2019年10月21日
第A14版:产业热点

人工智能助核科技安全高效

  ▶ 郝强 童朴

  人工智能已成为势不可挡的科技潮流。核工业作为我国高科技战略产业,正积极迎接新一轮科技变革,抓住人工智能向工业渗透融合的战略机遇期,积极推进智能化技术的研究和创新应用。

  为核设施安全保驾

  2018年,国家多个部门联合发布《关于进一步加强核电运行安全管理的指导意见》,明确要求“推进信息化、智能化、大数据等新技术在核电运行安全管理中的应用”。国内各核电集团均已全面启动数字核电、智慧核电建设,国际上各核电强国也纷纷布局发力,智慧核电已成为世界各核电国家竞相争夺的新高地。

  国家核电重大专项战略咨询专家组组长、国际核能院院士张勤表示,核电站故障多数由小的常规故障引起,因操作人员不能在复杂工况下及时做出正确判断、采取正确措施,往往会导致严重事故发生。采用人工智能技术,可在复杂环境下及时发现故障工况,提前预报故障,及时诊断故障原因并预测故障发展,同时提供精准的应对措施建议,显著提高所有核电站的安全性和可用度。

  在核电厂设备运行维护上,人工智能表现出色。核电厂有数十个系统,囊括上百个专业,设备众多,传统运行维护及检修需要耗费大量人力、物力。随着智能仪表广泛应用,大量设备状态信号被监测,形成核电运行大数据,配合智能算法,能够对设备状态进行快速预测和诊断。目前,国内相关设计院和业主都加大了核电智能运维方面的研发投入,并取得了一定进展。在核电关键设备故障诊断与预测方面,中国核动力研究设计院研发的反应堆远程智能诊断平台PRID,使用自主开发的智能诊断分析算法,对关键设备准确、及时开展智能诊断分析,提出运维策略,开创了信息化、一体化、智能化的核电关键设备运维新模式,可实现群堆状态下的反应堆关键设备智能诊断的可视化展示,对于关键设备诊断分析的质量和效率具有显著提高作用。

  此外,智能人因工程表现可圈可点。在引发核电各种事故的诸多因素中,人因失效是重要方面,将智能技术引入核电人因工程,可以有效提升核电安全运行水平。例如,核电厂先进控制室智能化人机接口系统,可使操作员快速准确获取信息,尽快排除故障,避免事故扩大,降低核电站风险;同时可以降低操作员诊断失误率,防止由于人因失误而带来的风险升级,使我国核安全管理水平与核电厂的安全水平有所提高。

  核科技应用走向智能化

  核燃料元件既是核电站的能量源泉,又是保护核电安全的第一道屏障。智能制造可以有效避免和消除人因对产品质量造成的直接和间接影响,保证产品质量稳定性。

  近年来,中核集团核四院与天山铀业致力于数字矿山探索,瞄准国际先进矿山技术和管理经验,不断提升自动化、信息化水平,初步建成了集工艺过程控制、生产场所实时监控、生产流程统一调度、应急管理综合指挥为一体的智能管理网络平台。特别是地浸采铀生产及管理过程中的矿山资源已实现四维动态管控,管理者可实时掌握资源状况,消除信息“孤岛”,实现了地浸矿山的可视化和数字化。

  机器人与智能装备也是核工业智能化的重要方向。核电机器人可替代人潜入核电站拍摄传递图像,让人们更真切了解核电站内部真实状况,也可在高辐射区域代替人工开展一些特殊操作。

  深度学习图像识别技术在人工智能热潮中取得了较大突破,已趋于成熟并得到广泛认可和应用。例如人脸识别、智能安防等。核领域也开展了一系列与深度图像识别技术相关的交叉研究。在医疗影像诊断方面,我国科研团队研发了核磁共振医学影像智能分析系统“阿尔法医生”,取得了比拟人类医生的诊断准确率,并大幅提升了诊断速度。在工业影像诊断领域,使用智能算法可以实现全天候、快速、高于人类准确率的核级焊缝X射线探伤识别应用。

  新技术值得期待

  人工智能在核领域的一个新技术方向,是基础物理现象建模。核反应堆工程涉及多个学科,其中一些物理现象比较复杂,难以通过理论推导得到准确的通用基础模型。由此导致新型反应堆或换热器的设计仍然离不开热工实验,需要花费大量资金搭建实验装置。随着实验技术的进步,目前对于沸腾、流动等复杂现象能够开展更加精细的测量,得到大量数据。

  核反应堆的少人或无人值守智能运行前景也被看好。目前,通过使用智能化技术,一些常规发电厂已经实现了少人值守,并在探索无人值守,这将有利于避免人因失误。

  人工智能仍有很多需要探索的领域。由于安全是核工业的生命线,核领域通常会采用成熟可靠的技术,并且需要严格管理,这在一定程度上限制了人工智能在核领域的深度应用,更无法替代人类。但人工智能能够起到良好的辅助、支持作用,减少人因失误。随着人工智能研究的深入,相信核领域的智能化程度会越来越高,核工业的安全将更加有保障。

2019-10-21 1 1 高新科技导报 content_34342.html 1 人工智能助核科技安全高效 /enpproperty-->