2015年9月27日，中秋节。秦一厂繁忙的大修接近尾声。而廖泽军和他的同事们却忙碌了起来——即将开始30万千瓦核电站堆上动态刻棒试验。为了试验顺利推进，他们提前一天就来到了大修现场，安置“便携”动态刻棒试验仪器，进行调试准备工作。当晚6点，试验正是开始。偌大的厂房内，回旋着不时发出的机器声。大家围坐在电脑旁，全神贯注地观测着电脑屏幕中数据的变化……深夜11点，秦山一期6组控制棒参数全部测试完毕，“所有的数据平均偏差都在3%以内”。
“按照验收准则，数据偏差小于10%就满足要求。”中核核电运行管理有限公司副总工程师孔德萍说，“是的，我们又一次成功了！截至目前，动态刻棒技术已经通过了30万千瓦、60万千瓦、百万千瓦核电机组的工程验证，并成功地在60万千瓦机组上正式应用。”
而不同堆型的验证、大量试验数据的证实，表明我国自主研发动态刻棒技术具有一定的先进性与成熟度，标志着我国首次全面突破动态刻棒先进物理试验方法，掌握了完整的自主知识产权，实现了在不同型号大型商用核电站的应用，具有良好的实用性、便携性和通用性，对进一步提升我国核电运行业绩和推动核电“走出去”具有重要意义。
“研发属于自己的技术”
缩短大修周期、提高核电厂能力因子一直以来是核电行业所追求的目标。为此，核电人精心把脉电站每一个部件，精密考量提升每一个系统的能力因子。控制棒价值测量便是其中之一。
核电站启动试验是大修的主线工作，通常需要36个小时。作为启动试验中的主要项目——控制棒价值测量占用时间最长，传统上需要12至15个小时，而这在一定程度上制约了核电站机组性能的提升。
自上世纪90年代，美国西屋公司在国际上率先提出了动态刻棒的理念并成功研发应用后，该项技术就被核电强国所掌握、垄断。“动态刻棒技术大大缩短了测量时间，而我们要使用该技术就只能买入。” 孔德萍说。技术的落后掣肘着我国核电的发展、机组运行业绩的提升。为进一步提升运营压水堆核电机组的物理试验技术水平、能力因子，致力于自主研发的秦山人决定——突围，“研发属于自己的技术”。
战役随之打响。2012年，中核核电运行管理有限公司组建动态刻棒试验技术科技创新团队，联合上海核星核电科技有限公司、中国原子能科学研究院和中国核动力研究设计院开始了“自主研发先进技术”的征程。
“事实上，在研发之初，我们锁定了多个课题，而刻棒试验技术的成功研发不仅可以应用于秦山核电，满足国内核电站的需要，还可以推动核电‘走出去’，其应用价值和前景让研发团队果断地做出了选择。” 孔德萍表示。
缩短大修关键路径10多个小时，创造可观利润
2015年1月7日，对于廖泽军和研发团队成员来说，注定是一个难忘的夜晚。晚上9点，随着最后一组控制棒全速插入方家山核电工程2号机组的反应堆堆芯，动态刻棒技术完成了在百万千瓦级核电机组上的首次成功试验。而这也是动态刻棒技术研发以来的首次成功验证。
“成功的那一刻，大家心里的石头一下子就落了下来，觉得两年多来付出的努力全都是值得的。”回忆起当时的情景，廖泽军依旧有些激动。
自主研发，意味着无论是软件还是硬件都要自主化。要建立物理模型，数学模型，最终转化为数学方程式；要通过所有类型堆型的计算验证；要选取合适的硬件，与参数结合，达到一个合适的输出参数量……从无到有，从理论模型到计算推演再到工程验证……50堆年的数据，几百份的验证报告，上万张的计算数值……庞大繁复的工程，考验着研发团队的实力。“为了心中自主研发之梦，可以说，大家全力以赴了。” 廖泽军动容道。
而动态刻棒技术的成功研发，打破了一直以来核电强国的垄断，形成了试验方法、分析软件以及反应性仪硬件等一系列具有自主知识产权的重要成果。
其中最显见的“成果”就是——缩短了大修关键路径10多个小时。“也就是说，核电站可以提前10多个小时并网发电，这将为核电站创造可观的利润。” 对此，孔德萍给出了一组数据：按照核电标杆电价0.43元计算，如果一次动态刻棒可缩短大修关键路径10个小时，那么对于百万千瓦核电机组而言，一台机组可多发电1000万度，产生效益430万元； 对于60万千瓦核电机组，一台机组可多发电650万度，产生效益279.5万元；对于30千瓦核电机组，一台机组可多发电320万度，产生效益137.6万元。
而这还不是全部。该技术的成功应用，还可以显著减少实验过程放射性废水的产生量，从而为核电厂节省可观的三废处理费用。
攻克通用性，实现“傻瓜”性能
“这套软件必须要有通用性。”
在2012年动态刻棒技术科研攻关之初，孔德萍就为项目研发设置了“硬线”：“一套设备，要可以应用在30万千瓦、60万千瓦和百万千瓦压水堆核电机组上，而设备程序不能改动。”也就是说，但凡压水堆堆芯都要适用。而这一“硬线”为研发团队带来了不小的挑战。
在上海钦州南路81号，一间10多平方米的机房内，电脑加速运转，昼夜不停。为了实现这一硬指标，廖泽军带领着研发人员，除了吃饭睡觉，几乎全都“泡”在机房里，随着电脑运行的节奏，推算，验证，马不停蹄。
“动态刻棒技术普适性国际上并无先例，完全要摸索着前行。” 孔德萍说，“软件开发中我们克服了太多的困难。”研发中发现，软件对于60万千瓦核电机组，无论是参数、棒价值、工业分布、温度系数，符合的非常好，但应用到30万千瓦机组上就出现很大偏差；符合百万千瓦机组的参数，再运用在60万千瓦机组试验中就会出现问题。 “为什么会出现计算偏差，到底是输入参数有问题，还是堆芯设计没有考虑周全？怎样既不违背设计初衷，又能找到根本原因？”一个个难题摆在研发团队面前。
“后来发现，这些偏差就是精细化考虑不周全所致。” 孔德萍说，“软件研发必须做到细致入微地精细化。深入研发后会发现，原来认为可以忽略不计的小问题都变成了大问题。”
瓶颈的破解实现了研发初衷。具有通用性的软件，让动态刻棒技术更加“先进”，有着“傻瓜”性能——面对不同型号的压水堆堆芯，“始终如一”。
创新便携式外形，助力“走出秦山”
早于我国十几年，美国西屋公司所研发的动态刻棒仪器，体积有“书柜这么大”。无论是软件的设计，还是笨重的“体型”，迫使它只能“守候”着指定的核电机组。
“要想实现动态刻棒技术实用性最大化，走出秦山，不仅要在软件上具有通用性，“体型”上也要改变以往的笨重。”在2013年物理试验专项研讨会上，“超越”，再一次成为动态刻棒仪器硬件研发的主题。
“这又是一个不小的挑战。但值得骄傲的是，创新研发出的便携式动态刻棒仪器，只有电脑般大小。” 孔德萍说，“这为该技术广泛应用、走出秦山奠定了基础。”
软件、硬件困难的突破，让课题研发渐露曙光，但事实上，等待研发人员的还有着关键的一环——工程验证。
“理论计算得再完美，也不能代表工程上的可行，只有工程试验才能有效验证这套程序的实用性和普适性。”廖泽军说。
秦山作为国内最大的核电基地，有着国内最多的堆型种类、最多的堆年数，这可以让工程验证的数据详实丰富。作为用户兼软件开发者，科研团队有着得天独厚的优势。但资源的丰富，并不等同于“任性使用”。核安全部严格的审查程序，本就紧张的大修挤出的时间窗口，提高着工程验证成本。在孔德萍和研发团队看来，每一次、每一个小时的工程验证都弥足珍贵。
7月1日，秦山二厂1号机组第12次换料后首次正式应用动态刻棒技术试验。“是的，我们成功了！我国自主研发动态刻棒技术实现了首次成功应用！”孔德萍说，它的成功有赖于多次不同堆型圆满的工程验证，有赖于敢于超越的创新研发。
可以说，动态刻棒技术的研发是一次突围之战，也是一次突破之行。它的成功研发，在孔德萍看来，不仅突破国外垄断的重围，拥有了具有自主知识产权的先进技术，助力核电“走出去”，而且还突破了传统的研发模式。
通常的情况下，科技研发，用户不直接参与产品开发，最多是把试验数据发给软件开发商，而这样往往会延长研发时间。事实上，核电厂具有丰富经验的物理人员，有着一定的专业敏感，参与软件开发，有利于软件的定型，同时也可以做到在最短的时间内消除偏差。
而这样做的好处是：用最低的成本实现最大的效益。
事实证明，这种科研模式具有一定的借鉴意义。“因为我们受益于此。” 孔德萍说。
文/胡春玫