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        【新華視點】第一視角:這個東西實現了“中國制造”!沒幾個國家能做

        來源: 發布時間:2016年07月18日

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        擁有一套屬于自己的數字化儀控系統(DCS),是每一個核電大國的夢想。

        “DCS的制造難度堪稱核電裝備制造領域王冠上的明珠”;

        “DCS的造價占到整個核電站總投資的二十分之一到十五分之一,是核電站造價最昂貴的成套設備之一”;

        “如果DCS不能自主化生產,核電制造自主化無從談起”……

        但是,迄今為止,全世界只有四個國家實現了這個夢想:美國、法國、日本,還有中國;迄今為止,全世界只有兩家企業具備DCS全產業鏈的配套能力,一家在日本,一家在中國。

        日前,我國首個具有自主知識產權的核級DCS通用平臺“和睦系統”正式通過國際原子能機構(IAEA)獨立工程評審,讓我國的核電裝備制造業在全世界又揚眉吐氣了一把。

        為什么核電站的DCS如此重要且難以制造,中國的DCS又是怎么制造的……新華社記者帶你一探究竟。

        核電站DCS:掌管上萬“神經末梢”的“神經中樞”:

        眾所周知,人的神經系統控制著人體所有生理功能,一個人如果沒有神經系統,就喪失聽覺、視覺、味覺等,也無法控制自己的肌肉。

        DCS就是核電站的“神經中樞”,控制著核電站上萬個“神經末梢”,大致包括安全級DCS、運行DCS、反應堆本體DCS、輔助DCS四個組成部分。其中最重要也是最難制造的就是安全級DCS,也叫核級DCS,其他三部分可以統稱為非核級DCS。

        “目前世界上能夠制造非核級DCS的國家有很多,但是能夠攻克核級DCS技術難點的國家極少。拿下了核級DCS,就等于拿下了整套DCS。”中廣核新聞發言人黃曉飛說,“和睦系統”就是中國的核級DCS。

        以采用“和睦系統”的百萬千瓦級核電站陽江5號機組為例,“該機組的核級DCS機柜就有75臺,模件4500塊,共有元器件約400多萬個。” “和睦系統”研發單位——中廣核旗下北京廣利核系統工程有限公司總經理助理孫永濱說,“這么多元器件,一要保證它們精準耦合在一起,能夠協調運行;二要保證至少15年之內,整個核級DCS系統不出現影響機組安全運行的質量問題。難度之大,可想而知。”

        這還只是核級DCS的機柜規模。據孫永濱介紹,陽江5號機組的DCS還有運行DCS機柜98臺,多樣性DCS機柜12臺等。

        “和睦系統”:毫秒級響應、50年精準、千萬次聽命

        如此復雜的DCS,它在核電站中到底怎么運行的呢?對此,“和睦系統”的設計和制造者們有個形象的解釋:

        核電站的運行好比在高速公路上開車,一旦出發,就不能隨便停,也不敢輕易出錯。非核級DCS,就相當于控制車輛油門及變速箱的系統,實現車輛的起步及高速穩定運行。作為核級DCS的“和睦系統”就負責控制車輛的制動及車身穩定,實現車輛遇到緊急狀況時的事故緩解,也就是說,緊急狀況時只有它才可以“喊停”。

        也正因此,“和睦系統”是核電站安全屏障中的最關鍵環節之一,有著非常高的安全性、可靠性要求。一般來說,我們剎車時間為秒級,而“和睦系統”從發現故障到發出停堆指令,短于150毫秒,速度比我們眨眼的時間都快。

        不只快,還超準。據孫永濱介紹,按照“和睦系統”的設計要求,其運行50年中,最多可以誤動作一次。而它所犯的錯誤,也僅限于落下控制棒,停止反應堆的鏈式反應,以保證核電站運行安全。這也是核級DCS系統設計的“誤動趨于安全”原則。

        除此之外,“和睦系統”還超聽話、超堅強。“在我們的設計規范中,我們向‘和睦系統’發出1000萬次指令,它不能拒絕一次。”孫永濱說,任何手機和通信設備不會干擾“和睦系統”的正常工作,同時它可抵御8級烈度以上的地震。

        即便如此,設計者們還是用“和睦系統”為核電站安全停堆裝備了四套一樣的“發動機裝置”,以進一步保證整個核電站的安全性。要知道,一般情況下,飛機為了保障安全也就配置兩臺發動機同時工作。

        “DCS的造價占到整個核電站總投資的二十分之一到十五分之一,是核電站造價最昂貴的成套設備之一。”北京廣利核系統工程有限公司總經理江國進說。

        脫胎于核電的“和睦系統”未來還將走向“核外”

        正因核級DCS的重要、復雜與昂貴,沒有一個擁有制造能力的國家愿意轉讓技術。

        “沒有核心技術,就會處處受制于人。”這是中國核電界多年的苦惱,更是“和睦系統”乃至中國核電自主化之路能夠走到今天的動力。

        “‘和睦系統’的誕生,可以說是需求倒逼型的,也是基于中國核電30年的發展經驗。”中國原子能科學研究院原快堆副總設計師劉國發說。他是“和睦系統”的首批用戶,也是“和睦系統”研發項目的參與者和推動者之一。

         “我們當時也想引進國外的DCS,但是太貴了,一個斷路器就要1萬歐元左右,一套系統幾十個斷路器,我們那點經費根本不夠。”劉國發說,“正是有了快堆、高溫氣冷堆和壓水堆的核級DCS應用需求,廣利核公司依托國家863計劃和國家科技重大專項的課題研究,才完成了‘和睦系統’的研制及應用推廣。”

        比對著用戶需求,從簡單的電路設計,到生產出應用范圍可以覆蓋二代到四代核電技術的成熟DCS產品,在江國進看來,“和睦系統”的自主研發之路是一步一個腳印的。

        “和睦系統”現已通過了IAEA的獨立工程審評,這又為其質量水平打上了國際化標簽。作為一個擁有150多個成員國的核電領域最權威機構,IAEA的審評專家認為,“和睦系統”滿足其安全導則要求,且在質量保證過程、產品設計技術及產品驗證與確認等方面有著多個可供其他核電站和儀控系統參考的良好實踐。

        “‘和睦系統’不會止步于目前的水平,它的應用也不會僅限于核電領域,未來還將應用于航空、船舶等其他高可靠性要求的行業。”江國進說,“核級DCS制造的復雜程度堪稱裝備制造領域之最,如果用于核電站的控制保護都沒有問題,‘和睦系統’也完全能用于其他任何領域。”

        新華社記者:安娜、趙超、華曄迪

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