核电仿真系统关键技术分析及自主化策略
核反应堆的建模与仿真
核反应堆的建模与仿真随着科技的不断进步，人类对于能源的需求也不断增长，而核能作为一种高效、清洁的能源形式逐渐成为了人们关注的焦点。
核反应堆是核能发电的核心装置，其安全性与可靠性一直是人们关注的热点。
为了更好地了解核反应堆的运行和优化，建模与仿真技术成为了一种重要手段。
建模技术是将复杂的实际系统抽象成为一个具有数学模型的简化系统的过程，其目的在于便于分析和研究系统的行为和性能。
在核反应堆的建模中，需要考虑的因素包括反应堆的几何形状、燃料组成、核反应动力学等方面，同时还需要考虑诸如冷却剂流动、燃料挥发和淋洗等参数的影响。
基于这些因素，可以利用数学模型描述核反应堆的物理和化学特性，以便于更好地掌握反应堆的运行情况。
建模的核心是通过实际数据进行分析、估计和预测，并建立数学模型来描述系统的行为和性能。
在燃料核材料领域，建模的核心问题是如何建立一个有效的数学模型，同时考虑到相互作用的方方面面。
对于核反应堆建模，最基本的问题在于如何建立反应堆的三维模型，并对其物理性质和运行参数进行分析，确定反应堆燃料的储存和排放，评估反应堆运行过程中的安全性和可靠性。
在核反应堆建模中，需要考虑到的因素包括反应堆的整体几何形状、燃料棒的布局和堆芯的运行参数等，同时还需要考虑到整个反应堆的冷却过程以及燃料棒与冷却剂之间的热交换过程。
建立反应堆的数学模型可以通过多种方法进行，比如人工推导、计算机模拟和实验测量等方式。
其中，计算机模拟是最为直接、高效和准确的方法之一。
核反应堆的数学模型中，一般采用常微分方程组、偏微分方程或者耦合的方程组来描述反应堆的物理过程和化学反应动力学。
常微分方程组适用于描述反应堆的静态和动态性能。
偏微分方程则主要用于描述反应堆内部的冷却剂流动和燃料的温度分布。
而耦合的方程组则可以描述反应堆的全面性能，如反应堆的温度分布、反应速率和最终反应生成物的排放等。
仿真技术则是利用计算机模拟实现建模中的数学模型并进行可视化展示的过程。
我国核电自主化软件的验证和确认
&C(Digital Instrumentation & Control冤遥以下统一称为 DCS遥DCS 分为非 安全级和安全级两个部分遥 非安全级 DCS 部分主要完成机组在运行 状态下自动控制和监控操作袁 安全级 DCS 主要完成核电站反应堆安 全停堆和专设安全设施的控制遥 核电 DCS 软件也就是指运行在非安 全级 DCS 和安全级 DCS 上的软件系统遥 核电数字化仪控系统软件有 不同的划分层次遥 既可以包括运行在不同站点例如现场控制站尧工程 师站尧维修站上的软件系统袁又可以指运行在 DCS 系统中各类板卡上 微处理器尧控制器尧可编程芯片中的软件等遥
揖关键词铱核电曰自主化软件曰验证和确认
0 引言
我国正处在新型工业化的转型阶段遥 依据国家的能源战略袁将来 核电在国家能源结构中的比重还要大大提高遥 核电大国正向核电强国 迈进遥 是否彻底掌握具有自主知识产权的核电软件技术成为衡量一个 国家核电技术水平高低的重要标志之一遥 具有自主知识产权的核电技 术的前提必然包括研发平台尧设计平台拥有自主知识产权遥 研发平台尧 设计平台正是目前我国核电仍然缺乏的最基本尧最基础尧最重要的技 术软件遥 同理袁研发平台尧设计平台的验证和确认袁正是核电软件研发 的核心能力之一遥
. Al权的l的V&安RV全i系级g列h数标t字准s化法仪R规控e遥系s统e产rv品e和d核.电站专用仪控设备袁并形成我国
缘 问题清单及重点攻关任务
渊员冤问题清单 核电软件开发涉及领域多尧投入大尧周期长曰在我国核电发展的几 十年中袁普遍存在野重硬件尧轻软件冶现象袁造成核电软件研发长期不受 重视曰其次袁我国核电软件发展缺乏统一有序的组织协调尧系统科学的 规划论证尧全面严格的质保标准袁造成核电研发的严重滞后袁前期自主 开发的软件从安全性尧可靠性尧稳定性等各方面无法满足新一代核电 设计的要求曰最后袁虽然国内相关单位从不同渠道获得了一定的核电 软件研发经费袁但普遍支持力度较小袁而且不连续袁核电软件研发缺少
核电站仪控系统的自主化
核电站仪控系统的自主化罗安;谢禹【摘要】@@ 核能作为重要的清洁能源,越来越受到人们的关注.在全球气候变暖的大环境下,如何减少碳排放已经成为全球关注的大事.以往依靠燃烧化石燃料获取能源的传统发展模式必须逐步转向低碳经济,因此,各国都在加紧发展各类新能源.在新能源中,核能以其成熟的技术、相对较低的成本以及能够提供大规模的电力,成为各国优先发展的技术.各发达国家早在上世纪70年代开始就进行了核电站的批量建设,其中法国最为突出,法国全国的核电机组装机容量已达到总装机容量的70%.【期刊名称】《中国中小企业》【年(卷),期】2010(000)002【总页数】2页(P56-57)【作者】罗安;谢禹【作者单位】北京和利时系统工程有限公司;北京市可持续发展促进会【正文语种】中文据统计和预测，到2020年，我国核电运行的装机容量有可能达到6000~7000万千瓦。
在未来十几年中，核电站的建设将形成一个巨大的市场。
核能作为重要的清洁能源，越来越受到人们的关注。
在全球气候变暖的大环境下，如何减少碳排放已经成为全球关注的大事。
以往依靠燃烧化石燃料获取能源的传统发展模式必须逐步转向低碳经济，因此，各国都在加紧发展各类新能源。
在新能源中，核能以其成熟的技术、相对较低的成本以及能够提供大规模的电力，成为各国优先发展的技术。
各发达国家早在上世纪70年代开始就进行了核电站的批量建设，其中法国最为突出，法国全国的核电机组装机容量已达到总装机容量的70%。
美国为20%，全球总体约为16%。
在我国，自上世纪80年代开始到现在，已建成发电的核电机组为11台，装机容量为912万千瓦，仅占全国总装机容量1.8%左右。
我国的核电容量与国际平均水平相比尚有很大差距，与发达国家差距更大，因此，存在巨大的发展空间。
我国在2005年10月提出“积极发展核电”的方针，在2007年10月国家正式颁布的《国家核电中长期发展规划（2005～2020年）》中提出：“到2020年，核电运行装机容量争取达到4000万千瓦；2020年末在建核电容量应保持1800万千瓦左右。
核反应堆的模拟和仿真
核反应堆的模拟和仿真核反应堆是现代工业的重要组成部分之一，它的安全稳定运行对于人类社会的发展至关重要。
因此，研究核反应堆的模拟和仿真技术，对于提升安全性、节约能源、保护环境等方面都具有重要意义。
一、核反应堆模拟核反应堆模拟是指利用计算机程序对核反应堆进行计算机模拟，以便于研究、预测和评估反应堆的性能和安全情况。
核反应堆的模拟过程一般包括以下几个方面：1.反应堆构型设计反应堆构型设计是核反应堆模拟的起点，它涉及到反应堆的结构设计、燃料组织方式和传热方式等多个方面。
模拟人员需要对反应堆的整体结构进行建模，并对各个关键部位进行参数化建模。
2.物理特性模拟物理特性模拟是指在反应堆运行过程中，对反应堆内部物理特性的模拟。
对于一座反应堆的物理特性模拟一般包括热学模拟和辐照模拟等。
热学模拟主要指反应堆内的传热过程和温度特性，而辐照模拟则涉及放射性拉出、裂变产物鉴定和中子流计算等。
3.动力学模拟动力学模拟是指对于核反应堆在不同运行条件下的动态响应进行模拟。
这方面模拟需要描绘反应堆在运行过程中不同状态的响应速率，并进行相应的系统智能判断和评估。
二、核反应堆仿真核反应堆仿真是指基于模型的核反应堆运行过程的仿真，主要利用计算机辅助技术进行。
反应堆仿真技术主要应用于故障分析和决策支持等方面，是反应堆模拟的重要组成部分。
核反应堆仿真技术的研究需要对反应堆进行复杂建模，并在不同的操作条件下进行仿真。
仿真技术能够在反应堆运行过程中实时模拟各种系统故障，并输出相应的解决方案，为反应堆管理提供科学决策支持。
三、核反应堆模拟和仿真的应用核反应堆模拟和仿真技术已经广泛应用于核能工业、国防军工等多个领域。
其中，最主要的应用领域包括：1.核反应堆材料及组成的优化分析利用核反应堆模拟和仿真技术对核反应堆材料及其组成进行优化分析，使得反应堆产生的能量可以更加高效地利用，从而减少能源消耗和限制污染。
2.反应堆的维护和管理通过对反应堆模拟和仿真技术的应用，管理人员可以更加详细地了解反应堆在不同操作条件下的运行状况，从而针对不同的问题进行有针对性的维护和管理。
核电站自动化控制系统的优化研究
核电站自动化控制系统的优化研究随着科技的不断进步和发展，核电站在当今社会的能源结构中占据着举足轻重的地位。
而核电站的自动化控制系统的稳定性和效率直接关系到核电站的安全生产和运行。
因此，对核电站自动化控制系统进行优化研究显得尤为重要。
本文将针对核电站自动化控制系统的优化研究进行探讨，旨在为核电站的安全稳定运行提供参考和借鉴。
一、核电站自动化控制系统的工作原理核电站自动化控制系统是由控制器、执行器、传感器和通信网络构成的复杂系统。
控制器负责监测和控制核电站的各个过程和参数，执行器根据控制器的信号执行相应的操作，传感器用于采集各种过程参数的信息并传输给控制器，而通信网络则建立了各个部件之间的通信渠道。
核电站自动化控制系统通过这些部件相互配合实现对核电站运行过程的自动化控制。
二、核电站自动化控制系统的优化方向1. 优化控制算法：针对核电站自动化控制系统中的控制算法进行优化，提高系统的响应速度和稳定性，以保证核电站的安全运行。
2. 优化传感器设计：改进传感器的设计和安装位置，提高采集数据的精确度和准确性，从而提高控制系统对核电站运行状态的监测能力。
3. 优化通信网络：加强通信网络的稳定性和可靠性，提高数据传输效率和安全性，保障控制系统的信息传递畅通无阻。
4. 优化执行器性能：优化执行器的性能和响应速度，确保控制系统能够实现对核电站操作的准确控制，提高系统的操作效率。
三、核电站自动化控制系统优化的关键技术1. 基于模型预测控制：通过建立数学模型对核电站运行进行预测和优化调度，实现系统的自动控制。
2. PID控制算法优化：对核电站控制系统中的PID控制算法进行优化，提高系统的控制精度和稳定性。
3. 神经网络控制算法应用：应用神经网络控制算法对核电站自动化控制系统进行优化，提高系统的智能化水平。
4. 遗传算法优化：利用遗传算法对核电站自动化控制系统中的参数进行优化调整，提高系统的性能和效率。
四、核电站自动化控制系统优化的技术难点1. 多变量控制：核电站自动化控制系统中涉及多个控制变量，如何实现多变量控制的优化仍然是一个技术难点。
核电系统中的智能控制技术研究与案例分享
核电系统中的智能控制技术研究与案例分享在当今能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下，核电作为一种清洁、高效的能源形式，发挥着越来越重要的作用。
为了确保核电系统的安全、稳定和高效运行，智能控制技术的应用成为了关键。
本文将深入探讨核电系统中的智能控制技术，并分享一些实际案例。
一、核电系统的特点与挑战核电系统是一个极其复杂的工程，其运行涉及到核反应堆物理、热工水力、材料科学、自动控制等多个领域的知识。
与其他能源系统相比，核电系统具有以下显著特点：1、高度的安全性要求核反应过程中产生的放射性物质一旦泄漏，将对环境和人类健康造成巨大威胁。
因此，核电系统必须具备极高的安全性，任何故障或异常情况都需要及时、准确地监测和处理。
2、复杂的动态特性核反应堆的运行过程是一个复杂的动态过程，受到多种因素的影响，如燃料的消耗、冷却剂的流动、控制棒的动作等。
这使得系统的建模和控制变得非常困难。
3、严格的法规和标准核电行业受到严格的法规和标准的约束，以确保其安全运行。
这对智能控制技术的可靠性和稳定性提出了更高的要求。
二、智能控制技术在核电系统中的应用1、先进的传感器技术传感器是获取系统运行状态信息的关键设备。
在核电系统中，采用了各种先进的传感器，如高温、高压、辐射等特殊环境下的传感器，以及能够实时监测核反应堆内部物理参数的传感器。
这些传感器能够为智能控制系统提供准确、可靠的数据，以便及时发现潜在的问题。
2、智能监测与诊断系统通过对大量传感器数据的分析和处理，智能监测与诊断系统能够实时监测核电系统的运行状态，识别潜在的故障和异常情况，并提供预警和诊断信息。
例如，基于机器学习算法的故障诊断模型可以从历史数据中学习故障模式，从而快速准确地诊断新出现的故障。
3、自适应控制技术由于核电系统的动态特性复杂且多变，传统的固定参数控制方法往往难以满足要求。
自适应控制技术能够根据系统的实时运行状态自动调整控制参数，以实现更好的控制效果。
第三代核电站模拟机的国产化分析
正常运营和培训 的必备设施 。 开发周 状况
１ ．国外主 要承 包商技术发展状 统市场 ， 为多个 匡家提供 了上百套 已
仿真 与培训应用产 品。
年 ）的颁布 。 电站 的建设和运营进 》 核
美国等西方 发达 国家仿 真技术
美国 Ｌ ３公司在核 电仿 真领域 一
入 了一个新的 时期 。特 别是在 目前 发展初期 的推动 力主 要来 自军事 用 业务 即原加拿大 Ｃ Ｅ公 司的舰船控 Ａ 随着上世纪 中期 国外核 电站 的大 制部 的电站仿真部分 。 现在属于 Ｌ ３ 一 我 国把大力增强 自主创 新能 力作 为 途 ，
日
核 电 建设
的应 用产品。Ｃ Ｙ ＯＲ Ｓ的市场 主要 在
欧洲各 国，有十 余 台核 电模 拟机 系
统和产品发达 国 家 已形 成 了仿 真系统 相关标 准和 规 范。 如美 国核协会于 １８ ９ ５年发布 了
《 于操 作 员培 训 和 考试 的核 电站 用 模拟 机》 国家 标准（ 已发展到 １９ 现 ８ ９
站模 拟机开发 的国产化 问题进 行研
究分析十分 必要。
美 国 Ｇ Ｅ公司从 事能 源 、 业 Ｓ 工
过程和 制造业 实时仿 真 系统设计 和 电站仿真 和交通仿 真 领域也 有较 多
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２０ 年・ １期・ ０ ６ 簟 ２ 总第 ７ ６期
维普资讯
Ｐ Ｓ产 品部 。Ｌ ３ Ｃ ） － （ ＡＥ 公 经济 发展 模式 的核心 和 对 自主研 发 幅度开 发 ， 电仿真技术也 得到快速 公 司 ＭＡ Ｐ 核 ０年 的模拟 机 产 品 研 发 能力强烈关注的形 势下 ， 模拟机 的开 发展。现 在 比较 有影 响 的国外公 司 司也 有近 ３
核电工程防造假管理体系建立与优化
核电工程防造假管理体系建立与优化
石建华;纪涛;王硕;陈波
【期刊名称】《核安全》
【年(卷),期】2024(23)1
【摘要】近年来,在国内外核电建设过程中发现了个别造假现象,这些造假现象造成了经济损失,带来了质量隐患,引起了舆情风险。
本文阐述了核电工程防造假管理体系建立与优化的总体思路,辨识、分析和评估了核电行业的造假风险,针对造假风险制定了防控措施,并探讨了后续的防造假管理体系优化方向,对于提高核电厂工程项目防造假管理能力具有重要意义。
【总页数】6页(P8-13)
【作者】石建华;纪涛;王硕;陈波
【作者单位】江苏核电有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TL48
【相关文献】
1.建立在建核电工程评估管理体系的建议
2.“国和一号”示范工程违规造假防控管理体系建设与工作实践
3.尽快建立在建核电工程评估管理体系
4.核电工程防造假体系建设实践
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核电系统中的智能控制技术研究与案例分析
核电系统中的智能控制技术研究与案例分析在当今能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下，核电作为一种清洁、高效的能源形式，发挥着越来越重要的作用。
为了确保核电系统的安全、稳定和高效运行，智能控制技术正逐渐成为研究的热点。
本文将深入探讨核电系统中智能控制技术的研究现状，并通过实际案例进行详细分析。
核电系统是一个极其复杂的工程体系，涉及到核反应堆的物理过程、热工水力特性、设备运行状态等多个方面。
传统的控制方法在面对核电系统的复杂性和不确定性时，往往存在一定的局限性。
例如，传统的PID控制算法可能难以适应系统的非线性和时变特性，导致控制效果不佳。
因此，引入智能控制技术成为了提高核电系统性能的必然选择。
智能控制技术是一种融合了人工智能、控制理论和计算机技术的新兴领域，具有自学习、自适应和自优化的能力。
在核电系统中，常见的智能控制技术包括模糊控制、神经网络控制、专家系统控制等。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它通过将操作人员的经验和知识转化为模糊规则，实现对系统的控制。
在核电系统中，模糊控制可以用于核反应堆功率的调节、冷却剂流量的控制等方面。
例如，当核反应堆功率出现波动时，模糊控制器可以根据功率偏差和变化率等输入信息，自动调整控制参数，使功率尽快恢复稳定。
神经网络控制则是利用神经网络的强大学习能力和逼近任意非线性函数的特性，对核电系统进行建模和控制。
通过对大量的运行数据进行学习，神经网络可以准确地预测系统的未来状态，并据此制定控制策略。
例如，在核反应堆的温度控制中，神经网络可以根据历史温度数据和当前的运行参数，预测未来的温度变化趋势，提前调整冷却剂的流量，以防止温度过高或过低。
专家系统控制是将领域专家的知识和经验整理成知识库和规则库，通过推理机进行推理和决策，实现对核电系统的控制。
在核电系统的故障诊断和应急处理中，专家系统可以发挥重要作用。
当系统出现故障时，专家系统可以根据故障症状和相关规则，快速准确地诊断出故障原因，并提供相应的处理措施。
亥电厂厂用电设计的自主化道路
基 础 和 技 术 能力 相 适 应 的 核 电标 准 体 系 ，就 不 可 能实 现 真 正意 义 上 的 核 电 自主 化 。世 界上 不 缺 先 进 的 核 电技术 标 准 ，但一 味采 用 国 际上 的核 电技 术 标 准 ，国 内企 业在 核 电建 设 过 程 中无 论 是 获取
其 然 又知 其 所 以然 ” 的 深度 ，并 具 有 在建 造 、运 行 过程 中处 理 问题 、适 应设 计 演 变 和 修 改设 计 的
税 壁垒 的 主 要手 段 。一 个 国家 没 有 与 其 自身 工 业
４ ６
ｌ ０ ～２００ ＶＡ的变 压器 ，根 据对 具体 的 负荷进 ０ ０ ｋ ６
行计 算 ，该 设置 也不 合理 。 ③ 无论 是 二代 加 核 电还 是 三 代 核 电 ，其 厂用
电的 设置 和 常 规 火 力 发 电厂 还 是有 很 大 的 不 同 ， 例 如 二 代加 核 电技术 中安 全 性 要 求级 别 比较 高 ，
等 缺 口较 大 。二 是受 采 用 多 国技 术 影 响 ，核 电标
（） 落实 国 家核 电发展 规划 ，促 进 和支 撑 核 ２为
电 自主 化 发展 ，我 国 必须 尽 快 建 立起 与 核 电站 厂 用 电发展 形势 相 适 应 的标 准 体 系 。从 以往 核 电建 设 的经 验 和教 训 来 看 ，以往 是 完 全按 照 国外 原 来 的设 计 资料 及ＲＣＣ 准进 行 ，由于ＲＣ 标 Ｃ标准 是一
后 的维护 、检修 和改进 都有 重要 指导作用 。
算 负荷 才 ９ ～ １ ０ Ｗ 左 右 ，造 成 巨 大 的浪 费 ； ０ ｋ ５
ＡＰ１ ０ 核 电机型 中 ，低压 干 式变 压器 一 律都 采用 ００
核电站数字化仪控自主化和国产化探证
规 岛摔 制系 统 等 。住 安全 级数 宁化
Ｉ 部 分 闰 内 尚无 相 应 的 产 品 ＆Ｃ
３ 核 电站数 字 化 Ｉ ＆Ｃ的关键 技
术
味着 未： ｌ 年 １ 中国将新增核电 来 ４ ２ １ － Ｉ
术 的机 组 已进行 了成 功的数宁化 改造 ，或在 改造 中。
国 内已经投运 的 田湾核 电站
设 备除 耍保证 １ 上 时的成熟 程
性和先进性 外，还要确保牾个 电站
（ 俄罗斯Ｖ Ｒ型） ＶＥ 采刚 Ｔ Ｓ Ｔ Ｐ Ｘ ＋Ｘ 数宁化 Ｉ ＆Ｃ系统，在建 的岭澳二
期核电站及其它厂址相『系列的核 一 ］
常规 设备 ） 、符 合人 囚工程 的信息管 理技术 （ 智能化的报警管理系统、数
字化 的操作 规程 等 ）成 为 工程 设计 技术 的关键 。
寿期内的升级＿ 改造， 一 干 Ｉ 】 是…项随Ｉ发 ］ ｒ
展持续 改进 的技术，是现代化大 犁 核 电站的核心技 术之一。
电机组 同样拟采用数字化 Ｉ ＆Ｃ系
统 。由此 可见，核电站采用数字化
１６ 自 动化博览 ２０ １ 月 Ｉ ０６ ０ 干 Ｊ
维普资设计 及其制造 的关键技术之 ‘ 是安仝级数 字化 平台 的软硬 件开 发。 ， 发 （ ｙ Ｉ ＿ ： 殴计制造 ）的难 点不在 ＿ ｒ结 构 体系的设计 ，而是 在＿ 丁制造 和验证 的过程 ，如 采用何种 程 如何验 证设 备满足核 安 全耍求 ，软件 如何 实现 Ｖ＆ｖ 过程 等；另 个 关键技术是信 息处理技术，一个百万 干瓦机绀 的输
核 电站 （ ＥＰＲ） ，采 用
技术装备自主化是核电发展的关键——国家能源局召开核电技术装备自主化第三次工作会议
大城 市大规模推广半导 体照 明灯具 ， 加快太 阳
科 技创新 的支持 ， 为中国经济社会全面协调可 能光 伏、 风 能等领域的技术应 用 ， 培 育一 批 新
持 续发展 提 供 有力的科技支撑 ” 。 在 2 0 0 9 中国 能源产业 。
国际节能减 排和 新能 源科技博 览会高层论 坛
第三 ， 将加 强 政 策 引导 ， 为节 能 减 排 和 新
上 ， 科技 部部长万 钢透 露 了即将 实施 的五 大措 能 源 科 技创 新 提 供 保 障 。 促 进 科 技与金 融 结
施。
合 ， 运 用 多种金 融 工 具 ， 加 强 对从 事 节 能 环 保
万 钢 指 出 ， 首 先 要 加 大 研 究 开 发 力度 ， 提 技 术研发 的 科技 型 中小企 业 的支持 力度 。
升节能减 排和新能源领域科技创新能力。 在
第 四 ， 积 极 应 对 全 球气候 变化 ， 推进 气候
能源 高效转化 、 建 筑节能与节能 新材料 、 工 业 变化领 域 科 技创 新与 技 术 转 让 。 继 续 组 织 开
流程 能 源 清洁高 效利用 、 废 弃物 资源 循环 利 展气候变化领域的基 础研 究 ， 加强气候 变化与
取得很大进 展 ， 关键 设备的 自主化任务得到落
实 ， 部分设备研 制工 作保 障今后 2 0 - 3 0 年 我
国核 电的发 展 。
张 国宝 强调 ， 今后一 段 时间内， 要 根据 国
家的总体 要 求 ， 会 同 有关 部 门 、 地 方 政 府 和 骨 干 企 业 ， 大 力推 动 核 电技 术 装 备 自主化 工 作 ， 加 大组 织协调和 政 策支 持 ， 统 筹完善发展 规 划 ； 要 统 一 技术路线 ， 优化 资源配 置 ；尽 快建 设 我 国核 电技术装备标准体 系 ， 加 大对核 电技 术 装 备 自主 化 的政 策 资金 支 持 ； 依 托 项 目 ， 在 前期 规 划 、 咨询评 估 和 核准审批 等环 节 ， 把技 术装 备 自主化作 为重 要考虑 内容 ， 明确 自主 制 造 的比例 要 求 ：积 极 推进 业 主 单位 、 设 计 单位 和 装备制造 企业 联合攻 关 ， 把引进 国外先进 技术与消化 吸收再创新结合起 来 ， 实现 设 计 制 造 自主 化 ， 为 我 国核 电产 业 高 水 平 、 标 准 化 、 批量化规模发展 提供坚 实的技术装备保 障。
国内外核电仪控技术的现状和发展趋势分析
国内外核电仪控技术的现状和发展趋势分析目前，核电作为一种清洁、高效的能源形式，在全球范围内得到广泛应用和推广。
而仪控技术作为核电站运行中的关键环节，不仅决定着核电站的安全可靠性，同时也直接影响核电站的经济效益。
下面将从国内外核电仪控技术的现状和发展趋势进行分析。
首先，核电仪控技术的现状。
目前，国内外核电仪控技术都已经进入了数字化和智能化的时代。
在信息化技术的支持下，核电站的自动化水平得到了大幅提升，从而实现了全程的自动化控制和远程监控。
例如，国内的核电站已经引入了先进的数字化控制系统（DCS）和数字化仪表系统（DDS），通过自动化控制、故障诊断和业务管理功能，提高了核电站的运行效率和安全性。
而国外的核电站在仪控技术方面更加先进，例如美国的核电站普遍采用了先进的数字仪表和控制系统（EP&C），具备更高的可靠性、安全性和易用性。
其次，核电仪控技术的发展趋势。
随着科技的不断进步和应用的深入探索，核电仪控技术也将迎来更多的创新和发展。
一方面是数字化和智能化技术的应用。
未来的核电仪控系统将更加注重信息的高速传输和处理，通过物联网、云计算等技术实现多维度的实时监控和智能决策。
另一方面是安全性和可靠性的提高。
核电仪控技术将加强对核电站设备状态的监测和评估，及时预警和处理潜在的故障隐患，进一步提高核电站的安全性和可靠性。
再次，核电仪控技术的国内发展现状。
在我国核电仪控技术方面，虽然有了一定的进展，但与国外相比仍存在差距。
主要表现在以下几个方面：技术创新能力较弱，核电仪控技术仍以引进为主；核电仪控系统的数字化水平相对较低，自主控制与智能化程度有待提高；对于自主研发和本土化生产的支持不够，核电仪控系统主要仍依赖国外供应商。
最后，核电仪控技术的国内发展趋势。
在我国加大核电装机规模的背景下，核电仪控技术的发展任务也更加紧迫。
未来国内核电仪控技术的发展趋势将主要表现为：技术自主化程度提高，加强创新能力和自主研发能力；加强国内供应链建设，促进核电仪控系统的本土化生产；加强国际合作和技术引进，吸收国外先进技术，推动核电仪控技术的快速发展。
阐述核电厂模拟机DCS仿真技术
阐述核电厂模拟机DCS仿真技术目前，我国核电站的发展堆型是以百万级大机组为主，无论是以M310为基础改进形成的二代半压水堆CPR1000及CP1000，还是直接引进了三代堆技术AP1000和EPR，这四种堆型在国内都有项目在实施，而且会成为我国一定时间内的主流堆型。
这些大机组的特点是都实施了数字化仪控系统，提高了机组生产的安全性和可靠性。
作为核电站的重要培训设施，数字化模拟机在操纵员的培训和取证考试以及真实DCS系统调试与优化方面发挥着十分重要的作用。
这样一来，如何从性能、成本等多方面因素综合考虑仿真方案开发数字化模拟机成为电站模拟机维护人员关注的重点。
1 DCS仿真的实现方式与常规硬盘台模拟机不同，数字化仪控模拟机（DCSFSS）设计开发时不仅要考虑电厂工艺系统的模拟，还要考虑DCS在全范围模拟机中的实现方案，目前核电站模拟机DCS仿真主要有三种形式：纯模拟（Simulation）、虚拟实物模拟（Emulation）、实物模拟（Stimulation）。
1.1 纯模拟（Simulation）纯模拟，使用模拟机开发环境下的建模技术来复现参考机组的系统或子系统。
被仿真的系统的性能和逼真度满足基于参考机组设计和运行数据而规定的功能和运行限定。
纯模拟仿真机的实现方式主要有两种：一种是由DCS仿真开发商使用仿真平台下的建模软件，根据真实机组DCS组态资料（I/O清册、控制逻辑以及HMI人机接口图形界面等）重新开发组态数据供模拟机使用，这一过程包括仿真DCS部件库的建立、控制逻辑程序的编制、图形界面的绘制及动态定义等几个步骤。
另一种是DCS仿真开发商利用成熟的工程翻译软件将真实机组DCS 的组态数据翻译成可供模拟机使用的数据后，再与工艺系统的仿真模型进行集成。
而前一种方式生成的仿真DCS软件其可逼真度相对较低，且前期开发时间较长，一般不建议考虑用该方式进行纯模拟DCS仿真机的开发。
1.2 实物模拟（Stimulation）实物模拟，在模拟机中使用电站的真实系统或子系统的真实硬件和软件来复现参考机组的相应系统或子系统。
核电厂厂用电设计的自主化道路
（ ｕ ｎ ｄ ｎ ｌｃｒ ｏ ｅ ｅｉｎＩｓｉ ｔ，Ｇ ａ ｇｈ ｕ５ ６ ３，Ｃ ｉａ Ｇ ａ ｇ ｏ ｇＥ ｅｔｃＰ ｗ ｒＤ ｓｇ ｎ ｔｕｅ ｕ ｎ ｚｏ ６ ｉ ｔ １ ０ ｈｎ ）
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敢为人先 坚持自主 通过自动化技术使核电更安全、更经济——访北京广利核系统工程有限公司总经理 江国进
通过自动化技术使核电更安全、更经济a北京广利核系统工程有限公司（简称“广利核公司”）是中国广核集团下属的一家高科技企业，从事数字化仪控系统的设计、制造和工程服务，面向核电站等高可靠控制领域提供数字化仪控系统（DCS）一体化解决方案。
广利核公司是我国首个针对核电仪控领域设立的国家级研究机构——国家能源核电站数字化仪控系统研发中心的依托单位，也是我国第一个能够基于自主产品为核电站提供全厂DCS解决方案的企业。
广利核公司长期坚持自主研发，取得了多项填补国内空白的技术成果，拥有含核级、非核级、专用仪控、多样性及核应急系统在内的完善DCS产品线。
广利核公司成功研发了我国首个完全自主知识产权的核级DCS通用平台——和睦系统（FirmSys），使我国成为全球少数几个掌握该技术的国家之一。
目前，广利核公司的自主仪控产品已在国内外超过600个核电仪控项目中成功应用。
覆盖中国大部分在役和新建核电站，并成功出口到阿尔及利亚和韩国，参与当地机组的核级仪控设备改造。
无论是新机组建设还是在役机组改造，基于广利核公司自主通用平台的仪控解决方案均经受住了工程应用的实践检验，得到了用户的充分认可。
关于广利核江国进先生，北京广利核系统工程有限公司总经理，研究员级高级工程师。
参与并主持国家重大工程及科研项目11项，获国家级、地方级科技进步奖和专利奖15项。
江国进先生一直致力于推进核电站数字化仪控系统的自主化、国产化和智能化。
他主持研发的我国首个具有完全自主知识产权的核级数字化仪控平台——和睦系统填补了国内空白。
关于江国进敢/为/人/先 坚/持/自/主——访北京广利核系统工程有限公司总经理 江国进访问嘉宾_北京广利核系统工程有限公司_总经理_江国进 访问人_《仪器仪表用户》杂志编辑部主任_曲国利时间_2018年06月08日 地点_北京b曲国利：我国核电仪控的数字化道路是从20世纪90年代起步的，为什么核级DCS到2010年才有成熟产品问世，它的研发为何这么难？江国进：20世纪90年代，数字化仪控技术在其他工业领域实现成熟应用后，逐步引入到更加审慎的核电领域，开始在在役核电机组实施非核级小系统的改造。
热核反应堆的仿真模拟研究
热核反应堆的仿真模拟研究随着全球能源需求不断增加，传统能源的供应越发紧张，环境问题也日益严重。
因此，寻找新的、安全的、可持续利用的能源逐渐引起人们的关注。
热核能就是其中的一种，其具有强大的能源输出和零碳排放等优势，因此备受重视。
而热核反应堆是实现热核能商业化的重要途径之一，而其仿真模拟研究则是实现其商业化的关键。
一、什么是热核反应堆？热核反应堆，也称核聚变反应堆或聚变反应堆，是一种核能发电技术。
和当前广泛使用的核裂变反应堆不同，聚变反应堆是通过将氢等轻元素熔合在一起来释放能量。
它的主要燃料是氘和氚等轻核，这些核在高温高压下融合成重核，释放出大量能量。
它不仅能够提供足够的电力，还可以为产生高温等其他应用提供能量。
此外，聚变反应还具有零排放和不产生核废料等优点。
二、为什么需要模拟仿真？在实际建造热核反应堆之前，需要进行大量的模拟仿真工作，以确保其设计能够实现预期目标、运转稳定安全。
这是非常必要的，因为在实际运作中，由于极端条件和极度复杂的反应过程，很难对其进行准确的实验数据采集和研究。
仿真模拟技术帮助科学家和工程师模拟反应堆的各种运行状态和反应过程，在运行过程中判断堆芯中的物理参数，以预测其运行情况，分析问题，优化设计等，为实际建造提供基础。
三、热核反应堆模拟仿真的关键技术1、反应堆物理建模为了模拟反应堆运行状态，需要对其进行物理建模。
即建立符合实际情况的物理模型，使用核物理学、热力学、流体力学和电磁学等知识描述反应堆的物理运行机制，包括其燃料、反应堆芯、冷却剂、反应控制系统、热交换器、管道、机械部件等，对其进行连续性和非连续性模拟，以预测其运行状态。
物理建模是热核反应堆模拟仿真的基础。
2、数值模拟数值模拟是指使用计算机模拟技术对物理模型进行计算，以预测反应堆的运行状态。
数值模拟中包括了探索性仿真、设计仿真、验证仿真和优化仿真等不同应用方向。
数值模拟需要依赖计算方法和计算机性能，随着计算机和数值方法的不断进步，数值模拟的精度和效率也在不断提高。
新形势下的核电自主化发展思路
第 四代核 电站 ，并建 立 了国际合作 开发 机制 ，如 ２０ ０ ０年
成 立 的 “ 四代 国际核 能论 坛 ＂ （ Ｆ 。 第 ＧＩ ） 国际上 核 电技 术 的发 展 和进 步 ，使 得 我 国下 一 步 核 电
技术也发展到 了商业化 应用 阶段 ，但还 没有建 成 商业堆 。
西 屋公 司 的 ＡＰ ０ ０于 ２ ０ １０ ０ ４年 取 得 了美 国核 能 管 制 委 员
会 （ ＲＣ 的最终设计批 准，法 国的 Ｅ Ｒ 已有 一 台机 组 Ｎ ） Ｐ 正在芬兰建设 （０ ５年 ９月举行 了建设奠基仪 式） ２０ 。 在发展第三代核 电技术 的同时，不少 国家 已经开始研
主化发展的应该是 三代技术和 四代技术。
二 、我 国核 电产 业 已经 形成 了一定 的 自主 能力
目前 ，我 国核 电产 业 已经形 成 了一定 的 自主设 计 （ 包 括设 备设 计 和工 程 设 计 ） 自主 制 造 、 自主 建 造 、 自主运 、 营 能 力 ，技 术基 础 比 当年研 制 ３ ０万 、６ Ｏ万千 瓦压 水 堆 时 有 了较 大 的提 高 ，从 而使 下 一 步核 电 自主 化工作 有 了更 多 的发展 道路 可 以选 择 。
主化工作 的重点 。本 文在 比较 可选用 的核 电技术方 案、
分析可选 择 的核 电 自主化发 展道 路基 础 上 ，提 出关 于
核 电 自主 化发 展 思路 的建议 。
关 键 词 ：核 电 自主化 发 展 路 径
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核 电是高技术战略产业 ，我 国发展核 电必须走 自主化 道路 ，这 已经得到 了社会各界 的认 同。
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核电仿真系统关键技术分析及自主化策略曹建亭，邹沫元，蔡瑞忠，章旋，吴帆中广核集团中广核仿真技术有限公司，深圳市上步中路1001号科技大厦6楼518031 ANALYSIS FOR THE KEY TECHNOLOGIES OF NUCLEAR POWER SIMULATING SYSTEM AND SELF-RELIANCE STRATEGIESCAO Jian-ting, ZOU Mo-yuan, CAI Rui-zhong, ZHANG Xuan, WU FanChina Nuclear Power Simulation Technology Co., Ltd, 6/F Science Bldg., 1001 Shangbuzhong Road, Shenzhen518031ABSTRACT:Based on the actual requirement for simulating system by the nuclear power plants, this paper discusses the simulation technologies developing trend and the present situation of Chinese nuclear power simulation. The major key technologies of nuclear power simulating system is analyzed to help deeply understanding techinical differences between nuclear power and conventional power. Summarized from actual executing experience, some self-reliance strategies for nuclear simulating system are presented and discussed.KEY WORD:Nuclear Power Plant；Simulation；Self-Reliance摘要：本文从核电仿真需求分析出发，对核电仿真技术发展趋势和国内现状进行了剖析，明确了核电仿真若干关键技术，根据实践经验提出了核电仿真自主化策略。
关键词：核电站；仿真；自主化1核电仿真系统需求与常规火电厂相比，核电站在安全性、可靠性方面的要求更高，因而仿真技术和系统在核电站应用更为广泛和深入，仿真系统在核电站应用大致分为如下三类：1）、满足人员培训需求：对操纵员(RO和SRO)进行持照培训、考试与定期验照复训；对维护人员进行维修技术、故障诊断技术的技能训练；对管理、工程人员进行核电站基础性运行培训及虚拟现实培训。
2）、满足工程设计验证需求：进行系统设计验证；进行控制系统功能验证；进行先进主控室设计与验证，包括人机界面、人因工程、事故规程等。
3）、满足先进技术研发需求：进行核电站应急状态下事故趋势与后果分析；进行严重事故仿真与相应的对策试验研究；进行特定功能试验例如接口研究、整定值研究；进行操纵员行为可靠性研究。
在国家积极发展核电战略下，核电仿真系统也面临着难得的历史发展机遇。
以承担操纵员培训功能的全范围模拟机(FSS)为例，按照2007年发布的我国《核电发展专题规划(2005-2020年)》，以及全范围模拟机的能力和配置要求，预计从现阶段到2020年，国内核电站新增全范围模拟机数量将达到20多台，另外还有一批原理模拟机、工程验证模拟机、分析模拟机的需求。
2核电仿真技术发展现代系统仿真技术应用于核电工业，是随着核电工业发展、需求增加而逐渐深入的。
在美国，核电工业从六十年代中期开始迅速发展，七十年代达到最高峰，期间核电年装机容量达到约十个机组。
为满足反应堆设计和动态特性研究的需要，从四、五十年代开始就出现了以运算放大器和模拟计算机为平台的反应堆模拟计算机。
六十年代以来，伴随着核电站建设飞速发展，美国有多家核电站设备设计与制造公司先后建成各自的核电站研究型仿真机和培训仿真机，西欧各国也出现了用来培训核电站操作人员的仿真机。
1979年，美国发生三哩岛事故，操纵员岗位技能培训的重要性被进一步认识，造价昂贵的核电厂全范围培训模拟机作为操作员轮训和考试取照的工具应用于核电厂被人们普遍接受，各专业核电仿真公司迅速崛起，核电仿真开发制造领域成为全球核电工业产业链中的重要一环，自此经历了约15年左右的黄金发展期。
然而，由于前苏联1986年切尔诺贝利核电站事故的影响，全球核电工业渐入低谷，核电仿真机市场也自90年代中后期开始出现较大萎缩，市场环境恶化，中国市场成为国际上几家着名核电仿真公司的必争之地。
近20年来核电工业良好的运行业绩、以及全球经济发展对新能源需求的日益迫切，给核电工业注入了新的发展动力。
中国、印度等亚洲国家宏伟的核电中长期发展规划、美国大批核电机组陆续面临退役所形成的巨大的能源供给缺口、以及三代核电技术成型并进入工业应用阶段等种种事实，都预示着全球核电工业面临第二次起飞机会。
初步预计，全球核电仿真市场将随着核电工业的起飞而迎来长达20年以上的高速发展周期。
仿真技术涉及计算机软硬件、反应堆工程、热工流体、电气仪控、数值计算、以及通用仿真等多个专业学科。
通过约30年左右的专业化、规模化发展，核电仿真已经形成成熟和持续发展的开发技术与工程管理体系，并形成了群雄逐鹿、数强鼎立的市场割据和竞争格局。
近年来，核电仿真技术的发展呈现出以下特点：1）、建模工具的自动化程度和界面友好性不断提高，确保了仿真软件编程的规范性，并由此进一步提高了开发的效率和质量、降低了人力成本。
2）、随着计算机技术的发展，目前世界上主要仿真公司的仿真技术平台大多已从早期的大型机转移到基于Windows或Linux操作系统的微型计算机上，为仿真技术应用的进一步普及推广创造了条件。
3）、工程分析程序逐渐被用于核蒸汽供应系统(NSSS)的仿真建模，仿真逼真度和可信度不断提高。
4）、各种传统意义上的部分功能模拟机或专门用途模拟机逐渐为全范围模拟机所取代。
5）、随着分散控制系统(DCS)在核电站的普遍应用，核电站的监测水平和自动化水平大大提高，但同时也对仿真模型开发提出了更高的要求，需要仿真计算的参数更多、精度要求更高。
另外，DCS系统的仿真方案和实现手段也成为仿真技术热点研发课题之一。
6）、仿真机开发与电站设计同步进行的需求，对仿真机开发效率和工程管理技术提出了更高的要求。
3核电仿真关键技术分析核电仿真的主要核心技术有：大型实时数据库算法、模块化建模方法、图形化建模技术、各种设备实时仿真算法、大型热工流体网络实时算法、大型电网络实时算法、控制系统仿真技术、虚拟硬盘台技术等，这些核心技术构成了核电站仿真系统开发平台的基础。
在热工对象动态建模理论方面，需要建立全工况全范围的机理性数学模型，需要解决模型精度要求和仿真实时性要求的矛盾。
在数值计算方面，则涉及到大型稀疏非线性“病态”微分方程组的求解问题。
核电仿真支撑软件和建模工具主要由以下各功能软件包组成：●实时仿真驱动和数据库管理支撑平台；●教控台和仿真监控站；●图形编辑和支持系统；●面向对象的模块化建模工具：反应堆和一回路热工水力两相流模型反应堆中子物理和时空动力学模型安全壳模型两相流体网络模型单相流体网络模型电气网络模型控制逻辑模型各种电站设备模型库●控制系统仿真技术，包括虚拟DCS仿真技术；●I/O接口和硬件模拟技术；●配置管理系统。
与常规火电厂相比，核电站对仿真实时数据库功能没有特殊要求，适用于常规火电厂的数学模型也可以满足核电站二回路、主设备辅助系统、控制及电气的仿真要求。
核电仿真的关键还是在于核岛热工水力学实时模型和中子动力学实时模型。
RELAP5是美国Idaho国家实验室开发的轻水反应堆热工水力国际通用程序，至今已经有25年的历史，该程序得到了国际原子能机构(IAEA)认可, 是少数得到核工业认可的程序之一。
目前国际上已逐渐采用RELAP5实时版进行核岛一回路系统实时仿真，其优点是模型的精度、可靠性大大高于一般培训用模型，这样的核电仿真机不仅可以用于培训，也可以在工程设计分析方面发挥作用。
4 国内核电仿真现状国内在上世纪70年代就开始了核能和火电的仿真技术研究。
上世纪90年代初期，核工业部105所引进技术开发了秦山核电一期的工程仿真机，珠海亚仿公司总包承接了秦山核电一期核电站全范围模拟机开发任务。
1998年亚仿公司和105所合作承担了秦山核电二期全范围模拟机开发任务。
此后，国内又有多家单位不同程度地参与了国内核电/核动力仿真机的研究和开发工作。
然而，与国际先进水平相比，国内核电仿真力量无论从技术平台的先进性上、还是从项目经验上都有一定差距，主要体现在：1）、支撑软件较落后，建模工具效率和方便性不能满足核电工程进度要求。
2）、核电站关键系统模型（核岛热工水力模型、堆芯中子动力学实时模型）的精度有差距。
3）、国内有限的核电仿真技术力量分散在不同单位中，没有形成合力，人员不断流失，不同单位的特长没有得到充分发挥。
在国家核电自主化、国产化战略指引下，国内仿真专业公司、研究单位抓住机遇，采取各种手段解决核电仿真能力“短板”问题，在较短时间内基本形成了承接核电大型仿真项目的工程管理和开发技术能力，基本扭转了国内核电站全范围模拟机依赖于国外公司的局面，目前中广核仿真公司、105所等单位已承担了宁德核电站、阳江核电站、方家山核电站、福清核电站等1000MW等级二代加核电工程的全范围模拟机项目总包工作，并正在向三代核电站、高温堆核电站等先进核电的仿真市场进军。
5核电仿真自主化策略核电仿真系统开发一般针对特定核电站，是一项以软件开发为主、软硬件一体化的系统工程，是热工动态建模理论、数值计算理论、计算机软件硬件等多学科的综合。
核电仿真国产化工作本身也是一个系统工程，需要系统地分析国内现有技术的长处与缺陷，研究核电仿真技术发展趋势，把握核电工程和运营特点，建立与需求相适应的自主化队伍和技术体系。
针对目前国内现状，我们认为核电仿真自主化工作重点要抓住如下几方面：1）、建立全寿期仿真的理念，对核电站仿真技术服务贯穿到仿真机开发、维护、优化、升级改造等各个阶段，这样才能保证仿真技术的连贯性和不断发展，确保仿真机长期稳定、可靠运行。
需要研究和建立全寿期统筹维护管理体系。
2）、引进国际先进仿真技术平台和建模工具，在短时间内跨越国内技术平台与国外先进水平的差距。
在引进先进技术平台基础上，组织力量开发自主知识产权的仿真技术平台和建模工具。
3）、加强知识产权保护力度，避免出现象火电仿真市场无序价格竞争的局面，把市场竞争定位于技术进步竞争，而不是低价恶性竞争，否则吃亏的是国内单位。