近日，世界經濟論壇（WEF）公布，三門核電作為第四次工業革命（4IR）先進技術的代表，成功入選全球“燈塔工廠”（Lighthouse Network）。目前，全球共有172座“燈塔工廠”，其中，中國有74家。三門核電為中核集團下屬企業中第一家獲得“燈塔工廠”的企業。
“燈塔工廠”是全球“工業4.0技術應用”和“數字化製造”最佳實踐工廠，由世界經濟論壇和麥肯錫公司於2018年發起遴選，旨在形成全球工廠中將4IR應用於企業研發、生産、管理和服務等各方面實現數字化轉型的最優實踐案例。“燈塔工廠”不僅自身具備優秀的生産能力，而且能通過示範和引領，帶動産業鏈中的上下游企業走向智能化，提升新型工業化整體水平。
AI賦能核電
關鍵設備可靠性管理
“給水前置泵A軸承振動（X）（非驅動端）（10FWS-YT101A1）：動態閾值報警高高報，當前值：3.29mm/s，測點報警時間：2024-08-09 10:49:59。”三門核電系統工程師一收到短信通知，立刻進入設備健康管理系統（PHM）進行確認，並按照系統推薦的診斷方案進行現場診斷。
AI賦能的設備健康管理系統採用工業大數據分析技術，結合先進的工業AI增強智能技術、非介入式智能傳感技術及設備故障預測與健康管理技術，對核電機組海量運行數據進行智能分析和價值挖掘，系統全面覆蓋了主泵、循泵、風機、汽輪機、變壓器等各類核電站關鍵敏感設備，針對設備存在的定期人工巡檢強度大、監測不及時等問題，利用先進的物聯網技術開發各種在線監測技術，實現設備的在線實時監測和評估，提高設備狀態監測和評估的精準度和及時性，由月級別的定期離線巡檢，提升為小時級別的在線監測。通過設備健康監測系統的建立和使用，可降低非預期停機概率30%，減少現場巡檢人員50%，有效縮短故障排故時間60%，降低備品備件約30%。
AI定制機器人
入列高風險區域作業
安全殼是核電站包容放射性物質的重要安全屏障，需對其進行定期安全檢查，以保證其安全可靠，簡稱在役檢查。在役檢查需要在機組大修期間執行，為避免人員乘坐吊籃至高處開展長時間作業導致的安全風險，三門核電研發了耐輻照的磁吸附壁面爬行機器人。
大修期間，工作人員位於安全殼底部，操控機器人對空氣導流板區域進行檢查，實現了狹小空間、長距離、大容積、大面積、針對垂直壁面的檢查，在核電行業內首次成功地應用在直徑40米的圓筒型容器（即安全殼）上。它能在狹小空間進行全方位的移動和精確定位，並通過視頻檢測設備和圖像算法進行信息的識別和數據的計算，成功滿足了法規對檢查覆蓋率的要求，使在役檢查覆蓋率達到100%，避免了人員高處作業的安全風險。
此外，三門核電開發出智能巡檢機器人，搭載有視頻檢查設備，能進行移動、定位，對設備情況進行視頻採集，並通過圖像算法進行信息的識別和數據的計算，極大程度地提升了運行巡檢工作效率。
核反應堆堆芯功率先進分析
先進的在線監測系統24小時不間斷採集反應堆內儀表提供的測量數據，結合內置的理論算法，精確還原出反應堆堆芯的實時三維功率分佈，相當於反應堆的數字孿生體，讓人一目了然。它顯著優化了傳統核電站的測量試驗方法，能有效減少運行空間的過度約束，降低操縱員的工作負擔，節約每次大修後首次升滿功率時間。
機組運行風險監測先進分析
根據國際原子能機構的要求，核電站需要監測機組的核安全水平。運行機組的核安全水平到底處於何種水平？是否還有潛在的風險挑戰？這些問題的答案均可以通過風險監測工具進行解答。
傳統的風險監測工具依賴於人工輸入，操作複雜且評價過程中存在人因失誤問題。為消除傳統風險監測器存在的不足，三門核電成功開發了風險監測工具所需數據的自動獲取邏輯，在行業上率先實現核風險的自動評價以及核風險源的自動查找功能，提升了風險評價的效率和準確性。風險監測工具利用概率安全分析方法，使用事件樹和故障樹建立核電機組模型，開發風險監測器用於配置風險管理工作，定量化計算核電機組在不同配置狀態下的核安全水平。截至目前，風險監測工具已幫助電廠成功排查了40多處潛在風險源。
核電廠化學系統走向數智化
三門核電錨定三代核電化學領域技術前沿，針對壓水堆一、二回路高分析頻率的化學控制參數開發自動取樣系統、化學自動分析系統與儀器，實現數據自動上傳、趨勢分析、自動識別異常；開展智慧實驗室建設，實現實驗室數據採集智能化，達到自動判斷、自動計劃、自動質控；投運化學智能巡檢機器人，實現二回路取樣系統自動巡檢；pH分析機器人、高純鍺自動進樣機械臂、液閃制樣機器人、樣品轉運機器人等在緊鑼密鼓的測試中；人工智能的化學診斷系統已納入研發計劃並正在實施，預期通過建立化學專家知識庫和運用AI技術，實現化學數據異常快速診斷。
三門核電創建的“浙江省先進壓水堆水化學技術和材料研究重點實驗室”已通過浙江省科技廳的評審和論證，作為核電廠智慧化學項目研發重要&&，統籌推進“産學研用”一體化發展，重點圍繞核反應堆工質化學行為基礎理論與新材料研究、核電化學控制技術優化研究、核電先進化學測量方法研發及智慧化學建設等方向，致力打造國內首個核電化學領域“黑燈實驗室”——依靠機器人自主完成實驗室工作，將工程師從日常重復、繁瑣的工作中解放出來，從事更深入的專業技術研究。
倣真技術融入核電
關鍵崗位人員培訓
核電站裏的操作複雜，考慮到核電站對安全的更高要求，關鍵生産崗位的人員每天需要面對不同工況的機組情況，真實的提前演練和培訓必不可少。
深度倣真技術的應用，為三門核電帶來了VR+人因安全作業體驗&&，加入關鍵崗位人員培訓序列。在這裡可以坐上360°旋轉的升降座椅，戴上VR眼鏡，手握精準的操作手柄，開始一次近乎真實的核電工作體驗。“理—虛—實”的立體化智慧型教學環境，打造了“&&+資源”型的虛實結合複雜場景。通過身臨其境的VR體驗讓那些原本不能在實際機組上開展的演練鮮活地展示眼前。
全數字化模擬機可以模擬整個核電站的運行情況，以便於核電運行操縱員應對可能發生的應急狀況甚至事故工況。這套全數字化模擬機採用了先進的數字孿生模型，並根據機組的實際數據對模擬機的參數進行了多次校正，持續保證全範圍模擬機的高精度倣真。（陳國才/文 三門核電/供圖）