數字孿生技術的成熟促使了核工業領域發展的進一步提高,基于數字孿生技術下的核工業各產業可以更精細和高效的規劃實施。核設施退役是核工業產業鏈上重要的一環,當前,世界范圍內有大量的反應堆及其它核設施處于退役階段和準備退役階段,提升反應堆退役能力是全球有核國家共同的挑戰,也是先進國家核工業體系發展技術水平的重要體現。
核設施退役現狀
核設施退役工程是一項復雜的系統工程,由于即將退役的核設施都具有放射性,所以核設施的退役工程具有高危險、高污染、過程復雜、工藝要求嚴格等特點。傳統的核設施退役工藝輔助設計手段缺少直觀的、可視化的三維拆卸規劃方式,拆卸工藝規程的準確性和合理性無法得到保證,輻射劑量的分布及動態變化無法評估,所以傳統退役工程設計階段所遺漏的問題可能到實際拆卸過程才被發現,極易造成人力、物力、財力等資源的浪費。
基于核電站退役技術環節的復雜性,全球掌握此類技術的國家也只有美、歐等少數幾個大國。我國核電站投產時間較晚,約72%的核電機組運行堆年少于10年,而全球64%核電機組運行堆年超30年。若核電站按照運行60年退役考慮,我國核電站在2030年前后將開始面臨退役,照此估算,未來市場規模將達千億元,且全球核電反應堆退役市場規模將繼續保持增長。
數字孿生賦能核設施退役
中核核信(計算機所)作為中核集團信息技術支撐總體單位、核工業信息化建設主力軍、核工業數字化轉型賦能者,多年來聚焦核工業數字化轉型的關鍵領域。在2022年初,中核核信(計算機所)與中國原子能科學研究院圍繞核設施數字化退役技術需求,協力打造了我國第一座重水研究堆的退役仿真軟件平臺,為重水研究堆退役方案輔助設計、實施方案的迭代驗證等工作提供數字化技術支持。
仿真平臺項目中數字化退役解決方案充分考慮退役工程所涉及的核設施本身、構筑物、工器具、人員路徑、劑量場分布、工程估算等內容,規劃了設計仿真、輻射劑量分析、工程估算等應用模塊,初步實現了包括退役數據建模、拆解仿真、退役場景及設備布置仿真、輻射劑量場可視化及計算、退役工程量估算等退役工程的數字化仿真驗證,為退役施工階段提供強有力的最佳策略輸入。
未來,中核核信將繼續與原子能院強強聯手,深耕核設施退役仿真應用技術領域,構建成熟核設施退役仿真技術平臺產品,后續將逐步推出可根據不同的堆型、結構、設施型號等需求的定制化服務,打造核退役仿真的中國自主方案,全面助力國家核工業體系的數字化發展。
在近期舉辦的首屆核工業數字孿生論壇上,中國原子能科學研究院101堆數字化退役負責人張羽,進行了《核反應堆退役工程數字化與數字孿生》專題報告,介紹了核反應堆退役情況及前景,101重水研究堆退役工程與數字化建設,核反應堆退役數字化關鍵技術模型、方案設計、工藝仿真、VR場景和操作培訓數字化的研究與實踐,核反應堆退役數字孿生模型和場景的構想。