自主化软件在核电先进研发体系中的作用

总结形成分析软件，如非能动安全壳分析程序WGOTHIC，其程序中实现控制容积、流道和固体构件的模型都是西屋1991年购买的GOTHIC中的基本模型.西屋公司通过对GOTHIC的改进，增加流传热传质关系式、液膜分布模型、一维壁面导热模型和壁面间的辐射传热模型，模拟PCS系统的热导出能力.经过大量试验验证，包括与基本算例的比较和与试验结果的对比，西屋在GOTHIC基础上开发形成WGOTHIC程序，并得到认可.另一部分是西屋通过与专门的软件公司合作开发的专业软件，如蒸汽发生器二次侧热工水力分析程序ATHOS最早是美国电力研究院出资由CFD软件公司CHAM开发，后来西屋公司引进后进行改进，使软件的功能更加完善.同时，西屋公司借助外协CFD公司的力量开发大量的分析软件.可以看出，在软件自主化过程中，除由核电工程师总结开发外，与专业软件公司合作更重要.专业公司可针对核电领域的问题开发专用程序，并通过验证和修正形成专用软件.

我国从20世纪70年代开发第一座核电厂开始，核电研发设计已经走过了40多年.[9]虽然老一代核电人建立起具有自主知识产权的秦山核电站，基本掌握核电设计技术，但是由于各种条件制约，这一过程中所创建的自主化软件一直可谓是凤毛麟角.在当前新一波核电建设与研发浪潮中，每个核电技术设计人员、领导层和决策层均应抓住机会，重视和关注设计方法、设计思路和设计手段的程序化与规范化，努力实现自主化软件的发展.

因此，加强自主软件开发，特别是三代核电技术自主软件开发，提升核电设计软实力，进一步完善核电研发设计体系，显得尤为重要.自主软件发展总体思路如下.

1）推动我国三代核电软件自主化发展必须坚持自主创新，在自主创新的基础上加强国际合作与竞争，实现更高层次的自主创新.国家在软件领域的竞争优势，不可能产生于要素禀赋依赖的比较优势，更不可能从对国外技术的引进和模仿、跟踪中获得，而是来自关键核心技术的获取和突破.国际合作和竞争要以自主创新为前提，不断增强自主创新能力.努力加快完善软件技术创新体制，推动科研机构、高等院校与企业建立产学研互动创新的体制，开发面向产业化、市场化的项目，支持以企业为核心的产学研联合，充分发挥各方优势，实现集成互动创新.

2）推动软件体系的更新换代、二次开发与系统集成.根据工程设计研发需求及最新研究成果，提出核电专业软件研制或改进开发的需求，并组织国内外科研院所、研发中心、高校、软件开发机构等单位完成软件设计、模型开发、试验研究、软件编程以及软件测试和认证（包括软件二次开发与系统集成）等工作，实现核心软件的自主开发与持续改进，逐步实现以引进实施为主到自主实施为主的转变，进而开发出自主知识产权的系统功能完善的核电专用软件.

具体开发措施如下.

1）充分消化吸收已引进的成熟软件，结合国内设计环境和特点开发自主知识产权专用软件.这类自主化软件从功能和适用范围上可优于原有程序，其实现方法具有快捷性和针对性.如蒸汽发生器热工水力软件ATHOS的开发[11]：首先对ATHOS软件进行消化吸收，认识ATHOS是采用多孔介质引入分布阻力对二次侧管束区进行模拟；然后，充分调研国内开展多孔介质研究的高校或研究机构在此领域已有的理论基础，将分析管束区的流动和换热情况等成熟技术与核电工程相结合；最后，开发用于蒸汽发生器二次侧管束流场分析的专用软件，形成可替代ATHOS的自主知识产权专用软件.国际上已形成的类似软件见表1.

2）对国内已有的专业软件进行验证和功能扩展，形成软件品牌.如引进于西屋公司的GENF程序专门用于蒸汽发生器一维稳态热工水力计算，是蒸汽发生器设计的关键程序.国内也有类似的程序，早在进行300 MW核电厂蒸汽发生器设计中，上海核工程研究院曾与国内某高校合作开发类似功能的程序.由于该程序开发基于当时的设备规模结构，随着蒸汽发生器传热管数量的增多，目前已不适用于AP1000或CAP1400等设备的设计.因此，可以结合国内专业软件公司或高校的力量，通过资源共享的合作方式，进一步对已有程序的限制参数和适用范围进行改进和完善，快速形成有效的自主化软件.

3）结合重大专项研究，对试验数据进行总结处理形成可连续开发的工具和软件.试验既费时又费力，一项大型试验要花费大量资金和时间投入，如高温高压回路中开展的蒸汽发生器传热管流阻试验（见图2），蒸汽发生器缩比模型试验获得进出口管嘴流阻系数试验（见图3）.试验花费大量人力物力，所以应充分利用试验结果.科研单位不能仅仅停留在证明自己设计的东西好用就行，将试验台架、数据丢弃不用，下次研发再重复建设，缺乏长远目光、缺少长久规划.应对一次成功大型试验形成的珍贵数据充分分析利用，总结寻找规律性，形成程序，以替代类似试验.

4结束语

过去，我们对于知识和经验传承不够重视，知识相传还停留在口手相传，过多依赖人为因素，没有形成可持续发展的软件开发能力.这一不足导致大量试验台架废弃，珍贵的试验数据得不到充分利用.试想，如果能够把秦山一期等电厂设计中一些关键的设计分析方法、设计流程程序化后形成自主化程序.这些经过电厂试验和运行数据验证的自主化程序在重大专项研发中可以大展拳脚，可以少做大量试验，少走很多弯路，节约大量研发经费和设计时间.

总之，作为核电先进研发体系建设的重要内容，自主化软件的发展不仅有利于提升企业的设计水平和核心竞争力，培养一批高水平的研发设计队伍，同时也有利于提升核电厂数字化的设计水平，为我国核电技术的连续性和可持续发展提供支撑和保障.

参考文献：

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（编辑武晓英）

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