“触不到”的核反应堆

2016/9/12 13:52:17

北极星核电网讯:8月10日 据报道，上月末，“华龙一号”数字化电站路径图进一步明晰。在国际微堆应用和低浓化会议上，中核集团中国原子能科学研究院方面，也发布了其在数字反应堆领域的最新成果——数字微堆系统。

简单来讲，数字反应堆，就是对反应堆进行全方位、全周期的数字化模拟，让它变得看得见、能操作。可以说，数字反应堆是实体反应堆的一个虚拟“替身”。核反应堆，对很多人来说，还是有些神秘而遥远的。有了“虚拟替身”，可以更直观地展现反应堆，让人们更好地了解它。

不过，虚拟“替身”可不能就这点能耐。对反应堆的技术创新发展，它能发挥什么作用？数字微堆以怎样的“新姿势”走进虚拟世界？当数字化撞上核技术，有怎样的反应？

“我们现在已经来到反应堆最核心的部分，塔吊位置是反应堆堆芯。钢筋绑扎在里面，非常密……”华龙一号示范工程福清核电5、6号机组的施工中，要搭建2200公里电缆、165公里管道、将近5万吨钢筋。

而还有同样数量的管道、电缆是我们看不见的。它们在哪儿呢？

在华龙一号设计中，结合了“互联网+”的理念，建立了异地综合协同设计平台。中核集团核电工程公司设计院副院长荆春宁介绍称，核电站有300多个系统，涉及到70多个专业，我们的参研人员有1500多人，在20多个地点共同来做这个项目。这就需要有互联网+的技术，有协同平台，而且是异地的。

荆春宁介绍，基于该协同设计平台，已经建立了一个数字化的华龙一号核电厂三维设计模型及完整的数据库。数据库里包括所有的核电设备，50000多台、套设备，其中管道165公里，电缆辐射2200多公里。可以说建了一个数字化的核电站。利用互联网、数字加密、仿真、虚拟现实等技术，解决了不同平台间，数据传递和协同的难题。

上月末，“华龙一号”数字化电站路径图进一步明晰；原子能院也在数字化方面取得突破，发布了其在数字反应堆领域的最新成果——数字微堆系统。

“现在到我们的反应堆大厅里去看一下，这个微堆现在正在运行。你可以跳进去看，空格是跳。”没错，中国原子能科学研究院的工作人员叫记者“跳”进反映堆的冷却水里。的确，这不科学。现实中，他们不会叫我这样做。但在虚拟世界，参观数字微堆的时候，这可以实现。

记者没有换上白大褂和鞋套，而是戴上虚拟现实设备（VR眼镜），一路穿行，进入反应堆大厅。

这就是数字微堆系统能够实现的效果之一。

听起来，像在电子游戏中，但原子能院反应堆工程技术研究部主任杨红义特别提醒，这可不是游戏，在虚拟数字反应堆集成开发环境下，可以对安装、首次临界、运行、应用、退役和安全等等进行模拟仿真，解决各环节中的技术难题。

杨红义介绍说：“所谓退役就是把它拆了，拆的时候不能随便拆。这里面有放射性废物的处理和运输问题。不能切的全是细末，运输都不好运输。所以，有大量优化工作要做。用传统方案，拿纸上看、用脑子想，往往有时候感觉力不从心，或者成本特别高，或者经常反复。”

实体反应堆的建设，从无到有，是个漫长而艰难的过程。从实体有形到虚拟无形，这种“从有到无”也不简单。超级计算、大数据应用、高精度模拟和高速数据传输等技术都是基础。原来一个反应堆，由于计算能力差，只能把它分成4-5块，2个模型之间用边界条件去近似一下，可能就不太仿真了。现在不用了，现在一个大块算。块大计算的单元就多，原来的计算机根本算不动。

如今，很多领域都进行数字化。而对于反应堆的数字化来讲，杨红义表示，最难的还是核工程个性化的部分。研究中子之间的碰撞、中子链式反应放出能量的过程，是能量在反应堆传输的过程。所以必须完全、纯粹开发另一套软件。从根上、从物理原理上是不一样的。难度最大的也就是这一套特殊专业软件的开发。

杨红义介绍，软件开发室进行算法开发，是刚成立约一年的新部门。相关研发工作需要软件开发室、超算中心运维团队和工程设计室相互配合。这对研发流程和工作人员个人来说，都是新的体验。一是反应堆工程本身的设计建设技术，一是虚拟仿真及数字微堆的概念技术。两个团队融合在一块，原来基本上不懂、相互也不了解。

原子能院先选择了核工程技术相对成熟的“微堆”进行试水和突破。数字微堆的原理和结构系统相对简单，做起来就容易。麻雀虽小是五脏俱全，目的是对数字反应堆整个概念的一次实践或示范。

杨红义表示，未来技术创新的难点更多地还是在核反应堆工程的软件开发上。“我们正在开发各个型号的反应堆，加快建设数字反应堆的相关支撑平台。我人为，数字反应堆和未来智能化的工程技术，对反应堆工程技术的发展是一次机遇和契机。我们就更有竞争力或者更有先进的技术，与世界其他国家分享，使‘走出去’的步伐更快。”