关于人工智能在核能领域应用的若干思考_谭思超.pdf

文章编号：0258-0926(2023)02-0001-08;DOI:10.13832/j.jnpe.2023.02.0001关于人工智能在核能领域应用的若干思考谭思超1,2，李桐1,2，刘永超1,2，梁彪1,2，王博1,2，沈继红31.哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室，哈尔滨，150001；2.哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工信部重点实验室，哈尔滨，150001；3.哈尔滨工程大学数学科学学院，哈尔滨，150001摘要：在新一轮全球人工智能浪潮下，核能行业逐步开启与人工智能发展融合的进程。本文针对人工智能与核能领域结合应用过程中产生的一些问题进行了探讨与思考。首先，明确人工智能在核能领域的应用优势，人工智能技术通过降低运行成本、提高发电效率、优化控制策略等方法使得核能的经济性与功能性得到了提高和增强。其次，掌握人工智能与核能融合的关键所在，利用大数据、云计算、物联网等关键支撑技术，根据核能领域应用场景和边界实现人工智能技术与核工程问题的最佳适配。然后，确定核能智能化过程中的人员主导问题，由核行业人员来主导实现人工智能与核工程问题的有效适配融合，进而推动核能智能化发展。最后，实现人们对核能智能化的认可和接受，分别从数据、算法、标准化、安全化和社会公众接受度等角度讨论如何构建核能智能化可信安全体系，让核行业人员与社会公众接受核能智能化。通过对核能智能化进程中若干问题的阐述，以期引起核行业人员以及社会公众的共同思考，促进人工智能与核能科学技术的跨领域深度交叉融合，进而实现人工智能对核能行业的深入赋能。关键词：核能；人工智能；经济性；功能性；最佳适配；人员主导；可信安全中图分类号：TL48文献标志码：AThoughts on the Application of Artificial Intelligence in NuclearEnergy FieldTan Sichao1,2,Li Tong1,2,Liu Yongchao1,2,Liang Biao1,2,Wang Bo1,2,Shen Jihong31.Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Nuclear Power System&Equipment,Harbin Engineering University,Harbin,150001,China;2.Key Laboratory of Nuclear Safety and Advanced Nuclear Energy Technology,Ministry of Industry and Information Technology,HarbinEngineering University,Harbin,150001,China;3.School of Mathematical Sciences,Harbin Engineering University,Harbin,150001,ChinaAbstract:Under the new wave of global artificial intelligence,the nuclear energy industry hasgradually started the process of integrating with the development of artificial intelligence.Thispaper discusses some problems arising from the combined application of artificial intelligence andnuclear energy.First of all,it clarifies the application advantages of artificial intelligence in the fieldof nuclear energy.Artificial intelligence technology can enhance the economical efficiency andfunctionality of nuclear energy by reducing the operating costs,improving the power generationefficiency and optimizing the control strategies.Secondly,it holds the key to the integration ofartificial intelligence and nuclear energy,that is,applying key supporting techniques such as bigdata,cloud computing,and the Internet of Things,and realizing the best fitting of artificialintelligence technology to nuclear engineering problems according to the application scenarios andboundaries in the nuclear energy field.Then,it determines the personnel-led issues in the process ofnuclear energy intelligentialization,where the nuclear industry personnel will lead the realization ofthe effective fitting and integration of artificial intelligence and nuclear engineering problems,收稿日期：2022-11-25；修回日期：2022-12-21基金项目：中央高校基本科研业务费项目(3072022CFJ1506，3072022JC2401）作者简介：谭思超（1979），男，教授，博士研究生导师，主要研究方向为反应堆热工水力、核领域人工智能应用，E-mail: 第 44 卷第 2 期核 动 力 工 程Vol.44 No.22 0 2 3 年 4 月Nuclear Power EngineeringApr.2023thereby promoting the development of nuclear energy intelligence.Finally,it realizes peoplesrecognition and acceptance of nuclear energy intelligence and discusses how to build an intelligentand trusted security system for nuclear energy from the perspectives of data,algorithms,standardization,security,and public acceptance so that nuclear industry personnel and the publicaccept nuclear energy intelligence.Through the elaboration of several issues in the process ofnuclear energy intelligentialization,it is expected to arouse the common thinking of nuclear industrypersonnel and the public,promote the cross-disciplinary deep integration of artificial intelligenceand nuclear energy science and technology and then realize the in-depth empowerment of artificialintelligence to the nuclear energy industry.Key words:Nuclear energy,Artificial intelligence,Economical efficiency,Functionality,Bestfitting,Personnel-led,Trusted security 0 引言作为工业 4.0 时代的核心标签，人工智能借助新一轮科技革命浪潮，迅速席卷全球，成为引领未来的新兴战略技术。世界各国家和地区纷纷开始制订促进人工智能发展的国家战略。欧盟发布2030 数字化指南：欧洲数字十年升级2020 新工业战略等；美国陆续成立了国家人工智能倡议办公室、国家 AI 研究资源工作组等机构；日本于 2021 年 6 月发布“AI 战略 2021”；英国于 2021 年 9 月发布国家级人工智能新十年战略1。中国国务院于 2017 年发布实施的新一代人工智能发展规划等文件指出以新一代人工智能技术的产业化和集成应用为重点，以加快人工智能与实体经济融合为主线，着力推动人工智能技术、产业全面健康发展2。2020 年 9 月习近平总书记在联合国大会上首 次 提 出 了 中 国 的 碳 达 峰 和 碳 中 和 目 标。2021 年，我国提出积极有序发展核电，将核电作为碳达峰主力能源发展，核能利用在我国能源体系中战略地位愈加明显。根据我国关于人工智能与实体经济融合的战略规划，将人工智能深入赋能核能行业势在必行。将人工智能应用于核工业的不同领域的想法并不是最近才提出的，早在 1989 年 Bernard3讨论了人工智能在核电厂及其过程控制中的适当性和应用。如今人工智能在核能行业的相关领域也取得了一定的融合进展。Suman4分析了人工智能在核电工业中的应用进展，总结了通过核反应堆状态进行异常监测、预测、控制来辅助操纵员决策，如通过换料、燃料管理方案的优化设计实现燃料智能管理，通过核电故障诊断识别事故和设备故障场景等一些具体应用。将人工智能技术与核工业不断进行融合应用的同时，更应该充分考虑其背后存在的一些问题。核能智能化不仅仅是简单的大数据整合下的人工智能算法在核能领域的运行，而是一个充满不确定性的复杂的融合过程。思考如何做到正确认识和防范化解核能智能化进程中产生的一些问题风险，并在实践中探索出一条人工智能与核能行业融合发展的最佳模式具有非常重要的意义。本文针对人工智能在核能领域融合应用过程中存在的应用优势、融合适配、人员主导、社会接受度等一些问题，展开了思考并给出了相关建议，希望能引起核能行业人员和公众的广泛思考，进而促进人工智能在核能领域的深度应用。1 人工智能在核能行业的应用优势“Why”实现人工智能与核能行业的跨领域交叉融合的前提是需要明确人工智能技术在促进核能领域发展的应用优势，意味着需要解决核能智能化进程中“Why”的问题。安全是核能行业的生存底线，不可动摇，本文立足于工程角度和宏观层面，主要从核能的经济性与功能性两个方面分析人工智能给核能行业带来的影响。1.1 人工智能提高核能经济性在核能实际应用中，经济性是影响核能发展的核心因素之一。核能应用的特殊性使得核电在投资建设、运营管理等方面的费用较高，相较于传统火力发电行业，其经济竞争性较差。核能行业应用人工智能技术的目的之一便是在保证安全性、发电量、生态环境等的基础要求下，获得最大的经济效益以及付出最小的经济成本。人工智能技术可以通过降低运行维护（运维）成本、提高发电效率、降低时间成本、降低运营管理成本2核 动 力 工 程Vol.44