智能技术在核电领域中的应用探究

王谦，刘洋

（中广核核电运营有限公司，广东 深圳 518124）

智能技术在应用中能结合典型应用场景开展针对性的处理，建构智能化和数字化应用模式，维持核电领域各工作流程的规范化，利用升级处理手段提高经济收益，从而促进综合应用管理的进步。

1 核电领域中应用智能技术的意义

对于我国经济发展体系而言，核电行业是高科技国家战略产业的关键环节，特别是在2021年1月，我国核能行业协会就核电运行数据予以公布和分析，核工艺发展已经成为推动“一带一路”等重要国家规划的关键。

（1）智能技术匹配网络化处理手段、数字化技术等，能更好地提升核电行业的质量水平和发展速度，打造更加完整的智能发展规划模式，确保核电领域各行业能践行国家战略发展目标，提高综合收益。

（2）核电领域中应用人工智能，能在扩大操作范围的同时实现行业内相关工作内容的深度融合，优化数字化、自动化水平，为行业向着智能时代迈进提供保障。

除此之外，核电领域应用智能技术还能为核电设备全生命周期智能化管理提供支持，促进产业技术的迭代发展和更新变革，通过科创项目的建设，打造运维领域核心能力，在检修工期全面提高效率，进而缩减工期，创收更多的直接经济效益和间接经济收益，实现传统的运维生产方式的换代。

综上所述，核电领域中应用智能技术具有重要的实践意义。

2 核电领域中应用智能技术的具体方案

在核电领域中应用智能技术，能建构更加有效的一体化应用平台，从智能设计、数字平台处理到核电站退役，匹配智能化行业全产业链，就能更好地提高典型应用场景综合处理的效果，维持多元发展目标。

2.1 智能机器人的应用

（1）相关技术。之所以要全面推广智能机器人，不仅是因为机器人工作效率较高，更是受到核作业环境特殊性的影响，要发挥对应技术优势，减少检修人员的受副照剂量。

①耐辐射技术。耐辐射的能力一定程度上能评估机器人的实际使用周期和可操作范围。例如，在日本福岛核事故处理工作中，在事故发生后投入一批应急机器人，均受到强放射性环境的影响，造成设备无法正常作业最终被召回，不仅没有开展相应的作业任务，甚至会增加了放射性废物，尤其是对机器人摄像模块产生影响。基于此，智能机器人要借助耐辐射技术的应用升级实现多元功能的全面优化，从而维持工作效果。②通信技术。在机器人开展相关作业并进入作业区域后，只有建立及时且可靠的反应处理模式，才能提升技术应用效率，若是利用有线通信技术，在一些作业环境较为复杂且机器人数量较多、操作作业种类较多的状态下，就会出现线路打结等问题，影响通信功能。无线技术正在尝试和推广试点，没有放开应用的主要原因是为了控制大功率无线设备产生的运行风险，可能会对现场重要敏感的电气及仪控系统造成干扰，导致报警或设备误动作。所以，通信技术中继电器、通信线路设计优化工作是维持整体技术方案顺利开展的关键，能在匹配技术应用流程和控制模块稳定通信功能的基础上，整合具体操作体系。③先进控制技术。相较传统的单一化机器人遥控技术，智能机器人能利用更加先进的控制技术建立更加和谐的处理方案，并且丰富自身对外部环境的感知和反馈能力，匹配智能控制芯片就能提升辅助操作的综合效率，保证“人-机-环”的全面融合，促进多元处理工序的全面落实。

（2）具体应用。目前，在核电领域中，应用智能机器人的项目需求较多，CPA 水下电极清理检查、一回路高放逆止阀拆装、高放环境下非接触测量、核岛一回路阀门不解体检查等方面都要借助工业机器人技术实现，能在提升操作效率和质量的同时，降低工业安全风险和人员受照剂量，打造更加合理的技术处理方案。本文以搬运机器人为例：核电站主泵机封轴承搬运机器人能结合智能化技术建立完整的搬运处理工序，利用备件运输路径改良升级的方式更加便捷地开展相应作业，从而提升综合应用效率，实现经济效益和社会效益的双赢。

①解决的痛点问题。主要解决的核电站大修痛点就在于，在传统的机组大修操作中，主泵循环备件机械密封和轴承本身都是使用环吊的方式利用三角吊装孔实现从零到20m，然后再经过主泵房间的顶部，吊装到泵房内部，若是有实际需求，盖板要维持打开状态，对应的泵房内部也要打开电机层的格栅板结构，确保时间窗口维持核岛关键路径。这样操作的过程中，因为环吊资源本身有限，所以要协调多个专业部门（包括核岛经理、MRV 关盖时间、服务起重人员），并且吊运工作的关键路径工期紧张，要加上核岛有限定人数要求，机封轴承吊装操作就存在一定的难度。

②应用。利用搬运机器人能有效升级改良传统的运输路径，这就能从根本上避免吊运工作处理过程受到环吊窗口结构以及主泵盖板结构影响，维持较为合理的处理路径，确保能建立自主控制备件运输工作的平台。并且，搬运机器人还能节省关键路径的运行时间，为大修工作效率的全面提升提供保障。应用场景图如图1。

图1 应用场景

③推广价值。基于此，搬运机器人具有一定的推广应用价值，其发展前景较好。因为核电站常规化工作中每轮大修至少一个主泵开展2C 检修，这就需要匹配对应的主泵机封结构，所以每轮大修工作都需要搬运机器人的辅助处理操作。我国中核部分同类型核电站也开始推广使用。

除此之外，替代徒手搬运类工作的智能机器人在核电站常规化管理工作中也具有重要的应用价值，能有效解决人员夹伤等操作失误，减少工业安全风险的同时提高搬运效率，实现“提升+运输”等操作目标，完成工具柜、气瓶、油桶以及各类形态部件的运输，应用前景表示可以广泛应用在中广核各个基地，也能推广到国内同类型机组中。例如，电气部门配电方向的框架断路器，重量为60kg，利用徒手的方式完成挪动搬运，存在压脚等风险，若能利用智能化搬运机器人装置，能减少搬运操作的难度。

2.2 核电设备设计

设备检修后质量链条包括若干环节（设备设计制造、设备状态跟踪评估、翻新升级、检修过程等），涉及核电产业链中设备制造厂、工程、运行、大修等多家单位，运维人员进行链条分析，找准问题，制定针对性的改进措施，对运维领域的质量管理，具有重要意义。因此，若能在设备检修质量链条的最前端进行规范和控制，可以从源头上避免设备缺陷和检修质量问题。

（1）三维结构智能化设计。建立三维模型，即将智能技术作为核电设备设计工序的关键载体，并且配合三维模型，从而有效匹配数字化技术、智能化全专业协同技术，利用与现制定的协同设计标准保证相关操作的规范性。相较其他产品，核电设备产品的处理流程和设计工序更加稳定，统筹融合规范化处理单元，借助智能分析技术实现快速设计和迭代处理。

（2）在核电设计需求增加和设计水平全面优化的基础上，匹配有限元理论分析模式和计算模式，就能建构高精度大规模的多物理场耦合仿真结构，维持结构优化的目标，并匹配人工智能技术体系，从而实现多元发展的目标，真正意义上打造更加和谐的核电设备设计单元。最关键的是，核电设备设计中应用智能技术中卷积神经网络匹配多层感知器学习反应堆几何结构特征，建构快速的结构参数优化结果，保证数据分析报告和处理效率的最优化。

3 结语

总而言之，核能行业的发展进程不断加快，为了进一步提升核电领域综合管控工作的时效性，要积极融合智能技术方案，发挥智能技术应用优势作用，打造更加多元、智能、稳定的运行体系，确保技术迭代改革工作的全面进步，在创设核心驱动方案的同时，提供良好的技术支撑，为我国核电领域可持续健康发展奠定坚实的基础。