核設施退役數字化技術應用思路

張星 李竟成

摘 ? 要：隨著社會的發展與進步，我國的核事業獲得了快速發展，為國防工業與國民經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字化退役虛擬仿真與核設施退役施工數字化管理兩部分內容，實現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，并實現放射性“三廢”全過程追蹤與管理。

關鍵詞：核設施退役 ?數字化技術 ?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工程，不是簡單的拆除活動，特別是在拆除過程中會產生大量放射性“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考慮不周的問題，導致進度滯后、費用增加，甚至可能發生事故。

目前基于模型的數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字化可視化的協同管理手段，達到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質量的目的，同時為項目和企業提供數據支撐，積累經驗，促進技術與管理的優化與改進。

在核設施退役領域，應用數字化技術可提供科學的有效的退役驗證和演示手段，為制定出數字化、可視化、協同化的退役計劃創造條件，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，且確保數據的準確性、完整性和可追溯性。

2 ?方案詳細說明

2.1 總體方案

開展核設施數字化退役工作，包括基于模型的數字化退役虛擬仿真和核設施退役施工數字化管理，實現核設施三維的可視化、數字化、虛擬化的退役方案制定與優化功能以及施工項目多個維度的數字化管理，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字化作業指導與全過程管理。

2.2 核設施基于模型的數字化退役虛擬仿真系統

（1）利用激光掃描與模型重建技術進行退役設施數據還原，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，實現工廠每一個設備、管件、構件的數字化，為數字化管理與應用提供基礎。

（2）工廠數字化資產編碼，首先根據退役廠房特點，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、文檔的標識規則，保證所有退役對象能夠唯一識別、統一管理、批量處理。

（3）工廠信息數字化集成，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字化編碼規則進行命名，利用計算機技術進行模型、文檔的智能關聯，實現基于模型的工廠信息快速查詢與上下文關聯，為后續工作智能提供全面綜合的決策依據。

（4）開發核設施基于模型的拆卸方案分析與優化系統，實現退役設施智能拆卸方案制定，進行虛擬拆卸驗證與優化，并利用其他項目設計數據分析提高退役后設備、管件的重復利用率。

（5）開發可視化污染物分類數據分析系統，利用模型分析與現場采集數據建立可視化的污染物分布三維模型，開展作業方案劑量模擬，為放射性分析與退役作業提供依據。

2.3 基于模型的核設施退役施工數字化管理系統

（1）開發退役計劃與進度數字化管理系統，利用模型數據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，實現數字化進度監督與動態調整，全面協調人員安排與工作計劃，保證項目各個環節順暢銜接。

（2）開發退役設施、設備全流程追蹤與管理系統，利用物聯網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、庫房容量及零配件存量等，減少各個環節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字化作業流，并為退役對象所處的處置階段設定狀態，例如主工藝管線中某一法蘭，每個狀態設定0至50的狀態值。

（3）開發基于模型的退役項目工作包與成本管理系統，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據下發工作包，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、運輸等工作成本進行計算，為項目核算提供詳實準確的數據，并為其他退役項目估算提供經驗。

3 ?預期效益和價值

數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據框架，集成圖紙、說明、記錄實現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、處置費用等數據實現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字化追蹤與管理實現退役工程進度可視化、各個環節高效銜接、所有退役對象閉環管理，為工程管理決策提供有力依據。

核設施退役的數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，為后續核設施退役提供重要數據與經驗，并將作為數字化工業遺產見證核工業在我國國防建設事業中做出的重要貢獻。

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。在現階段的數字時代，應當有效利用先進的數字化設備和數字化管理手段促進退役技術的發展與創新，避免放射性廢物泄露，為后續的核設施退役工作提供寶貴的借鑒數據與經驗，從而有效完成核設施退役，確保核設施退役效率，保障核工業綠色安全可持續發展。

參考文獻

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