摘要：為了進一步理清三代核電機組數(shù)字化儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的思路和途徑，在對AP1000非能動核電機組儀控系統(tǒng)技術特點進行簡要分析的基礎上，詳細闡述了我國核電發(fā)展的新形勢以及儀表和控制設備國產(chǎn)化的必要性。
　　
　　引言
　　
　　在過去的幾年里，國家核電發(fā)展的定位和途徑發(fā)生了重大轉變。我國核電發(fā)展正在由過去的“適度發(fā)展”時期進入“加快推進”時期，同時強調在引進、消化吸收和再創(chuàng)新的基礎上堅持“以我為主”的原則，重視核電建設的國產(chǎn)化方向。國務院批準成立國家核電技術公司，以從事第三代核電機組（AP1000）技術的引進、消化吸收、研發(fā)、應用和推廣工作。各相關公司通過自主創(chuàng)新，逐漸形成自主品牌的核電技術，這也標志著我國三代核電自主開發(fā)建設的一個嶄新時期正在到來。
　　
　　一、AP1000儀控系統(tǒng)的技術特點
　　
　　AP1000是第三代非能動類型核電機組，其zui重要的特點是采用了非能動的專設安全系統(tǒng)，從而使得核電廠的安全性和經(jīng)濟性得到了顯著改善。同時，作為AP1000核電機組標志性技術的儀表控制系統(tǒng)，采用數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)也是一項重大改進。無論在設計理念上，還是在具體的系統(tǒng)設計方面，AP1000核電廠的儀表控制系統(tǒng)與第二代壓水堆核電廠都有較大的不同。
　　
　　AP1000數(shù)字化儀控系統(tǒng)和設備包括八大類：①反應堆保護系統(tǒng)、②多樣性驅動系統(tǒng)、③控制室和人機接口設備、④儀表設備（反應堆堆外核測量、反應堆堆內核測量、控制棒控制和棒位指示、輻射監(jiān)測、地震儀表等）、⑤電站控制系統(tǒng)（電站核島、常規(guī)島控制系統(tǒng)和汽輪發(fā)電機控制系統(tǒng)）、⑥核級熱工測量儀表和執(zhí)行機構、⑦非核級熱工測量儀表和執(zhí)行機構、⑧診斷設備（核島特殊監(jiān)測系統(tǒng)的松動部件監(jiān)測、主泵振動診斷、堆芯吊籃振動監(jiān)測和常規(guī)島的汽機診斷系統(tǒng)等）。AP1000儀控系統(tǒng)具有以下主要特點：
　　
　　①采用非能動的專設安全系統(tǒng)，專設安全設施驅動系統(tǒng)的設計有很大的改進；
　　
　　②AP1000核電廠的儀表控制系統(tǒng)采用數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)（目前依托項目采用Ovation和CommonQ平臺），使AP1000的儀表控制系統(tǒng)性能得到全面的改進；
　　
　　③人機接口系統(tǒng)設計采用*的人因工程學原理，改善了人機接口和運行環(huán)境，減少了操縱人員的人為錯誤，降低了操縱人員的負荷強度；
　　
　　④采用灰棒控制組件，負荷跟蹤時不需要調硼，這不僅增強了核電廠的負荷跟蹤能力，也減少了放射性廢水量；
　　
　　⑤采用軸向偏移（AO）控制棒組件，使軸向功率分布控制達到*自動化；
　　
　　⑥采用固定式堆芯自給能探測器，探測器與BEACON系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理器相結合能生成完整的反應堆堆芯核功率分布的三維圖形，可以實時監(jiān)測堆芯核功率分布情況；
　　
　　⑦采用快速降功率系統(tǒng)，降低了對蒸汽排放能力（APl000核電廠的蒸汽排放總量僅為40%）的要求；
　　
　　⑧AP1000設置的多樣化驅動系統(tǒng)（DAS）不僅能處理不能停堆預期瞬態(tài)事件（ATWS），而且還能應用于不能執(zhí)行專設安全系統(tǒng)的情況，從而提高了核電廠的安全性；
　　
　　二、國產(chǎn)化分析
　　
　　2.1國產(chǎn)化的必要性
　　
　　按照我國《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005-2020年）》，到2020年，我國核電運行裝機容量達到4xl0kW以上，在建容量達到1.8x10的7次方kw以上，即從現(xiàn)在起到2020年的10年時間內要提供約5x10的7次方kw核電裝備，也就是平均每年提供4套百萬千瓦級核電機組才能滿足2020年實現(xiàn)4x10的7次方kw核電裝機投運、1.8xl0的7次方kw核電裝機在建的要求，同時需要50套（每年4套以上）百萬千瓦級核電儀控系統(tǒng)及設備。國務院已明確表示，全國所有新審批的核電項目將采用以AP1000或具有自主知識產(chǎn)權的CAP系列為主的三代核電技術。而作為三代核電技術的標志性設備，數(shù)字化儀控系統(tǒng)將在新建的三代核電站中得到廣泛應用。
　　
　　由于國內儀表設備制造業(yè)水平總體上與*水平存在較大差距，目前國內核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)和關鍵儀控設備主要被*所壟斷，已投運或已開工建設的國內核電站項目所采用的全數(shù)字化儀控系統(tǒng)均直接采用國外產(chǎn)品和技術，或者由國外公司總承包圖。從恰希瑪核電一期工程至今，國產(chǎn)數(shù)字化儀控系統(tǒng)的應用僅局限于信息采集和指示，核心的電站控制系統(tǒng)和反應堆保護系統(tǒng)一直沒有合適的國產(chǎn)數(shù)字化儀控系統(tǒng)平臺，數(shù)字化儀控系統(tǒng)設計、設備供應基本處于空白狀態(tài)。
　　
　　為了滿足國家核電事業(yè)快速發(fā)展的需要，加快國內核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)和設備的設計、研發(fā)、制造和集成技術的發(fā)展，及時進行引進、消化吸收和再創(chuàng)新，*國內核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)的設計和設備供應空白，研發(fā)制造擁有自主知識產(chǎn)權的數(shù)字化儀控系統(tǒng)已經(jīng)變得十分必要和緊迫。
　　
　　2.2國產(chǎn)化的發(fā)展思路
　　
　　由于三代核電機組數(shù)字化儀控技術的復雜性、高風險性以及高昂的研發(fā)成本，進行*自主開發(fā)是不可行的，也是不科學的。在*技術的基礎上發(fā)展我國三代核電機組儀控技術，是三代核電機組儀控系統(tǒng)較好的發(fā)展途徑，同時，也是保證核電儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的基礎。我們可以充分利用核電市場呈現(xiàn)出的買方市場特征，以及中國在核電合作中處于相對有利的地位等條件，重點引進關鍵技術和共性技術，消化吸收*技術，并在此基礎上實現(xiàn)創(chuàng)新，從而實現(xiàn)三代核電機組數(shù)字化儀控系統(tǒng)質的跨越。
　　
　　①APl000技術轉讓是三代核電機組數(shù)字化儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的技術基礎。
　　
　　2007年2月28日，國家核電技術公司與美國西屋聯(lián)合體簽訂了AP1000三代核電技術轉讓框架合同。根據(jù)合同規(guī)定，轉讓方或擔保方必須轉讓的（包括轉讓方或擔保方雇員所擁有的技術）AP1000核電站技術包括、專有技術、信息、研發(fā)資料、計算機程序以及工程／設計、許可、制造、組裝、土建、安裝、測試、調試和啟動、運行、維護以及檢驗等方面。其中，技術轉讓任務包TP13是西屋公司在APl000數(shù)字化儀控應用設計領域的技術轉讓，主要包括質量保證、系統(tǒng)設計、設備采購和工程管理等方面的內容。
　　
　　在引進AP1000數(shù)字化儀控系統(tǒng)*技術的基礎上，還需增強消化吸收能力、提高消化吸收的效率。技術轉讓將為三代核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)的再創(chuàng)新提供堅實的基礎。
　　
　　②AP1000依托項目是數(shù)字化儀控系統(tǒng)消化吸收的重要途徑。
　　
　　三門和海陽核電站1、2號機組作為API000機組國產(chǎn)化的依托項目，由國家核電技術公司聯(lián)合美國西屋公司（WestinghouseElectricCo.）和紹爾工程公司（ShawGroupInc.）負責實施自主化依托項目的工程設計、工程建造和項目管理。
　　
　　AP1000自主化依托項目的正式開工，標志著我國通過引進美國第三代核電技術、加快發(fā)展自主核電技術與裝備的戰(zhàn)略開始全面實施，這是實現(xiàn)我國核電自主化的關鍵環(huán)節(jié)。
　　
　　同樣，APl000依托項目的實施也是我國核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)引進消化吸收上*技術，實現(xiàn)再創(chuàng)新、實現(xiàn)技術水平和管理能力跨越式發(fā)展的大好機遇。這對帶動我國儀表和工控行業(yè)的振興和產(chǎn)業(yè)升級具有重大的戰(zhàn)略意義。
　　
　　③重大專項的成功研制是三代核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的關鍵所在。
　　
　　國家科技重大專項“大型*壓水堆核電站示范工程”的zui終目標是建成具有自主知識產(chǎn)權的CAP系列的大型第三代壓水堆核電站。其中數(shù)字化儀控系統(tǒng)的研制是大型第三代壓水堆核電機組的重要課題之一。
　　
　　APl000的技術轉讓、消化吸收和再創(chuàng)新，在邏輯上是一個循序漸進的過程。技術轉讓是三代核電儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的技術基礎；而AP1000依托項目的消化吸收是三代核電儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的重要途徑。通過這兩個過程形成再創(chuàng)新的基礎，進行重大專項CAP系列堆型數(shù)字化儀控系統(tǒng)的研制，是實現(xiàn)三代核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的關鍵和重要標志。
　　
　　2.3國產(chǎn)化的依托平臺
　　
　　2007年，我國全面引進了美國西屋公司AP1000三代核電技術，其中包括數(shù)字化儀控系統(tǒng)設計、系統(tǒng)集成、設備鑒定和部分儀控設備制造技術。2008年，國家核電技術公司和上海自動化儀表股份有限公司共同出資組建了國核自儀系統(tǒng)工程有限公司（簡稱“國核自儀”）。作為AP1000數(shù)字化儀控技術的受讓主體，國核自儀負責接收和掌握儀控系統(tǒng)設計過程和控制程序、技術文件、西屋擁有的計算機工程設計工具、計算機代碼、儀控設備采購控制、儀控平臺采購規(guī)范書、安裝圖紙、硬件鑒定、系統(tǒng)軟件的驗證和確認等內容。同時，通過參與依托項目數(shù)字化儀控系統(tǒng)的工程實施，公司將逐步掌握AP1000數(shù)字化儀控系統(tǒng)的主要核心技術。
　　
　　在國家科技重大專項“大型*壓水堆核電站示范工程”實施過程中，國核自儀作為“大型*壓水堆核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)技術研究”課題的責任主體，負責三代核電機組數(shù)字化儀控相關系統(tǒng)的自主化開發(fā)和研制，為CAP系列核電機組提供儀控系統(tǒng)和工程服務。
　　
　　站在核電發(fā)展大潮的zui前端，面對國家和歷史賦予的重要使命，國核自儀將義不容辭地擔當起數(shù)字化儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化的組織和實施工作。我們有理由相信，在不久的將來國核自儀將不辱使命，順利完成CAP系列核電機組數(shù)字化儀控系統(tǒng)的研制工作。
　　
　　三、CAP系列國產(chǎn)化規(guī)劃
　　
　　3.1CAP系列國產(chǎn)化研制的投入
　　
　　為了更好地引進、消化吸收和再創(chuàng)新，研發(fā)制造擁有自主知識產(chǎn)權的數(shù)字化儀控系統(tǒng)平臺和關鍵儀控設備，滿足國家核電事業(yè)快速發(fā)展的需要，根據(jù)規(guī)劃，國核自儀將建成大型*壓水堆核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)研發(fā)設計制造集成服務平臺，其中包括研發(fā)中心、工程設計中心、技術服務中心和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地。
　　
　　大型*壓水堆核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)研發(fā)設計制造集成服務平臺建成后，國核自儀將具備年產(chǎn)6套APl000核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，實現(xiàn)自主化設計、部分關鍵儀控設備自主化生產(chǎn)、自主化系統(tǒng)集成、自主化調試和壽期服務。
　　
　　3.2CAP系列國產(chǎn)化研制方向和步驟
　　
　　通過對AP1000設計技術規(guī)范要求的分析和研究，結合國內現(xiàn)有系統(tǒng)或者設備研發(fā)制造技術能力，國核自儀已經(jīng)對CAP系列核電機組數(shù)字化儀控系統(tǒng)的自主化研制進行了全面的規(guī)劃，并確立了如下的發(fā)展方向和步驟。
　　
　　①分析世界范圍內儀表和控制等專業(yè)的發(fā)展方向，確定適合我國經(jīng)濟發(fā)展階段以及已有核電技術基礎和經(jīng)驗的技術引進戰(zhàn)略。其基本出發(fā)點為：采用*成熟技術，以實現(xiàn)趕上并達到世界核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)*水平為目標。
　　
　　②實事求是地分析和評估我國現(xiàn)有核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)的研發(fā)、設計、制造和工程管理的能力和水平，采取“缺什么補什么”的原則，采用技術咨詢、聯(lián)合設計、分包、技術轉讓、技貿(mào)結合等方式，消化吸收外國*技術。
　　
　　③通過“以我為主、多方合作”的工作模式和重大專項的實施，達到掌握三代核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)自主研制、自主設計、自主制造和自主工程管理的能力，使CAP系列三代核電機組數(shù)字化儀控系統(tǒng)擁有自主的知識產(chǎn)權和品牌。
　　
　　④形成三代核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)自主的技術平臺。這個平臺既能融合已有的核電儀控技術和核電工程的實踐，又能與*的數(shù)字化儀控技術發(fā)展趨勢保持一致，同時，還具有跟蹤和發(fā)展下一代核電數(shù)字化儀控技術的能力。
　　
　　⑤通過三代核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)和設備的國產(chǎn)化，促進產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化和升級，促進我國國有企業(yè)和民族工業(yè)的技術進步，提升企業(yè)競爭力。
　　
　　四、結束語
　　
　　推進三代核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化工作既是一項長期而艱巨的任務，也是提高中國儀表設備制造業(yè)水平的機遇。目前，國內儀表設備制造業(yè)水平總體上與*水平存在一定差距。這種差距不僅表現(xiàn)在核電領域，國內化工、能源等領域的控制系統(tǒng)和儀表設備，特別是關鍵設備也基本是依賴進口或者本地化生產(chǎn)設備。殷切希望各級政府和行業(yè)協(xié)會能夠加大對三代核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)國產(chǎn)化工作支持和關心的力度，為國核自儀創(chuàng)造更多更好的工作條件和政策環(huán)境。