目前，我國(guó)的核工業(yè)尤其是核電正迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，而如何確保核電在安全的前提下高效發(fā)展，繼而更好地服務(wù)于社會(huì)，是核能界人不斷思考的問題。當(dāng)然，除了硬件設(shè)施制造和安全水平的不斷提升，軟件技術(shù)的發(fā)展也引來(lái)關(guān)注。現(xiàn)在，數(shù)字化仿真和信息化管理正“走近”核電，并為核電帶來(lái)全新的面貌。

         跟隨數(shù)字技術(shù)合成的逼真畫面，自由進(jìn)入一座核電站，無(wú)論是常規(guī)島里的汽輪機(jī)，還是核島中的燃料棒，都近在咫尺。踱步在核電站中，每一處都觸手可及，記者日前在“達(dá)索中國(guó)論壇”上就感受了一把三維仿真模型帶來(lái)的全新體驗(yàn)。

         福島事故有不同分析

         福島核事故發(fā)生后，外界一直依據(jù)日本官方提供的信息判斷事故的發(fā)展態(tài)勢(shì)，對(duì)于事故的應(yīng)對(duì)措施，外界專家認(rèn)為，如果能用更好的解決方案，事故造成的后果不會(huì)像現(xiàn)在這樣嚴(yán)重。

         韓國(guó)首爾大學(xué)核工程系教授、PHILOSOPHIA公司首席執(zhí)行官徐鈞烈向本報(bào)記者表示，其團(tuán)隊(duì)運(yùn)用達(dá)索系統(tǒng)的模擬分析，產(chǎn)生了不同的結(jié)論，“日本官方稱，核反應(yīng)堆在事故后立即停止了，而且反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)雖然在事故后受到破壞，但是相關(guān)冷卻設(shè)備一直在運(yùn)轉(zhuǎn)。但是我們分析得出的結(jié)論是，核反應(yīng)堆其實(shí)在低能電量的狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行了一段時(shí)間。對(duì)于冷卻設(shè)備仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，我們認(rèn)為如果真是那樣，就不會(huì)發(fā)生后續(xù)的事故。”

         徐鈞烈介紹，東京電力公司（以下簡(jiǎn)稱“東電”）和日本政府其實(shí)并沒有透露核電站具體的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。“我們通過谷歌搜索到了燃料池的模型，并通過達(dá)索系統(tǒng)的CATIA軟件分析出更多反應(yīng)堆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況，仿真的結(jié)果顯示，在地震和海嘯發(fā)生后的48小時(shí)內(nèi)，福島一號(hào)核電站已經(jīng)有三個(gè)燃料棒熔毀，而東電在幾天后才公布這個(gè)消息。這里并不是要評(píng)論和指責(zé)東電或者日本政府，而要表明，如果能夠采用先進(jìn)的模擬技術(shù)，可以避免和防范更嚴(yán)重的災(zāi)難。”徐鈞烈說(shuō)。

         “福島事故發(fā)生后，很多專家認(rèn)為我們可以提供一些現(xiàn)實(shí)的解決方案去分析事故的嚴(yán)重程度，繼而幫助處理，但日本政府和東電當(dāng)時(shí)不愿意外部技術(shù)和資源介入，事故由此變得嚴(yán)重化。”達(dá)索系統(tǒng)中國(guó)公司核能與水電客戶經(jīng)理陽(yáng)一夫告訴本報(bào)記者。

        仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)多

        據(jù)了解，目前很多國(guó)家在包括核電在內(nèi)的工業(yè)領(lǐng)域采用了達(dá)索系統(tǒng)的3D技術(shù)和PLM（產(chǎn)品全生命周期管理）解決方案，包括法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)及韓國(guó)等。在核電領(lǐng)域，該解決方案包含了核電站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)及拆解等全壽命周期。

        徐鈞烈指出，20世紀(jì)，核能設(shè)備的發(fā)展在硬件方面水平已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)?shù)母叨龋茈y再去超越。但進(jìn)入21世紀(jì)后，核能發(fā)展還是主要基于軟件的升級(jí)和新技術(shù)的進(jìn)步。“比如，在建一個(gè)核電站之前，可以用CATIA和DELMIA的相關(guān)技術(shù)，使以后的使用者能夠在建造之前就看到核電站的全貌，包括內(nèi)部虛擬結(jié)構(gòu)以及運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)的情況，以確保在建的核電站可以達(dá)到預(yù)期的水平，而不是像以往一樣建好之后才發(fā)現(xiàn)沒有預(yù)計(jì)到的缺陷和問題，所以前期設(shè)計(jì)和后期建造上的效率上都有很大提升。”

        當(dāng)問及仿真技術(shù)的應(yīng)用能在多大程度上提高核電運(yùn)行的安全性，即主要作用于核電建設(shè)前期還是事故后的處理分析時(shí)，徐鈞烈介紹，以緊急冷卻系統(tǒng)為例，在核電站的設(shè)計(jì)中必須設(shè)計(jì)緊急冷卻系統(tǒng)，一般希望能運(yùn)行至少40年到60年。在緊急情況下，核電站內(nèi)部的溫度可以達(dá)到300到500攝氏度，如果用只有10-20攝氏度的海水冷卻，冷卻系統(tǒng)管道及保護(hù)套很容易炸裂，就像玻璃杯倒進(jìn)過熱的水一樣。所以，用CATIA提供的3D解決方案往核電站中虛擬地注入海水，然后分析找到最薄弱的環(huán)節(jié)以及可能引發(fā)的緊急情況，這樣就能避免同樣的問題在下一個(gè)核電站建設(shè)過程中發(fā)生。“這次福島核事故就表明，其冷卻系統(tǒng)的很多關(guān)節(jié)處炸裂了，而海水沒有很有效地注入反應(yīng)堆。”

        據(jù)了解，目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際科研合作項(xiàng)目之一——“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃”（人造太陽(yáng)計(jì)劃），將全面引進(jìn)達(dá)索的方案。此外，該系統(tǒng)在冰川領(lǐng)域的研究可以一定程度上解決能源資源問題。

         國(guó)內(nèi)應(yīng)用空間大

        在國(guó)內(nèi)，中國(guó)原子能科學(xué)研究院、中國(guó)核動(dòng)力研究院、國(guó)家電力公司成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，清華大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)都采用或引進(jìn)了達(dá)索系統(tǒng)解決方案。

         2005年，清華大學(xué)中法PLM創(chuàng)新中心成立，該中心由清華大學(xué)、達(dá)索系統(tǒng)集團(tuán)、法國(guó)機(jī)械工程教育網(wǎng)絡(luò)AIP-PRIMECA合作成立。由達(dá)索系統(tǒng)提供代表最新發(fā)展水平的PLM解決方案，惠普公司提供最新工作站技術(shù)，法國(guó)機(jī)械工程教育網(wǎng)絡(luò)AIP-PRIMECA派遣教師提供教學(xué)支持。

        據(jù)成都希蒙泰克科技發(fā)展有限公司副總經(jīng)理趙宇介紹，中國(guó)原子能科學(xué)研究院的快堆項(xiàng)目今年4月引進(jìn)了達(dá)索系統(tǒng)的解決方案，包括從三維設(shè)計(jì)的CATIA到整個(gè)多項(xiàng)目群管理的ENOVIA、序列生產(chǎn)的3DVIA。同時(shí)，中國(guó)核動(dòng)力研究院準(zhǔn)備引進(jìn)達(dá)索的DELMIA，即序列仿真，“正如福島核事故，拿到模型之后就可以通過DELMIA和相關(guān)的分析軟件做序列分析。”趙宇解釋，“此外，清華大學(xué)核能技術(shù)研究所采用了CATIA三維設(shè)計(jì)，后來(lái)又在CATIA基礎(chǔ)上結(jié)合自己的發(fā)展方向做了二次開發(fā)。一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展方向和一個(gè)先進(jìn)的解決方案的結(jié)合，會(huì)帶來(lái)更大的效益。”

         一位業(yè)內(nèi)專家接受記者采訪時(shí)表示，無(wú)論哪種解決方案，一定要看重其是否能科學(xué)、合理并有效地提升我國(guó)核電項(xiàng)目的系統(tǒng)規(guī)劃及管理模式等信息化建設(shè)水平，同時(shí)能保障我國(guó)核電的安全性、高效性發(fā)展。

         徐鈞烈表示，中國(guó)在能源領(lǐng)域的潛力非常大，無(wú)論是核電、還是太陽(yáng)能和風(fēng)電等，在數(shù)字化模擬技術(shù)的領(lǐng)域有很大的應(yīng)用空間，可以通過跟周邊國(guó)家的合作進(jìn)一步完善自己的技術(shù)實(shí)力、制定更切合實(shí)際的計(jì)劃。另外，也可以使軟件硬件更好地協(xié)同，克服物理特性等現(xiàn)實(shí)中的局限性，用三維的世界幫助調(diào)整中國(guó)在能源領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)。

         記者了解到，就核電站數(shù)字模擬仿真技術(shù)，我國(guó)也取得了該領(lǐng)域的突破。2010年年底，中廣核集團(tuán)自主開發(fā)成功了我國(guó)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站全范圍模擬機(jī)，該模擬機(jī)能夠模擬核電站運(yùn)行過程中一切可能遇到的情況，用以訓(xùn)練操縱員在各種緊急情況下應(yīng)對(duì)自如的操作本領(lǐng)。同時(shí)，模擬系統(tǒng)在福建寧德核電站投入使用以來(lái)，運(yùn)行性能良好，運(yùn)行效果全面達(dá)到了進(jìn)口模擬機(jī)的水平，突破了國(guó)外仿真公司對(duì)這一領(lǐng)域的長(zhǎng)期壟斷。