人工智能和大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用研究

摘要：近些年，最熱的大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)已經(jīng)迅速發(fā)展，而核工業(yè)作為我國(guó)最重要的技術(shù)之一，目前我國(guó)對(duì)于核工業(yè)的研究和發(fā)展極為重視，所以如何與現(xiàn)如今的大數(shù)據(jù)，人工智能等新型信息技術(shù)相結(jié)合，從而發(fā)揮出更加巨大的價(jià)值是現(xiàn)如今的研究重點(diǎn)。本文將會(huì)結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能在核電領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景上進(jìn)行分析和探討，從而總結(jié)出可實(shí)操的策略和方向。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);人工智能;核電領(lǐng)域;應(yīng)用

人工智能技術(shù)因其擁有高效性和便捷性，可以自動(dòng)整合數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)等，這些都對(duì)技術(shù)行業(yè)帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響。所以如何在核電工程、核電運(yùn)營(yíng)、核電安全等服務(wù)與應(yīng)用方面，運(yùn)用大數(shù)據(jù)或人工智能進(jìn)行分析，是現(xiàn)如今的研究重點(diǎn)。

一、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2020年末，核電機(jī)組累計(jì)發(fā)電量已占總發(fā)電量的4.94%;核電機(jī)組也從2016年的10臺(tái)增加至49臺(tái)，排行全球第三;并且由我國(guó)自主研發(fā)，擁有完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“華龍一號(hào)”機(jī)組已經(jīng)并網(wǎng)成功，開(kāi)始裝料，這對(duì)于我國(guó)核電領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是非常重要的發(fā)展節(jié)點(diǎn)，這也代表著我國(guó)核電領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的完善。

（1）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

人工智能和大數(shù)據(jù)可以借助RPA機(jī)器人流程自動(dòng)化、智能識(shí)別引擎、規(guī)則引擎、流程引擎，通過(guò)深度學(xué)習(xí)、專(zhuān)業(yè)算法、區(qū)塊鏈等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的全過(guò)程自動(dòng)化，早在2016年，中國(guó)核電研究所已經(jīng)運(yùn)用信息技術(shù)為反應(yīng)堆開(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)程智能診斷平臺(tái)。同年，中國(guó)廣核集團(tuán)與清華大學(xué)簽署了深圳核電大數(shù)據(jù)治理框架協(xié)議，為核電工業(yè)建立屬于自己“大數(shù)據(jù)庫(kù)”，開(kāi)辟了核電數(shù)據(jù)鏈，可以實(shí)現(xiàn)核電單元的監(jiān)測(cè)分析，預(yù)警和智能管理支持。2019年，由35個(gè)相關(guān)單位組成了“核工業(yè)機(jī)器人與智能裝備協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟”，致力于將新型信息技術(shù)更好的融入核工業(yè)當(dāng)中，讓人工智能概念在核工業(yè)領(lǐng)域徹底落地生根，融為一體。

（2）國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)世界核協(xié)會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)來(lái)看，截止2020年全球累計(jì)457臺(tái)核電機(jī)組，其中美國(guó)以99臺(tái)位居榜首，法國(guó)以58臺(tái)居于第二。美國(guó)西屋公司的部件監(jiān)測(cè)應(yīng)用平臺(tái)構(gòu)建的相對(duì)完善，利用大數(shù)據(jù)與人工智能監(jiān)測(cè)，通過(guò)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與傳輸，從而提前預(yù)測(cè)和診斷故障。而法國(guó)則采取了監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修計(jì)劃，利用大數(shù)據(jù)和人工智能的前瞻性與及時(shí)性建立了專(zhuān)家系統(tǒng)。日本對(duì)人工智能機(jī)器人的研究一直處于先進(jìn)水準(zhǔn)，通過(guò)智能機(jī)器人完成核電站內(nèi)清掃和拍攝的工作任務(wù)，這也代表了人工智能技術(shù)在核電領(lǐng)域中應(yīng)用的重要性。

二、人工智能與大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域中的應(yīng)用

（1）核燃料勘探與采集

“數(shù)字礦山”是國(guó)家最重要的戰(zhàn)略資源組成部分，將采集到的信息數(shù)據(jù)不斷補(bǔ)充進(jìn)大數(shù)據(jù)庫(kù)，建立鈾礦管理系統(tǒng)、專(zhuān)家系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)等，幫助勘探、采集、設(shè)計(jì)等環(huán)境相互銜接形成閉環(huán)，從而達(dá)到提高效率、節(jié)約成本、降低危險(xiǎn)性的目的。

（2）核裝備制造

在核裝備制造過(guò)程中融入人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)將會(huì)形成非結(jié)構(gòu)化的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠全面檢測(cè)項(xiàng)目的安全和準(zhǔn)確性，確保信息收集的范圍與效率，提高信息處理能力，并在此基礎(chǔ)上為決策者提供切合實(shí)際的參考數(shù)據(jù)，利用專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行智能分析。

（3）核電工程應(yīng)用

在建造之初對(duì)核反應(yīng)堆相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)是難點(diǎn)之一，在建造過(guò)程中更是涉及了工程數(shù)據(jù)、建造數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、資金數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)庫(kù)則會(huì)把這些數(shù)據(jù)整合儲(chǔ)存，進(jìn)行分類(lèi)記錄，滿(mǎn)足施工過(guò)程中任一環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)據(jù)的訴求，從而提升工作效率，方便了解當(dāng)前進(jìn)度。

（4）核電運(yùn)營(yíng)

核電運(yùn)營(yíng)過(guò)程中所產(chǎn)生的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)，可以利用數(shù)據(jù)庫(kù)整理在案，不僅方便積累經(jīng)驗(yàn)，更方便工作人員實(shí)時(shí)調(diào)取、了解，從而降低溝通成本。也可以利用人工智能技術(shù)與化學(xué)診斷技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，從而精準(zhǔn)判斷二回路設(shè)備故障源頭，能夠讓工作人員更加了解設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，制定檢修計(jì)劃等決策，正常設(shè)備的使用壽命，穩(wěn)健運(yùn)行。

（5）核電安全

為了確保安全，每個(gè)核電站都有數(shù)十個(gè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)核電相關(guān)的方方面面，其中蘊(yùn)含了數(shù)百種專(zhuān)業(yè)知識(shí)和設(shè)備數(shù)據(jù)，維護(hù)的工程量較為浩大，通過(guò)人力對(duì)比、分析數(shù)據(jù)是極為龐大的工程，建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)從而提高核電站的控制水平，利用人工智能評(píng)估系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為分析與決策提供準(zhǔn)確詳實(shí)的數(shù)據(jù)支持，確保核電能夠安全運(yùn)行。

（6）服務(wù)與技術(shù)

核技術(shù)是利用核輻射誘變種子中的中子或質(zhì)子，從而產(chǎn)生基因變異，選取人們想要的變異個(gè)體進(jìn)行培育與研究，但現(xiàn)如今對(duì)核技術(shù)的利用仍然存在極大的隨機(jī)性，沒(méi)有系統(tǒng)的管理和試驗(yàn)，更沒(méi)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)整合，所以利用人提供智能系統(tǒng)通過(guò)電腦端進(jìn)行模擬誘變過(guò)程，從而演算種子變異基因組DNA的排列組合，監(jiān)測(cè)虛擬模型獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)與結(jié)果，不僅試驗(yàn)的可控性更強(qiáng)，還能以更低的成本定向育種。

（7）核電機(jī)器人

在核工業(yè)領(lǐng)域中，多數(shù)環(huán)境與設(shè)施都存在著較強(qiáng)的放射性，所以可以利用人工智能與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，將維護(hù)關(guān)鍵設(shè)施或處置放射性廢物等工作交給智能機(jī)器人，不僅可以降低維護(hù)設(shè)備的成本，也能確保工作人員的安全，還能解決人工操作受限問(wèn)題。

（8）核設(shè)施退役

核設(shè)備退役不僅需要幾十甚至上百年的時(shí)間，還需要確保核設(shè)備退役的安全性，盡可能降低對(duì)外部環(huán)境的影響。所以利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)結(jié)合建立仿真模型，根據(jù)現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)模擬評(píng)估，拆分步驟優(yōu)化方法，輔助專(zhuān)家進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整，降低核設(shè)施退役的成本。

三、結(jié)語(yǔ)

在核電領(lǐng)域，利用大數(shù)據(jù)和人工智能已經(jīng)成為不可避免發(fā)展趨勢(shì)，信息技術(shù)的融合不僅能夠節(jié)約核電工程的運(yùn)營(yíng)成本和建設(shè)成本還能提高核電領(lǐng)域的安全性，數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合也為核電領(lǐng)域發(fā)展提供了強(qiáng)有力的后盾。本文從大數(shù)據(jù)和人工智能在核電領(lǐng)域的應(yīng)用上進(jìn)行分析和總結(jié)，希望能夠?yàn)楹斯I(yè)，與大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)相結(jié)合，提供更多的思路與參考。

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作者簡(jiǎn)介：盧雙峰（1989.12.02）男，籍貫：河南洛陽(yáng)，最高學(xué)歷：本科，目前職稱(chēng)：中級(jí)工程師。