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“數字化轉型——核部門的機遇和挑戰(zhàn)”，專家在辯論中提出的一些觀點。

其中一位來自德國的專家稱，該國所有運行中的反應堆必須在2022年底前關閉，他對這一過程提出了新的看法，這需要快速行動和大量新的合格工程師。漢諾威萊布尼茨大學材料科學研究所水下技術中心負責人托馬斯-哈塞爾說：“在德國，我們需要分割技術，因為我們所有的工廠都是獨一無二的，安全地拆除所有核電是一個很大的挑戰(zhàn)。”

2011年至2021年期間，德國關閉了八個反應堆，將核電在其電力結構中的比例從25%降至10%。剩下的六個機組總容量為8545MW。Brokdorf核電站預計將在今年年底關閉，隨后是Emsland、Grohnde、Gundremmingen C、Isar 2和Neckar 2。關閉這些核電站是一個巨大的挑戰(zhàn)，因為這一任務將在同一時間段進行。

德國Brokdorf核電站

“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，這需要強大的技術。我們需要拆除金屬和非金屬結構，所以技術必須是完全自動化的，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，然后分別進入不同的切割程序。其中，在水中進行的切割以數字化方式控制。所有的拆卸工作都是獨一無二的，自動化程度很高，因為我們必須將放射性風險降到最低，也是為了使這個過程更加可靠。”

哈塞爾說，數字化是解決這個問題的關鍵。“如果你想把數據用于下一個項目，記錄現有項目的數據就顯得至關重要。”這包括厚部件的混合切割和水下切割，這些項目由德國聯邦政府、漢諾威萊布尼茲大學材料科學研究所和德國核電退役機構(GMBG)資助。水下部分，尤其是反應堆壓力容器，是數字化工作的重點。因其已受到污染，對其的管理既昂貴又危險。

在退役前節(jié)省開支

新建核電站的數字化建設已經在規(guī)劃和設計的早期階段以及退役之前就已經開始了。

對于現有的核電站，需要一個必須貫穿整個管理組織的變革。法國EGIS這樣的新核電公司，已經參與了三代核電站的設計及其數字化轉型。其項目包括第一個三維EPR設計的欣克利角C，以及2020年EDF的最新一代EPR反應堆。

Jennifer Edey是加拿大布魯斯電力公司現場服務部的副總裁。布魯斯正在延長其位于安大略省的6400MW布魯斯核電站的機組壽命，該電站生產該地區(qū)95%的無碳電力。她說，隨著數字化的發(fā)展，該項目將提供更高的價值。

“為了進行數字化轉型，需要進行企業(yè)改革。我們過去沒有把數據當作一種資產。作為核電運營商，我們使用了大量的數據，從而做出更好的決策，產生了巨大的效果”，Edey說。

她說：“數據和數字化轉型是對接的關鍵，去年我們建立了數字孿生模型，據此管理數據訪問權限。其他部門把核電站的數字化看成是一個IT問題，而不是一個商業(yè)解決方案。因此，整個公司需要明白，數據是至關重要的。所以，需要對高級管理人員的進一步指導，最大的投資應該是建立數字治理平臺。”

“最重要的是，我們需要把數據當作一種資產，而不僅僅是應用程序的基礎。因此，我們創(chuàng)建了數據所有者這個概念，讓一部分管理人員首先參與到數字化管理中，現在的中層人員就是數據的擁有者。”

電力研究所(EPRI)的高級項目經理羅伯特-奧斯汀說，其他組織，如輕水反應堆可持續(xù)發(fā)展計劃，正在研究通過應用現有的現代技術降低非燃料運營成本的可行性。

“現代化不需要大量的建設或重大的改變，如更換反應堆芯，建造新的加固建筑，或鋪設大量的混凝土，”奧斯汀說，“它主要需要安裝數字過程控制器、計算機和服務器。”奧斯汀認為，讓核電站降低50%的運營成本沒有任何技術障礙，這是“EPRI需要通過研究和測試來驗證的論斷”。奧斯汀建議核電行業(yè)采取統(tǒng)一的數字化方法，并列出了幾個公共網站，所有核電參與者都可以在這些網站上比較他們的工作。

數字化進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程訪問數據。這也形成了新的3D管理認證計劃，使工程師能夠以數字化方式查看核電站，設計模型和工廠部件之間的差異是厘米級的。

然而，開放對這些寶貴數據的訪問帶來了安全和監(jiān)管方面的挑戰(zhàn)。Framatome公司負責信息技術、數字性能和新業(yè)務的高級執(zhí)行副總裁Vincent Champain說，核電數字化與其他行業(yè)的區(qū)別在于，由于安全和合規(guī)風險，充分利用數字模型受到一定限制，需要不同的工具。

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