（文/觀(guān)察者網(wǎng) 周遠(yuǎn)方）

3月25日，中廣核防城港核電站3號(hào)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。這是我國(guó)西部地區(qū)首臺(tái)、國(guó)內(nèi)第三臺(tái)“華龍一號(hào)”核電機(jī)組，同時(shí)也是我國(guó)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(hào)”。

數(shù)字化儀控系統(tǒng)被稱(chēng)為核電站的“神經(jīng)中樞”，它涉及核反應(yīng)堆的緊急制動(dòng)，對(duì)安全性、可靠性和確定性的要求極高。但由于我國(guó)核電起步較晚，要自證“絕對(duì)安全”，在時(shí)間方面存在先天不足，因此，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不得不使用國(guó)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(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代壓水堆核電站技術(shù)“華龍一號(hào)”雙劍合璧，這一“卡脖子”問(wèn)題終于宣告解決，我國(guó)也成為繼美國(guó)、法國(guó)、日本之后全球第四個(gè)擁有這項(xiàng)技術(shù)的國(guó)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(jiǎn)稱(chēng)“上?？萍肌保?，還是一位“隱形冠軍”，它從中國(guó)廣核集團(tuán)（簡(jiǎn)稱(chēng)“中廣核”）一家默默無(wú)聞的三級(jí)子公司開(kāi)局，一步步成長(zhǎng)為集團(tuán)發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)的專(zhuān)業(yè)化平臺(tái)，已經(jīng)收獲一系列重磅榮譽(yù)：2018年上?？萍枷聦?gòu)V利核公司獲得第五屆中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)，2020年入選國(guó)家首批科改示范企業(yè)，2021年獲得北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)，2023年入選創(chuàng)建世界一流專(zhuān)精特新示范企業(yè)。

中廣核長(zhǎng)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(guó)之重器”。

1978年改革開(kāi)放之初，鄧小平同志宣布，中國(guó)決定向法國(guó)購(gòu)買(mǎi)兩座核電站設(shè)備，彼時(shí)，大亞灣核電站引進(jìn)法國(guó)M310技術(shù)，國(guó)產(chǎn)化率不到1%，連大宗的材料，鋼筋水泥都需要進(jìn)口。其總投資高達(dá)40億美元，而1978年我國(guó)外匯儲(chǔ)備只有區(qū)區(qū)1.67億美元。為此，大亞灣核電站開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)借錢(qián)建設(shè)的新模式——“借貸建設(shè)、售電還錢(qián)”，即向銀行借貸進(jìn)行建設(shè)，建成后將電賣(mài)給香港換取外匯。

經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，中廣核在運(yùn)核電機(jī)組26臺(tái)，在建核電機(jī)組達(dá)7臺(tái)，設(shè)備國(guó)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(hào)”，助力自主三代核電技術(shù)“華龍一號(hào)”實(shí)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(jiǎn)稱(chēng)“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(gè)系統(tǒng)、上萬(wàn)個(gè)設(shè)備的運(yùn)行和負(fù)責(zé)各類(lèi)工況處理過(guò)程，系統(tǒng)規(guī)模大、綜合程度高、應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜、客戶(hù)需求多樣?？芍^核電站的“神經(jīng)中樞”，“國(guó)之重器”的重中之重。

國(guó)家能源核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室

核級(jí)DCS研發(fā)之所以難，其中一個(gè)重要原因是需要滿(mǎn)足兩個(gè)重要指標(biāo)，一個(gè)是反應(yīng)堆控制保護(hù)系統(tǒng)的拒動(dòng)率，要求做到10的-7次方，也就是1000萬(wàn)次要求動(dòng)作的指令，系統(tǒng)不能有一次拒絕執(zhí)行。還有一個(gè)是誤動(dòng)率，50年內(nèi)只允許系統(tǒng)向偏安全的方向誤動(dòng)一次。這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)于系統(tǒng)的可靠性要求非常高。

另一個(gè)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(chē)，大家都認(rèn)為它是可靠的，但實(shí)際上，沒(méi)有辦法證明它永遠(yuǎn)是可靠的”，研發(fā)團(tuán)隊(duì)骨干成員張春雷介紹，“核電領(lǐng)域同樣如此，實(shí)際上，當(dāng)時(shí)國(guó)外的系統(tǒng)也只能靠時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)來(lái)證明可靠，比如說(shuō)，運(yùn)行了10年沒(méi)有出過(guò)問(wèn)題?！?

但對(duì)于中國(guó)這樣的后來(lái)者來(lái)說(shuō)，如果只靠時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)證明，幾乎就意味著永遠(yuǎn)落后。“當(dāng)時(shí)國(guó)家要求我們證明自己絕對(duì)安全，包括還要便利相關(guān)部門(mén)驗(yàn)證和監(jiān)管，”張春雷繼續(xù)說(shuō)，“我們通過(guò)一系列摸索，最終和清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)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(jí)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(jí)難題。依據(jù)核級(jí)軟件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，廣利核研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了時(shí)間、行為和內(nèi)存空間確定的操作系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，定義了核安全級(jí)編程語(yǔ)言。在此基礎(chǔ)上，廣利核得以利用編譯器取代手寫(xiě)，直接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，廣利核使用這一編譯器，生成了核級(jí)DCS的4000萬(wàn)行代碼，從未產(chǎn)生“誤編譯”錯(cuò)誤。與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，我國(guó)產(chǎn)品的任務(wù)調(diào)度性能提升60%，整體響應(yīng)時(shí)間縮短了15%。

“我們的安全可靠是通過(guò)正向設(shè)計(jì)達(dá)成的，在這個(gè)過(guò)程中，所有的軟件代碼、硬件電路和機(jī)械圖紙全都妥善保存，方便安全機(jī)構(gòu)查詢(xún)。”張春雷說(shuō)。

硬件方面也并不容易，“和睦系統(tǒng)”近百種不同類(lèi)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(jì)，光是對(duì)電路設(shè)計(jì)的要求就非常高，需要以最快的速度處理從核電站上萬(wàn)個(gè)設(shè)備收集上來(lái)的各種數(shù)據(jù)，并監(jiān)視整個(gè)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(shí)間，基本實(shí)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(jì)進(jìn)行彌補(bǔ)，達(dá)成產(chǎn)品的可用?！?

僅攻克主控板卡設(shè)計(jì)這一項(xiàng)難題，廣利核研發(fā)團(tuán)隊(duì)就進(jìn)行了十幾輪設(shè)計(jì)迭代、上千次試錯(cuò)和上萬(wàn)次消缺。

關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，使“和睦系統(tǒng)”平臺(tái)的整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，系統(tǒng)安全性和可靠性設(shè)計(jì)等技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。2016年，“和睦系統(tǒng)”通過(guò)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）獨(dú)立工程審評(píng)，拿到進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的“入場(chǎng)券”。

目前，“和睦系統(tǒng)”已在廣東陽(yáng)江5&6號(hào)機(jī)組、遼寧紅沿河5&6號(hào)機(jī)組、江蘇田灣5&6號(hào)機(jī)組、華龍一號(hào)示范工程——廣西防城港3&4號(hào)機(jī)組、江蘇田灣7&8號(hào)機(jī)組等21臺(tái)新建核電機(jī)組上得到應(yīng)用。