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历程|中核集团核电厂安全级数字化仪控系统诞

发布:admin04-16分类: 船舶

  北极星核电网讯核电厂安全级数字化仪控系统(DCS),被喻为反应堆的“中枢神经”,是其安全运维的关键。为打破国内核电全厂DCS系统严重依赖进口的被动局面,中国核动力研究设计院积极响应“中国制造2025”战略号召,按照中核集团“龙腾2020”总体部署,凭借着丰富的核电工程设计经验及数字化仪控装备研发技术积累和设备制造供货经验,打造了具有完全自主知识产权的安全级DCS平台——“龙鳞”系统(NASPIC平台)。这是国内首套军民两用的安全级DCS系统,为助力我国核电发展以及“走出去”提供了重要的支撑。

  自项目启动以来,“龙鳞”系统研发团队再现当年“飞夺泸定桥”精神,克服人员匮乏、时间紧迫、任务繁重等重重困难,不仅精彩地完成了使命任务,还组建了一支顽强拼搏、无往不前、专业知识及素养极佳、责任心极强的队伍,使该院成功占领了安全级DCS研制的制高点,从而跻身世界少数掌握这项关键核心技术的队伍之列。

  2018年11月30日,国家核安全局正式向龙鳞系统正式颁发了民用核安全电气设备设计和制造许可证。核动力院设计所所长助理刘艳阳激动地感叹到:核仪控人30年的梦想终于在今日实现了——核动力院具备了核电安全级DCS系统从研发设计、生产制造到设备供货一条龙服务的能力和资质。

  对于核动力院而言,核仪控系统并不是初次开垦的新领域。其实,从1965年立院之初起,该院设计所仪表控制室就开始从事核反应堆一回路仪控系统设计及设备供货,在这几十年的发展中积累了相当的技术和能力,但要说与民用领域结缘,则要追溯到1988年。这一年,该院参与了秦山核电二期工程核岛与一回路的设计,由此开启了由军转民、军民融合发展的征程。

  在核动力院承担的秦山二期设计任务之中就包括仪控系统的设计,如核测量系统、棒控棒位系统、反应堆保护系统等。“这些都是安全级DCS的前身,只不过是采用模拟信号,现在则是通过数字化技术来实现。”刘艳阳回忆说,“通过参与秦山二期项目,设计所仪表控制室积累了经验、开阔了眼界,不仅熟识了民用核电仪控系统的法规、标准等,还了解了国外同行发展的现状和动向。”

  然而,核动力院初次涉猎民用仪控设计领域,并非一帆风顺往前推进。刘艳阳在轻描淡写地讲述中透露的一件小事,让当时的核仪控人如芒在背,如刺在喉。

  那时仪表控制室只负责秦山二期核仪表系统的设计,设备则需要从国外采购。有一次在验收产品时,设计人员发现技术指标与设计需求存在差异,希望这家公司进行整改,却被傲慢地拒绝了。

  “这件事情对大家的刺激很大。技术上受制于人,就会很被动。民族产业不能依赖别人,我们核仪控的发展以后要比肩世界顶尖公司,这是我们的梦想。”刘艳阳感叹道。2009年,从一名核仪控新人升为设计所仪表控制室室主任的他,在心里暗暗立下誓言,中国核电要全面实现自主化、国产化,仪器仪表自然也要如此,而且还要挺进世界前列。

  而在此前的20年间,尤其是进入21世纪后,核动力院设计所在民用核仪控领域角色和地位已经发生了根本性的变化,早已不可同日而语。2000年初,采用俄罗斯VVER技术的田湾核电站一期工程开工,在全球核电领域首次采用全厂数字化仪控系统。这意味着仪控系统由模拟技术开始向数字化方向转变,设备布置由分散向集成方向发展。此时,仪表控制室只不过是一名旁观者。

  到2004年,开始承担设计岭澳核电二期工程全数字化仪控项目任务,仪表控制室已经成为数字化仪控系统设计的参与者。尤其是在福清、方家山、海南等核电工程项目DCS系统遇到阻碍时,核动力院派出设计人员,协助外方厂家解决在调试和技术方案遇到的问题,已经成长为主导者。另外,在中国第三代核电招标中,刘艳阳担任仪控组组长,通过接触VVER、EPR、AP1000等三代核电技术仪控系统的特征,在以往熟知欧洲、美国等核电技术为代表的仪控技术和产品特征的基础上,对DCS的理解和认知上升到了一个新的高度。

  从旁观者、参与者到主导者的角色转变,充分反映了核动力院在仪控方面能力的成长轨迹。其间,核动力院通过参与多个核电工程设计,在不断历练中,不仅了解和熟识了国外仪控系统的先进技术和理念,还积累了丰富的实践经验,而且结合丰富的核电工程设计经验及军工数字化仪控装备研发技术积累,这些都为核动力院为推进仪控领域军民融合发展奠定了扎实的基础,也意味着后面的路会越走越宽,越走越远。

  2017年夏,在一次核电设备供货会上,核动力院副院长吴琳曾向中核集团领导承诺,“龙鳞”系统取得国家核安全局许可证的主体活动将在2018年6月30日前全部完成,不然“提头来见”。这略带玩笑的“军令状”背后,足见这项任务的紧迫。

  殊不知,同类企业仅完成取证这项任务就花了四年左右的时间,而国家核安全局正式受理核动力院“龙鳞”系统取证是在2016年11月,到2018年6月也不过一年半有余。然而,他们不仅做到了,而且提前10天完成任务。其中的艰辛与苦楚,“龙鳞”系统平台研发项目经理、核动力仪控工程中心主任吴志强的体会最为深刻,“现在回忆起来,当初的胆子的确够大。”

  在2013年12月“龙鳞”系统平台启动研发之初,存在着一些质疑的声音。而且,有专家对整个团队的研发基础、能力和实力等进行了综合评估,认为过于冒进,仅给出了15分,甚至表示给5分也不为过。当然,吴志强带领的团队并不服气,他们自评的结果是60~70分。

  那时,经过在核电仪控系统的多年多项目持续耕耘,核动力院虽不能覆盖DCS研发设计、设备制造以及供货服务等全流程,但已经完全熟悉DCS的设计标准、法规要求,具备了系统架构的能力等,应该说具有相当的优势和能力。综合当时国内外核电发展形势以及核动力院自身发展要求,虽然挑战空前,但“龙鳞”系统平台研发项目还是于2014年5月正式立项。

  可是,随着工作的逐渐深入,吴志强经理以及整个研发团队越发强烈地感觉到,任务之艰巨大大地超出原先的预期。他说:“不同以往的科研攻关,安全级DCS无论是人力还是资金,感觉明显投入不足。就拿标准来说,经历过日本福岛核事故,国家要求中国的核电要执行最严格、最全面的标准,我们要梳理欧标、美标和国标这三大套标准,技术门槛非常高,需要投入大量的人力。”

  DCS集计算机、控制、通讯等多门类学科于一身,是非常庞大而复杂的系统。用于核电厂的安全级DCS技术要求则更高,还受到一系列核安全法规、标准的约束。尤其是数字化后,提高了技术门槛,很多关键技术瓶颈要突破,其中如何确保软件的可靠性就是一道世界性难题。除了对技术、设备的硬性要求外,整个管理体系也必须跟上。通常情况下,同类仪控企业攻克这类项目时,团队规模已经达到七八百人,花了七八年的时间。对于核动力院而言,他们却只安排了四年时间,吴志强带领着从仪表控制室分离出的不足十个在编人员以及招聘组建的数十名研发人员,显然难以应对。

  “开工没有回头箭。仪控领域是核动力院第三次创业的制高点,既然干就一定要干成,不要错失难得的历史机遇。”自项目全面启动以来,核动力院给予的支持力度超乎预期和想象,可谓“一路绿灯”,特别是人力资源的配备,毫不夸张地可以用“特事特办”四字形容。

  面对人员不足,那就从社会上招聘引进优秀人才。发布招聘公告后,项目副经理马权经常利用周末时间集中组织面试,几乎按照100:10:1规律开展招聘工作,即审阅100份简历,选择10人面试,录取1人,可谓百里挑一,然后组织培训上岗;与此同时,组织开展篮球赛等各种团体活动,加强文化建设,增加新人的融入感。

  面对时间不够,团队领导以身作则,大家伙就采取“611”工作模式,即一周工作6天,每天工作11个小时,加班到深夜11时的大有人在……功夫不负有心人,拥有院、所强劲后援支撑的吴志强的队伍逐渐壮大、实力逐渐雄厚。他们发扬核军工人不畏难、不服输的精神,逢山开路、遇水搭桥,攻克一个又一个高地。

  2017年11月,安全级DCS模拟件经过严苛的鉴定试验考验和国防科工局的审查,取得军工核安全设备制造许可证,成为NASPIC平台在军品项目应用的军民融合典范;2018年12月,经过严苛的鉴定试验考验和国家核安全局的审查,取得民用核安全设备制造许可证。

  相较于同类企业仅完成核安全局取证这一项就需几百人的队伍和至少四年的取证时间,而核动力院这支攻坚团队从2014年5月项目立项日算起,整个任务包括取证,前后不过4年时间,就难免有人称赞这是“奇迹”了。

  今年6月21日,核动力院一试验大厅里贵客云集,国家核安全局、核动力院的领导都齐聚于此。这一日,龙鳞系统将接受地震试验。这是取得国家核安全局颁发许可证前最后一项试验。一排机柜和装载着核级显示器盘台被绑在地震试验台架上。随着设备强烈的颠簸与晃动,吴志强等人的心也提到了嗓子眼。“这次试验上,设备要是稍有闪失,取证的日子将不知要推迟多久,肯定是难以按照节点目标完成。但是,当试验结束时,设备安然无恙,现场一片欢腾,有的人眼泪下来,有的人在鼓掌,有的人在拥抱,有的人在跳跃。大家真的是顶着非常大的压力!” 负责试验现场指挥的项目副经理马权回忆道。

  从2014年10 月到2015年1月,从敲定概要方案到交出第一套原型样机仅用时3个月;从2015年10月到2016年10月,从版本固化到试验完成仅用时12个月;从2016年11月到2018年11月,从国家核安全局受理到取证仅用时23个月……这些都是“龙鳞”系统研发团队创造的辉煌战绩。

  之所以不负众望,吴志强认为,一方面是因为从中核集团到核动力院到设计所,都给予了非常高的期望和一路绿灯的全力支持;另一方面与整个团队同甘共苦、不畏艰难、勇往直前的精神和毅力是分不开的,“我们是核工业人,骨子里透着有一股不服输的劲,不能接受受制于人,不能容忍被别人卡脖子。能够成功,靠的就是这种信念。”

  如今,吴志强带领的队伍已经由最初的数十人,到如今已经扩展到设计、研发、制造等近300人,研发和制造质量体系完善,组织机构完整,承接多项核安全级DCS和专用仪控系统自主供货项目。仪控工程中心还根据项目的实际情况编制出一套符合军民两用要求的研发和制造体系文件,体系逐渐建立起来,这标志着各项工作已经步入正轨,正如列车一样开上了高速前行的道路。

  然而,这仅是开端。正如刘艳阳所说,辉煌属于过去,在新的历史时期有新的任务与使命。况且,两张许可证只能核动力院具有了参与市场竞争的入场券而已。“后续,我们还要向国际一流的供应商挺进,努力跻身世界一流的供应商的行列,与世界先进企业齐头并进,在标准领域占领制高点,引领安全级仪控领域产品发展,朝着小型化、智能化、无人值守核电厂用的仪控产品方向发展。”

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