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大基建系统工程与数字孪生全攻略——安全退役

  • 分类:行业动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2021-10-26
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【概要描述】慎终承始 ,与所有大型工业设施一样,对于完成社会使命的核电,退役是全生命周期的终点站。但对复杂的退役流程和放射性废物治理而言,又是一个新兴产业和学科的始发站。

大基建系统工程与数字孪生全攻略——安全退役

【概要描述】慎终承始 ,与所有大型工业设施一样,对于完成社会使命的核电,退役是全生命周期的终点站。但对复杂的退役流程和放射性废物治理而言,又是一个新兴产业和学科的始发站。

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01/WHEN & WHERE——对应的阶段与方案定位

 

 

02/WHY——价值是什么

 

慎终承始 ,与所有大型工业设施一样,对于完成社会使命的核电,退役是全生命周期的终点站。但对复杂的退役流程和放射性废物治理而言,又是一个新兴产业和学科的始发站。

 

目前国际上有三种广泛采用的退役策略:

 

  1. 立即拆除(DECON)
  2. 延缓拆除(SAFSTOR)
  3. 封固埋葬(ENTOMB)

 

比如美国马萨诸塞州的洋基罗核电站(Yankee Rowe NPP), 185 MW的压水堆于1960年建成并网,在服务了31年后于1992年关闭并采用了立即拆除,目前已经变成一块大草坪。

 

 

图片来源:MassLive.com

 

 

基于IAEA国际原子能机构的分析,从上世纪七、八十年代核电建设大潮算起,到2040年将会有200到400座机组等待退役,退役业务井喷。

 

数据来源:国际原子能机构在线数据库

(IAEA PRIS)- 2020

 

退役是个纯花钱的活儿,比起运行是为了经济效应,退役更多是为了社会责任。所以要应用数字化技术实现以下价值:

 

  1. 保障安全 - 包括工作人员、居民、生态、环境
  2. 尽量省钱 - 降低项目复杂度、优化现场工序
  3. 循环经济 - 放射性废物仅占退役电厂的5%,按类别分离后有约90%的材料可进行有效的回收利用,保障可持续发展

 

 

比起国外的电厂,我国目前很老的核电站也才算“九零”后,离退休还有许多年,但依然要基于老外们的经验未雨绸缪。

 

 

03/WHAT——做什么

 

乏燃料处理等高放废物(HLW)有企业负责运输和后处理,不属于核电站本身组成部分,暂不在此讨论。而核岛的构筑物和系统按放射性类别大体可分为如下四类:

 

 

核电站放射性废物在厂里的分布:

 

 

定义退役工作流程时完整和准确的信息是必要条件,然而大部分需要退役的电厂由于年头长久,很多信息缺失、也没有数字化的模型或数据,所以能做的就是尽量收集手头的信息并进行集成和建模,如基于图纸翻模和激光点云扫描的几何模型,同时应用数字化仿真软件进行作业流程优化

 

对于新建电厂,则需要在设计阶段就基于系统工程的原则提前考虑退役的关键应用场景,避免未来出现被动的情况。

 

 

 

04/HOW——怎么做

  1. 关键部件拆除作业指导书

 

a.基于现有图纸翻模、并混合现场激光点云扫描建模。无需过度强调精细度,能满足退役任务为优先。

 

 

 

b.将关键部件从点云模型中“实体化”并高亮

 

 

 

c.仿真部件拆除路径并检查碰撞,决定整体拆除或切割后拆除

 

 

d.生成3D现场作业指导书,以优化现场工人的作业流程

 

 

 

  1. 优化现场人员作业路径与时间

 

a.  在模型中定义辐射区域、热点、剂量等参数

 

 

b.  仿真软件基于平台DELMIA的人体工程学分析,将辐射场可视化,仿真并优化现场人员的作业路径和时间

 

 

 

  1. 对于污染较严重区域的“脏活”,可应用智能机器人进行拆除、封存和运输作业,并依托数字化仿真软件来优化作业流程。

 

 

 

  1. 基于拆除后废物的分级、以及运输和库存成本等多重要素,通过DELMIA-Quintiq进行分析并找出安全、省钱的优化方案。

 

 

 

 

 

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