专访核动力院基础研究部主任柴晓明：智能化在核动力领域大有可为｜科技圆桌派

封面新闻记者 边雪

科技强国之目标，时刻激励着在川的科技工作者。 2024年9月，四川省科技大会在成都召开，对2023年度四川省科学技术奖获奖者进行了表彰。在获奖者中，中国核动力研究设计院基础研究部主任柴晓明，因聚焦新质新域需求开展应用基础研究和核能技术研发，荣获四川省杰出青年科学技术创新奖。

“我在答辩时向各位专家汇报了我本人这些年来在核动力院做的工作，各位专家也非常认可我们行业的重要性，认可我的工作，所以我非常荣幸能够获得这个奖项。”柴晓明在接受封面新闻记者专访时表示，四川科技创新迎来发展黄金期，对青年科技工作者来说，一定要把握机遇，把基础创新研究做扎实。

获奖者中国核动力研究设计院基础研究部主任柴晓明（封面新闻记者 边雪 拍摄）

“硬磕”核电软件自主化

核电软件是整个核电站运行、维护的“神经系统”，对于核电站运行安全意义重大。

2015年12月17日，我国首套自主核电软件包和一体化软件集成平台（NESTOR）正式发布，在结束“核电大国没有核电自主化软件”历史的同时，也标志着我国已具备成套核电技术独立出口的能力，与美、法等核电强国并驾齐驱，跻身世界第一阵营。

而傲人成绩中，柴晓明所在的研发团队，艰苦拼搏数年，作出了应有的贡献。

“我们国家核电自主化，经历了从硬件自主化、全系统到设计自主化、软件自主化的过程。”柴晓明的工作，聚焦于做核电领域的自主研发软件，而他所负责的，是软件自主化中的核心的部分，即发生核反应的中子裂变反应的过程模拟软件。

中子学计算软件和核裂变模拟软件体系是理论聚集程度最高的一个软件体系，几乎所有的模型算法都是来自理论。“我们是要从一个偏微方程出发，然后一步步推导公式，把所有过程模拟出来，所以这是理论体系最完备，也是理论难度最高的软件体系。”柴晓明说。

据柴晓明介绍，20世纪八九十年代，我国老一辈科学家就已经自主研发过相关软件，受限于计算能力，模型相对粗糙。后来我国大亚湾核电站引进法国技术以后，整个国内的核电主流设计软件都以法国的软件为主。

搞软件自主化到底要选什么路线？是基于国外成熟的路线上修修改改，还是基于现有国内外学术前沿重新集成一个新的软件？这是当时团队遇到的最大困难。

“那时候我刚毕业，还是觉得要做就做最先进的。当时还是做了很长时间的思想斗争，跟各级领导沟通，最终还是选了一条相对比较艰难的路，就是完全自研，重新从零起步，结合最新的国内外先进模型做一个新软件。”柴晓明说，横在团队面前的困难，还有模型的选择，“国内外学术上研究的先进模型那么多，到底要什么样的模型？我们做了大量的调研和分析，不能只图模型先进，还要图工程实用，所以当时花了一年多进行了大量充分调研，分析到底采用哪条技术路线。”

柴晓明告诉封面新闻记者，当时，带着团队几个人一起干的时候，心里有很大压力。但经过团队一起努力，还是把这块硬骨头啃下来了，软件应用效果不错。

“相较于国外，我们软件的计算精度更高，应用覆盖面更广，兼容性很强，可以更高效地满足后续新的设计需求，不需要再次大幅修改。”柴晓明直言：“现在，它已经是一个很成熟的工业化软件产品了，也得到了推广使用。”

为“华龙一号”重大工程服务

NESTOR应用。（受访者供图）

NESTOR软件包近百余个，获得软件著作权64项，专利已受理17项，已授权5项，源代码280万行。已发布的68个软件，成功应用于华龙一号的研发和工程设计，如：177堆芯、能动加非能动的安全系统、CF燃料组件、ZH-65型蒸发器等自主设备的性能分析和施工设计，具备了向海外成套技术转让的能力。

高的理论要求，对研发人员也有高标准的限制。首先要有深厚的理论功底，这对整个裂变的物理过程要清晰，同时要对物理过程背后的数学方程要清晰，还要能把数字方程转化成计算机能求解的编程语言。柴晓明解释道：“也就是既要懂物理，又要懂数学，还要懂计算机，需要一个小而精的团队。”

据柴晓明介绍，做中子学软件的时候也并未专门瞄准“华龙一号”做。“后来 ‘华龙一号’提出要使用更先进的自主化中子学软件，于是我们就从以科研为主的一个发展路径，转移到为国家重大项目服务路线上，为‘华龙一号’服务。”

核电堆芯的设计团队在设计，需要考虑很多东西：怎么装核燃料？还有几万个燃料棒怎么装？ “工程师先凭经验把数据放进我们的软件来模拟，看结果是不是符合预期，然后工程师根据模拟结果对方案反复迭代直至可行，最后才能真正地去制造安装。”柴晓明解释道。

作为成套的核电软件产品，NESTOR工业软件包很大，全自主研发的部分也很多。“比如，我负责设计的中子学计算软件和描述整个核裂变的过程的模拟软件，也就是整个软件包最核心的部分之一。”柴晓明介绍道，还有一些其他同事负责研发的软件，比如说核燃料特性软件、流动传热软件等，所有的这些成果共同组成了“华龙一号”的自主软件包。

大模型算法在核电领域还大有可为

中国核电产业大规模发展，虽然需要大量核电设备，但更需要的是核电及设备制造技术。在柴晓明看来，软件开发或者数字化方面，中国核电也有新的研究方向。

“以前重点关注的是如何研发设计先进核电机组，但是核电机组建设多了且运行要求越来越高了，要求在更微观的部分挖掘运行余量，提高其经济性与运行效率。”柴晓明解释道，第二个就是为新型反应堆服务，比如第四代即下一代核能利用的一些新的反应堆，还需要对其进行模拟软件开发。

对于致力于核工业或相关领域的年轻人，柴晓明希望他们能够继续关注核能这个战略性方向，将自己的成长与国家的发展紧密联系在一起。同时，也要保持思路活跃和独立思考的能力，在面对科研挑战时能够看清客观的物理过程和底层逻辑，作出创新的判断和决策，不能人云亦云。

谈及爆火的大模型算法，柴晓明反而表现得十分冷静。“我认为每个领域的发展都有它的逻辑，从技术上来说，积极主动去使用它，但一定要思考大模型应用在不同产业领域优势是什么，要找准它的优势来做。”柴晓明告诉封面新闻记者，若聚焦核能，现在整个核电厂的运行都在推进智能化、智慧化，大模型算法在核动力领域大有可为。