人工智能和大數(shù)據(jù)在核電領域的應用研究

摘要：近些年，最熱的大數(shù)據(jù)和人工智能技術已經迅速發(fā)展，而核工業(yè)作為我國最重要的技術之一，目前我國對于核工業(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相結合，從而發(fā)揮出更加巨大的價值是現(xiàn)如今的研究重點。本文將會結合大數(shù)據(jù)和人工智能在核電領域的應用場景上進行分析和探討，從而總結出可實操的策略和方向。

關鍵詞：大數(shù)據(jù);人工智能;核電領域;應用

人工智能技術因其擁有高效性和便捷性，可以自動整合數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)等，這些都對技術行業(yè)帶來了深遠的影響。所以如何在核電工程、核電運營、核電安全等服務與應用方面，運用大數(shù)據(jù)或人工智能進行分析，是現(xiàn)如今的研究重點。

一、國內外發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計，截止2020年末，核電機組累計發(fā)電量已占總發(fā)電量的4.94%;核電機組也從2016年的10臺增加至49臺，排行全球第三;并且由我國自主研發(fā)，擁有完整知識產權的“華龍一號”機組已經并網成功，開始裝料，這對于我國核電領域來說是非常重要的發(fā)展節(jié)點，這也代表著我國核電領域相關技術的完善。

（1）國內發(fā)展現(xiàn)狀

人工智能和大數(shù)據(jù)可以借助RPA機器人流程自動化、智能識別引擎、規(guī)則引擎、流程引擎，通過深度學習、專業(yè)算法、區(qū)塊鏈等技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的全過程自動化，早在2016年，中國核電研究所已經運用信息技術為反應堆開發(fā)了遠程智能診斷平臺。同年，中國廣核集團與清華大學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”，開辟了核電數(shù)據(jù)鏈，可以實現(xiàn)核電單元的監(jiān)測分析，預警和智能管理支持。2019年，由35個相關單位組成了“核工業(yè)機器人與智能裝備協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟”，致力于將新型信息技術更好的融入核工業(yè)當中，讓人工智能概念在核工業(yè)領域徹底落地生根，融為一體。

（2）國外發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)世界核協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，截止2020年全球累計457臺核電機組，其中美國以99臺位居榜首，法國以58臺居于第二。美國西屋公司的部件監(jiān)測應用平臺構建的相對完善，利用大數(shù)據(jù)與人工智能監(jiān)測，通過計算機將數(shù)據(jù)進行整合與傳輸，從而提前預測和診斷故障。而法國則采取了監(jiān)測實現(xiàn)狀態(tài)檢修計劃，利用大數(shù)據(jù)和人工智能的前瞻性與及時性建立了專家系統(tǒng)。日本對人工智能機器人的研究一直處于先進水準，通過智能機器人完成核電站內清掃和拍攝的工作任務，這也代表了人工智能技術在核電領域中應用的重要性。

二、人工智能與大數(shù)據(jù)在核電領域中的應用

（1）核燃料勘探與采集

“數(shù)字礦山”是國家最重要的戰(zhàn)略資源組成部分，將采集到的信息數(shù)據(jù)不斷補充進大數(shù)據(jù)庫，建立鈾礦管理系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、技術系統(tǒng)等，幫助勘探、采集、設計等環(huán)境相互銜接形成閉環(huán)，從而達到提高效率、節(jié)約成本、降低危險性的目的。

（2）核裝備制造

在核裝備制造過程中融入人工智能與大數(shù)據(jù)技術將會形成非結構化的存儲數(shù)據(jù)庫，能夠全面檢測項目的安全和準確性，確保信息收集的范圍與效率，提高信息處理能力，并在此基礎上為決策者提供切合實際的參考數(shù)據(jù)，利用專家系統(tǒng)、神經網絡等先進數(shù)據(jù)處理器進行智能分析。

（3）核電工程應用

在建造之初對核反應堆相關設備的設計是難點之一，在建造過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)測數(shù)據(jù)、資金數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)庫則會把這些數(shù)據(jù)整合儲存，進行分類記錄，滿足施工過程中任一環(huán)節(jié)對數(shù)據(jù)的訴求，從而提升工作效率，方便了解當前進度。

（4）核電運營

核電運營過程中所產生的專業(yè)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)，可以利用數(shù)據(jù)庫整理在案，不僅方便積累經驗，更方便工作人員實時調取、了解，從而降低溝通成本。也可以利用人工智能技術與化學診斷技術相結合，從而實現(xiàn)自動化監(jiān)測，從而精準判斷二回路設備故障源頭，能夠讓工作人員更加了解設備的運轉情況，制定檢修計劃等決策，正常設備的使用壽命，穩(wěn)健運行。

（5）核電安全

為了確保安全，每個核電站都有數(shù)十個系統(tǒng)，監(jiān)測核電相關的方方面面，其中蘊含了數(shù)百種專業(yè)知識和設備數(shù)據(jù)，維護的工程量較為浩大，通過人力對比、分析數(shù)據(jù)是極為龐大的工程，建立相應數(shù)據(jù)庫從而提高核電站的控制水平，利用人工智能評估系統(tǒng)實時監(jiān)測，為分析與決策提供準確詳實的數(shù)據(jù)支持，確保核電能夠安全運行。

（6）服務與技術

核技術是利用核輻射誘變種子中的中子或質子，從而產生基因變異，選取人們想要的變異個體進行培育與研究，但現(xiàn)如今對核技術的利用仍然存在極大的隨機性，沒有系統(tǒng)的管理和試驗，更沒有相應的數(shù)據(jù)整合，所以利用人提供智能系統(tǒng)通過電腦端進行模擬誘變過程，從而演算種子變異基因組DNA的排列組合，監(jiān)測虛擬模型獲得相應數(shù)據(jù)與結果，不僅試驗的可控性更強，還能以更低的成本定向育種。

（7）核電機器人

在核工業(yè)領域中，多數(shù)環(huán)境與設施都存在著較強的放射性，所以可以利用人工智能與機器人技術相結合，將維護關鍵設施或處置放射性廢物等工作交給智能機器人，不僅可以降低維護設備的成本，也能確保工作人員的安全，還能解決人工操作受限問題。

（8）核設施退役

核設備退役不僅需要幾十甚至上百年的時間，還需要確保核設備退役的安全性，盡可能降低對外部環(huán)境的影響。所以利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術結合建立仿真模型，根據(jù)現(xiàn)實數(shù)據(jù)模擬評估，拆分步驟優(yōu)化方法，輔助專家進行計劃調整，降低核設施退役的成本。

三、結語

在核電領域，利用大數(shù)據(jù)和人工智能已經成為不可避免發(fā)展趨勢，信息技術的融合不僅能夠節(jié)約核電工程的運營成本和建設成本還能提高核電領域的安全性，數(shù)據(jù)技術的結合也為核電領域發(fā)展提供了強有力的后盾。本文從大數(shù)據(jù)和人工智能在核電領域的應用上進行分析和總結，希望能夠為核工業(yè)，與大數(shù)據(jù)和人工智能技術相結合，提供更多的思路與參考。

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作者簡介：盧雙峰（1989.12.02）男，籍貫：河南洛陽，最高學歷：本科，目前職稱：中級工程師。