2025年11月14日，中国广核集团核电软件型号首席专家（堆芯与燃料）厉井钢在深圳核博会先进核能论坛发表《反应堆设计与安全分析专用数字工业软件包（兰庭®）》主旨报告。
演讲介绍了中广核反应堆设计与安全分析专用工业软件包的研发背景、体系构成、验证审评和工程应用情况。报告强调，蓝田软件包已覆盖反应堆物理、热工安全、燃料等领域，支撑华龙一号等工程设计，并正向数字反应堆和智能计算方向发展。
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中广核发布反应堆设计与安全分析专用数字工业软件包“兰庭®”自主研发进展
在核能产业加快数字化、智能化转型的背景下，中国广核集团核电软件型号首席专家（堆芯与燃料）、中广核研究院副总工程师厉井钢围绕反应堆设计与安全分析专用数字工业软件包“兰庭®”的研发背景、技术体系、工程应用和未来方向进行了系统介绍。该软件包面向核电反应堆设计、安全分析、堆芯与燃料设计等关键环节，经过十余年持续攻关，已形成覆盖反应堆全生命周期设计分析的大型核能专用数字工业软件体系。
当前，中国核电发展保持稳健态势，压水堆在运和在建机组规模已处于全球前列，近年来维持较快建设节奏，机组运行安全稳定，能力因子达到世界先进水平。与此同时，“华龙一号”“国和一号”等三代核电机组进入批量化建设阶段，小型模块堆、快堆、高温气冷堆、熔盐堆等新堆型也在加快研发，核能供热、核燃料循环、核技术利用等综合应用不断拓展。核能技术的持续演进，对专业工业软件提出了更高要求。
与CAD、MATLAB等通用工业软件不同，核能专用工业软件直接服务于反应堆物理、热工水力、材料、燃料、安全分析等专业领域，既要具备严谨的理论模型和计算能力，也要依托大量实验数据、电厂运行数据和工程实践进行验证确认。早期我国百万千瓦级核电工程在核能专用软件方面较多依赖进口，存在关键技术受制于人的风险。自2010年前后起，国内核电集团、高校和科研机构陆续开展自主研发，中广核也围绕自主堆型研发和工程设计需求，启动了核能专用软件体系化攻关。
核能专用软件的研发具有周期长、门槛高、验证严的特点。相关软件不仅要满足软件工程规范，还要符合核电质量保证体系和核安全法规要求；涉及核安全的软件，还需接受国家核安全监管部门审评，获得认可后才能用于正式工程。厉井钢介绍，国际核能软件发展大致经历了从20世纪50年代极简模型时代、70年代经验模型时代、90年代实验与理论结合时代，到2000年后数字反应堆时代的演进。近年来，随着人工智能技术发展，核能软件正开始迈向智能计算驱动的新阶段。
“兰庭®”软件包最初面向中广核自主型号研发需求，重点支撑华龙一号等三代核电工程设计，目标是突破反应堆设计与安全分析领域的“卡脖子”问题，提升核电型号研发的自主可控能力、先进性和智能化水平。经过持续建设，该软件包已覆盖反应堆物理、堆芯燃料、安全分析等关键领域，形成由40多款软件组成的体系，包括反应堆物理、热工安全、燃料设计分析以及平台类软件等多个方向。
在功能能力上，“兰庭®”软件包对标国外主流核能专用软件，能够完成核电工程设计与安全分析所需的主要计算任务，并通过功能整合提升使用效率。围绕工程实际需求，软件还发展了控制棒燃耗计算、燃料污垢与机械分析、一体化分析、热点温度分析等自主创新功能，满足华龙一号等三代核电机组工程设计需要。厉井钢表示，自主软件不是单纯为了研发而研发，而是面向型号研发、堆型设计和核电厂技术服务等真实场景建立应用能力。
验证确认是核能专用软件进入工程应用前的关键环节。中广核围绕“兰庭®”构建了系统化验证确认体系，将软件计算结果与实验数据、电厂运行数据、启动调试数据、实验台架数据和国际基准题进行对比分析。相关数据来源覆盖中广核多年运行机组数据、物理实验数据、国际合作数据等。中广核已参与多个国际项目，形成了来自百余个实验台架和项目的数据基础，累计拥有大量公开或可用验证数据，为软件可信度提升提供支撑。
在审评认证方面，“兰庭®”相关核心软件已通过英国GDA和欧盟EUR相关审查认证，并接受意大利、西班牙、德国、挪威、瑞典、芬兰等多国第三方机构评价，软件适用性获得认可。面向国内工程应用，涉及核安全的软件还需按照国家核安全局相关要求接受审评，满足法规要求后方可进入正式工程设计与安全分析流程。
由于软件数量多、专业性强，单独学习和使用每一款软件会增加工程人员负担。为此，中广核同步建设了高度集成的设计平台，支持统一交互、数据处理中台、自动测试、持续集成和软件发布，并可实现一键生成安全分析报告等功能。平台化建设显著提高了软件研发、测试、使用和工程交付效率，也为后续多软件协同计算和数字化设计打下基础。
面向更高精度、更复杂场景的反应堆模拟需求，中广核还在推进“盒子”数字反应堆系统建设。这是一款面向多物理、多尺度、高保真一体化计算的大型科学软件，与传统单款软件分别开发的模式不同，“盒子”从底层基础计算框架出发，构建通用算法库、方法包、多物理耦合框架和统一用户建模平台，推动核能软件向更统一、更高保真的数字反应堆方向发展。
人工智能也是中广核核能软件探索的重要方向。在堆芯三维在线监测方面，研发团队采用贝叶斯神经网络与降阶模型，利用探测器信号预测三维功率分布，实现快速、准确的概率估计，相关系统已在中广核20多台机组应用。在智能换料优化方面，CAPAC软件结合神经网络代理模型和遗传算法，大幅提升换料方案搜索效率，已在红沿河、阳江等电厂批量应用。此外，团队还开展了基于物理信息神经网络的三维燃料棒性能分析、基于动态模式分解的事故工况中子通量分布预测，以及面向高维问题的敏感性与不确定性分析研究。
不过，人工智能在核安全相关领域的工程应用仍需审慎推进。由于核安全监管对人工智能应用的导则仍在完善，目前相关智能计算方法更多作为辅助分析工具，尚不能直接替代正式工程设计软件。厉井钢表示，未来需要行业各方协同推动人工智能在核电软件中的规范化研发、验证和应用，使智能计算在安全可控前提下发挥更大价值。
目前，“兰庭®”软件包已逐步应用于华龙一号工程设计，在相关设计成果支撑英国GDA和欧盟EUR审查过程中发挥了作用，并正面向华龙一号在建工程承担更多正式工程设计任务。在运行电厂技术服务方面，软件已用于堆芯三维在线监测、机组改造分析、燃料污垢分析等场景，其中堆芯三维在线监测系统已在集团内20多台机组应用，并获得中国专利金奖。
在生态建设方面，中广核通过集团内外用户、高校用户组、培训交流和用户大会等方式推动软件应用扩展。目前，国内已有30多家单位使用相关软件开展工作，清华大学、西安交通大学、上海交通大学、中国科学技术大学、四川大学、中山大学等高校加入用户组。经过约15年发展，该自主软件体系已形成较强品牌影响力，并获得中国企业品牌创新成果奖等认可。
面向未来，核能专用工业软件将进一步融合软件工程、人工智能、高性能算力、先进算法和高质量数据，为核能产业升级提供支撑。中广核将推动软件体系向更加普适、更加真实全面、更加智能的方向发展，通过统一软件框架和通用功能模块建设，使软件工具能够适应更多堆型和应用场景；通过高保真数字模型实现全系统、全工况协同计算，更真实地模拟反应堆运行状态；通过智能预测、智能寻优和智能分析，加快堆型研发迭代，为中国核能关键技术进步和高水平科技自立自强提供支撑。
