核設(shè)施退役數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用思路

張星 李竟成

摘 ? 要：隨著社會的發(fā)展與進(jìn)步，我國的核事業(yè)獲得了快速發(fā)展，為國防工業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。但是也形成了大量待退役的核設(shè)施，由于其存在大量放射性物質(zhì)，退役成本高、過程復(fù)雜，是我國核工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中重要的工程項目，因此需要采用科學(xué)有效的退役方案與管理手段來進(jìn)行拆除工作。本文基于此展開研究，提出核設(shè)施退役的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用思路，確保退役方案的安全性和效率性，并降低工程費用支出，主要包括基于模型的數(shù)字化退役虛擬仿真與核設(shè)施退役施工數(shù)字化管理兩部分內(nèi)容，實現(xiàn)核設(shè)施退役方案制定虛擬化、計劃資源信息化、實施過程可視化，并實現(xiàn)放射性“三廢”全過程追蹤與管理。

關(guān)鍵詞：核設(shè)施退役 ?數(shù)字化技術(shù) ?退役方案

中圖分類號：TL822 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）06（a）-0042-02

1 ?背景說明

核設(shè)施退役是世界上核設(shè)施運營單位面臨的最大難題。核設(shè)施退役是一項系統(tǒng)工程，不是簡單的拆除活動，特別是在拆除過程中會產(chǎn)生大量放射性“三廢”，其難度和復(fù)雜性一般會超過新建工程，必須要有周密的退役計劃，需要對個體、整體及關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行反復(fù)對比和推敲，既要保證退役方案安全、可靠，又必須兼顧效率和費用等問題。

退役方案通常根據(jù)工程圖紙和報告文件等原始資料來制定。核設(shè)施通常具有系統(tǒng)復(fù)雜、空間緊湊的特點，利用二維圖紙很難制定出周密的退役計劃（特別是作業(yè)層次的文件），制定后的退役計劃也缺乏有效的驗證和演示手段，在去污和拆除過程中極易出現(xiàn)考慮不周的問題，導(dǎo)致進(jìn)度滯后、費用增加，甚至可能發(fā)生事故。

目前基于模型的數(shù)字化技術(shù)在工程管理領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用，包括三維模型、施工進(jìn)度、費用等5D管理，為項目實施提供了數(shù)字化可視化的協(xié)同管理手段，達(dá)到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質(zhì)量的目的，同時為項目和企業(yè)提供數(shù)據(jù)支撐，積累經(jīng)驗，促進(jìn)技術(shù)與管理的優(yōu)化與改進(jìn)。

在核設(shè)施退役領(lǐng)域，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)可提供科學(xué)的有效的退役驗證和演示手段，為制定出數(shù)字化、可視化、協(xié)同化的退役計劃創(chuàng)造條件，最大限度減少因退役計劃不周導(dǎo)致進(jìn)度滯后、費用增加、發(fā)生事故的可能性，使退役過程在安全、質(zhì)量、進(jìn)度、費用可控。另外，由于放射性廢物管理關(guān)系到公眾和環(huán)境的安全，可能影響幾代人的健康，退役實施周期通常會長達(dá)十幾年甚至幾十年之久，因此，退役“三廢”信息必須妥善保存，且確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和可追溯性。

2 ?方案詳細(xì)說明

2.1 總體方案

開展核設(shè)施數(shù)字化退役工作，包括基于模型的數(shù)字化退役虛擬仿真和核設(shè)施退役施工數(shù)字化管理，實現(xiàn)核設(shè)施三維的可視化、數(shù)字化、虛擬化的退役方案制定與優(yōu)化功能以及施工項目多個維度的數(shù)字化管理，為制定周密的退役計劃提供有效的驗證工具，并為退役實施過程提供數(shù)字化作業(yè)指導(dǎo)與全過程管理。

2.2 核設(shè)施基于模型的數(shù)字化退役虛擬仿真系統(tǒng)

（1）利用激光掃描與模型重建技術(shù)進(jìn)行退役設(shè)施數(shù)據(jù)還原，避免竣工圖資料缺失或與實物不符造成的拆卸方案制定錯誤，減少帶輻射工業(yè)廠房人工測量的風(fēng)險。主要步驟包括利用激光掃描設(shè)備對工廠進(jìn)行三維掃描，再參照掃描形成的工廠三維點云模型，利用三維建模軟件建立三維虛擬工廠，實現(xiàn)工廠每一個設(shè)備、管件、構(gòu)件的數(shù)字化，為數(shù)字化管理與應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

（2）工廠數(shù)字化資產(chǎn)編碼，首先根據(jù)退役廠房特點，將三維模型中所有設(shè)備、管件、構(gòu)件進(jìn)行唯一標(biāo)準(zhǔn)化編號，并根據(jù)對象類型、放射性程度、廢物類型、去污方式等特點制定模型、文檔的標(biāo)識規(guī)則，保證所有退役對象能夠唯一識別、統(tǒng)一管理、批量處理。

（3）工廠信息數(shù)字化集成，將紙質(zhì)資料電子化，通過掃描、文字識別將布置圖、流程圖、設(shè)備圖紙、技改說明等紙質(zhì)資料處理成PDF、SVG文件，文件按照退役工程數(shù)字化編碼規(guī)則進(jìn)行命名，利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模型、文檔的智能關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)基于模型的工廠信息快速查詢與上下文關(guān)聯(lián)，為后續(xù)工作智能提供全面綜合的決策依據(jù)。

（4）開發(fā)核設(shè)施基于模型的拆卸方案分析與優(yōu)化系統(tǒng)，實現(xiàn)退役設(shè)施智能拆卸方案制定，進(jìn)行虛擬拆卸驗證與優(yōu)化，并利用其他項目設(shè)計數(shù)據(jù)分析提高退役后設(shè)備、管件的重復(fù)利用率。

（5）開發(fā)可視化污染物分類數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，利用模型分析與現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)建立可視化的污染物分布三維模型，開展作業(yè)方案劑量模擬，為放射性分析與退役作業(yè)提供依據(jù)。

2.3 基于模型的核設(shè)施退役施工數(shù)字化管理系統(tǒng)

（1）開發(fā)退役計劃與進(jìn)度數(shù)字化管理系統(tǒng)，利用模型數(shù)據(jù)輔助制度退役工作量與計劃，結(jié)合基于模型的施工進(jìn)度、費用等多維度可視化管理，實現(xiàn)數(shù)字化進(jìn)度監(jiān)督與動態(tài)調(diào)整，全面協(xié)調(diào)人員安排與工作計劃，保證項目各個環(huán)節(jié)順暢銜接。

（2）開發(fā)退役設(shè)施、設(shè)備全流程追蹤與管理系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)與智能識別技術(shù)追蹤拆卸后物品及“三廢”的清洗、運輸、出入庫狀態(tài)、庫房容量及零配件存量等，減少各個環(huán)節(jié)信息不暢帶來的施工延誤，保證放射性物品的安全可控。針對不同退役對象處置流程建立相應(yīng)的數(shù)字化作業(yè)流，并為退役對象所處的處置階段設(shè)定狀態(tài)，例如主工藝管線中某一法蘭，每個狀態(tài)設(shè)定0至50的狀態(tài)值。

（3）開發(fā)基于模型的退役項目工作包與成本管理系統(tǒng)，利用模型計算退役設(shè)施拆卸、清洗與運輸工作量，結(jié)合人員工作輻射劑量模擬數(shù)據(jù)下發(fā)工作包，既要高效完成工作又要確保輻射劑量安全，并對切割拆卸、清洗、運輸?shù)裙ぷ鞒杀具M(jìn)行計算，為項目核算提供詳實準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并為其他退役項目估算提供經(jīng)驗。

3 ?預(yù)期效益和價值

數(shù)字化核設(shè)施退役方案通過搭建工廠三維模型建立基于模型的數(shù)據(jù)框架，集成圖紙、說明、記錄實現(xiàn)信息來源唯一與高效利用;錄入放射性污染水平、退役計劃進(jìn)度、處置費用等數(shù)據(jù)實現(xiàn)退役過程多維度模擬;通過基于模型的退役單元全處置過程數(shù)字化追蹤與管理實現(xiàn)退役工程進(jìn)度可視化、各個環(huán)節(jié)高效銜接、所有退役對象閉環(huán)管理，為工程管理決策提供有力依據(jù)。

核設(shè)施退役的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用將提高核設(shè)施退役水平，保障放射性廢物不泄露，為后續(xù)核設(shè)施退役提供重要數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，并將作為數(shù)字化工業(yè)遺產(chǎn)見證核工業(yè)在我國國防建設(shè)事業(yè)中做出的重要貢獻(xiàn)。

4 ?結(jié)語

我國的核設(shè)施退役需要采取周密的退役計劃來進(jìn)行退役工作，這種退役工作會耗費大量的資金成本支出，并存在放射性泄漏等風(fēng)險。在現(xiàn)階段的數(shù)字時代，應(yīng)當(dāng)有效利用先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)備和數(shù)字化管理手段促進(jìn)退役技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，避免放射性廢物泄露，為后續(xù)的核設(shè)施退役工作提供寶貴的借鑒數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，從而有效完成核設(shè)施退役，確保核設(shè)施退役效率，保障核工業(yè)綠色安全可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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