軟件尋突破　筑中國核電根基

于海軍

4月的陜西西安，櫻花盛開，春意盎然。在西安交通大學校園內，樹木郁郁蔥蔥，學子意氣風發，處處散發著生機與活力。核工程計算物理實驗室NECP團隊（以下簡稱“NECP團隊”）的成員正在緊張而忙碌地工作。

長期以來，NECP團隊在負責人吳宏春教授的帶領下，持續攻關核反應堆高保真數值模擬與創新技術研發中的“卡脖子”問題，研發了一系列具有完全自主知識產權的先進堆芯物理分析軟件和創新技術，其成果不僅打破了國外長期技術封鎖，而且在我國核能諸多工程中得到成功應用，創造了極大的經濟效益。

黨的二十大報告指出，教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐。作為科技、人才和創新重要結合點的西安交大NECP團隊，在中國核電領域10余年的默默耕耘結出累累碩果，輝煌成績背后彰顯著時代擔當。

2021年1月30日，全球第一臺“華龍一號”核電機組—中核集團福建福清核電5號機組投入商業運行，標志著我國在三代核電技術領域躋身世界前列，成為世界上為數不多的真正掌握自主三代核電技術的國家。

在“華龍一號”全球首堆首次啟動試驗中，西安交通大學NECP團隊自主研發的核電工業軟件，成功高精度地預測了該機組首次啟動的臨界硼濃度，充分展示了我國核電自主化中的“軟”實力，并為核電機組的安全運行保駕護航。

核電廠通常采用硼酸溶液來控制堆芯的反應性，硼濃度預測極其重要。

“我們可以將核反應堆啟動類比為汽車點火發動，從點火到穩定運行是最關鍵的過程。如何精確預測堆芯臨界狀態下的硼濃度，對于核反應堆的安全啟動至關重要。”NECP團隊負責人吳宏春教授表示。

為了實現真正的自主創新，NECP團隊十余年來克服種種困難，潛心攻關核電工業軟件的關鍵技術，終于取得突破，成功研發了具有完全自主知識產權的先進壓水堆堆芯物理分析軟件Bamboo-C和數值反應堆高保真堆芯計算軟件NECP-X，分別應用到華龍一號全球首堆的高精度建模計算，首次臨界硼濃度計算值與實測值的誤差僅1ppm和9ppm，計算精度顯著高于設計軟件，讓國產的華龍一號用上了國產“心”，實現了工程試用，打通了最后一公里。

西安交大核工程計算物理實驗室（NECP）科研團隊

人無我有，人有我優。目前，NECP團隊自主研發的先進堆芯物理分析軟件已經基于我國商用壓水堆核電廠100余堆年的運行實測數據，完成了軟件的工業確認，對堆芯關鍵物理量的計算精度均滿足工業限值要求，達到了國際同類軟件的領先水平。

從西安一路向東，來到千里之外的江蘇省連云港市，在山海之間矗立著一座座高大的核反應堆，這里就是田灣核電站。

田灣核電站是全球在運和在建總裝機容量最大的核電基地。目前，西安交通大學NECP團隊自主研發的先進壓水堆堆芯物理分析軟件Bamboo-C已經成功應用于田灣核電站5、6號機組的運行技術支持。

長期以來，NECP團隊在打牢傳統工程應用基礎的同時，根據目前核電廠的應用需求，進一步提升技術革新能力，更好地保障核電廠的安全性和經濟性，其軟件成果在應用中得到了核電業主的高度肯定。

據了解，通過田灣核電站兩臺機組共5個燃料循環大量實測數據的驗證結果表明，Bamboo-C軟件對田灣核電站M310型機組各堆芯關鍵安全參數和運行物理參數的計算結果，與實測值之間的誤差均滿足工程限值要求，而且達到了較高的預測精度。

根據田灣核電站在核反應堆運行方面提出更高安全性和經濟性的重大需求作為牽引，NECP團隊基于Bamboo-C軟件自主研發了兩項革新技術——動態通量測量技術和堆外探測器單點校刻技術。據悉，動態通量測量技術目前已經在田灣核電站5號機組第2燃料循環換料大修中得到了充分的應用驗證，可以將現行試驗技術要求的等待超過24小時縮短至2小時，極大地縮短了堆芯升功率臺階所需的等待時間，顯著提高了核電廠的經濟性。

不僅如此，基于Bamboo-C軟件研發的堆外探測器單點校刻技術，目前已經根據5、6號機組5個燃料循環共120余次校刻試驗數據完成了技術的應用驗證，獲得的堆外探測器校刻系數對堆芯功率水平和軸向功率偏差小于0.3%，不僅具有很高的校刻精度，而且僅需要一次堆芯通量測量試驗即可實現高精度校刻，可以避免現行技術要求對堆芯的多次人為擾動，顯著提高了機組運行的安全性。

中核集團江蘇核電有限公司技術支持處高級主任工程師潘澤飛表示，西安交通大學NECP團隊自主研發的Bamboo-C軟件及其先進核電技術在田灣核電站應用中取得很好的效果，能夠顯著地提高壓水堆核電站的安全性和經濟性，并創造非常可觀的經濟效益。

在8臺機組全部建成后，田灣核電基地總投資超過1500億元，裝機總量超900萬千瓦，每年可提供清潔電力超過700億千瓦時，將有力推動江蘇省產業結構和能源結構調整，維護華東電網安全和區域能源供應安全，為我國實現“碳達峰、碳中和”目標作出重要貢獻。

在我國核電發展的歷史進程中，從設計、建造到運營均存在諸多技術難題。其中，壓水堆核設計軟件更是長期受國外技術壟斷，成為我國核電技術發展中的“卡脖子”難題。

由于核電設計軟件研發理論難度大、專業性強，我國早期投入不足，開發過程面臨重重困難。而且，第三代核電技術本身十分先進，加之我國自主研發設計的“華龍一號”有非常多創新之處，并無國外現成的技術可供參考。

就在這樣困難而艱巨的任務中，NECP團隊卻當起了“第一個吃螃蟹的人”， 他們迎難而上，摸著石頭過河。

“我們不僅要突破‘卡脖子’技術，還要做得比國外更先進。” 吳宏春表示，“強國不能沒有核電，科技報國是我們的心愿，就是再苦再難也要突破技術難關，不能讓人家卡我們的脖子。”

任何突破與成果的取得并非一蹴而就，核電科研攻關更是如此。至今，NECP團隊成員萬承輝副教授都無法忘記那段攻堅克難的艱苦時光。每天早上7點不到就去實驗室，晚上11點之后才回家，無數個沒日沒夜科研攻關的日子早已成為家常便飯。

強大的科研壓力，更是讓萬承輝大把大把地掉頭發。記不清從什么時候開始，他已經養成了沾枕頭就能睡著的“好習慣”。

“印象最深刻的一次是乘飛機去外地調研交流，想趁著飛機起飛前閉眼休息下，結果再睜眼時發現飛機還在地面，后來才知道飛機已經到達目的地了。”萬承輝苦笑著說。

縱然科研攻關的過程充滿艱辛，但萬承輝卻感到充實而飽滿，“每天都可以朝心里的目標一點點靠近，這樣的工作激情給了團隊很大的支撐。”萬承輝說。

歷經10余年苦心鉆研，NECP團隊攻克了一道又一道難關，終于取得了一項又一項突破，實現了國產核電設計軟件的自主研發，并且做到核心技術完全可控，徹底擺脫了國外長達數十年的技術封鎖。

我國自主化核電設計軟件的研發，離不開背后為其提供源源不斷創新支撐的“堅強后盾”—西安交通大學核工程計算物理實驗室（NECP團隊）。

該實驗室成立于2004年，其前身為1958年成立的反應堆物理研究小組。實驗室始終將國家責任牢記心頭，立志科技報國，長期致力于核反應堆物理創新研究與關鍵技術攻關，為我國核能發展貢獻了重要力量。

目前，實驗室擁有教授及副教授共9人。近年來，實驗室已為我國核工業培養了百余名碩士和博士畢業生，他們現已成長為各大核電集團、研究院所或國防單位的領軍人才和技術骨干，一股具備核心創新能力的科研新勢力，正冉冉升起。

談及NECP團隊的優勢，吳宏春坦言，團隊始終踐行四種精神，即創新、進取、協作、堅持。核能研究實屬不易，但無論形勢如何變化，團隊都始終面向國家重大科技需求，這是大家做科研興趣所在，也會一直堅持下去。

在核電技術領域里，NECP團隊不遑多讓。近年來，NECP團隊先后承擔了包括國家“973”、“863”、重點研發計劃、自然科學基金、國防預研等國家級科研項目50余項，截至目前共發表SCI論文200余篇，獲授權發明專利50余項、軟件著作權30余項，獲國家級、省部級科技獎勵10余項。

今年的政府工作報告指出“科技政策要聚焦自立自強”，科技成果轉化對于實現高水平科技自立自強至關重要。

吳宏春表示，NECP團隊下一步將加快科技成果轉移轉化，計劃將所有軟件全部推向更廣泛的工程應用，讓更多的創新性成果從理論書架走上實用貨架。

“我們想做的事就是讓中國的核電站，甚至外國的核電站都用我們的軟件，希望我們的軟件能有更多用戶，讓大家看到中國的核電技術也很棒。”吳宏春稱，未來將依托中國西部科技創新港，繼續從基礎科學研究轉向產品化，扎根西北踐行西遷精神，科技創新服務國家需求。