用“和睦”之芯保护中国核电站

核电数字化仪控系统(以下简称“核电DCS”)是核电站的神经中枢，控制着核电站上百个系统、上万台设备的运行，对于保障核电站安全稳定运行至关重要。由于可控性要求极高、研发难度大，中国长期以来一直依赖进口。

现在中广核“和睦系统”填补了这一空白，也使中国成为少数几个掌握这一技术的国家之一。

“中广核防城港3号机组的‘和睦系统’采用最严格的法规标准。” 上海中广核工程科技有限公司(以下简称“上海科技”)党委副书记、总经理表示，“‘和睦系统’的所有软件都是由我们自主研发的，并且在应用过程中产生了大量的发明专利。”

老核电人的夙愿

在中广核防城港核电基地的模拟主控制室中，模拟主控制室的面积达到300平方米左右，净高6米，实现了安静低噪大空间的工作环境。

3号机组采用的数字化控制系统，包含4台圆弧形工作站，操纵员在工作站完成主控制室操作和监控。前面两个工作站具有操作功能，后面两个工作站具有监视功能。“4个工作站虽然功能不同，但工作站出现故障的时候，可以重新配置为互相冗余备用。”工作人员向介绍。

前方两个操作站中间位置有紧急操作盘，在紧急情况下可以快速触发保护动作，将核电站置于安全可控状态下。

一直以来，对于核电站操纵人员的培训，也是非常严格的。“新员工进场后，要学习各种专业理论知识，然后经过3年的实际接触，经过层层考试和选拔，考核通过的，可以进行20周左右的模拟机培训，并经历三场考核。考核成绩优异者，可以参加国家的大考——国家能源局举行的民用核设施操纵员考试，一共4场，都通过后，才能获得执照，来这里工作。”上海科技的工作人员向介绍道。

核电DCS是核电领域复杂的重大装备，因为系统规模大、综合程度高、应用场景复杂，并且各核电基地需求多样，一直以来是我国核电装备领域国产化亟待征服的一块高地。在北京广利核系统工程有限公司(以下简称“广利核”)诞生的DCS系统平台，实现了老一代核电人的夙愿——用上中国自己的仪控系统来控制和管理中国的几十台核电站，确保核电站安全稳定运行。

成为“隐形冠军”

为改变长期依赖进口的被动局面，2005年10月，中国广核集团有限公司(以下简称“中广核”)组建了广利核公司。这家应核电DCS自主化使命而生的企业虽然体量微小，却重任在肩。从早期的技术储备到自主产品的发布，再到规模产业应用，接近两个十年的坚守铸就了“和睦系统”的成功。

核级DCS主要完成核电站反应堆安全停堆和事故缓解功能，它的自主研发和应用填补了我国在该技术领域的空白。核级DCS研发之所以难，其中一个重要原因是需要满足两个重要指标，一个是反应堆控制保护系统的拒动率，要求做到10的-7次方，也就是1000万次要求动作的指令，系统不能有一次拒绝执行。还有一个是误动率，50年内只允许系统向偏安全的方向误动一次。这两个指标对于系统的可靠性要求非常高。

从0到1的突破是一条最难的路。

核电自动化领域的出色表现推动了广利核的快速发展。2021年9月，中广核以广利核公司为依托，整合几家成员企业组建了数字化平台——上海科技，全力奔赴新的赛道。

上海科技是中广核发展数字经济的专业化平台，承担着中广核长三角新兴产业创新中心的建设任务，以及推动数字经济和实体经济深度融合的战略任务。作为中广核年轻的板块成员，在核电仪控领域已是行业翘楚的上海科技，有着数字技术创新实践的天然优势。

上海科技整合了6家成员公司，通过业务上对缝拼图、协同作战，技术上优势互补、集中攻关，全力打造核电仪控、高端工控和数字化三个板块，它们被称为“三驾马车”。

在构建自主可控产业生态方面，上海科技有着肥沃的土壤，中广核较为完整的清洁能源产业为上海科技高端工控和数字化板块的发展创造了条件。在“和睦系统”取得成功之后，依托中广核长三角新兴产业创新中心的数十个实验室建设，上海科技又陆续孵化了核安保产品“和睦天盾”、网络安全产品“和睦卫士”、智能云平台“和睦云网”等新产品，并逐步实现产业化应用。

一系列关键核心技术的突破，使得这家“隐形冠军”企业荣誉接踵而来。2018年，上海科技下属广利核公司获得第五届中国工业大奖，2020年入选国家首批科改示范企业，2021年获得北京市科学技术进步奖一等奖，2023年入选创建世界一流“专精特新”示范企业。

2023年，中广核第一次将拥有自主知识产权的“和睦系统”应用在中国最先进的第三代核电站上。

3月25日，我国西部首台“华龙一号”机组——中广核防城港核电站3号机组成功投产，“和睦系统”在我国自主三代核电机组上成功应用，为我国核电建设交出了又一份满意的答卷。

“和睦系统”系列平台应用于防城港3号机组，采用最新、最严的法规标准，共包括351台机柜、28组盘台，涉及板卡近2万块，组态页面超过5万页。通过近400公里电缆实现对现场上万个设备的监视或控制。

应用到“华龙一号”机组，“和睦系统”在技术上进行了五大创新和改进：一是首次研制了一整套满足“华龙一号”工艺系统复杂控制策略要求的功能算法，通过提高机组自动化水平，减轻了操纵员负担，提高了机组运行的安全性。二是首次研制了基于数字化技术的辅助控制盘，解决了传统模拟后备盘硬件规模庞大、监视信息少、维护困难等问题，进一步提高了核电站的智能化水平。三是控制平台的功能、性能，以及系统容量都得到全面提升和验证，满足“华龙一号”机组高安全性和先进性的要求。四是系统抗震等级进一步提高，满足“华龙一号”机组地面水平加速度0.3g的要求，安全性能大幅提升。五是成功研发了满足最先进人因工程要求的主控制室，全面提升了主控制室的人因可靠性。

“和睦系统”在“华龙一号”西部首堆上的成功应用，为我国三代核电示范工程强化了自主基因。它不仅极大提升了我国自主核电仪控装备行业整体技术水平，而且有力保证了核电项目建设的工期和质量，为后续“华龙一号”机组的批量化建设奠定了基础。

“大脑”实现技术突破

核级操作系统是“和睦系统”的大脑所在，是核心技术的重中之重。广利核研发团队依据核级软件设计标准，创新提出了时间、行为和内存空间确定的操作系统软件设计技术，定义了核安全级编程语言，成功研制出我国首个核级操作系统。它与国外同类产品相比，任务调度性能提升60%，整体响应时间缩短了15%。

核级操作系统的软件需要把核电站的各种控制保护逻辑变成计算机可读的代码，为了解决软件代码转换过程的正确性、可信度问题，广利核研发团队经过大量研究，采用基于形式化方法的核级软件代码生成技术，解决了传统编译技术难以避免的“误编译”世界级难题。广利核使用这一编译器已生成4000万行代码，从未产生“误编译”错误。

要实现完整的核级DCS功能，“和睦系统”近百种不同类型的板卡也都得靠自主研发。其中，主控板卡的设计，光是对电路设计的要求就非常高，需要以最快的速度处理从核电站上万个设备收集来的各种数据，并监视整个系统状态，涉及非常复杂的算法。仅攻克主控板卡设计这一项难题，广利核研发团队就进行了十几轮设计迭代、上千次试错和上万次消缺。

关键核心技术的突破，使“和睦系统”平台的整体技术达到国际先进水平，系统安全性和可靠性设计等技术达到国际领先水平。2016年，“和睦系统”通过国际原子能机构(IAEA)独立工程审评，拿到进入国际市场的“入场券”。

目前，“和睦系统”已在广东阳江5&6号机组、辽宁红沿河5&6号机组、江苏田湾5&6号机组、“华龙一号”示范工程——广西防城港3&4号机组、江苏田湾7&8号机组等21台新建核电机组上得到应用。

“我们现在还在进行智能系统的科技攻关与应用产品设计，以保障平台的先进性。”孙永滨说。

科技强企，身边的“隐形冠军”上海科技已经走在新的赛道上，用他们的生动实践谱写制造强国、科技强国和数字中国建设的新篇章。