提高自主设计能力 推进核电国产化

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提高自主设计能力 推进核电国产化

Enhancing the Self-Reliant Design Capability Promoting Nuclear Power Localization

黄学清

（中国核动力研究设计院，四川成都 610041）

　　摘 要:本文根据作者的工作实践和体会，从确定技术路线标准体系的选择、规范设计文件、确定专业接口、设计规程的制订、设计工具的配套和重视设计验证配套设施的建设等七个方面提出了提高自主设计能力的意见和建议。

　　关键词:核电 设计 自主化

　　Abstract：Based on the working experiences and practices of the author this paper inquires into seven aspects: the determination of technological lines the selection of standard system the standardization of design documents the set up of specialty interface the formulation of design procedures the equipment of designing tools and the emphasis on construction of relevant verification facilities. Then it puts forward opinions and suggestions as to improve the self-reliant design capability.

　　Key words：Nuclear power Design Localization



　　我国的核电事业，正面临着历史的发展机遇。在"十五"计划中提出的"适度发展核电"的方针指导下，全国的核能界正在开展多方面的讨论，并进行积极的准备，以期能够抓住这一难得的机遇，迎接挑战，通过核电工程新项目的实施，从根本上实现我国核电的设计自主化，从而推进国产化的发展。

　　分析我国核电设计自主化能力的现状，应该看到， 在评价是否具有设计自主化能力的关键指标——核蒸汽供应系统的设计上，一方面我们依靠多年自力更生、艰苦奋斗和不断摸索，积累了丰富的经验，打下了很好的基础，而且随着改革开放的不断深入，逐步引进了国外部分先进设计技术，通过我们自己消化吸收和实际应用，提高了自主化的能力；另一方面，与完全实现设计自主化的要求相比，我们的确还存在着不小的差距。而这种差距，单靠从国外引进技术是不可能从根本上解决问题的。怎样才能缩小这种差距？如何才能从根本上解决问题？笔者根据自己在核电工程设计管理工作中的具体实践与体会，和对核电先进国家的了解以及深入的思考，从技术管理层面上提出如下意见，抛砖引玉，求教于领导和专家，希望引起主管部门充分的关注，展开深入的讨论，创造条件，采取措施，逐步建立并完善核电设计的行业规范，使我国核电设计自主化能力尽快得到提高，缩小与先进国家的差距，促进核电的可持续发展。

1 确定技术路线，选择参考样本

　　由于我国的国力有限，没有能力也没有必要在技术路线的选择上百花齐放。技术路线的选择要充分考虑我国核工业及基础工业几十年自力更生打下的基础和改革开放以来的发展现实，扬长避短。按照这个原则，我们国家确定的百万千瓦级压水堆型核电站的技术路线是适宜的，它既考虑到了我们的基础和当前的现实，又兼顾了将来的发展。

　　在技术路线确定之后，还应根据我们的现实情况，选择合适的已经建成的电站作为技术上的参考样本。在对参考样本的技术进行深入分析研究的前提下，再按照实际工程的要求，进行全面的设计演练，针对工程进展的各个阶段，实实在在地走完设计的全过程。在这个过程中，把参考样本的技术真正吃深吃透，并根据工程设计中的应用实际，找出我们的薄弱环节，发现问题，进行有针对性的科研攻关或国际合作，真正解决Know-how和Know-why问题。在此基础上，再进行深层次的研究开发，走出一条自主发展核电的路子来。笔者认为，这是我国在目前条件下全面配套地提高设计自主化能力和水平的最现实有效的办法。我们在设计自主化方面已经争论了很长时间。与其无休止地争论下去，倒不如实实在在地干一个全过程。这样才能把水平和能力的提高落在实处，才能使我们的认识从表面现象深入到实际。

2 标准体系的选择与确定

　　核电设计与建造是一项极其复杂的系统工程，没有一套完整的自洽的标准体系是不可想象的。纵观世界，凡是具有自主化能力的核电先进国家，无不拥有符合自己国情的、完整配套的核电标准体系。目前，我国已经从核电先进国家引进了许多相关的标准，并且加以转化，初步建立了我国自己的核电标准。但是，应该看到，由于各个国家的国情不同，来自不同国家的引进标准在相互匹配和相容性方面存在着许多问题。比如在我国自主设计建造的秦山二期核电站工程中，由于核电主要设备面向多国进行采购（美国、日本、法国、西班牙等），如何使不同国家的标准规范能够相容并与系统设计要求互相自洽，就成了一个突出的问题。特别是在我国已经加入WTO的形势下，今后自主设计建造的核电项目必然会面对核电设备或材料多国采购的局面，标准规范的相容性将会成为一个长期存在的问题。同时，我国几大动力设备制造集团在改革开放以来，分别与不同国家的公司进行了技术合作，引进了设备制造及加工技术，分别熟悉并掌握了不同的工艺流程及技术标准规范。因此，我们应该从我国目前的实际出发，根据所选定的技术参考样本电站，选定某一个国家的标准体系作为基础，以其他国家的标准作为参考，总结我国在核电设计自主化工程项目中的实际经验和教训，在体系的完整性、自洽性和实用性上做文章，下功夫，真正建立起一套符合我国实际的、与国际接轨的、完整配套的、自洽的标准体系。当然，这是一项涉及面广、难度非常大、必须付出长期努力的复杂工程。但是，要实现核电自主化、国产化，就必须做好这项工作。

3 划分设计阶段，规范设计文件

　　我国的核电工程项目在国家批准立项之后，工程设计阶段一般分为初步设计（或称基本设计）和施工设计（或称详细设计）两个阶段。施工设计阶段还包含了施工现场的设计内容。到目前为止，我国对这两个设计阶段的工作内容、范围、应提交的文件及图册的数量和内容深度等，均没有明确的要求和规定，常常造成设计单位、施工单位和项目业主之间互相扯皮甚至合同纠纷，有时甚至造成工作漏项，影响到工程的进度和质量。因此，我国核电的行业主管部门，应该组织国内有关专家，在充分调研核电先进国家成功经验的基础上，结合我国的实际，制定相关的文件，明确规定核电工程设计从项目申请到批准立项后的各个设计阶段的划分，并且规定各个阶段的设计内容、范围、应提交的设计文件和图册的清单，以及这些文件和图册的编写内容和深度要求。一个可供借鉴的经验是我国电力行业，在火电设计的不同阶段均有明确的文件图册的数量要求和文件编制的内容深度要求。

4 理顺设计流程，确定专业接口

　　在设计过程中，由于工作流程不顺畅、各专业之间接口不明确而造成的工作反复和返工现象经常发生，从而影响到设计进度和设计质量。因此，我们应该总结经验教训，探讨解决这个问题的方法。笔者认为，应该组织有经验的专家和工程技术人员，理清各专业或工种在设计过程中的上下游顺序以及相互之间的逻辑关系，并以此为依据，划分各专业或工种之间的接口，确定互相应该提供的接口参数清单。在这个基础上，制订出包含上述内容的设计流程控制文件。只有这样，才能使设计工作顺畅有序地进行，提高效率，从而保证设计进度和质量。当然，这个问题也可以通过国际合作、引进技术部分地加以解决。但是，由于国外公司在与中方合作或进入中国核电领域时，推荐的核电技术都是几乎已经完成全部设计的成熟技术，中方人员不可能再经历设计的全过程，不可能在核电设计的各方面、各专业、或各个层次上对外方的设计流程加以了解。所以，真正解决问题最终还要靠我们自己。

5 设计规程或设计指导书的制订

　　我国的核电设计院在自主设计核电的过程中，到目前为止还基本上没有针对各专业或工种的设计规程或设计指导书。因此设计的工作内容是否完善和设计水平的高低在很大程度上依赖于设计者本人的学识与经验。一旦某个专业的有经验和水平较高的业务骨干调走或离开，这个专业的设计水平就会随之下降。这是制约我国核电自主设计能力提高的一个非常重要的原因，也是各核电设计院普遍存在的一个共性问题。而国外对中国的核电技术转让内容中，往往不包含设计规程，这是国外公司的Know-how，属于技术机密。所以，尽快组织有经验的专家学者，尤其是那些长期工作在核电工程设计第一线的专家，请他们把工作中积累的宝贵经验和教训认真地加以总结，并结合对国际上先进核电设计技术的调研和分析，编制出我们自己的设计规程来，就成了目前的当务之急。

　　总的说来，设计规程应该回答两个层次的问题：①应该做什么，即设计的内容应该包括哪些方面；②应该怎么做，即详细的设计方法。设计规程具体应该包括：设计中必须遵循的准则和规范标准、设计分析的方法及模型、适用的软件和计算机程序、各种设计参数的定义及选择、所需的设计输入、具体的设计步骤、设计结果的校验要求和验证方法、应该向其他专业提供的设计接口数据等等。当然，这项工作是一项庞大的工程，需要我们拿出勇气、决心和毅力，持之以恒，由点到面，逐步推进。

6 设计工具的配套及认可

　　随着科学技术的发展，我国的核电行业和其他行业一样，在设计中已经普遍采用以计算机和数字技术为基础的设计工具，包括CAD技术、数据库技术、各种大型通用或专用计算机分析软件、网络化的设计开发计算机平台等。但是，在应用过程中，普遍存在两方面的问题。一个是这些设计工具和技术的配套性较差。比如CAD软件的应用往往受到数据库尤其是核电专用数据库缺乏的制约、有的大型专用或通用分析软件缺乏配套的前后处理软件、不同专业所使用的计算机软件之间的接口不兼容、有的专业还缺乏一些关键的软件等等。另一方面的问题是各设计院所使用的设计软件五花八门，而这些软件的质量认可及固化工作基本上无章可循，或者即使有章可循也无人监督，致使设计质量得不到保证。笔者认为，核电作为一个行业，应该有专门的机构来从事设计工具（即各类计算机软件）的配套和性能测试、版本固化、质量认可及监督等工作，并且针对各个不同的专业，推荐经过认可的工具，或者提出从国外引进的具体建议等等。只有这样，才能使设计水平的提高真正落在实处，从而提高自主设计的能力。

7 充分重视设计验证配套设施的建设

　　为了保证核电站的运行安全可靠，要求核电站所有关键系统和关键设备的设计中所采用的技术必须是经过验证的，尤其是经过试验验证或实际运行的检验证明是安全可靠的。除此之外别无他途，没有捷径可走。因此，要自主发展核电，在关键技术上不受制于他人，就必须充分重视试验验证配套设施的建设，在我们已经具有的试验验证和研究能力的基础上加大投入，不断提高试验研究设施的软硬件水平，使我国核电的可持续发展拥有坚实的基础和可靠的保证。通过"八五"、"九五"的投入和建设，我国已经在百万千瓦级压水堆核电的试验验证配套设施的建设上取得了很大的成绩，基本具备了相关试验验证的能力，只要在具体核电工程实施过程中，对设施作一些适应性的改造和匹配，增加一定的投入，就完全可以满足工程试验验证的需要。

8 结束语

　　中国作为一个核大国，无论从自己对人类进步与发展事业所应承担的责任和从自身政治经济切身利益的考虑出发，都不可避免地要在核电的发展上最终实现国产化。而要实现我国核电的国产化，首先要实现设计的自主化，这一点已经形成了共识。作为担负着实现设计自主化重任的设计院，我们应该牢牢抓住当前难得的发展机遇，进一步推进改革，开拓创新，知难而进，争取通过"十五"核电工程新项目的实施，提高自主设计的能力和水平，最终实现设计自主化，为我国核电的发展，做出应有的贡献。

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