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數字化轉型,核工業發展的必由之路

時間:[2019-10-22 ] 信息來源:中國核工業集團有限公司
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  一個國家的核工業發展水平,集中反映出這個國家的整個工業基礎和科學技術水平。當今世界正處于從工業經濟向數字經濟過渡的大變革時代,可以預見,未來10~20年,數字化轉型的浪潮將席卷各行各業。

  為全面貫徹十九大加快建設科技創新型國家戰略部署,中核集團正在開展數字核能、智慧核工業相關領域技術的研究與產品的開發。當前中核集團正結合國家創新體系的建設部署,圍繞核心產業和研發布局,推進國家重點實驗室、國防科技創新中心及中核集團重點實驗室、工程技術中心研發平臺分層次協調發展的格局。

  數字化轉型,是核工業發展的必由之路。日前,“數字核能2019”技術交流大會在北京召開,本屆大會以“建設安全、高效、智能的數字核工業體系”為主題,圍繞數字核能技術的發展,研討國家科技創新最新政策,交流最新的學術成果,展示最新的技術產品,務實促進科技成果的轉化,堅持不懈地助力國家核能事業的發展。

  為加快推進數字核工業發展,中核集團成立了核能軟件與數字化反應堆工程技術研究中心。該中心由中國核動力研究設計院牽頭,聯合中國原子能科學研究院、中國核電工程有限公司、核動力運行研究所、中核核電運行管理有限公司、核工業計算機應用研究所共同組建,是中核集團在核能信息化、數字化、智能化領域打造的專業工程技術創新平臺,力圖通過中心帶動整個行業在該領域的科技創新發展、學術交流、成果推廣,是中核集團在科研管理體系創新上的重要探索與積極嘗試。

  目前,中核集團在核能軟件與數字化反應堆領域取得了豐碩的成果,自主化核電工程設計分析軟件包NESTOR彌補了多年來國內核電設計軟件的缺失;核級管道設計核心技術程序系統(CNPIPE/CAPS)已成功用于華龍首堆的設計;智能化核動力仿真平臺(RINSIM2.0)大幅簡化了全范圍模擬機開發流程,提高了效率和產品質量,縮短了核電站發電關鍵路徑上的周期;核電廠生產管理信息系統(N1-EAM)有效減少了大修期間的隔離沖突,提升了電廠的安全性;核燃料組件管理系統(N1-NMS)用信息化的管理手段為燃料組件業務提供科學指導,為核電廠安全穩定運行提供技術支撐。

  目前所取得的各項成果,是中核集團對數字核工業進行探索的具體實踐。數字化轉型將走向何方,也許在這里可以窺探一二。

  重要成果

  自主化核電工程設計分析軟件包(NESTOR)共包含軟件80余項,涵蓋了堆芯設計分析、源項與屏蔽、熱工水力與安全分析、設備與系統設計分析等核電核動力工程設計分析所需關鍵專業領域,并開發了核反應堆設計計算軟件平臺為核反應堆計算分析軟件提供統一的集成與運行管理環境。

  NESTOR軟件包已應用于華龍一號等相關核電工程的設計、分析,部分軟件已成功向福清、方家山、昌江供貨。軟件包具有完全自主知識產權,擁有友好的人機交互界面與統一的操作風格,相關技術達到國際先進水平。軟件包研制項目獲得國防科學技術進步一等獎1項、三等獎2項,中核集團科學技術一等獎1項。

  核級管道設計核心技術程序系統(CNPIPE/CAPS)是符合國際通用規范的核級管道力學計算程序,包括疲勞、蠕變、LBB計算等,具有自動優化功能。

  該系統已成功應用于華龍一號示范工程福清核電5、6號機組,與國外軟件結果對比,該程序系統計算結果吻合好,滿足工程要求,具有優化計算、用戶直接輸入評定公式等優勢,創新地實現了高溫管道蠕變自動計算評定功能,可極大地提高核級管道的蠕變計算評定效率。該成果獲得中核集團科技進步二等獎、核能行業協會科技進步二等獎、部級工程勘察設計優秀計算機軟件獎一等獎。

  智能化核動力仿真平臺(RINSIM2.0)基于高性能計算及調度技術、動態加載技術、分布式通訊技術、二進制碼加載技術、跨平臺技術等多種技術,集成了多尺度、多維度的仿真軟件及工程軟件,形成了一套具有完全自主知識產權的技術體系。

  該平臺成功應用于華龍一號示范工程福清核電5、6號機組全范圍模擬機研制、巴基斯坦K2、K3全范圍模擬機研制等。滿足全范圍模擬機開發要求,簡化了模擬機開發流程,并自動生成項目設計文檔和部分模型代碼,大幅提高了開發效率、提升了產品質量,縮短了核電站發電的關鍵路徑上的周期。該項成果獲得中核集團科技進步三等獎、核能行業協會科技進步二等獎。

  核電廠生產管理系統(N1-EAM)是中核集團核電廠生產管理標準化信息平臺。N1-EAM系統覆蓋核電廠的設備管理、運行管理、維修管理、大修管理、配置管理、機組文件管理等生產管理業務。

  該系統已在秦山核電九臺機組全面上線,目前正在推廣至福清核電、海南核電。系統有效減少了大修期間的隔離沖突、維修窗口延誤,及工作票交叉作業實施的潛在風險,提升了電廠的安全性。該項成果獲浙江省電力行業2017年度管理創新優秀成果一等獎、2017年中國能源企業信息化卓越成就獎、中國電力企業聯合會2016年度電力行業信息化優秀成果二等獎、中核集團科學技術獎三等獎,自主研發的“核電廠工作許可與控制的電子終端設備”產品獲得國家專利。

  核燃料組件管理系統(N1-NMS)作為核電廠堆芯換料輔助系統,采用更精細化的管理思想,通過先進的開發方法、工具和數據庫,借助圖形化的表現形式,采用優化的算法及合理的數據結構實現了核電堆芯換料組件移動方案的編制,以信息化的管理手段為燃料組件業務提供科學指導。該系統以平臺化、標準化、自動化為特點,滿足國內核電快速發展的需求,為核電廠安全穩定運行提供技術支撐,為核電“走出去”提供重要技術保證。

  該系統已廣泛應用于紅沿河、海陽、田灣、秦山、三門、寧德、福清、大亞灣、嶺澳等34臺全國核電機組,在核電站范圍內進行全方位管理。從核燃料組件接收進入核電站,到作為乏燃料運出核電站,系統對核燃料組件的管理深入到位置移動、裝料卸料等每個細節。同時,系統的運行貫穿核電機組全生命周期,為壓水堆核電廠的堆芯換料工作提供準確、科學地指導。該成果獲得中核集團科學技術獎二等獎。

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