软件寻突破 筑中国核电根基

于海军

4月的陕西西安，樱花盛开，春意盎然。在西安交通大学校园内，树木郁郁葱葱，学子意气风发，处处散发着生机与活力。核工程计算物理实验室NECP团队（以下简称“NECP团队”）的成员正在紧张而忙碌地工作。

長期以来，NECP团队在负责人吴宏春教授的带领下，持续攻关核反应堆高保真数值模拟与创新技术研发中的“卡脖子”问题，研发了一系列具有完全自主知识产权的先进堆芯物理分析软件和创新技术，其成果不仅打破了国外长期技术封锁，而且在我国核能诸多工程中得到成功应用，创造了极大的经济效益。

党的二十大报告指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。作为科技、人才和创新重要结合点的西安交大NECP团队，在中国核电领域10余年的默默耕耘结出累累硕果，辉煌成绩背后彰显着时代担当。

2021年1月30日，全球第一台“华龙一号”核电机组—中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行，标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列，成为世界上为数不多的真正掌握自主三代核电技术的国家。

在“华龙一号”全球首堆首次启动试验中，西安交通大学NECP团队自主研发的核电工业软件，成功高精度地预测了该机组首次启动的临界硼浓度，充分展示了我国核电自主化中的“软”实力，并为核电机组的安全运行保驾护航。

核电厂通常采用硼酸溶液来控制堆芯的反应性，硼浓度预测极其重要。

“我们可以将核反应堆启动类比为汽车点火发动，从点火到稳定运行是最关键的过程。如何精确预测堆芯临界状态下的硼浓度，对于核反应堆的安全启动至关重要。”NECP团队负责人吴宏春教授表示。

为了实现真正的自主创新，NECP团队十余年来克服种种困难，潜心攻关核电工业软件的关键技术，终于取得突破，成功研发了具有完全自主知识产权的先进压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C和数值反应堆高保真堆芯计算软件NECP-X，分别应用到华龙一号全球首堆的高精度建模计算，首次临界硼浓度计算值与实测值的误差仅1ppm和9ppm，计算精度显著高于设计软件，让国产的华龙一号用上了国产“心”，实现了工程试用，打通了最后一公里。

西安交大核工程计算物理实验室（NECP）科研团队

人无我有，人有我优。目前，NECP团队自主研发的先进堆芯物理分析软件已经基于我国商用压水堆核电厂100余堆年的运行实测数据，完成了软件的工业确认，对堆芯关键物理量的计算精度均满足工业限值要求，达到了国际同类软件的领先水平。

从西安一路向东，来到千里之外的江苏省连云港市，在山海之间矗立着一座座高大的核反应堆，这里就是田湾核电站。

田湾核电站是全球在运和在建总装机容量最大的核电基地。目前，西安交通大学NECP团队自主研发的先进压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C已经成功应用于田湾核电站5、6号机组的运行技术支持。

长期以来，NECP团队在打牢传统工程应用基础的同时，根据目前核电厂的应用需求，进一步提升技术革新能力，更好地保障核电厂的安全性和经济性，其软件成果在应用中得到了核电业主的高度肯定。

据了解，通过田湾核电站两台机组共5个燃料循环大量实测数据的验证结果表明，Bamboo-C软件对田湾核电站M310型机组各堆芯关键安全参数和运行物理参数的计算结果，与实测值之间的误差均满足工程限值要求，而且达到了较高的预测精度。

根据田湾核电站在核反应堆运行方面提出更高安全性和经济性的重大需求作为牵引，NECP团队基于Bamboo-C软件自主研发了两项革新技术——动态通量测量技术和堆外探测器单点校刻技术。据悉，动态通量测量技术目前已经在田湾核电站5号机组第2燃料循环换料大修中得到了充分的应用验证，可以将现行试验技术要求的等待超过24小时缩短至2小时，极大地缩短了堆芯升功率台阶所需的等待时间，显著提高了核电厂的经济性。

不仅如此，基于Bamboo-C软件研发的堆外探测器单点校刻技术，目前已经根据5、6号机组5个燃料循环共120余次校刻试验数据完成了技术的应用验证，获得的堆外探测器校刻系数对堆芯功率水平和轴向功率偏差小于0.3%，不仅具有很高的校刻精度，而且仅需要一次堆芯通量测量试验即可实现高精度校刻，可以避免现行技术要求对堆芯的多次人为扰动，显著提高了机组运行的安全性。

中核集团江苏核电有限公司技术支持处高级主任工程师潘泽飞表示，西安交通大学NECP团队自主研发的Bamboo-C软件及其先进核电技术在田湾核电站应用中取得很好的效果，能够显著地提高压水堆核电站的安全性和经济性，并创造非常可观的经济效益。

在8台机组全部建成后，田湾核电基地总投资超过1500亿元，装机总量超900万千瓦，每年可提供清洁电力超过700亿千瓦时，将有力推动江苏省产业结构和能源结构调整，维护华东电网安全和区域能源供应安全，为我国实现“碳达峰、碳中和”目标作出重要贡献。

在我国核电发展的历史进程中，从设计、建造到运营均存在诸多技术难题。其中，压水堆核设计软件更是长期受国外技术垄断，成为我国核电技术发展中的“卡脖子”难题。

由于核电设计软件研发理论难度大、专业性强，我国早期投入不足，开发过程面临重重困难。而且，第三代核电技术本身十分先进，加之我国自主研发设计的“华龙一号”有非常多创新之处，并无国外现成的技术可供参考。

就在这样困难而艰巨的任务中，NECP团队却当起了“第一个吃螃蟹的人”， 他们迎难而上，摸着石头过河。

“我们不仅要突破‘卡脖子’技术，还要做得比国外更先进。” 吴宏春表示，“强国不能没有核电，科技报国是我们的心愿，就是再苦再难也要突破技术难关，不能让人家卡我们的脖子。”

任何突破与成果的取得并非一蹴而就，核电科研攻关更是如此。至今，NECP团队成员万承辉副教授都无法忘记那段攻坚克难的艰苦时光。每天早上7点不到就去实验室，晚上11点之后才回家，无数个没日没夜科研攻关的日子早已成为家常便饭。

强大的科研压力，更是让万承辉大把大把地掉头发。记不清从什么时候开始，他已经养成了沾枕头就能睡着的“好习惯”。

“印象最深刻的一次是乘飞机去外地调研交流，想趁着飞机起飞前闭眼休息下，结果再睁眼时发现飞机还在地面，后来才知道飞机已经到达目的地了。”万承辉苦笑着说。

纵然科研攻关的过程充满艰辛，但万承辉却感到充实而饱满，“每天都可以朝心里的目标一点点靠近，这样的工作激情给了团队很大的支撑。”万承辉说。

历经10余年苦心钻研，NECP团队攻克了一道又一道难关，终于取得了一项又一项突破，实现了国产核电设计软件的自主研发，并且做到核心技术完全可控，彻底摆脱了国外长达数十年的技术封锁。

我国自主化核电设计软件的研发，离不开背后为其提供源源不断创新支撑的“坚强后盾”—西安交通大学核工程计算物理实验室（NECP团队）。

该实验室成立于2004年，其前身为1958年成立的反应堆物理研究小组。实验室始终将国家责任牢记心头，立志科技报国，长期致力于核反应堆物理创新研究与关键技术攻关，为我国核能发展贡献了重要力量。

目前，实验室拥有教授及副教授共9人。近年来，实验室已为我国核工业培养了百余名硕士和博士毕业生，他们现已成长为各大核电集团、研究院所或国防单位的领军人才和技术骨干，一股具备核心创新能力的科研新势力，正冉冉升起。

谈及NECP团队的优势，吴宏春坦言，团队始终践行四种精神，即创新、进取、协作、坚持。核能研究实属不易，但无论形势如何变化，团队都始终面向国家重大科技需求，这是大家做科研兴趣所在，也会一直坚持下去。

在核电技术领域里，NECP团队不遑多让。近年来，NECP团队先后承担了包括国家“973”、“863”、重点研发计划、自然科学基金、国防预研等国家级科研项目50余项，截至目前共发表SCI论文200余篇，获授权发明专利50余项、软件著作权30余项，获国家级、省部级科技奖励10余项。

今年的政府工作报告指出“科技政策要聚焦自立自强”，科技成果转化对于实现高水平科技自立自强至关重要。

吴宏春表示，NECP团队下一步将加快科技成果转移转化，计划将所有软件全部推向更廣泛的工程应用，让更多的创新性成果从理论书架走上实用货架。

“我们想做的事就是让中国的核电站，甚至外国的核电站都用我们的软件，希望我们的软件能有更多用户，让大家看到中国的核电技术也很棒。”吴宏春称，未来将依托中国西部科技创新港，继续从基础科学研究转向产品化，扎根西北践行西迁精神，科技创新服务国家需求。