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机器人、人工智能和 3D 模型:高科技突破如何帮助核退役

2023-07-20 09:16     来源:国际原子能机构     核废料处理放射性废物

“狗机器人”:自主腿式机器人在切尔诺贝利 4 号机组周围制作辐射测绘(照片:美国波士顿动力公司)

随着越来越多的国家选择立即拆除退役核设施,机器人、无人机、人工智能(AI)和其他新兴数字技术已经在帮助推进全球核退役项目,并将在该领域发挥越来越重要的作用。设施。

为了帮助高效地完成工作并降低风险(包括金融和辐射风险),各国正在转向虚拟现实和 3D 模拟等高科技工具——随着几座老化核电站的出现,这一趋势在未来几年内将会加剧。和其他核设施逐步退役。

Mikhail Chudakov 表示:“无论是在日本福岛第一核电站等事故现场工作的抗辐射机器人,还是用于更好地规划退役核电站拆除工作的 3D 模型,核退役行业越来越发现自己处于技术创新的前沿。”国际原子能机构副总干事兼核能司司长。“这些技术为规划和实施项目提供了重要的见解,特别是在对人们可能存在风险的情况下,从而有助于确保这些工作安全有效地进行。”

从欧洲到亚洲和美洲,利用尖端技术克服独特挑战和推进退役项目的例子比比皆是。挪威能源技术研究所(IFE)是这一趋势的前沿组织,该研究所于 2019 年成为原子能机构合作中心,重点支持原子能机构和成员国在核退役知识管理数字化方面的活动。IFE 率先使用虚拟现实系统来支持核环境中的维护和退役。

IFE 研究经理 István Szőke 表示:“这些技术用于培训工作人员,包括辐射可视化方面的培训,以便他们了解放射状况。” “IFE 专业知识的核心是将核资产的 3D 数字模型与物理和人工智能模型(包括实时辐射物理模型)相集成。这意味着辐射可视化背后存在真实的物理原理,辐射传输模型可以计算,例如,待拆除设备周围环境中存在的辐射水平,并将其可视化以用于规划和培训目的。” 这种做法现在在退役计划中变得越来越普遍,包括动力堆和研究堆以及燃料循环设施的拆除。

最近,IFE 支持国际合作,旨在建立模块化、集成的信息管理系统,用于整个退役过程。这涉及构建基于 3D 扫描和计算机辅助设计 (CAD) 的集成系统,或生成包含 3D 放射学和其他数据的建筑信息管理 (BIM) 模型。这样的模型或设计管理所有信息,与放射物理模型和其他系统集成,并将它们全部整合到一个系统中,该系统支持将放射风险降低到“合理可达到的最低水平”(ALARA)的原则。

数字模拟和 3D 建模也已成功应用于意大利和斯洛伐克的退役项目。意大利国家退役和放射性废物管理公司 Sogin 使用 3D 模型和模拟来帮助准备反应堆拆除和管理产生的废物流。斯洛伐克核与退役公司 (JAVYS) 在拆除该国 Bohunice A1 和 V1 核电站的动力反应堆组件时采用了 3D 模型和模拟。与 IFE 一样,Sogin 和 JAVYS 作为 IAEA 退役和放射性废物管理合作中心与全球核界分享知识和经验。

当前的一个相关趋势是机器人技术的使用增加。这可以降低人员的风险,使他们能够远离用于操作组件的工具进行工作,并提高效率,因为自主和远程操作的机器人能够更好地进入难以到达的区域并在其中工作。携带传感器和 3D 系统的移动机器人越来越多地用于扫描设施并收集可用于构建现场 3D 模型的数据。“目前该行业非常紧迫的目标之一是研究如何使用 AI 将 3D 扫描(现在很容易生成)转换为智能 BIM 模型,”Szőke 说。“与此相关的是设施‘数字孪生’的开发,它可用于支持复杂系统的退役,

2022年,国际原子能机构发起了一项全球倡议,旨在增强新兴技术在核设施退役中的作用。该倡议是参与退役规划或实施及相关研究活动的组织之间的合作项目,旨在提供有关退役数据管理、规划、许可和实施中使用的新兴数字工具和技术的信息。

“该项目的目的是利用参与退役的各种组织的专业知识,充分发挥新技术和新兴技术的潜力,”国际原子能机构核燃料循环和废物技术司司长奥琳娜·尼古拉丘克(Olena Mykolaichuk)说。国际原子能机构将于2025年在一份报告中发布项目调查结果,包括从多个国家获得的经验信息,旨在进一步支持世界各地成功的退役项目。


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