核電站管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型一直是核能署（NEA）關(guān)注的中心。該機(jī)構(gòu)已經(jīng)解決了在核電站的整個(gè)生命周期內(nèi)采用先進(jìn)技術(shù)所面臨的一系列問題，包括設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和拆除。但是，對(duì)于核電退役階段的數(shù)字化控制操作和3D模型、升級(jí)現(xiàn)有機(jī)組等，亟需高水平的工程技術(shù)和對(duì)數(shù)據(jù)的有效挖掘。
下面是參加最近NEA網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)“數(shù)字化轉(zhuǎn)型——核部門的機(jī)遇和挑戰(zhàn)”，專家在辯論中提出的一些觀點(diǎn)。
其中一位來自德國的專家稱，該國所有運(yùn)行中的反應(yīng)堆必須在2022年底前關(guān)閉，他對(duì)這一過程提出了新的看法，這需要快速行動(dòng)和大量新的合格工程師。漢諾威萊布尼茨大學(xué)材料科學(xué)研究所水下技術(shù)中心負(fù)責(zé)人托馬斯-哈塞爾說：“在德國，我們需要分割技術(shù)，因?yàn)槲覀兯械墓S都是獨(dú)一無二的，安全地拆除所有核電是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。”
2011年至2021年期間，德國關(guān)閉了八個(gè)反應(yīng)堆，將核電在其電力結(jié)構(gòu)中的比例從25%降至10%。剩下的六個(gè)機(jī)組總?cè)萘繛?545MW。Brokdorf核電站預(yù)計(jì)將在今年年底關(guān)閉，隨后是Emsland、Grohnde、Gundremmingen C、Isar 2和Neckar 2。關(guān)閉這些核電站是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@一任務(wù)將在同一時(shí)間段進(jìn)行。
“我們需要在沒有任何輻射和環(huán)境損害的情況下，把材料運(yùn)到回收倉庫”，哈塞爾說。“我是從事工程教育的，所以我們需要大量的工程師從事核電退役工作。我們要確保安全，這需要強(qiáng)大的技術(shù)。我們需要拆除金屬和非金屬結(jié)構(gòu)，所以技術(shù)必須是完全自動(dòng)化的，而且我們必須為所有材料找到開展切割工作的倉庫。
我們現(xiàn)在所做的是分離第一批被凈化的材料，區(qū)分低劑量和高劑量污染物，然后分別進(jìn)入不同的切割程序。其中，在水中進(jìn)行的切割以數(shù)字化方式控制。所有的拆卸工作都是獨(dú)一無二的，自動(dòng)化程度很高，因?yàn)槲覀儽仨殞⒎派湫燥L(fēng)險(xiǎn)降到最低，也是為了使這個(gè)過程更加可靠。”
哈塞爾說，數(shù)字化是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵。“如果你想把數(shù)據(jù)用于下一個(gè)項(xiàng)目，記錄現(xiàn)有項(xiàng)目的數(shù)據(jù)就顯得至關(guān)重要。”這包括厚部件的混合切割和水下切割，這些項(xiàng)目由德國聯(lián)邦政府、漢諾威萊布尼茲大學(xué)材料科學(xué)研究所和德國核電退役機(jī)構(gòu)（GMBG）資助。水下部分，尤其是反應(yīng)堆壓力容器，是數(shù)字化工作的重點(diǎn)。因其已受到污染，對(duì)其的管理既昂貴又危險(xiǎn)。
在退役前節(jié)省開支
新建核電站的數(shù)字化建設(shè)已經(jīng)在規(guī)劃和設(shè)計(jì)的早期階段以及退役之前就已經(jīng)開始了。
對(duì)于現(xiàn)有的核電站，需要一個(gè)必須貫穿整個(gè)管理組織的變革。法國EGIS這樣的新核電公司，已經(jīng)參與了三代核電站的設(shè)計(jì)及其數(shù)字化轉(zhuǎn)型。其項(xiàng)目包括第一個(gè)三維EPR設(shè)計(jì)的欣克利角C，以及2020年EDF的最新一代EPR反應(yīng)堆。
Jennifer Edey是加拿大布魯斯電力公司現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)部的副總裁。布魯斯正在延長(zhǎng)其位于安大略省的6400MW布魯斯核電站的機(jī)組壽命，該電站生產(chǎn)該地區(qū)95%的無碳電力。她說，隨著數(shù)字化的發(fā)展，該項(xiàng)目將提供更高的價(jià)值。
“為了進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，需要進(jìn)行企業(yè)改革。我們過去沒有把數(shù)據(jù)當(dāng)作一種資產(chǎn)。作為核電運(yùn)營(yíng)商，我們使用了大量的數(shù)據(jù)，從而做出更好的決策，產(chǎn)生了巨大的效果”，Edey說。
她說：“數(shù)據(jù)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型是對(duì)接的關(guān)鍵，去年我們建立了數(shù)字孿生模型，據(jù)此管理數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。其他部門把核電站的數(shù)字化看成是一個(gè)IT問題，而不是一個(gè)商業(yè)解決方案。因此，整個(gè)公司需要明白，數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的。所以，需要對(duì)高級(jí)管理人員的進(jìn)一步指導(dǎo)，最大的投資應(yīng)該是建立數(shù)字治理平臺(tái)。”
“最重要的是，我們需要把數(shù)據(jù)當(dāng)作一種資產(chǎn)，而不僅僅是應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。因此，我們創(chuàng)建了數(shù)據(jù)所有者這個(gè)概念，讓一部分管理人員首先參與到數(shù)字化管理中，現(xiàn)在的中層人員就是數(shù)據(jù)的擁有者。”
電力研究所（EPRI）的高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理羅伯特-奧斯汀說，其他組織，如輕水反應(yīng)堆可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃，正在研究通過應(yīng)用現(xiàn)有的現(xiàn)代技術(shù)降低非燃料運(yùn)營(yíng)成本的可行性。
“現(xiàn)代化不需要大量的建設(shè)或重大的改變，如更換反應(yīng)堆芯，建造新的加固建筑，或鋪設(shè)大量的混凝土，”奧斯汀說，“它主要需要安裝數(shù)字過程控制器、計(jì)算機(jī)和服務(wù)器。”奧斯汀認(rèn)為，讓核電站降低50%的運(yùn)營(yíng)成本沒有任何技術(shù)障礙，這是“EPRI需要通過研究和測(cè)試來驗(yàn)證的論斷”。奧斯汀建議核電行業(yè)采取統(tǒng)一的數(shù)字化方法，并列出了幾個(gè)公共網(wǎng)站，所有核電參與者都可以在這些網(wǎng)站上比較他們的工作。
數(shù)字化進(jìn)程包括由核電站的三維模型，這使得企業(yè)可以使用帶有大屏幕的模擬器遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)。這也形成了新的3D管理認(rèn)證計(jì)劃，使工程師能夠以數(shù)字化方式查看核電站，設(shè)計(jì)模型和工廠部件之間的差異是厘米級(jí)的。
