核設施退役數(shù)字化技術應用思路

張星 李竟成

摘 ? 要：隨著社會的發(fā)展與進步，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)濟建設做出了重要貢獻。但是也形成了大量待退役的核設施，由于其存在大量放射性物質，退役成本高、過程復雜，是我國核工業(yè)領域當中重要的工程項目，因此需要采用科學有效的退役方案與管理手段來進行拆除工作。本文基于此展開研究，提出核設施退役的數(shù)字化技術應用思路，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施退役施工數(shù)字化管理兩部分內容，實現(xiàn)核設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。

關鍵詞：核設施退役 ?數(shù)字化技術 ?退役方案

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

1 ?背景說明

核設施退役是世界上核設施運營單位面臨的最大難題。核設施退役是一項系統(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、整體及關聯(lián)關系進行反復對比和推敲，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。核設施通常具有系統(tǒng)復雜、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，導致進度滯后、費用增加，甚至可能發(fā)生事故。

目前基于模型的數(shù)字化技術在工程管理領域得到了大量應用，包括三維模型、施工進度、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，達到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質量的目的，同時為項目和企業(yè)提供數(shù)據(jù)支撐，積累經(jīng)驗，促進技術與管理的優(yōu)化與改進。

在核設施退役領域，應用數(shù)字化技術可提供科學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致進度滯后、費用增加、發(fā)生事故的可能性，使退役過程在安全、質量、進度、費用可控。另外，由于放射性廢物管理關系到公眾和環(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)的準確性、完整性和可追溯性。

2 ?方案詳細說明

2.1 總體方案

開展核設施數(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施退役施工數(shù)字化管理，實現(xiàn)核設施三維的可視化、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)指導與全過程管理。

2.2 核設施基于模型的數(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進行退役設施數(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)廠房人工測量的風險。主要步驟包括利用激光掃描設備對工廠進行三維掃描，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)工廠每一個設備、管件、構件的數(shù)字化，為數(shù)字化管理與應用提供基礎。

（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備、管件、構件進行唯一標準化編號，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，將紙質資料電子化，通過掃描、文字識別將布置圖、流程圖、設備圖紙、技改說明等紙質資料處理成PDF、SVG文件，文件按照退役工程數(shù)字化編碼規(guī)則進行命名，利用計算機技術進行模型、文檔的智能關聯(lián)，實現(xiàn)基于模型的工廠信息快速查詢與上下文關聯(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)退役設施智能拆卸方案制定，進行虛擬拆卸驗證與優(yōu)化，并利用其他項目設計數(shù)據(jù)分析提高退役后設備、管件的重復利用率。

（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 基于模型的核設施退役施工數(shù)字化管理系統(tǒng)

（1）開發(fā)退役計劃與進度數(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，結合基于模型的施工進度、費用等多維度可視化管理，實現(xiàn)數(shù)字化進度監(jiān)督與動態(tài)調整，全面協(xié)調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)退役設施、設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的數(shù)字化作業(yè)流，并為退役對象所處的處置階段設定狀態(tài)，例如主工藝管線中某一法蘭，每個狀態(tài)設定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施拆卸、清洗與運輸工作量，結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行計算，為項目核算提供詳實準確的數(shù)據(jù)，并為其他退役項目估算提供經(jīng)驗。

3 ?預期效益和價值

數(shù)字化核設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)。

核設施退役的數(shù)字化技術應用將提高核設施退役水平，保障放射性廢物不泄露，為后續(xù)核設施退役提供重要數(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)在我國國防建設事業(yè)中做出的重要貢獻。

4 ?結語

我國的核設施退役需要采取周密的退役計劃來進行退役工作，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險。在現(xiàn)階段的數(shù)字時代，應當有效利用先進的數(shù)字化設備和數(shù)字化管理手段促進退役技術的發(fā)展與創(chuàng)新，避免放射性廢物泄露，為后續(xù)的核設施退役工作提供寶貴的借鑒數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，從而有效完成核設施退役，確保核設施退役效率，保障核工業(yè)綠色安全可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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