我国首套军民融合核电“神经中枢”问世

2018-12-07 15:45:57 来源：中国能源报抢沙发

2018-12-07 15:45:57 来源：中国能源报

摘要：12月6日，中核集团在四川成都正式发布了我国首套军民融合安全级DCS平台——“龙鳞”系统。据了解，该系统由中核集团中国核动力研究设计院（以下简称“核动力院”）研制，适用于多种反应堆控制系统，拥有完全自主知识产权，已通过最高等级功能安全认证，部分关键指标达国际领先，具备“走出去”条件。而且，该系统还将用于后续“华龙一号”等核电项目。
关键词：军民融合

01、最关键的“神经中枢”

DCS即分布式控制系统，广泛应用于石油、化工、燃煤发电等现代工业生产领域，相当于“神经中枢”，控制工业生产运行。

“相比应用广泛的非安全级DCS，像‘龙鳞’系统这样应用于核能领域的安全级DCS作用更为关键。”核动力院设计所副总工程师王远兵告诉记者，“危险情况下，安全级DCS需要确保核反应堆能够安全停堆，并进行事故后监测。就像汽车的制动系统，是确保安全性的最关键部分。”

“安全级DCS不是一个简单的仪控系统，其安全功能的实现需要整个反应堆各项设备设计的支撑。”核动力院副院长吴琳表示，“包括反应堆控制棒、主泵、各种阀门等，各项设备的运行状态、参数，都需要接受DCS信号的操纵，DCS的设计运行也要考虑各设备的运行工况，需要多个专业协同完成。”

“高温、高湿度，甚至发生地震，核电厂安全级DCS都要保证正常工作，电缆、仪表、元器件、接口乃至机位都不能出问题。”核动力院核电工程指挥部常务副总指挥许余告诉记者，“安全级DCS作为核电厂安全保障的核心系统，一旦核电厂发生事故，需要在各种恶劣工况下依然可用。”

正因如此，可靠性成为核电安全级DCS的核心竞争力。

据介绍，“龙鳞”系统目前已通过各种复杂工况下的可靠性测试，信号误码率由行业通行标准的10-10进一步降至10-11。今年9月1日，“龙鳞”系统安全级显示单元正式通过中国核能行业协会组织的专家鉴定，总体技术达到国内先进水平，部分关键技术指标实现了国际领先。

02、通过严苛验收标准

在核动力院“龙鳞”系统生产现场，一排排看似普通蓝色的机柜内部却内藏玄机：机箱中整齐搭载着“龙鳞”系统的基础板卡，端口位置与线路走向设计简洁、互不干扰，就连机柜外壳的安装与结构，都融入了针对性的设计——“龙鳞”系统必须在软件、硬件、系统集成各方面均实现稳定安全，才能确保核电设备运行可靠。

为了验证产品的可靠性，“龙鳞”系统经历了包括环境试验、电磁兼容试验、抗震试验、长期稳定性试验等一系列严格的鉴定试验，以保证在预期的合格寿期内不存在因设计、制造缺陷，或因储存、运输、安装、调试及使用不当等原因造成的缺陷或失效。

今年6月21日，来自国内核电安全相关部门的“考官”齐聚核动力院核级设备鉴定中心，见证“龙鳞”系统模拟件机柜成功通过地震试验。“我们做了一个可以包络目前所有国内核电厂址情况的地震响应图，并以此开展试验。试验证明，‘龙鳞’系统在实验过程中稳定可靠，试验后机柜结构完好、功能性能稳定。”许余介绍，“试验结束后，我们又进行了强度为之前1.4倍的地震试验，并再次成功，体现了‘龙鳞’系统在设计上较高的安全裕度。”

“‘龙鳞’系统的验证测试，除了我们自己之外，也有第三方实验室进行独立测评，可靠性具有高可信度保障。”核动力院设计所所长助理、龙鳞技术负责人刘艳阳告诉记者，“以软件为例，按照核安全法规相关要求，核动力院组建了人员、财务、物理空间独立的团队，对核电厂安全级软件进行验证与确认（V&V）。在此基础上，又邀请外部第三方团队开展独立的V&V工作，以确保DCS平台软件的安全可靠。”

03、厚积薄发自主化

2013年，核动力院正式开始“龙鳞”系统的设计工作。五年多来，项目团队要利用原先军用项目积累的相关基础与技术储备，通过自主研发，将技术转化为一个符合国际最高标准的核级DCS产品，并且要通过国家核安全局、国防科工局的双重审查，建设之初面临巨大压力。

“刚开始做这个项目时，团队只有十几个人。”许余回忆，“一方面，当时中核集团没有安全级DCS产品，另一方面海外项目逐步落地。出于自主化和走出去的需求，安全级DCS的研制势在必行。”

作为我国唯一集核反应堆工程研究、设计、试验、运行和小批量生产为一体的大型综合性科研基地，核动力院的优势随着“龙鳞”系统的研发逐渐体现出来。

“从岭澳二期，到红沿河，再到AP1000项目，我们和阿海珐、三菱、西屋等公司交流学习，对DCS相关设计技术也在不断进步。”刘艳阳表示，“从最开始只能跟着人家当学生，到后来逐渐并排跑，到最后外放设备运行遇到问题，我们反过来提供技术支持。”

吴琳指出，核动力院不仅实现了自主化安全级DCS的研发，还具备了为现有核电厂的其他安全级DCS进行改造维护的能力。“创新需要市场，没有市场的创新是苍白的。‘龙鳞’系统填补了中核自主安全级DCS的空白，也为设备的长期运行提供了保障。更进一步，对其他核电厂的DCS进行维护，拓宽市场的同时，收到的经验反馈也有助于对我们自己的产品提升优化。”

“‘龙鳞’DCS是具有完全自主知识产权的，出口不存在障碍。其中部分元件目前还没有实现国产，但都属于‘货架产品’，可以进行国际采购，不会受制于人。”针对社会关心的“卡脖子”问题，核动力院设计所副所长李庆告诉记者，在软件开发、系统集成方面，“龙鳞”系统目前已实现国产，硬件方面的国产化也已提上日程，“为了防患于未然，核动力院已与国内企业开展合作，推进相关元件的国产化工作。”

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