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中核集团数字化核电厂建设正当时

2017-09-06  来源:中核集团      中核集团  数字化核电厂  数字化反应堆   

2015年6月15日,李克强总理视察中核集团中国核电工程有限公司,看到“华龙一号”的协同设计平台时表示,中核集团利用互联网技术做了很好的尝试,体现了自主知识产权。此后,他又在多个场合提到核电“互联网+”的开展情况。

为了不负总理嘱托,跟上信息化时代的步伐,中核人一直在核电“互联网+”这条道路上,朝着建设数字化核电厂的目标不断迈进。

数字化核电:历经“打磨”不断优化

中核工程公司对数字化核电的探索由来已久。从上世纪90年代下定决心将核电设计图从纸上搬入电脑,并逐步实现三维设计,到如今致力于将“华龙一号”首台机组打造成我国首座数字化核电站,在推动核电项目设计与工程管理信息化建设过程中,中核工程公司从未停歇。其2016年8月推出的 “四柱一面”核电项目管理信息化体系已历经了多个核电项目的“打磨”,现全面应用于“华龙一号”示范工程福清核电5、6号机组的建设中。该体系的核心项目管理信息平台(ProMIS)上流转的数据总量可达21万条,涵盖了核电建设中每个系统的关键数据,实现每天同步更新。支撑ProMIS平台的“四柱”——智能化设计、敏捷化采购、集约化施工以及系统化调试,确保了各环节信息自如流转和集成展示,从而实现整个核电项目的高效管理、高质量运转。

今年5月25日,我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆示范工程——中核集团福清核电5号机组提前15天实现吊装,打破了国际上核电站“首堆必拖”的惯例。这一重大节点的完美实现,背后有一系列数字化模拟技术的应用:采用数字三维建模技术对穹顶制作、拼装进行模拟建造,对吊装全过程进行模拟施工等等,由此确保了吊装一次性成功。而数字化协同设计平台必将在“华龙一号”后续建设和运营过程中,通过不断优化、完善、提升,发挥更加重大的作用。

据中核集团“华龙一号”总设计师邢继介绍,“华龙一号”数字化提升了我国三代核电设计、设备制造、工程建设水平,确保了“华龙一号”的先进性、安全性、经济性与建造质量。核电设计与信息技术进行深度融合,充分利用了互联网、数据加密、仿真与虚拟现实等技术,集成了工厂三维设计、电缆敷设、力学分析计算、设计验证、仿真模拟等多种功能。基于该协同设计平台,已经建立了一个数字化的“华龙一号”核电厂三维设计模型及完整的数据库,其中包括5万多台(套)设备、165公里管道、2200公里电缆等。中核工程公司在开展示范工程设计工作的同时,将示范工程首台机组建设过程中产生的设计成果数据,以及设计过程中遇到的技术问题及时汇总形成设计领域的大数据,不仅与设备制造方和工程建设方沟通反馈,还传递给了后续的核电项目,这为“华龙一号”核电项目标准化设计、批量化建设奠定了技术基础。

数字化反应堆:打破时空限制

反应堆是核电厂的心脏,数字化反应堆是数字化核电厂的重要组成部分。我国自主研发的NESTOR软件也已成功应用于“华龙一号”反应堆的工程设计、建造过程。

早在2013年,全国第一家专业的数字化反应堆技术实验室就已落地生根。操作台上,身着统一白色工作服的设计人员盯着电脑屏幕,有条不紊地将左侧文件夹拖到右侧一个方框里,右侧便自动开始一系列多专业协同计算。原本需要几十个月才能完成的复杂堆芯设计流程,现在几个人短时间内便能轻松搞定。

核动力院数字化反应堆首席专家刘东介绍说:“利用我们的数字化反应堆研发平台,可以精确、高效、直观地模拟实体反应堆运行状态。可以为高精度计算、协同设计、实验验证、安装调试、运行检修等反应堆工程全周期各环节提供集成的数字化计算、分析、验证手段。”据了解,中核集团长期以来一直致力于推动信息化、数字化在核能领域的技术研发,特别是2010年以来,在中核集团龙腾科技专项的支持下,经过几年的集中攻关,核动力院数字化反应堆技术相关领域研发成果显著。2016年,以该数字化平台作为关键组成内容的核动力研发平台设计与建造获得国防科技进步一等奖。评审专家一致认为:该数字化平台整体指标达到国际一流水平,部分性能指标国际领先。

身临其境参观,看着眼前的设计人员在短短几分钟内完成大量的设计、验证,对核电站建安环节进行设计优化,对核电项目的进度进行追踪,对远在东南沿海的核电站实际运行工况进行安全评估……不禁感叹“数字化”力量的强大,时间、空间的限制都被这小小一方平台打破。核动力院数字化反应堆常务理事、设计所副所长李庆细数了数字化反应堆研发平台的显著功能——高性能、高精度、集成化、可靠性、全面性、大数据管理。该平台可以模拟反应堆设计、建造、安装、运行、维修以及退役的全过程,同时为各个阶段工作提前准备方案,优化过程,从而大大提高反应堆设计、建造的效率,提高反应堆运行的安全性。

李庆告诉记者:“数字化革命给核电行业带来的不仅仅有思维模式的转变,还有管理模式、运行模式、经营管理模式的转变。在下一轮的核电发展中,数字化不可或缺。”

伴随着国内核电工程项目以及自主核电软件研发工作的开展,数字化反应堆的概念越来越清晰。李庆告诉记者:“目前,我们的数字化反应堆不是束之高阁的一个概念,而是和‘华龙一号’工程、小堆研发息息相关,有很强的工程背景,能在实际过程中不断验证。同时,数字化反应堆平台的完善和院里的硬件更新(超级计算机系统)、软件升级(NSETOR)相辅相成。纵观世界数字化核电进程,毫无争议,我们的每一步都走得非常扎实。”据悉,核动力院将进一步完善平台建设,“十三五”期间,院里将建成高度集成化的数字化反应堆系统。到2025年,这个平台有望从集成化迈向高度智能化。

2017年3月,中核集团发布“数字核工业”战略,“数字核电”是其中重要的组成部分。随着工作一步步扎实开展、顺利推进,中核集团将形成以数字化科研为基础,以智能化设计为手段,核电工程建设绩效全面提升、基于物理电厂与数字电厂的智能化运营的数字核电产业格局;同时,以贯穿核电厂全周期的信息集成整合平台和核电大数据体系为支撑,有效支持核动力科研创新、工程设计优化、工程建设创效和核电厂运营智能化发展,核电技术创新与管理创新发挥成效,核心竞争力显著提升。当前,具有国际领先水平的“全寿期、全领域、全过程”数字化核电厂正在成形,进一步提高核电科研、设计、建造、运行效率成果可期。

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