核电站管理的数字化转型

核电站管理的数字化转型一直是核能署（NEA）关注的中心。该机构已经解决了在核电站的整个生命周期内采用先进技术所面临的一系列问题，包括设计、建设、运营和拆除。但是，对于核电退役阶段的数字化控制操作和3D模型、升级现有机组等，亟需高水平的工程技术和对数据的有效挖掘。

下面是参加最近NEA网络研讨会“数字化转型——核部门的机遇和挑战”，专家在辩论中提出的一些观点。

其中一位来自德国的专家称，该国所有运行中的反应堆必须在2022年底前关闭，他对这一过程提出了新的看法，这需要快速行动和大量新的合格工程师。汉诺威莱布尼茨大学材料科学研究所水下技术中心负责人托马斯-哈塞尔说：“在德国，我们需要分割技术，因为我们所有的工厂都是独一无二的，安全地拆除所有核电是一个很大的挑战。”

2011年至2021年期间，德国关闭了八个反应堆，将核电在其电力结构中的比例从25%降至10%。剩下的六个机组总容量为8545MW。Brokdorf核电站预计将在今年年底关闭，随后是Emsland、Grohnde、Gundremmingen C、Isar 2和Neckar 2。关闭这些核电站是一个巨大的挑战，因为这一任务将在同一时间段进行。

“我们需要在没有任何辐射和环境损害的情况下，把材料运到回收仓库”，哈塞尔说。“我是从事工程教育的，所以我们需要大量的工程师从事核电退役工作。我们要确保安全，这需要强大的技术。我们需要拆除金属和非金属结构，所以技术必须是完全自动化的，而且我们必须为所有材料找到开展切割工作的仓库。

我们现在所做的是分离第一批被净化的材料，区分低剂量和高剂量污染物，然后分别进入不同的切割程序。其中，在水中进行的切割以数字化方式控制。所有的拆卸工作都是独一无二的，自动化程度很高，因为我们必须将放射性风险降到最低，也是为了使这个过程更加可靠。”

哈塞尔说，数字化是解决这个问题的关键。“如果你想把数据用于下一个项目，记录现有项目的数据就显得至关重要。”这包括厚部件的混合切割和水下切割，这些项目由德国联邦政府、汉诺威莱布尼兹大学材料科学研究所和德国核电退役机构（GMBG）资助。水下部分，尤其是反应堆压力容器，是数字化工作的重点。因其已受到污染，对其的管理既昂贵又危险。

在退役前节省开支

新建核电站的数字化建设已经在规划和设计的早期阶段以及退役之前就已经开始了。

对于现有的核电站，需要一个必须贯穿整个管理组织的变革。法国EGIS这样的新核电公司，已经参与了三代核电站的设计及其数字化转型。其项目包括第一个三维EPR设计的欣克利角C，以及2020年EDF的最新一代EPR反应堆。

Jennifer Edey是加拿大布鲁斯电力公司现场服务部的副总裁。布鲁斯正在延长其位于安大略省的6400MW布鲁斯核电站的机组寿命，该电站生产该地区95%的无碳电力。她说，随着数字化的发展，该项目将提供更高的价值。

“为了进行数字化转型，需要进行企业改革。我们过去没有把数据当作一种资产。作为核电运营商，我们使用了大量的数据，从而做出更好的决策，产生了巨大的效果”，Edey说。

她说：“数据和数字化转型是对接的关键，去年我们建立了数字孪生模型，据此管理数据访问权限。其他部门把核电站的数字化看成是一个IT问题，而不是一个商业解决方案。因此，整个公司需要明白，数据是至关重要的。所以，需要对高级管理人员的进一步指导，最大的投资应该是建立数字治理平台。”

“最重要的是，我们需要把数据当作一种资产，而不仅仅是应用程序的基础。因此，我们创建了数据所有者这个概念，让一部分管理人员首先参与到数字化管理中，现在的中层人员就是数据的拥有者。”

电力研究所（EPRI）的高级项目经理罗伯特-奥斯汀说，其他组织，如轻水反应堆可持续发展计划，正在研究通过应用现有的现代技术降低非燃料运营成本的可行性。

“现代化不需要大量的建设或重大的改变，如更换反应堆芯，建造新的加固建筑，或铺设大量的混凝土，”奥斯汀说，“它主要需要安装数字过程控制器、计算机和服务器。”奥斯汀认为，让核电站降低50%的运营成本没有任何技术障碍，这是“EPRI需要通过研究和测试来验证的论断”。奥斯汀建议核电行业采取统一的数字化方法，并列出了几个公共网站，所有核电参与者都可以在这些网站上比较他们的工作。

数字化进程包括由核电站的三维模型，这使得企业可以使用带有大屏幕的模拟器远程访问数据。这也形成了新的3D管理认证计划，使工程师能够以数字化方式查看核电站，设计模型和工厂部件之间的差异是厘米级的。

然而，开放对这些宝贵数据的访问带来了安全和监管方面的挑战。Framatome公司负责信息技术、数字性能和新业务的高级执行副总裁Vincent Champain说，核电数字化与其他行业的区别在于，由于安全和合规风险，充分利用数字模型受到一定限制，需要不同的工具。