核工程中人工智能技術(shù)的應(yīng)用與進(jìn)展

葛寶英 蔣浩然

上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司 上海 200000

核工程中人工智能的應(yīng)用主要分為八類，其中包括核電站設(shè)備的研究和開發(fā)，控制反應(yīng)堆和運(yùn)行自動化，運(yùn)營和維修支援的系統(tǒng)，智能報(bào)警以及對其的顯示，智能機(jī)器人和事故故障管理等系統(tǒng)以及系統(tǒng)的故障診斷等。近些年來，通過人類的不斷研究，通過系統(tǒng)完全性的分析，人工智能技術(shù)在正確評估核電站概率和審視核電站等領(lǐng)域已經(jīng)取得勝利，并以此為基點(diǎn)創(chuàng)造出了更多的專家系統(tǒng)[1]。

1 人工智能理論以及控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在設(shè)計(jì)之前我們首先需要對準(zhǔn)備控制的對象設(shè)計(jì)出一定的模型結(jié)構(gòu)，由于目前階段我們無法確定整個模型的具體參數(shù)，由于具體的數(shù)據(jù)是由一些具體的實(shí)際情況和不確定的因素共同組成的，這些非線性的信息都是不確定的，這使得人工智能技術(shù)能夠很好地控制每個環(huán)節(jié)，從而能夠使人工智能控制器可以很好地解決一些具體的實(shí)際情況和精確地掌握控制對象；通常情況下，人工智能控制器的設(shè)定往往可以根據(jù)具體的實(shí)際情況而決定，根據(jù)具體的響應(yīng)時間、下降時間等重要因素，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)都不是固定不變的，有的時候可以通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整來有效地提升自身的綜合性能；相比傳統(tǒng)的技術(shù)而言，人工智能控制器對于傳統(tǒng)的控制器的調(diào)節(jié)而言會更加的容易，這個人工控制器在熟悉和了解的過程中不需要進(jìn)行周期性的培訓(xùn)，因此在沒有經(jīng)過詳細(xì)的技術(shù)培訓(xùn)時，在一定程度上也能夠通過實(shí)際的數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行設(shè)計(jì)和了解，在操作起來也是十分簡捷的。

2 核工程中人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

2.1 故障維修系統(tǒng)

在核電站故障處理的領(lǐng)域里研究以及使用的人工智能的專家系統(tǒng)分為兩種，一種是在應(yīng)急期間操控室的操作人員核電站的支護(hù)設(shè)備；其二是在操控室外領(lǐng)導(dǎo)并且聯(lián)合機(jī)構(gòu)的援助設(shè)備。專家系統(tǒng)智能區(qū)分核電站的工作情況，可以處理包括多個故障的繁瑣化突發(fā)狀況，在美國印地安角開始突發(fā)演練期間做出了關(guān)聯(lián)的功效測試。專家系統(tǒng)，以問答的方式操作。它可以區(qū)分核電站的突發(fā)操作的情況，還可以編輯某些突發(fā)行動的清單，聯(lián)合起來作為突發(fā)機(jī)構(gòu)采取措施的工作目標(biāo)。在核反應(yīng)堆安全評估專家系統(tǒng)中，運(yùn)營中心操作人員評估修理診斷核電站的嚴(yán)重設(shè)備工作故障，可以向評審人員提供與重要安全事件有的診斷。比如說冷卻劑丟失、堆芯損壞、或者其導(dǎo)熱不完全充分等指標(biāo)。專家系統(tǒng)將會由突發(fā)運(yùn)營程序?qū)t與熱工水力的狀況來判斷會診其狀態(tài)。

2.2 模型

人工智能技術(shù)的使用首先是需要建立一個模型，然后通過對這個模型的各種實(shí)驗(yàn)來測算出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值，以此來了解在實(shí)際運(yùn)用過程中遇到問題能夠迎刃而解。然而模型的建立自然是離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，這就好比是一個人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，眾所周知的我們身體當(dāng)中的每個部位都有著神經(jīng)，一旦哪個部位出現(xiàn)了問題都會第一時間反饋給大腦，然而人工智能系統(tǒng)也是有一個人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并且有大規(guī)模的信息處理能力，還具有搞笑的學(xué)習(xí)方式，能夠模仿人的動作行為和思想模式，針對不同的狀況給予不同的應(yīng)答。這都是由科學(xué)家將特定的程序輸入到系統(tǒng)中去，然后經(jīng)過大量的訓(xùn)練讓其形成一種條件反射，這樣就能利用相關(guān)的數(shù)據(jù)對故障信息進(jìn)行一定的診斷，最終達(dá)到人工智能的效果[2]。

2.3 運(yùn)行與維修支援系統(tǒng)

在核電站的正常運(yùn)行中，為了保證反應(yīng)堆運(yùn)行和維修質(zhì)量，對于運(yùn)行和維修支援系統(tǒng)的研究是刻不容緩的。運(yùn)行和維修支援系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅可以提高反應(yīng)堆運(yùn)行和維修質(zhì)量，也可以幫助進(jìn)行裁減反應(yīng)堆的運(yùn)行和檢修人員。運(yùn)行和維修支援系統(tǒng)的主要依據(jù)為多年來核電站運(yùn)行維修的專家對于核電站運(yùn)行中出現(xiàn)故障的會診經(jīng)歷和檢查并修理核電站運(yùn)營的技術(shù)，由此來開始編訂程序，憑借于來來回回向前或者向后的推斷，在核電站事故故障中尋找到故障的原因，由為何產(chǎn)生的故障和產(chǎn)生故障前的現(xiàn)象的因果關(guān)聯(lián)為其開端來正確引導(dǎo)出應(yīng)采用的修理過程中的措施以及改正舉措，核電站運(yùn)行和維修支援系統(tǒng)也由此而來。在進(jìn)行大量的調(diào)查研究之后，我們發(fā)現(xiàn)日本多個單位都在開始進(jìn)行運(yùn)行與維修支援的系統(tǒng)的研究和開發(fā)。對其開發(fā)的運(yùn)行與維修支援的系統(tǒng)不僅能夠?qū)τ诋惓Ｇ闆r進(jìn)行檢測，還可以對于故障排除進(jìn)行操作[3]。

3 結(jié)語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人工智能技術(shù)也逐漸被大多數(shù)人所熟知，并且目前階段已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們生活中的各個領(lǐng)域。目前階段隨著人工智能技術(shù)的不斷開發(fā)和研究，對于核工程領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的成效，但是人工智能技術(shù)在核工程領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍存在極大的局限性，大部分集中在設(shè)備的故障診斷、設(shè)備的操作以及機(jī)器的維修等方面。對于研究核反應(yīng)堆故障的診斷技能，噪帝試驗(yàn)是用來判斷會診核電站設(shè)備其中某一故障的凸顯有力的技能器械，它能在早期診斷核反應(yīng)堆40%的計(jì)劃外停堆事故。它的干擾試驗(yàn)技能能夠充分表現(xiàn)75%的故障停堆事件。若在核過程中引進(jìn)判斷會診專家系統(tǒng)，那就一定能降低計(jì)劃外的停堆次數(shù)。顯然在運(yùn)營以及維修援助的系統(tǒng)、運(yùn)營自動化和核反應(yīng)堆研制等專家系統(tǒng)的不斷研究和取得成績下，不久未來，必然能夠提高核電站的安全性。