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五年约定我国自主核电“神经系统”如期而至

2012-05-23 14:45:22      点击:

2010年9月29日,北京钓鱼台国宾馆。“用5到8年时间开发出中国人自己的先进核电软件”,时任国家核电技术公司董事长王炳华在国核技与上海交大、西安交大、华北电力大学签署共建“核电软件工作站”协议仪式上,发出如此豪言,被认为是直指中国核电技术最大软肋,举全国之力向世界巅峰发起的最有力冲刺。

今天,由中电投与国核技合并组建的国家电力投资集团,在其中央研究院发布首套完全自主知识产权的核电厂核设计与安全分析软件——COSINE,5年约定如期兑现,获国家核安全监管部门及工信部软件装备司嘉评为“从知其然”到“知其所以然”,堪称“中国核电技术发展的里程碑”。

几张光盘开价一个多亿:中国核电最大痛点

中国从美国引进第三代核电技术AP1000之初,国核技在与AP1000核心设备之一屏蔽主泵的供货商谈判相关软件源代码转让时,被对方开价1700万美金吓了一跳,“1亿多人民币啊,就几张光盘!”团队中两位国内顶尖软件工程师评价,“即使它已经摘掉了很多东西,但从搞软件的角度,我们还是希望买,因为它太有价值了;但我们张不了嘴,太贵了。”

这件事给王炳华以极大刺激。此后在不同场合,他不止一次谈到中国核电技术的这一最大痛点:用于核电站研发和设计的所有平台、软件,都是国外的;用于验证这些设计技术的所有软件,也都是国外的。

核电软件难在哪?

核电软件难在哪?国家能源局核电软件重点实验室主任、国电投中央研究院副院长、国家压水堆核电站科技重大专项“核电关键设计软件自主化技术研究”首席科学家杨燕华用“严、难、专、长”来形容长期制约核电软件自主化的技术壁垒。

她解释,“严”就是需满足在所有安全生产领域最为严苛的核安全法规要求,对标的是国际公认最严的美国核管会(NRC)标准和国际原子能机构(IAEA)相关标准,具有“高可信”度。

“难”体现在科学计算软件涉及面宽、专业面广,计算结果同时满足科学性(准确性)+保守量(可靠性)要求,以确保“计算包容了所有不确定性”。

“专”是指核电厂专用,通用类少。

“长”则是对此项研发长周期、高投入的描述:根据国外大型核电软件研发经验,开发周期约需8-10年。

我们在做什么?

COSINE,即核反应堆堆芯物理、热工和系统安全分析一体化软件包。杨燕华介绍,此次发布的是其公开测试版,包含热工水力设计与安全分析、堆芯物理设计、燃料设计、屏蔽设计与源项分析、严重事故分析、概率安全分析、堆用蒙特卡罗、群常数研制等8大类、15个软件,覆盖国际同类软件80余项功能,“具备了核电厂核工程设计与安全分析的所有核心功能”。

说到底,所有这些复杂的专业分析评估最终都指向一点:核电站所有部件在多大的功率、压力、温度下是能承受住的。杨燕华表示,对核电软件从业者而言,核电站超设计基准事故,不能是因“计算工具错误”而引发,“这是绝对不可逾越的底线”。

现实中,核电站不可能真的尝试功率、压力、温度达到极值下的承受力,只能通过工具(模拟计算和实验台架数据)来验证。

以概率安全分析(PSA)程序为例:它把核电站所有系统分成最小部件,按“3C黄金守则”(即功率可控、热量可降、放射性可包容)计算它们每一个的失效概率,最后得出“顶层结论”:反应堆会否熔穿,放射性会否跑出压力容器,等等,以及建立在此基础上的60年寿期预期。

雄心勃勃的时间表

5年前COSINE在起点上,就有一个雄心勃勃的时间表:引进—消化—吸收AP1000自主化创新的CAP1400,概念设计、初步设计仍用进口软件,但其工程设计的部分和全部设计的校核,都用COSINE;而“未来的完全自主中国核电品牌CAP1700,全部设计、验证都会用COSINE”。

今天的发布仪式同期签署了《COSINE软件采购协议》《CAP1400示范工程二号模拟机合作开发三方协议》,并成立了COSINE用户组(COSINE User Group),意味着上海核工院将使用COSINE设计分析自主品牌的核电站堆型,CAP1400应用也或将提速。

国电投总经理孟振平透露,根据法规要求,COSINE软件后续将积极推动工程应用评估,启动国家核安全监管部门的许可证申请,最终形成真正意义上的自主化核电软件品牌。