拥有一套属于自己的数字化仪控系统(dcs),是每一个核电大国的梦想。迄今为止,全世界包括我国在内,只有四个国家实现了这个梦想。日前,我国首个具有自主知识产权的核级dcs通用平台“和睦系统”正式通过国际原子能机构(iaea)独立工程评审。
核电站dcs:掌管上万“神经末梢”的“神经中枢”
众所周知,人的神经系统控制着人体所有生理功能,dcs就好比核电站的“神经中枢”,控制着核电站上万个“神经末梢”,包括核级dcs(也叫安全级dcs)和非核级dcs。
“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。”中广核新闻发言人黄晓飞说,“和睦系统”就是中国的核级dcs。
以采用“和睦系统”的百万千瓦级核电站阳江5号机组为例,“该机组的核级dcs机柜就有75台,模件4500块,共有元器件400多万个。”“和睦系统”研发单位——中广核旗下北京广利核系统工程有限公司总经理助理孙永滨说。
“这么多元器件,一要保证它们精准耦合在一起,能够协调运行;二要保证至少15年之内,整个核级dcs系统不出现影响机组安全运行的质量问题。难度之大,可想而知。”孙永滨坦言。
这还只是核级dcs的机柜规模。阳江5号机组的dcs还有运行dcs机柜98台,多样性dcs机柜12台等。
“和睦系统”:毫秒级响应、50年精准、千万次听命
如此复杂的dcs,它在核电站中到底怎么运行的呢?有个形象的解释:核电站的运行好比在高速公路上开车,非核级dcs负责车辆的起步及高速稳定运行;作为核级dcs的“和睦系统”就负责控制车辆的制动及车身稳定,实现车辆遇到紧急状况时的事故缓解,也就是说,紧急状况时只有它才可以“喊停”。
也正因此,“和睦系统”是核电站安全屏障中的最关键环节之一,安全性、可靠性要求非常高。
据孙永滨介绍,“和睦系统”从发现故障到发出停堆指令,短于150毫秒;其运行50年中,最多可以误动作一次;向“和睦系统”发出1000万次指令,它不能拒绝一次;任何手机和通信设备不会干扰“和睦系统”的正常工作,同时它可抵御8级烈度以上的地震。
即便如此,设计者们还是用“和睦系统”为核电站安全停堆装备了四套一样的“发动机装置”,以进一步保证整个核电站的安全性。
脱胎于核电的“和睦系统”未来还将走向“核外”
正因核级dcs的重要、复杂与昂贵,没有一个拥有制造能力的国家愿意转让技术。
“‘和睦系统’的诞生,可以说是需求倒逼型的,也是基于中国核电30年的发展经验。”中国原子能科学研究院原快堆副总设计师刘国发说。他是“和睦系统”的首批用户,也是“和睦系统”研发项目的参与者和推动者之一。
“我们当时也想引进国外的dcs,但是太贵了,一个断路器就要1万欧元左右,一套系统几十个断路器,我们那点经费根本不够。”刘国发说,“正是有了快堆、高温气冷堆和压水堆的核级dcs应用需求,广利核公司依托国家863计划和国家科技重大专项的课题研究,才完成了‘和睦系统’的研制及应用推广。”
“和睦系统”现已通过了iaea的独立工程审评,这又为其质量水平打上了国际化标签。
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