fā)團隊創(chuàng)新提出了時間、行為和內(nèi)存空間確定的操作系統(tǒng)軟件設(shè)計技術(shù)，定義了核安全級編程語言。在此基礎(chǔ)上，廣利核得以利用編譯器取代手寫，直接把核電站的各種控制保護邏輯變成計算機可讀的代碼，廣利核使用這一編譯器，生成了核級DCS的4000萬行代碼，從未產(chǎn)生“誤編譯”錯誤。與國外同類產(chǎn)品相比，我國產(chǎn)品的任務(wù)調(diào)度性能提升60%，整體響應(yīng)時間縮短了15%。

“我們的安全可靠是通過正向設(shè)計達成的，在這個過程中，所有的軟件代碼、硬件電路和機械圖紙全都妥善保存，方便安全機構(gòu)查詢?！睆埓豪渍f。

硬件方面也并不容易，“和睦系統(tǒng)”近百種不同類型的板卡均需基于可及供應(yīng)鏈自主研發(fā)。其中，主控板卡的設(shè)計，光是對電路設(shè)計的要求就非常高，需要以最快的速度處理從核電站上萬個設(shè)備收集上來的各種數(shù)據(jù)，并監(jiān)視整個系統(tǒng)狀態(tài)，涉及非常復(fù)雜的算法。

“我們用了最近5年的時間，基本實現(xiàn)了我們產(chǎn)品的自主可控，”張春雷介紹，“不管相關(guān)供應(yīng)鏈的情況怎么樣，我們都必須用自己的設(shè)計進行彌補，達成產(chǎn)品的可用?！?

僅攻克主控板卡設(shè)計這一項難題，廣利核研發(fā)團隊就進行了十幾輪設(shè)計迭代、上千次試錯和上萬次消缺。

關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，使“和睦系統(tǒng)”平臺的整體技術(shù)達到國際先進水平，系統(tǒng)安全性和可靠性設(shè)計等技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。2016年，“和睦系統(tǒng)”通過國際原子能機構(gòu)（IAEA）獨立工程審評，拿到進入國際市場的“入場券”。

目前，“和睦系統(tǒng)”已在廣東陽江5&6號機組、遼寧紅沿河5&6號機組、江蘇田灣5&6號機組、華龍一號示范工程——廣西防城港3&4號機組、江蘇田灣7&8號機組等21臺新建核電機組上得到應(yīng)用。