擁有一套屬于自己的數(shù)字化儀控系統(tǒng)(DCS),是每一個核電大國的夢想。迄今為止,全世界包括我國在內,只有四個國家實現(xiàn)了這個夢想。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(tǒng)”正式通過國際原子能機構(IAEA)獨立工程評審。
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(tǒng)控制著人體所有生理功能,DCS就好比核電站的“神經中樞”,控制著核電站上萬個“神經末梢”,包括核級DCS(也叫安全級DCS)和非核級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?!敝袕V核新聞發(fā)言人黃曉飛說,“和睦系統(tǒng)”就是中國的核級DCS。
以采用“和睦系統(tǒng)”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400多萬個?!薄昂湍老到y(tǒng)”研發(fā)單位——中廣核旗下北京廣利核系統(tǒng)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(xié)調運行;二要保證至少15年之內,整個核級DCS系統(tǒng)不出現(xiàn)影響機組安全運行的質量問題。難度之大,可想而知?!睂O永濱坦言。
這還只是核級DCS的機柜規(guī)模。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(tǒng)”: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?
有個形象的解釋:核電站的運行好比在高速公路上開車,非核級DCS負責車輛的起步及高速穩(wěn)定運行;作為核級DCS的“和睦系統(tǒng)”就負責控制車輛的制動及車身穩(wěn)定,實現(xiàn)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?!?。
也正因此,“和睦系統(tǒng)”是核電站安全屏障中的最關鍵環(huán)節(jié)之一,安全性、可靠性要求非常高。
據(jù)孫永濱介紹,“和睦系統(tǒng)”從發(fā)現(xiàn)故障到發(fā)出停堆指令,短于150毫秒;其運行50年中,最多可以誤動作一次;向“和睦系統(tǒng)”發(fā)出1000萬次指令,它不能拒絕一次;任何手機和通信設備不會干擾“和睦系統(tǒng)”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(tǒng)”為核電站安全停堆裝備了四套一樣的“發(fā)動機裝置”,以進一步保證整個核電站的安全性。
“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(tǒng)工程有限公司總經理江國進說。
脫胎于核電的“和睦系統(tǒng)”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。
“‘和睦系統(tǒng)’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(fā)展經驗?!敝袊幽芸茖W研究院原快堆副總設計師劉國發(fā)說。他是“和睦系統(tǒng)”的首批用戶,也是“和睦系統(tǒng)”研發(fā)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(tǒng)幾十個斷路器,我們那點經費根本不夠?!眲l(fā)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(tǒng)’的研制及應用推廣?!?/p>
“和睦系統(tǒng)”現(xiàn)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。
“‘和睦系統(tǒng)’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(yè)。”江國進說。