在中國核動力研究設(shè)計院的一間辦公室里，設(shè)計人員對著電腦，用鼠標進行簡單的拖拽、點擊，屏幕上便跳出一幅自上而下顏色不同的燃料組件圖。“利用我們自主研發(fā)設(shè)計的核電工程設(shè)計軟件NESTOR，可以方便快捷地準確模擬反應(yīng)堆堆內(nèi)的運行工況，設(shè)計并驗證擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的CF燃料組件組成的177堆芯是否滿足設(shè)計與安全運行要求。”核動力院軟件自主化項目副總設(shè)計師劉東告訴記者。

而在沒有NESTOR之前，“使用從國外引進的軟件，看不到底層的源代碼，也不能把它用在其他核電機組的設(shè)計和分析上，更不可能在上面進行任何創(chuàng)新性核電研發(fā)工作。由于軟件受制于人，后續(xù)發(fā)展也被捏住了軟肋，核電‘走出去’面臨專用軟件技術(shù)的障礙。”劉東說。

2010年，在中核集團統(tǒng)一部署下，由核動力院牽頭，聯(lián)合中國核電工程有限公司、中核武漢核電運行技術(shù)公司等單位組成研發(fā)團隊，由核動力事業(yè)部組織實施，成體系地開展核電軟件開發(fā)工作。經(jīng)過整個“十二五”的集中研發(fā)，NESTOR軟件成功出世，中國核電軟件由此擺脫了受制于人的局面。此外，記者還了解到，“十三五”期間，NESTOR還將進一步升級，以適應(yīng)未來核能技術(shù)發(fā)展需要，進一步增強我國自主化核電技術(shù)的核心競爭力，加快中國核電“走出去”的步伐。

五年攻關(guān)：建立中國核電軟件自主品牌

從上世紀80年代秦山起步，歷經(jīng)30余年發(fā)展，中國核電在運行機組數(shù)量和裝機容量方面都有了很大的提升。然而，據(jù)了解，過去中國大陸已經(jīng)運行和在建的核電站，使用的都是來自美國、法國、俄羅斯等核電強國的核電專用設(shè)計分析軟件。

核動力院院長羅琦認為，“軟件是核電站核心技術(shù)的‘核心’，是核電強國的重要標志，‘華龍一號’有了自主化軟件，就有了‘中國魂’，是參與海外競爭的關(guān)鍵所在。”進入21世紀以來，尤其是隨著中國核電發(fā)展和核電出口進程加速，為了實現(xiàn)“華龍一號”走出去，自主化軟件的出臺勢在必行。

2010年，中核集團通過“龍騰”自主創(chuàng)新科研項目，加大了對核電核動力軟件研發(fā)的支持力度，在集團公司統(tǒng)一歸口管理下，組織協(xié)調(diào)相關(guān)人力、物力大力開展軟件技術(shù)研發(fā)。談起軟件的研發(fā)歷程，核動力院軟件自主化項目部經(jīng)理盧宗健打開了話匣子：“項目總體上來說，經(jīng)歷了策劃、立項、研發(fā)、應(yīng)用等階段；從具體軟件研發(fā)過程來說，每個軟件經(jīng)歷了需求說明、理論模型建立、軟件編碼、測試、驗證等復(fù)雜的步驟。”

知易行難，簡單幾句話背后，蘊含著巨大的工作量。研發(fā)團隊既要解決軟件技術(shù)普遍存在的技術(shù)抽象、系統(tǒng)復(fù)雜、不可預(yù)見等困難，還要戰(zhàn)勝核相關(guān)軟件技術(shù)所特有的核安全標準要求嚴格、核專業(yè)理論模型研究技術(shù)難度大、軟件代碼規(guī)模大、軟件需求反饋所需時間長等挑戰(zhàn)。“沒有捷徑可以走。項目組只能嚴把質(zhì)量關(guān)，組建專業(yè)技術(shù)隊伍，明晰研發(fā)流程，同時制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范，通過引入第三方測試及第三方驗證確保軟件高質(zhì)量開發(fā)。對于核相關(guān)軟件中的技術(shù)問題，項目組以前期的大量研發(fā)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，依靠新老技術(shù)專家共同攻關(guān)、逐個突破。”盧宗健告訴記者。

經(jīng)過整個團隊的集智攻關(guān)，加之核工業(yè)60年的經(jīng)驗積累、30年來核電工程數(shù)據(jù)以及5年大規(guī)模集中有針對性地研發(fā)，2015年12月，我國第一個具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的核電設(shè)計軟件包NESTOR軟件V1.0發(fā)布，軟件包內(nèi)容涉及物理設(shè)計、屏蔽和源項設(shè)計、熱工水力、安全分析、燃料元件等多個專業(yè)領(lǐng)域，覆蓋了核電核動力設(shè)計研發(fā)與運行支持的主要領(lǐng)域，徹底解決了核電自主創(chuàng)新中缺乏自主軟件的問題，滿足了“華龍一號”等相關(guān)核電機組新的工程特點與運行要求。它的發(fā)布結(jié)束了作為核電大國的我國沒有成套完整自主知識產(chǎn)權(quán)核電自主化軟件的歷史，形成了軟件技術(shù)轉(zhuǎn)讓能力。經(jīng)專家驗證，NESTOR軟件在精度、效率等方面都達到了國際同類軟件先進水平，與美、法等核電強國并駕齊驅(qū)，躋身世界第一陣營。

三大優(yōu)勢：助力三代核電更好“走出去”

“不以山高為懼，不因路遙而疲。”NSETOR發(fā)布之后，探索并從未停止。在NESTOR軟件V1.0的基礎(chǔ)上，研發(fā)團隊完成了一系列更為先進模型的軟件研發(fā)，在復(fù)雜幾何組件參數(shù)處理等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)突破，獲得了理論模型更為先進、功能更為強大、界面更加友好的V2.0版本軟件20余項。

“中核集團自主研發(fā)的NESTOR已經(jīng)形成了三大典型優(yōu)勢，一是為‘華龍一號’量身定制，滿足‘華龍一號’走出去要求；二是良好的操作界面，可視化強；三是基于云平臺計算，可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。”提起軟件包的先進性，設(shè)計人員如數(shù)家珍。

“華龍一號”是中國具備自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，具有先進而獨特的技術(shù)特征，比如177堆芯、CF燃料組件、雙層安全殼、能動加非能動安全系統(tǒng)、ZH65型蒸汽發(fā)生器等等。NESTOR軟件從設(shè)計之初就和“華龍一號”堆型緊密結(jié)合。在軟件開發(fā)過程中，研究團隊進行了“針對性”開發(fā)。比如，在核動力院研發(fā)的燃料組件軟件中，工程參數(shù)已經(jīng)輸入到NESTOR軟件包里面，現(xiàn)在軟件中進行操作的就是實實在在要用于“華龍一號”的燃料組件；由工程公司負責研制完成的國內(nèi)首個大型CNPIPE核級管道力學(xué)計算軟件和LBB評定軟件，在質(zhì)量得到驗證后即應(yīng)用于“華龍一號”；同樣由工程公司研制完成的安全殼熱工水力分析軟件，能夠細致模擬雙層安全殼和非能動安全殼冷卻系統(tǒng)，已應(yīng)用于“華龍一號”的安全分析；工程公司所開發(fā)的排放源項計算等環(huán)境相關(guān)軟件已經(jīng)應(yīng)用到了“華龍一號”分析評估之中，為“華龍一號”的環(huán)境友好性給出了有力的證明；而中核武漢核電運行技術(shù)公司新開發(fā)的先進仿真平臺軟件包也已應(yīng)用于“華龍一號”核電廠全范圍模擬機和設(shè)計驗證平臺開發(fā)項目中。無疑，有了這些“私人定制”，NESTOR軟件包已經(jīng)能滿足“華龍一號”對自主化軟件技術(shù)的配套需求，也為今后“華龍一號”“走出去”裝備了“核心”。

良好的人機界面從設(shè)計人員的操作中便可見一斑。以前，軟件都是文本輸入方式，設(shè)計人員需要通過編寫密密麻麻的輸入腳本，才能進行操作。有時，一不留神輸入了錯誤腳本，根本難以發(fā)現(xiàn)，工作人員經(jīng)常需要幾天幾夜的“大海撈針”才能找到錯誤。而計算結(jié)果又是一行行數(shù)據(jù)，要想找到某一點的參數(shù)，工作量同樣驚人。如今，設(shè)計人員通過鼠標拖拽就能完成很多的輸入數(shù)據(jù)準備，軟件的計算結(jié)果通過三維模型可以直觀看到，鼠標點到某處參數(shù)便跳出，可謂“手到擒來”。

此外，NESTOR軟件包是基于云計算模式，有銀河計算機系統(tǒng)作為支撐，是核電技術(shù)與“互聯(lián)網(wǎng)+”結(jié)合的典型范例。“別看設(shè)計人員只是坐在自己的工作臺上操作軟件，其實終端連著銀河計算機房。機房里存儲了國內(nèi)很多核電站的運行反饋經(jīng)驗以及‘華龍一號’研發(fā)過程中的試驗數(shù)據(jù)?？梢员ＷC我們計算的數(shù)據(jù)都是實時更新、準確無誤的。”項目總設(shè)計師李慶自豪地告訴記者。此外，由于是基于云平臺，這個軟件系統(tǒng)也很容易復(fù)制到互聯(lián)網(wǎng)，為全世界進行服務(wù)。李慶對記者表示：“毫不夸張地說，這種基于高性能計算機上的云計算模式目前只有中核集團掌握。巴基斯坦、阿根廷、英國……今后，我們的設(shè)計人員可以在全世界范圍內(nèi)使用這套軟件開展核電設(shè)計研發(fā)。”

原標題:從“軟肋”到“核心”，NESTOR助力三代核電“走出去”