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核電站管理的數字化轉型

2022-08-17 14:17  來源: 嘿嘿能源heypower    核電數字化  核電管理  三代核電站  核能發電

核(he)(he)電站管理的(de)數(shu)字化轉型一直是核(he)(he)能署(NEA)關注的(de)中心。該機構已(yi)經解決(jue)了(le)在核(he)(he)電站的(de)整個生(sheng)命周期內采用先進(jin)技術所(suo)面臨(lin)的(de)一系列(lie)問(wen)題,包(bao)括設(she)計(ji)、建設(she)、運營和(he)拆除。但是,對于核(he)(he)電退役階段的(de)數(shu)字化控制操(cao)作和(he)3D模型、升級(ji)現有機組(zu)等(deng),亟需高水(shui)平(ping)的(de)工程技術和(he)對數(shu)據的(de)有效挖掘。


核電站管理的數字化轉型一直是核能署(NEA)關注的中心。該機構已經解決了在核電站的整個生命周期內采用先進技術所面臨的一系列問題,包括設計、建設、運營和拆除。但是,對于核電退役階段的數字化控制操作和3D模型、升級現有機組等,亟需高水平的工程技術和對數據的有效挖掘。

下面是參加最近NEA網絡研討會(hui)“數字化轉型——核部門的機遇和挑戰(zhan)”,專家在辯論中(zhong)提(ti)出的一些觀點。

其中一(yi)位來自德國(guo)(guo)的(de)專家稱,該(gai)國(guo)(guo)所(suo)(suo)有運(yun)行中的(de)反應堆必須在(zai)2022年底前關(guan)閉,他對這一(yi)過程提出了新的(de)看法,這需要(yao)快速行動(dong)和大(da)量新的(de)合(he)格工(gong)程師。漢諾威萊(lai)布尼茨大(da)學(xue)材料科學(xue)研究所(suo)(suo)水下技術(shu)中心負責人(ren)托馬(ma)斯-哈塞爾(er)說:“在(zai)德國(guo)(guo),我們(men)需要(yao)分割(ge)技術(shu),因為我們(men)所(suo)(suo)有的(de)工(gong)廠都是(shi)獨(du)一(yi)無二的(de),安全(quan)地拆除所(suo)(suo)有核電是(shi)一(yi)個很大(da)的(de)挑戰。”

2011年至2021年期間(jian),德國關(guan)閉(bi)了八個反(fan)應堆,將核(he)電在(zai)其電力結構中的比(bi)例從25%降至10%。剩下的六個機組總容量為8545MW。Brokdorf核(he)電站(zhan)預計將在(zai)今年年底關(guan)閉(bi),隨后是Emsland、Grohnde、Gundremmingen C、Isar 2和Neckar 2。關(guan)閉(bi)這些核(he)電站(zhan)是一個巨大(da)的挑戰,因為這一任務(wu)將在(zai)同一時間(jian)段進行。

德國Brokdorf核(he)電站(zhan)

“我(wo)們(men)需(xu)要(yao)在沒有(you)任何輻(fu)射(she)和環(huan)境(jing)損害的(de)情(qing)況下,把材(cai)料(liao)運到回收倉(cang)庫”,哈塞爾(er)說(shuo)。“我(wo)是從(cong)事(shi)工(gong)程教育的(de),所以我(wo)們(men)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的(de)工(gong)程師從(cong)事(shi)核電退役工(gong)作。我(wo)們(men)要(yao)確(que)保安全,這(zhe)需(xu)要(yao)強大(da)的(de)技(ji)術。我(wo)們(men)需(xu)要(yao)拆除金屬和非金屬結(jie)構,所以技(ji)術必須(xu)是完全自動化的(de),而且我(wo)們(men)必須(xu)為所有(you)材(cai)料(liao)找到開展(zhan)切割工(gong)作的(de)倉(cang)庫。

我們(men)現在所做(zuo)的(de)(de)是分離第一批被凈化(hua)的(de)(de)材料,區分低劑(ji)量和高劑(ji)量污染(ran)物,然后分別進入不同的(de)(de)切(qie)割(ge)程序。其中(zhong),在水(shui)中(zhong)進行的(de)(de)切(qie)割(ge)以(yi)數字化(hua)方式控制。所有的(de)(de)拆卸工(gong)作都是獨一無二(er)的(de)(de),自(zi)動化(hua)程度很高,因為我們(men)必(bi)須將放射性風險降到最(zui)低,也是為了使這個過程更(geng)加可靠(kao)。”

哈塞爾(er)說,數(shu)字化是解決這個(ge)問題(ti)的(de)(de)關鍵。“如(ru)果你想把數(shu)據用于下(xia)一個(ge)項目(mu)(mu),記錄現有項目(mu)(mu)的(de)(de)數(shu)據就顯得至關重要。”這包括(kuo)厚部件的(de)(de)混合切割(ge)和水(shui)下(xia)切割(ge),這些項目(mu)(mu)由德國聯邦政府、漢諾威萊(lai)布尼茲大學材料(liao)科學研究所和德國核電退役機構(GMBG)資助。水(shui)下(xia)部分,尤(you)其是反應堆壓力容器,是數(shu)字化工(gong)作的(de)(de)重點(dian)。因其已受(shou)到污染,對其的(de)(de)管理既昂貴又(you)危險。

在退役前節省開支

新建(jian)核電(dian)站(zhan)的數字化(hua)建(jian)設(she)已經在(zai)規(gui)劃(hua)和設(she)計的早(zao)期階(jie)段以及退役之(zhi)前就已經開始了(le)。

對于(yu)現(xian)有的(de)核(he)電(dian)站,需(xu)要一個必須(xu)貫(guan)穿整(zheng)個管理組織的(de)變革。法國EGIS這樣的(de)新核(he)電(dian)公(gong)司,已經(jing)參與(yu)了三(san)代核(he)電(dian)站的(de)設計及(ji)其數字化轉(zhuan)型。其項目包(bao)括第一個三(san)維EPR設計的(de)欣克利角C,以及(ji)2020年EDF的(de)最新一代EPR反應堆。

Jennifer Edey是加拿大(da)布(bu)魯(lu)斯(si)電力公司現場服務部的(de)副(fu)總裁(cai)。布(bu)魯(lu)斯(si)正在延長其位于安大(da)略省的(de)6400MW布(bu)魯(lu)斯(si)核(he)電站的(de)機組(zu)壽命(ming),該(gai)電站生(sheng)產該(gai)地區95%的(de)無(wu)碳電力。她說,隨著數(shu)字化的(de)發展,該(gai)項目將(jiang)提供更高的(de)價(jia)值。

“為了(le)進行數(shu)字化轉型(xing),需要(yao)進行企業改革。我(wo)們過(guo)去沒有把數(shu)據當作(zuo)一種資產。作(zuo)為核電運營(ying)商,我(wo)們使(shi)用(yong)了(le)大量的(de)數(shu)據,從而做(zuo)出更(geng)好的(de)決策,產生(sheng)了(le)巨大的(de)效果”,Edey說。

她說(shuo):“數(shu)(shu)據(ju)和數(shu)(shu)字化轉型是(shi)對(dui)接的(de)(de)關鍵,去年我們建(jian)立了數(shu)(shu)字孿生模型,據(ju)此(ci)管理(li)數(shu)(shu)據(ju)訪問(wen)權限。其(qi)他(ta)部門把核電(dian)站的(de)(de)數(shu)(shu)字化看成是(shi)一(yi)(yi)個(ge)IT問(wen)題,而不(bu)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)商業解(jie)決(jue)方案。因此(ci),整個(ge)公(gong)司(si)需要(yao)明白,數(shu)(shu)據(ju)是(shi)至關重要(yao)的(de)(de)。所(suo)以,需要(yao)對(dui)高級(ji)管理(li)人(ren)員的(de)(de)進一(yi)(yi)步指導,最大的(de)(de)投(tou)資(zi)應該是(shi)建(jian)立數(shu)(shu)字治理(li)平臺。”

“最重要(yao)的是(shi),我們(men)需(xu)要(yao)把(ba)數(shu)據(ju)(ju)當作一種(zhong)資產,而不僅僅是(shi)應(ying)用程序的基礎。因此,我們(men)創建(jian)了數(shu)據(ju)(ju)所有者(zhe)(zhe)這(zhe)個概(gai)念,讓一部分管理(li)人(ren)員首先參與到數(shu)字化管理(li)中,現在的中層人(ren)員就是(shi)數(shu)據(ju)(ju)的擁有者(zhe)(zhe)。”

電(dian)力(li)研(yan)究所(EPRI)的(de)高級(ji)項目經理羅伯特-奧斯(si)汀說(shuo),其他(ta)組織,如(ru)輕水反應(ying)堆可(ke)持續發展(zhan)計劃,正在研(yan)究通過(guo)應(ying)用現(xian)有的(de)現(xian)代(dai)技術降(jiang)低(di)非(fei)燃(ran)料(liao)運營(ying)成本的(de)可(ke)行性。

“現代化不需要(yao)(yao)大(da)量的(de)(de)建(jian)設(she)或(huo)重大(da)的(de)(de)改變,如(ru)更換反應堆芯(xin),建(jian)造新的(de)(de)加固建(jian)筑,或(huo)鋪設(she)大(da)量的(de)(de)混凝土,”奧斯(si)(si)汀說,“它主要(yao)(yao)需要(yao)(yao)安(an)裝數字(zi)過程(cheng)控(kong)制(zhi)器(qi)、計算(suan)機和服(fu)務(wu)器(qi)。”奧斯(si)(si)汀認為,讓核電站(zhan)(zhan)降(jiang)低50%的(de)(de)運營成(cheng)本(ben)沒(mei)有任何技術障礙(ai),這是(shi)“EPRI需要(yao)(yao)通過研究和測試來驗(yan)證的(de)(de)論(lun)斷(duan)”。奧斯(si)(si)汀建(jian)議(yi)核電行(xing)業采取統(tong)一的(de)(de)數字(zi)化方法,并(bing)列出(chu)了(le)幾個公共(gong)網站(zhan)(zhan),所有核電參與者都可以在這些(xie)網站(zhan)(zhan)上(shang)比較他們的(de)(de)工作。

數字化進程(cheng)包括由核電站(zhan)的(de)三維模(mo)型(xing),這(zhe)使得企(qi)業可(ke)以使用帶有大(da)屏(ping)幕的(de)模(mo)擬器(qi)遠(yuan)程(cheng)訪(fang)問數據。這(zhe)也形成了新的(de)3D管理認證計劃,使工程(cheng)師能(neng)夠(gou)以數字化方式查看核電站(zhan),設計模(mo)型(xing)和工廠部(bu)件之間(jian)的(de)差異是厘(li)米級的(de)。

然而,開(kai)放對這些寶(bao)貴數(shu)據(ju)的(de)訪(fang)問帶來(lai)了(le)安全和監管方面的(de)挑戰(zhan)。Framatome公司(si)負責(ze)信息(xi)技術、數(shu)字(zi)性能和新業務(wu)的(de)高級(ji)執(zhi)行副總裁Vincent Champain說,核電數(shu)字(zi)化與其他行業的(de)區別(bie)在于(yu),由于(yu)安全和合規風險,充分利用數(shu)字(zi)模型受到一定限(xian)制,需要不(bu)同(tong)的(de)工具。




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