擁有一套屬于自己的數(shù)字化儀控系統(tǒng)(DCS),是每一個(gè)核電大國(guó)的夢(mèng)想。迄今為止,全世界包括我國(guó)在內(nèi),只有四個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了這個(gè)夢(mèng)想。日前,我國(guó)首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核級(jí)DCS通用平臺(tái)“和睦系統(tǒng)”正式通過(guò)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)獨(dú)立工程評(píng)審。
核電站DCS:掌管上萬(wàn)“神經(jīng)末梢”的“神經(jīng)中樞”
眾所周知,人的神經(jīng)系統(tǒng)控制著人體所有生理功能,DCS就好比核電站的“神經(jīng)中樞”,控制著核電站上萬(wàn)個(gè)“神經(jīng)末梢”,包括核級(jí)DCS(也叫安全級(jí)DCS)和非核級(jí)DCS。
“目前世界上能夠制造非核級(jí)DCS的國(guó)家有很多,但是能夠攻克核級(jí)DCS技術(shù)難點(diǎn)的國(guó)家極少?!敝袕V核新聞發(fā)言人黃曉飛說(shuō),“和睦系統(tǒng)”就是中國(guó)的核級(jí)DCS。
以采用“和睦系統(tǒng)”的百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站陽(yáng)江5號(hào)機(jī)組為例,“該機(jī)組的核級(jí)DCS機(jī)柜就有75臺(tái),模件4500塊,共有元器件400多萬(wàn)個(gè)?!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(jīng)理助理孫永濱說(shuō)。
“這么多元器件,一要保證它們精準(zhǔn)耦合在一起,能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行;二要保證至少15年之內(nèi),整個(gè)核級(jí)DCS系統(tǒng)不出現(xiàn)影響機(jī)組安全運(yùn)行的質(zhì)量問(wèn)題。難度之大,可想而知?!睂O永濱坦言。
這還只是核級(jí)DCS的機(jī)柜規(guī)模。陽(yáng)江5號(hào)機(jī)組的DCS還有運(yùn)行DCS機(jī)柜98臺(tái),多樣性DCS機(jī)柜12臺(tái)等。
“和睦系統(tǒng)”:毫秒級(jí)響應(yīng)、50年精準(zhǔn)、千萬(wàn)次聽(tīng)命
如此復(fù)雜的DCS,它在核電站中到底怎么運(yùn)行的呢?
有個(gè)形象的解釋:核電站的運(yùn)行好比在高速公路上開(kāi)車,非核級(jí)DCS負(fù)責(zé)車輛的起步及高速穩(wěn)定運(yùn)行;作為核級(jí)DCS的“和睦系統(tǒng)”就負(fù)責(zé)控制車輛的制動(dòng)及車身穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)車輛遇到緊急狀況時(shí)的事故緩解,也就是說(shuō),緊急狀況時(shí)只有它才可以“喊停”。
也正因此,“和睦系統(tǒng)”是核電站安全屏障中的最關(guān)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(yùn)行50年中,最多可以誤動(dòng)作一次;向“和睦系統(tǒng)”發(fā)出1000萬(wàn)次指令,它不能拒絕一次;任何手機(jī)和通信設(shè)備不會(huì)干擾“和睦系統(tǒng)”的正常工作,同時(shí)它可抵御8級(jí)烈度以上的地震。
即便如此,設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)裝置”,以進(jìn)一步保證整個(gè)核電站的安全性。
“DCS的造價(jià)占到整個(gè)核電站總投資的二十分之一到十五分之一,是核電站造價(jià)最昂貴的成套設(shè)備之一?!北本V利核系統(tǒng)工程有限公司總經(jīng)理江國(guó)進(jìn)說(shuō)。
脫胎于核電的“和睦系統(tǒng)”未來(lái)還將走向“核外”
正因核級(jí)DCS的重要、復(fù)雜與昂貴,沒(méi)有一個(gè)擁有制造能力的國(guó)家愿意轉(zhuǎn)讓技術(shù)。
“‘和睦系統(tǒng)’的誕生,可以說(shuō)是需求倒逼型的,也是基于中國(guó)核電30年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)?!敝袊?guó)原子能科學(xué)研究院原快堆副總設(shè)計(jì)師劉國(guó)發(fā)說(shuō)。他是“和睦系統(tǒng)”的首批用戶,也是“和睦系統(tǒng)”研發(fā)項(xiàng)目的參與者和推動(dòng)者之一。
“我們當(dāng)時(shí)也想引進(jìn)國(guó)外的DCS,但是太貴了,一個(gè)斷路器就要1萬(wàn)歐元左右,一套系統(tǒng)幾十個(gè)斷路器,我們那點(diǎn)經(jīng)費(fèi)根本不夠。”劉國(guó)發(fā)說(shuō),“正是有了快堆、高溫氣冷堆和壓水堆的核級(jí)DCS應(yīng)用需求,廣利核公司依托國(guó)家863計(jì)劃和國(guó)家科技重大專項(xiàng)的課題研究,才完成了‘和睦系統(tǒng)’的研制及應(yīng)用推廣?!?/p>
“和睦系統(tǒng)”現(xiàn)已通過(guò)了IAEA的獨(dú)立工程審評(píng),這又為其質(zhì)量水平打上了國(guó)際化標(biāo)簽。
“‘和睦系統(tǒng)’不會(huì)止步于目前的水平,它的應(yīng)用也不會(huì)僅限于核電領(lǐng)域,未來(lái)還將應(yīng)用于航空、船舶等其他高可靠性要求的行業(yè)?!苯瓏?guó)進(jìn)說(shuō)。