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大基建系統工程與數字孿生全攻略——安全退役

發布時間：

2021-10-26

慎終承始 ，與所有大型工業設施一樣，對于完成社會使命的核電，退役是全生命周期的終點站。但對復雜的退役流程和放射性廢物治理而言，又是一個新興產業和學科的始發站。

01/WHEN & WHERE——對應的階段與方案定位

 

 

02/WHY——價值是什么

 

慎終承始 ，與所有大型工業設施一樣，對于完成社會使命的核電，退役是全生命周期的終點站。但對復雜的退役流程和放射性廢物治理而言，又是一個新興產業和學科的始發站。

 

目前國際上有三種廣泛采用的退役策略：

 

  1. 立即拆除（DECON）
  2. 延緩拆除（SAFSTOR）
  3. 封固埋葬（ENTOMB）

 

比如美國馬薩諸塞州的洋基羅核電站（Yankee Rowe NPP）, 185 MW的壓水堆于1960年建成并網，在服務了31年后于1992年關閉并采用了立即拆除，目前已經變成一塊大草坪。

 

 

圖片來源：MassLive.com

 

 

基于IAEA國際原子能機構的分析，從上世紀七、八十年代核電建設大潮算起，到2040年將會有200到400座機組等待退役，退役業務井噴。

 

數據來源：國際原子能機構在線數據庫

（IAEA PRIS）- 2020

 

退役是個純花錢的活兒，比起運行是為了經濟效應，退役更多是為了社會責任。所以要應用數字化技術實現以下價值：

 

  1. 保障安全 - 包括工作人員、居民、生態、環境
  2. 盡量省錢 - 降低項目復雜度、優化現場工序
  3. 循環經濟 - 放射性廢物僅占退役電廠的5%，按類別分離后有約90%的材料可進行有效的回收利用，保障可持續發展

 

 

比起國外的電廠，我國目前很老的核電站也才算“九零”后，離退休還有許多年，但依然要基于老外們的經驗未雨綢繆。

 

 

03/WHAT——做什么

 

乏燃料處理等高放廢物（HLW）有企業負責運輸和后處理，不屬于核電站本身組成部分，暫不在此討論。而核島的構筑物和系統按放射性類別大體可分為如下四類：

 

 

核電站放射性廢物在廠里的分布:

 

 

定義退役工作流程時完整和準確的信息是必要條件，然而大部分需要退役的電廠由于年頭長久，很多信息缺失、也沒有數字化的模型或數據，所以能做的就是盡量收集手頭的信息并進行集成和建模，如基于圖紙翻模和激光點云掃描的幾何模型，同時應用數字化仿真軟件進行作業流程優化。

 

對于新建電廠，則需要在設計階段就基于系統工程的原則提前考慮退役的關鍵應用場景，避免未來出現被動的情況。

 

 

 

04/HOW——怎么做

  1. 關鍵部件拆除作業指導書

 

a.基于現有圖紙翻模、并混合現場激光點云掃描建模。無需過度強調精細度，能滿足退役任務為優先。

 

 

 

b.將關鍵部件從點云模型中“實體化”并高亮

 

 

 

c.仿真部件拆除路徑并檢查碰撞，決定整體拆除或切割后拆除

 

 

d.生成3D現場作業指導書，以優化現場工人的作業流程

 

 

 

  1. 優化現場人員作業路徑與時間

 

a.  在模型中定義輻射區域、熱點、劑量等參數

 

 

b.  仿真軟件基于平臺DELMIA的人體工程學分析，將輻射場可視化，仿真并優化現場人員的作業路徑和時間

 

 

 

  1. 對于污染較嚴重區域的“臟活”，可應用智能機器人進行拆除、封存和運輸作業，并依托數字化仿真軟件來優化作業流程。

 

 

 

  1. 基于拆除后廢物的分級、以及運輸和庫存成本等多重要素，通過DELMIA-Quintiq進行分析并找出安全、省錢的優化方案。