讓三代核電擁有“中國魂”
時間:2015年12月18日
來源:科技日報
作者:陳 瑜
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看不見摸不著的軟件,相當于人獨特的思維方式。
對我國來說,自主的成體系核電軟件是從核電大國向核電強國轉(zhuǎn)變必須邁過的坎。
12月17日,支撐我國自主三代核電“華龍一號”設計、建造、運行的NESTOR軟件包正式交付,這也是我國首套自主核電軟件包和一體化軟件集成平臺。
“軟件包里有68個軟件,覆蓋了‘華龍一號’177堆芯、非能動加能動安全系統(tǒng)以及以蒸汽發(fā)生器為代表的關鍵國產(chǎn)設備等所有創(chuàng)新點。”作為牽頭單位中國核動力研究設計院(以下簡稱核動力院)院長、中核集團核動力事業(yè)部副主任羅琦評價,自此我國三代核電有了“中國魂”,水平與美國、法國等核電第一陣營國家平起平坐。
失“魂”的核電大國
“其實,我國早已實現(xiàn)二代改進型的‘四個自主’。但如果設計是翻版的,軟件是引進的,燃料也不是自主的,核電何以走出去?這正是‘二代改’走不出去的原因。”中核集團副總經(jīng)理俞培根一語道出了軟件的重要性。
核電自主化首先得實現(xiàn)設計自主化,設計自主化有賴于軟件自主化。
上世紀七八十年代,核動力院就著手壓水堆核電設計技術研究,自主研發(fā)出堆芯設計軟件,并在上海核熱電站、秦山二期核電廠演練設計等項目中得到應用。
但接下來20余年,我國主要從國外引進核心、關鍵領域的反應堆設計研發(fā)軟件,零星引進的結(jié)果是未形成完整軟件體系。
“通常只有幾十張光盤與大量說明書的成套軟件包價格昂貴,且使用范圍被嚴格限制。”NESTOR副總師劉東印象深刻的是,轉(zhuǎn)讓的軟件以類似“黑匣子”的目標軟件為主,難以獲得軟件源代碼,這阻礙了核電創(chuàng)新。
66歲的NESTOR副總師姚棟至今記得,2005年在某對外核電機組招標書中,我方明確要求競標方能提供源代碼,但競標的外國公司避重就輕,極力減少縮小范圍,以各種借口不愿提供核心軟件。在我方再三要求下,對方最后稱“軟件是我們的kowhow(技術訣竅),不能培育一個競爭對手”。
隨著我國核電大發(fā)展,先進的、成套的、完善的核電專用軟件成為制約這個核電大國發(fā)展的軟肋。我國核電要從“借船出海”到“造船出海”,啃下這個“硬骨頭”迫在眉睫。
為“華龍一號”量身定做
“華龍一號”核島安全殼內(nèi),有一個重要的“巨人”——“ZH65型蒸汽發(fā)生器”。此次發(fā)布的68個軟件中,有10個專業(yè)軟件與蒸汽發(fā)生器相關。
蒸汽發(fā)生器總設計師張富源的解釋是用一組數(shù)據(jù)串起來的:ZH65體內(nèi)共有5835根傳熱管,串聯(lián)后長達150公里,1.02毫米的管道壁厚要承受155個大氣壓,相當于1厘米左右的指甲蓋上要承擔150公斤的重量,此外還要經(jīng)受300攝氏度的高溫,具有復雜的兩相流特點。
開發(fā)這樣的軟件,即使先進國家也“頭大”,因為要通過大量實驗,獲得阻尼參數(shù)等數(shù)據(jù),最后將數(shù)據(jù)融入軟件開發(fā)中。
“核心、先進、成熟、可靠”,羅琦做出此評價的理由之一是NESTOR軟件的實驗數(shù)據(jù)論證充分。這基于核工業(yè)幾十年的經(jīng)驗積累,數(shù)據(jù)來自近百臺試驗臺架、數(shù)千項實驗工況、30年來近30個核電工程。
軟件開發(fā),最原始的驅(qū)動力是需求。
長期以來,核動力院一直在開展軟件研發(fā)工作,并擁有專門的軟件開發(fā)團隊。但核動力院設計所副所長、NESTOR總師李慶說,過去的軟件研發(fā)不成體系,研發(fā)目標和研發(fā)周期比較寬松,項目組織松散,更偏科研一些。
2010年,依托中核集團“龍騰2020”科技計劃,核動力院牽頭,中國核電工程有限公司及中核武漢核電運行技術股份有限公司參與,成體系地開展核電核動力軟件開發(fā),意在解決三代核電軟件自主化問題,可謂為“華龍一號”量身定做。
軟件開發(fā)中遇到的一道難題是如何控制風險,換句話說,將一行行代碼工程化。項目團隊為此將任務拆分成近20個流程,每一個流程對應一個目標,并通過引入具有資質(zhì)的第三方團隊開展獨立測試和驗證,確保了軟件技術的高質(zhì)量開發(fā)。
像揉面團樣做設計
“如今有了自主知識產(chǎn)權的軟件,可以做很多以前想做但做不到的事情。”張富源打了個形象的比方,就像揉面團樣,完全按設計人員的意圖進行設計。
位于四川夾江的核動力院老基地,矗立著不少高高的臺架。組織一次試驗,獲取一組數(shù)據(jù),需要耗費大量人力物力。中核武漢核電運行技術股份有限公司在研發(fā)中建立了核動力仿真技術的全系列、自主化技術體系,通過仿真模擬試驗,大大減少試驗次數(shù)。
“后續(xù)我們將在現(xiàn)版軟件基礎上,廣泛收集和汲取用戶反饋,進一步完善軟件功能,到2020年將建立非常完善的核電軟件體系。”俞培根同時透露,將考慮下一代堆型研發(fā)的軟件需求,開發(fā)新一代的數(shù)字化核電廠集成研發(fā)系統(tǒng),實現(xiàn)核電站研發(fā)設計的又一技術革新。(科技日報北京12月17日電)