10月8日，世界經(jīng)濟論壇（WEF）正式公布，三門核電作為第四次工業(yè)革命（4IR）先進技術(shù)的代表，成功入選全球“燈塔工廠”（Lighthouse Network）。目前，全球共有172座“燈塔工廠”，其中，中國有74家。三門核電為中核集團下屬企業(yè)中第一家獲得“燈塔工廠”的企業(yè)，也是全球核電行業(yè)首家“燈塔工廠”。

“燈塔工廠”是全球“工業(yè)4.0技術(shù)應(yīng)用”和“數(shù)字化制造”最佳實踐工廠，代表著全球工廠智能制造和數(shù)字化技術(shù)的最高水平。由世界經(jīng)濟論壇和麥肯錫公司于2018年發(fā)起遴選，旨在形成全球工廠中將4IR應(yīng)用于企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等各方面實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最優(yōu)實踐案例。“燈塔工廠”不僅自身具備優(yōu)秀的生產(chǎn)能力，而且能通過示范和引領(lǐng)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈中的上下游企業(yè)走向智能化，提升新型工業(yè)化整體水平。“燈塔工廠”就像燈塔一樣，照亮工業(yè)生產(chǎn)的未來之路，指引整個行業(yè)向智能化制造的方向前進。

我們一起走進這座站國際前沿的核電站，感受數(shù)智化技術(shù)賦能新質(zhì)生產(chǎn)力的力量！

AI賦能核電

關(guān)鍵設(shè)備可靠性管理

“給水前置泵A軸承振動（X）（非驅(qū)動端）（10FWS-YT101A1）：動態(tài)閾值報警高高報，當(dāng)前值：3.29mm/s，測點報警時間：2024-08-09 10∶49∶59。”三門核電系統(tǒng)工程師一收到短信通知，立刻進入設(shè)備健康管理系統(tǒng)（PHM）進行確認(rèn)，并按照系統(tǒng)推薦的診斷方案進行現(xiàn)場診斷。AI賦能的設(shè)備健康管理系統(tǒng)采用工業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，結(jié)合先進的工業(yè)AI增強智能技術(shù)、非介入式智能傳感技術(shù)及設(shè)備故障預(yù)測與健康管理技術(shù)，對核電機組海量運行數(shù)據(jù)進行智能分析和價值挖掘，系統(tǒng)全面覆蓋了主泵、循泵、風(fēng)機、汽輪機、變壓器等各類核電站關(guān)鍵敏感設(shè)備，針對設(shè)備存在的定期人工巡檢強度大、監(jiān)測不及時等問題，利用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)各種在線監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的在線實時監(jiān)測和評估，提高設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和評估的精準(zhǔn)度和及時性，由月級別的定期離線巡檢，提升為小時級別的在線監(jiān)測。通過設(shè)備健康監(jiān)測系統(tǒng)的建立和使用，可降低非預(yù)期停機概率30%，減少現(xiàn)場巡檢人員50%，有效縮短故障排故時間60%，降低備品備件約30%。

AI定制機器人

入列高風(fēng)險區(qū)域作業(yè)

安全殼是核電站包容放射性物質(zhì)的重要安全屏障，需對其進行定期安全檢查，以保證其安全可靠，簡稱在役檢查。在役檢查需要在機組大修期間執(zhí)行，為避免人員乘坐吊籃至高處開展長時間作業(yè)導(dǎo)致的安全風(fēng)險，三門核電研發(fā)了耐輻照的磁吸附壁面爬行機器人。

大修期間，工作人員位于安全殼底部，操控機器人對空氣導(dǎo)流板區(qū)域進行檢查，實現(xiàn)了狹小空間、長距離、大容積、大面積、針對垂直壁面的檢查，在核電行業(yè)內(nèi)首次成功地應(yīng)用在直徑40米的圓筒型容器（即安全殼）上。它能在狹小空間進行全方位的移動和精確定位，并通過視頻檢測設(shè)備和圖像算法進行信息的識別和數(shù)據(jù)的計算，成功滿足了法規(guī)對檢查覆蓋率的要求，使在役檢查覆蓋率達到100%，避免了人員高處作業(yè)的安全風(fēng)險。

此外，三門核電開發(fā)出智能巡檢機器人，搭載有視頻檢查設(shè)備，能進行移動、定位，對設(shè)備情況進行視頻采集，并通過圖像算法進行信息的識別和數(shù)據(jù)的計算，極大程度地提升了運行巡檢工作效率。

核反應(yīng)堆堆芯功率先進分析

太上老君的煉丹爐里是什么光景，得煉就一副火眼金睛才能看明白，而核反應(yīng)堆的堆芯里有什么乾坤，則需要一套專業(yè)可靠的堆芯監(jiān)測系統(tǒng)方能一探究竟。先進的在線監(jiān)測系統(tǒng)24小時不間斷采集反應(yīng)堆內(nèi)儀表提供的測量數(shù)據(jù)，結(jié)合內(nèi)置的理論算法，精確還原出反應(yīng)堆堆芯的實時三維功率分布，相當(dāng)于反應(yīng)堆的數(shù)字孿生體，讓人一目了然。它顯著優(yōu)化了傳統(tǒng)核電站的測量試驗方法，能有效減少運行空間的過度約束，降低操縱員的工作負(fù)擔(dān)，節(jié)約每次大修后首次升滿功率時間。有了這對“火眼金睛”，反應(yīng)堆操縱員既可以預(yù)先識別并避免可能的危險工況，又能夠合理發(fā)揮反應(yīng)堆的運行潛力，讓核能更好地為人類文明增光添彩。

機組運行風(fēng)險監(jiān)測先進分析

根據(jù)國際原子能機構(gòu)的要求，核電站需要監(jiān)測機組的核安全水平。運行機組的核安全水平到底處于何種水平？是否還有潛在的風(fēng)險挑戰(zhàn)？這些問題的答案均可以通過風(fēng)險監(jiān)測工具進行解答。

傳統(tǒng)的風(fēng)險監(jiān)測工具依賴于人工輸入，操作復(fù)雜且評價過程中存在人因失誤問題。為消除傳統(tǒng)風(fēng)險監(jiān)測器存在的不足，三門核電組織了一支攻堅克難小隊，全面梳理了電廠的信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并成功開發(fā)了風(fēng)險監(jiān)測工具所需數(shù)據(jù)的自動獲取邏輯，在行業(yè)上率先實現(xiàn)核風(fēng)險的自動評價以及核風(fēng)險源的自動查找功能，提升了風(fēng)險評價的效率和準(zhǔn)確性。風(fēng)險監(jiān)測工具利用概率安全分析方法，使用事件樹和故障樹建立核電機組模型，開發(fā)風(fēng)險監(jiān)測器用于配置風(fēng)險管理工作，定量化計算核電機組在不同配置狀態(tài)下的核安全水平，例如堆芯損傷頻率和早期大量放射性釋放頻率；開發(fā)判斷邏輯算法，抓取機組運行模式、設(shè)備運行/備用狀態(tài)、不可用設(shè)備信息等核電機組實際運行配置數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動計算實時風(fēng)險指標(biāo)和三日滾動計劃風(fēng)險指標(biāo)，并自動開展風(fēng)險原因查找和風(fēng)險處置。它在國內(nèi)率先實現(xiàn)了風(fēng)險監(jiān)測器的自動化風(fēng)險評價和風(fēng)險原因查找的閉環(huán)，提升風(fēng)險評價的效率和準(zhǔn)確性。截至目前，風(fēng)險監(jiān)測工具已幫助電廠成功排查了40多處潛在風(fēng)險源。

核電廠化學(xué)系統(tǒng)走向數(shù)智化

三門核電錨定三代核電化學(xué)領(lǐng)域技術(shù)前沿，針對壓水堆一、二回路高分析頻率的化學(xué)控制參數(shù)開發(fā)自動取樣系統(tǒng)、化學(xué)自動分析系統(tǒng)與儀器：如一回路在線鋅表、在線離子色譜儀、高精度在線硼測量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動上傳、趨勢分析、自動識別異常；開展智慧實驗室建設(shè)，實現(xiàn)實驗室數(shù)據(jù)采集智能化，達到自動判斷、自動計劃、自動質(zhì)控；投運化學(xué)智能巡檢機器人，實現(xiàn)二回路取樣系統(tǒng)自動巡檢；pH分析機器人、高純鍺自動進樣機械臂、液閃制樣機器人、樣品轉(zhuǎn)運機器人等在緊鑼密鼓的測試中；人工智能的化學(xué)診斷系統(tǒng)已納入研發(fā)計劃并正在實施，預(yù)期通過建立化學(xué)專家知識庫和運用AI技術(shù)，實現(xiàn)化學(xué)數(shù)據(jù)異常快速診斷。

三門核電創(chuàng)建的“浙江省先進壓水堆水化學(xué)技術(shù)和材料研究重點實驗室”已通過浙江省科技廳的評審和論證，作為核電廠智慧化學(xué)項目研發(fā)重要平臺，統(tǒng)籌推進“產(chǎn)學(xué)研用”一體化發(fā)展，重點圍繞核反應(yīng)堆工質(zhì)化學(xué)行為基礎(chǔ)理論與新材料研究、核電化學(xué)控制技術(shù)優(yōu)化研究、核電先進化學(xué)測量方法研發(fā)及智慧化學(xué)建設(shè)等方向，致力打造國內(nèi)首個核電化學(xué)領(lǐng)域“黑燈實驗室”——依靠機器人自主完成實驗室工作，將工程師從日常重復(fù)、繁瑣的工作中解放出來，從事更深入的專業(yè)技術(shù)研究。智慧化學(xué)顯著提升了核電廠化學(xué)監(jiān)督的效率和安全質(zhì)量水平，降低了成本，為核電行業(yè)帶來深遠變革。

仿真技術(shù)融入核電

關(guān)鍵崗位人員培訓(xùn)

核電站里的操作比大多數(shù)行業(yè)都要復(fù)雜，還要考慮到核電站對安全的更高要求，關(guān)鍵生產(chǎn)崗位的人員每天需要面對不同工況的機組情況，真實的提前演練和培訓(xùn)必不可少。

深度仿真技術(shù)的應(yīng)用，為三門核電帶來了VR+人因安全作業(yè)體驗平臺，加入關(guān)鍵崗位人員培訓(xùn)序列。在這里可以坐上360°旋轉(zhuǎn)的升降座椅，戴上VR眼鏡，手握精準(zhǔn)的操作手柄，開始一次近乎真實的核電工作體驗；可以選擇特定體驗場景，或是爬上7米以上的高處作業(yè)平臺，或是切割管道的動火作業(yè)，又或是執(zhí)行電氣測絕緣操作。如此這般“理—虛—實”的立體化智慧型教學(xué)環(huán)境，打造了“平臺+資源”型的虛實結(jié)合復(fù)雜場景。通過身臨其境的VR體驗讓那些原本不能在實際機組上開展的演練鮮活地展示眼前。

這樣的模擬演練在核電站還有個更加真實的存在——全數(shù)字化模擬機，可以模擬整個核電站的運行情況，以便于核電運行操縱員應(yīng)對可能發(fā)生的應(yīng)急狀況甚至事故工況。這套全數(shù)字化模擬機采用了先進的數(shù)字孿生模型，并根據(jù)機組的實際數(shù)據(jù)對模擬機的參數(shù)進行了多次校正，持續(xù)保證全范圍模擬機的高精度仿真。

三門核電不斷追求卓越，勇于挑戰(zhàn)自我。“燈塔工廠”的入選是三門核電追求高質(zhì)量發(fā)展的里程碑，也是探尋數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力提升方向和建設(shè)路徑的新起點。三門核電將統(tǒng)籌發(fā)布“燈塔工廠”建設(shè)規(guī)劃，在智能電廠的設(shè)備層、智能監(jiān)控層、智能管理層進一步深化應(yīng)用工業(yè)4.0相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)電廠的全面感知、自動監(jiān)測和優(yōu)化控制。通過數(shù)字化、智能化進一步筑牢核電發(fā)展根基，不斷提速高端化、智能化、綠色化發(fā)展步伐，讓“燈塔工廠”不僅照亮自己，同時引領(lǐng)他人，為核電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入更多指引方向、照亮航線的重要航標(biāo)，擦亮中國核電世界“燈塔工廠”名片！

（本版圖片由三門核電提供）