核星科技：“透视”核反应堆的“眼”

01· 产学研“一体机”的教授

从张少泓身上，我们可以看到中国核能行业浪潮对核能人的深远影响。博士毕业后，他先后在西安交通大学与上海交通大学任教，主要从事核反应堆物理领域的科研和教学工作，成绩斐然。一直在“象牙塔”里的他，于2011年毅然辞职，离开了深耕14年的讲台，开始创业。

(相关资料图)

在上海市科技创业中心孵化基地里，一间大约只有15平方米的小房间成为张少泓创业的起点。在那里诞生了我国第一家专业从事核电厂反应堆技术研发及相关技术服务工作的民营企业——核星科技。

在外人看来，张少泓的这一举动或许有那么一丝天真和冲动，但在张少泓眼中，这样做不过是顺势而为。30年前，他满怀懵懂，填下极其小众的核反应堆工程专业志愿，直到20年后国家出台了我国首份《核电中长期发展规划》，核能行业才开始进入快速发展轨道。“从技术准备角度，尤其是在软件方面的核心技术，国内都是非常依赖国外的。”

从讲台到企业，张少泓并没有经历“磨合期”。在他眼中，在大学带领一个团队与直接经营一家公司有着异曲同工之处——都以创新为先。作为一家技术研发驱动的企业，核星科技的研发人员少了体制内工作的各种烦杂，十多年如一日潜心只做一件事：研发。这也是核星科技核心竞争力的来源。

“我在国外看到很多企业里的人头发都白了还在一线工作，我也想让我的员工能一直扑在技术上，通过不断的技术积累来带动行业更好的发展。”在核星科技中，很多员工是张少泓培养出的学生，他们跟随着自己的教授继续在核电行业里发挥自己的光亮。

02· 核反应堆的数字孪生

神秘的核电厂是怎样发电的？简单地说，就是核燃料在核反应堆里通过核裂变释放出巨大能量，最终产生电能。为了防止放射性泄漏，核电厂的核反应堆都被密闭装在20多厘米厚的钢制压力容器内，任何人都无法在核反应堆运行期间通过肉眼了解其内部的状态。

打开软件，输入核燃料在反应堆内的装载信息，按下enter键，一个核反应堆内核燃料“燃烧”的详细工况图就清晰呈现在眼前。这就是核星科技一直在研发的方向之一——堆芯核设计计算软件。

2013年，核星科技与中核集团秦山核电基地合作，研发出国内首套具有完整自主知识产权的压水堆核电厂堆芯核设计软件系统（ORIENT）。它通过建立数学物理模型，高精度模拟反应堆中燃料核裂变的过程，并使用多维度形式展现出核反应堆燃料温度、功率分布、燃料燃耗情况等，提供数字孪生以支持核电厂运行。

“就好比我有一个煤饼炉，我不知道煤饼现在烧到什么程度了，通过这个软件就可以很精确地把炉子里的情况给你模拟出来。”张少泓解释道。对已投产发电的核反应堆而言，工作人员可以通过软件来跟踪或预测反应堆的各种情况；在设计核电厂反应堆时，也可以用该软件进行堆芯核燃料装载方案设计。

目前，ORIENT已正式工程应用于浙江秦山、福建福清、海南昌江等核电基地，正在为近20台各类型核电机组的安全运行、经济运行提供服务。尽管拥有傲人的业绩与成熟的产品，核星科技仍枕戈待旦，瞄准本领域国际科技前沿，通过应用全新的开发技术、硬件平台和数值方法，在中核集团核电运行研究院的支持下，开发了全新一代核反应堆堆芯核设计软件。

公司新一代软件全面应用了当前人工智能领域深度学习框架等开发技术，使原先需要基于千核以上超算平台才能进行的大规模计算能够在单个深度学习服务器上完成，大大降低了业内高精度数值计算的门槛，实现了核反应堆的精细化建模和更高级算法的应用，消除了目前一代软件在建模和数值方法方面所采用的各种近似。

“打个比方，如果说ORIENT是4G通信技术，那么我们的新一代产品就是5G或6G通信技术。”张少泓解释道。目前已有业内多家单位对核星科技的新一代产品表达了浓厚的兴趣。

“核电是一个很小很专的圈子，有相当一部分客户都是通过口口相传找到我们的。”核星科技作为一家小微民营企业，能够在核电这一技术高度密集的行业里立足并发展壮大，靠的就是一流的自主研发能力、技术领先的产品和全心全意服务客户、为客户创造价值的经营理念。

除去核反应堆堆芯核设计软件，核星科技还有动态刻棒、用于堆外核探测器刻度的“一点法”等其他自主研发的核心技术。截至目前，公司已获发明专利授权3项，实质审查阶段2项，软件著作权36件，牵头编制了“压水堆核电厂堆芯物理分析与燃料管理软件系统”团体标准。

03· 研发核心技术，服务中国核电

“有一种使命感在于，很多我们做的事情，属于如果我们把它做出来了，就代表着我们行业做出来了，更代表着我们中国人做出来了。”

张少泓还记得自己第一次在秦山核电基地成功完成动态刻棒现场验证试验的兴奋感。在核星科技彻底掌握该项技术之前，我国核电厂只能花大价钱从美国某公司购买该项技术的使用权。在秦山核电基地开展的现场验证试验的成功代表着核星科技自主研发的、与美国公司不同的专利技术真正具备了在核电厂应用的条件。从此以后，我国自主的动态刻棒技术在我国核电基地全面推广应用。

当然，作为民营企业，在核能行业创业的道路上，核星科技也曾遇到过不少困难和挑战。核电厂与其研发的技术在某种程度是一个闭环，软件给出的结果到底准不准？用什么标准来衡量？这些都是核星科技遇到的问题。

“我们公司不可能自己去建一个反应堆，”张少泓开玩笑道。对此，核星科技与各核电厂构成闭环迭代模式，定期收集核电厂反应堆内的测量数据并与软件的理论模拟结果做比较，发现偏差时，一一分析偏差来源，改进算法与数据库，不断地完善验证，以求软件更加精准。

“研发核心技术，服务中国核电”是核星科技的使命。对未来，除了在市场里得到更多的份额与创新更多的产品，张少泓还期望核星科技能跟着中国的核电出口步伐一起“走出去”，立足于国际，助力中国核电也能像高铁一样，成为我们国家的一张新名片。

本文转自：上海市科技创业中心