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创新的价值:“一块显示屏,就能换一辆宝马”

发稿时间: 2016年08月23日    【 字体:

(以下内容来自8月23日《中国青年报》)


11年前,高超25岁。

这一年,全世界正在运行的核电机组共有442台。2007年出台的《核电中长期发展规划》,将2005年列为这一规划的元年。这一年,在一间不大的办公室里,中国广核集团下属北京广利核系统工程有限公司(下称“广利核”)与日本三菱电机联队签约合作建设红沿河核电站1号机组。如果把核电站比作一个人的话,数字化仪控系统(DCS)就是核电站的“神经中枢”,控制着核电站上万个“神经末梢”,自然是最重要也是最难制造的部分。日本三菱电机负责核电站的核级DCS,广利核则负责较为基础的非核级DCS。

在这一年,高超加入了广利核一支不到20人的研发团队。11年后,广利核收到国际原子能机构(IAEA)签发的独立工程审评(IERICS)报告,我国具有完全自主知识产权的核级DCS通用平台——“和睦系统”顺利完成IAEA审评。这意味着,高超和参与研发的上百位开发工程师,不仅拥有了制造“神经中枢”的能力,更是成功拿到了进入国际市场的门票。


被逼出来的自主创新

“实现中国核电仪控设备自主化是我们几代核电仪控人的梦想,在你们这群年轻人身上我看到了实现这个梦想的希望,如果你们不能研制自主知识产权的中国核电仪控设备,那我们就只能一直受制于国外厂家了。”核电仪控行业一位老专家在早期评审和睦系统设计方案时说过的这句话,高超记了10年。

在中国没有掌握核级DCS技术的时候,国内DCS厂商不仅无法独立承担核电站的整个DCS项目,而且在收益分成和工程实施上非常被动。事实上,由于在系统的重要性,核级DCS设备只占到整个DCS系统设备总数约三分之一,其价值却占到总项目设备价值的三分之二,负责非核级DCS设备供货的中国厂商“干的多反而拿的少”。

引进国外的核级DCS有众多无奈——一个断路器要1万欧元左右,一套系统几十个断路器,总价就要几十万欧元。不仅如此,从国外进口机柜运输距离远、交付周期长,且技术引进后只能在国内使用。更重要的是,核电安全事关重大,引用国外的设备存在信息安全问题。但当时,不掌握核心技术的中国缺乏议价能力,面对苛刻的条件和种种不利也有心无力。

在这种情况下,2007年,中广核启动“和睦系统”的研发工作。同年,该科研项目被列入国家863计划,成为国家重点推动的自主创新项目。

“这一块显示屏,就能换一辆宝马。”

核电站的运行好比在高速公路上开车,一旦出发,就不能随便停,也不能轻易出错。非核级DCS就相当于控制车辆油门及变速箱的系统,实现车辆的起步及高速稳定运行。核级DCS则负责控制车辆的制动,实现车辆遇到紧急情况时对人员及车辆的安全保护。

非安全级DCS主要用于日常发电等,核级DCS则保障核反应堆的安全停堆,也就是说在异常工况该停堆时,必须确保核电站能够准确、及时地停堆,不允许发生控制棒无法掉落的情况。也就是说,核级DCS是核电站安全屏障中最关键的环节之一,目前世界上能够制造非核级DCS的国家有很多,但是能够攻克核级DCS技术难点的国家极少。因此,拥有一套属于自己的核级DCS,是每一个核电大国的梦想。

作为核反应堆“刹车系统”的控制平台,和睦系统构成的反应堆保护系统的拒动率为10的负7次方,即1000万次允许有一次拒动。同时,为了电站的正常、稳定运行,又必须防止误动,这个指标叫做误动率,和睦系统做到了50年才允许误动一次,误动的结果也是偏向安全的。和睦系统在应用到现场去之前,需要经过严格的设备鉴定,这其中包括环境、电磁、抗震等试验。研发人员模拟了相当于8级地震的条件,和睦系统要带电经受住8级地震考验不出问题才算过关。

高超说,这就是核级DCS的价值要远高于非核级DCS的原因。他指着车间内国产安全级机柜上的一块显示屏说:“这一块显示屏,就能换一辆宝马。”高难度的技术突破来自团队的攻坚克难。这其中辛苦自然不必多说,但在参与者的心中,这却不失为一段纯粹而快乐的时光。

“研发任务紧急的时候,我们会到附近山区集中办公,几十号人在一个大会议室里集中办公一两个月,没有外界其他事务的打扰,从早上醒来一睁开眼,到晚上八九点甚至凌晨一两点,脑子里只想研发任务这一件事。精力的高度集中和思想的及时碰撞,让我们的研发效率极大提升。”谈到那段时间,和睦系统软件开发负责人张智慧眼里闪着兴奋的光芒。

2010年10月,中广核成功发布了核级DCS产品“和睦系统”。2011年至2015年,依托国家科技重大专项“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”中相关课题的研发,“和睦系统”实现了产品化和工程应用目标,并通过了国际原子能机构(IAEA)近10个月的审评。经过来自美国、法国、德国、俄罗斯等7个国家、多名核电仪控领域权威专家的审核,其系统构架、安全特性、软硬件、通信、测试验证过程及系统应用等多个方面都得到了确认。

在通过了严苛的专家审核后,张智慧长舒了一口气——和睦系统安全性经得住考验!除此之外,和睦系统还通过了中国核能行业协会的通用平台鉴定,权威认证机构ISTec第三方独立V&V认证等;2010年,中广核获得民用核安全电气设备设计/制造许可证。

2010年,和睦系统获得民用核安全电气设备设计/制造许可证;除此之外,和睦系统还通过了中国核能行业协会的通用平台鉴定,权威认证机构ISTec第三方独立V&V认证等。

实现我国核电由大到强的蜕变和升华

和睦系统创造的“第一”,不仅停留在技术层面,更得到了市场的认可。

2013年9月,广利核获得了阳江核电站5、6号机组全场DCS供货合同,这标志着我国首个自主通用核级DCS平台正式进入百万级压水堆核电站工程应用阶段,这也是和睦系统首次应用于百万级核电站工程。“核电业主能放心将这么大的工程交给我们,这是对我们技术和产品的最大肯定。”张智慧说。

田湾核电站5、6号机组是我国二代加堆型的收官之作,它的DCS设备采购采用国际公开招标方式进行。参与竞标的除了广利核,还有国际知名公司组成的另外两个联队。2016年3月,广利核成功中标。这是我国自主核电仪控厂商首次在公开招标项目中,与国外仪控巨头同台竞技并取得胜利。

广利核总经理江国进介绍,与国外同类产品相比,和睦系统在技术水平一致的情况下,可以为每台核电机组节省约3亿元人民币的工程造价,按照我国政府承诺的节能减排目标,到2030年我国核电装机要达到1.5亿千瓦左右才能有效支撑,这意味着,未来15年我国还要新增近100台核电机组。按每台节省3亿元测算,和睦系统的应用将为我国核电发展节省约300亿元的投资。

和睦系统也是“走出去”战略的重要组成部分。为实现核电“走出去”战略及满足自身发展需要,2013年4月25日,中国国家能源局主持召开了自主创新三代核电技术合作协调会,中广核和中核同意在前期两集团分别研发的ACPR1000+和ACP1000的基础上,联合开发“华龙一号”。为此,两集团签署《关于自主三代百万千瓦核电技术“华龙一号”技术融合的协议》。目前,依托中广核防城港核电站3、4号机组和中核福清5、6号机组建设“华龙一号”国内示范项目已经开工。

今年10月,中广核与法国EDF签订了英国新建核电项目的投资协议。根据协议,中广核将主导建设的英国新建核电布拉德韦尔B项目将采用华龙一号核电技术,并把防城港核电二期工程作为其参考电站。

“出口一座‘华龙一号’核电站带来的效益,相当于出口200架中型飞机,将有效带动我国5400多家设计、设备制造、建安等高端装备制造企业和高新技术企业共同走出去,助力中国迈入制造强国行列。” 中广核董事长贺禹称,防城港核电二期工程的开工,将使其成为我国核电技术开拓国际核电市场的桥头堡,为接下来以自主技术带动装备制造等产业大规模走出去奠定关键基础。

“华龙一号落地英国是中国自主三代核电技术首次在西方发达国家落地,实现了我国核电由大到强的蜕变和升华。‘中国创造’在国际舞台上有了新名片。”贺禹说。


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