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。
“ＤＣＳ的制造難度堪稱核電裝備制造領(lǐng)域王冠上的明珠”；
“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”；
“如果ＤＣＳ不能自主化生產(chǎn)，核電制造自主化無(wú)從談起”……
但是，迄今為止，全世界只有四個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了這個(gè)夢(mèng)想：美國(guó)、法國(guó)、日本，還有中國(guó)；迄今為止，全世界只有兩家企業(yè)具備ＤＣＳ全產(chǎn)業(yè)鏈的配套能力，一家在日本，一家在中國(guó)。
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，讓我國(guó)的核電裝備制造業(yè)在全世界又揚(yáng)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(guó)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(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，一個(gè)人如果沒有神經(jīng)系統(tǒng)，就喪失聽覺、視覺、味覺等，也無(wú)法控制自己的肌肉。
ＤＣＳ就是核電站的“神經(jīng)中樞”，控制著核電站上萬(wàn)個(gè)“神經(jīng)末梢”，大致包括安全級(jí)ＤＣＳ、運(yùn)行ＤＣＳ、反應(yīng)堆本體ＤＣＳ、輔助ＤＣＳ四個(gè)組成部分。其中最重要也是最難制造的就是安全級(jí)ＤＣＳ，也叫核級(jí)ＤＣＳ，其他三部分可以統(tǒng)稱為非核級(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。拿下了核級(jí)ＤＣＳ，就等于拿下了整套ＤＣＳ。”中廣核新聞發(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，共有元器件約４００多萬(wàn)個(gè)。” “和睦系統(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。”
這還只是核級(jí)ＤＣＳ的機(jī)柜規(guī)模。據(jù)孫永濱介紹，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)次聽命
如此復(fù)雜的ＤＣＳ，它在核電站中到底怎么運(yùn)行的呢？對(duì)此，“和睦系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)和制造者們有個(gè)形象的解釋：
核電站的運(yùn)行好比在高速公路上開車，一旦出發(fā)，就不能隨便停，也不敢輕易出錯(cuò)。非核級(jí)ＤＣＳ，就相當(dāng)于控制車輛油門及變速箱的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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，有著非常高的安全性、可靠性要求。一般來(lái)說(shuō)，我們剎車時(shí)間為秒級(jí)，而“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，速度比我們眨眼的時(shí)間都快。
不只快，還超準(zhǔn)。據(jù)孫永濱介紹，按照“和睦系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)要求，其運(yùn)行５０年中，最多可以誤動(dòng)作一次。而它所犯的錯(cuò)誤，也僅限于落下控制棒，停止反應(yīng)堆的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，以保證核電站運(yùn)行安全。這也是核級(jí)ＤＣＳ系統(tǒng)設(shè)計(jì)的“誤動(dòng)趨于安全”原則。
除此之外，“和睦系統(tǒng)”還超聽話、超堅(jiān)強(qiáng)。“在我們的設(shè)計(jì)規(guī)范中，我們向‘和睦系統(tǒng)’發(fā)出１０００萬(wàn)次指令，它不能拒絕一次。”孫永濱說(shuō)，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。要知道，一般情況下，飛機(jī)為了保障安全也就配置兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作。
“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。”北京廣利核系統(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，沒有一個(gè)擁有制造能力的國(guó)家愿意轉(zhuǎn)讓技術(shù)。
“沒有核心技術(shù)，就會(huì)處處受制于人。”這是中國(guó)核電界多年的苦惱，更是“和睦系統(tǒng)”乃至中國(guó)核電自主化之路能夠走到今天的動(dòng)力。
“‘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)。”中國(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。”
比對(duì)著用戶需求，從簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)，到生產(chǎn)出應(yīng)用范圍可以覆蓋二代到四代核電技術(shù)的成熟ＤＣＳ產(chǎn)品，在江國(guó)進(jìn)看來(lái)，“和睦系統(tǒng)”的自主研發(fā)之路是一步一個(gè)腳印的。
“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。作為一個(gè)擁有１５０多個(gè)成員國(guó)的核電領(lǐng)域最權(quán)威機(jī)構(gòu)，ＩＡＥＡ的審評(píng)專家認(rèn)為，“和睦系統(tǒng)”滿足其安全導(dǎo)則要求，且在質(zhì)量保證過(guò)程、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)及產(chǎn)品驗(yàn)證與確認(rèn)等方面有著多個(gè)可供其他核電站和儀控系統(tǒng)參考的良好實(shí)踐。
“‘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)。”江國(guó)進(jìn)說(shuō)，“核級(jí)ＤＣＳ制造的復(fù)雜程度堪稱裝備制造領(lǐng)域之最，如果用于核電站的控制保護(hù)都沒有問(wèn)題，‘和睦系統(tǒng)’也完全能用于其他任何領(lǐng)域。”
新華社記者：安娜、趙超、華曄迪
