北極星核電網(wǎng)訊:8月10日 據(jù)報道，上月末，“華龍一號”數(shù)字化電站路徑圖進一步明晰。在國際微堆應(yīng)用和低濃化會議上，中核集團中國原子能科學研究院方面，也發(fā)布了其在數(shù)字反應(yīng)堆領(lǐng)域的最新成果——數(shù)字微堆系統(tǒng)。

簡單來講，數(shù)字反應(yīng)堆，就是對反應(yīng)堆進行全方位、全周期的數(shù)字化模擬，讓它變得看得見、能操作�？梢哉f，數(shù)字反應(yīng)堆是實體反應(yīng)堆的一個虛擬“替身”。核反應(yīng)堆，對很多人來說，還是有些神秘而遙遠的。有了“虛擬替身”，可以更直觀地展現(xiàn)反應(yīng)堆，讓人們更好地了解它。

不過，虛擬“替身”可不能就這點能耐。對反應(yīng)堆的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，它能發(fā)揮什么作用？數(shù)字微堆以怎樣的“新姿勢”走進虛擬世界？當數(shù)字化撞上核技術(shù)，有怎樣的反應(yīng)？

“我們現(xiàn)在已經(jīng)來到反應(yīng)堆最核心的部分，塔吊位置是反應(yīng)堆堆芯。鋼筋綁扎在里面，非常密……”華龍一號示范工程福清核電5、6號機組的施工中，要搭建2200公里電纜、165公里管道、將近5萬噸鋼筋。

而還有同樣數(shù)量的管道、電纜是我們看不見的。它們在哪兒呢？

在華龍一號設(shè)計中，結(jié)合了“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，建立了異地綜合協(xié)同設(shè)計平臺。中核集團核電工程公司設(shè)計院副院長荊春寧介紹稱，核電站有300多個系統(tǒng)，涉及到70多個專業(yè)，我們的參研人員有1500多人，在20多個地點共同來做這個項目。這就需要有互聯(lián)網(wǎng)+的技術(shù)，有協(xié)同平臺，而且是異地的。

荊春寧介紹，基于該協(xié)同設(shè)計平臺，已經(jīng)建立了一個數(shù)字化的華龍一號核電廠三維設(shè)計模型及完整的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫里包括所有的核電設(shè)備，50000多臺、套設(shè)備，其中管道165公里，電纜輻射2200多公里�？梢哉f建了一個數(shù)字化的核電站。利用互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字加密、仿真、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，解決了不同平臺間，數(shù)據(jù)傳遞和協(xié)同的難題。

上月末，“華龍一號”數(shù)字化電站路徑圖進一步明晰；原子能院也在數(shù)字化方面取得突破，發(fā)布了其在數(shù)字反應(yīng)堆領(lǐng)域的最新成果——數(shù)字微堆系統(tǒng)。

“現(xiàn)在到我們的反應(yīng)堆大廳里去看一下，這個微堆現(xiàn)在正在運行。你可以跳進去看，空格是跳。”沒錯，中國原子能科學研究院的工作人員叫記者“跳”進反映堆的冷卻水里。的確，這不科學�，F(xiàn)實中，他們不會叫我這樣做。但在虛擬世界，參觀數(shù)字微堆的時候，這可以實現(xiàn)。

記者沒有換上白大褂和鞋套，而是戴上虛擬現(xiàn)實設(shè)備（VR眼鏡），一路穿行，進入反應(yīng)堆大廳。

這就是數(shù)字微堆系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的效果之一。

聽起來，像在電子游戲中，但原子能院反應(yīng)堆工程技術(shù)研究部主任楊紅義特別提醒，這可不是游戲，在虛擬數(shù)字反應(yīng)堆集成開發(fā)環(huán)境下，可以對安裝、首次臨界、運行、應(yīng)用、退役和安全等等進行模擬仿真，解決各環(huán)節(jié)中的技術(shù)難題。

楊紅義介紹說：“所謂退役就是把它拆了，拆的時候不能隨便拆。這里面有放射性廢物的處理和運輸問題。不能切的全是細末，運輸都不好運輸。所以，有大量優(yōu)化工作要做。用傳統(tǒng)方案，拿紙上看、用腦子想，往往有時候感覺力不從心，或者成本特別高，或者經(jīng)常反復。”

實體反應(yīng)堆的建設(shè)，從無到有，是個漫長而艱難的過程。從實體有形到虛擬無形，這種“從有到無”也不簡單。超級計算、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、高精度模擬和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)都是基礎(chǔ)。原來一個反應(yīng)堆，由于計算能力差，只能把它分成4-5塊，2個模型之間用邊界條件去近似一下，可能就不太仿真了�，F(xiàn)在不用了，現(xiàn)在一個大塊算。塊大計算的單元就多，原來的計算機根本算不動。

如今，很多領(lǐng)域都進行數(shù)字化。而對于反應(yīng)堆的數(shù)字化來講，楊紅義表示，最難的還是核工程個性化的部分。研究中子之間的碰撞、中子鏈式反應(yīng)放出能量的過程，是能量在反應(yīng)堆傳輸?shù)倪^程。所以必須完全、純粹開發(fā)另一套軟件。從根上、從物理原理上是不一樣的。難度最大的也就是這一套特殊專業(yè)軟件的開發(fā)。

楊紅義介紹，軟件開發(fā)室進行算法開發(fā)，是剛成立約一年的新部門。相關(guān)研發(fā)工作需要軟件開發(fā)室、超算中心運維團隊和工程設(shè)計室相互配合。這對研發(fā)流程和工作人員個人來說，都是新的體驗。一是反應(yīng)堆工程本身的設(shè)計建設(shè)技術(shù)，一是虛擬仿真及數(shù)字微堆的概念技術(shù)。兩個團隊融合在一塊，原來基本上不懂、相互也不了解。

原子能院先選擇了核工程技術(shù)相對成熟的“微堆”進行試水和突破。數(shù)字微堆的原理和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相對簡單，做起來就容易。麻雀雖小是五臟俱全，目的是對數(shù)字反應(yīng)堆整個概念的一次實踐或示范。

楊紅義表示，未來技術(shù)創(chuàng)新的難點更多地還是在核反應(yīng)堆工程的軟件開發(fā)上。“我們正在開發(fā)各個型號的反應(yīng)堆，加快建設(shè)數(shù)字反應(yīng)堆的相關(guān)支撐平臺。我人為，數(shù)字反應(yīng)堆和未來智能化的工程技術(shù)，對反應(yīng)堆工程技術(shù)的發(fā)展是一次機遇和契機。我們就更有競爭力或者更有先進的技術(shù)，與世界其他國家分享，使‘走出去’的步伐更快。”