数字孪生技术在核设施退役的应用

2024-09-20 来源:中核核信(计算机所)
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数字孪生技术的成熟促使了核工业领域发展的进一步提高,基于数字孪生技术下的核工业各产业可以更精细和高效的规划实施。核设施退役是核工业产业链上重要的一环,当前,世界范围内有大量的反应堆及其它核设施处于退役阶段和准备退役阶段,提升反应堆退役能力是全球有核国家共同的挑战,也是先进国家核工业体系发展技术水平的重要体现。
核设施退役现状
核设施退役工程是一项复杂的系统工程,由于即将退役的核设施都具有放射性,所以核设施的退役工程具有高危险、高污染、过程复杂、工艺要求严格等特点。传统的核设施退役工艺辅助设计手段缺少直观的、可视化的三维拆卸规划方式,拆卸工艺规程的准确性和合理性无法得到保证,辐射剂量的分布及动态变化无法评估,所以传统退役工程设计阶段所遗漏的问题可能到实际拆卸过程才被发现,极易造成人力、物力、财力等资源的浪费。
基于核电站退役技术环节的复杂性,全球掌握此类技术的国家也只有美、欧等少数几个大国。我国核电站投产时间较晚,约72%的核电机组运行堆年少于10年,而全球64%核电机组运行堆年超30年。若核电站按照运行60年退役考虑,我国核电站在2030年前后将开始面临退役,照此估算,未来市场规模将达千亿元,且全球核电反应堆退役市场规模将继续保持增长。
数字孪生赋能核设施退役
在2022年初,中核核信(计算机所)与中国原子能科学研究院围绕核设施数字化退役技术需求,协力打造了我国第一座重水研究堆的退役仿真软件平台,为重水研究堆退役方案辅助设计、实施方案的迭代验证等工作提供数字化技术支持。
仿真平台项目中数字化退役解决方案充分考虑退役工程所涉及的核设施本身、构筑物、工器具、人员路径、剂量场分布、工程估算等内容,规划了设计仿真、辐射剂量分析、工程估算等应用模块,初步实现了包括退役数据建模、拆解仿真、退役场景及设备布置仿真、辐射剂量场可视化及计算、退役工程量估算等退役工程的数字化仿真验证,为退役施工阶段提供强有力的最佳策略输入。

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