中廣核人開發的這套智能工具讓核島設計有了“金剛鉆”！

2018-02-26 15:38:43 中國廣核集團　點擊量：評論 (0)

核島混凝土結構設計因其體量大、結構復雜、荷載工況繁多，加之核島對可靠性、安全性的要求極高，一向被行內人稱為核電站設計中的瓷器活。另

核島混凝土結構設計因其體量大、結構復雜、荷載工況繁多，加之核島對可靠性、安全性的要求極高，一向被行內人稱為核電站設計中的“瓷器活”。另外，在計算精度、效率、匹配國內標準等方面均存在不足的國外商用軟件平臺，也無法完全適用。要把這樣的“瓷器活”干好，核電設計人一直苦于手中沒有趁手的“金剛鉆”。

有限元模型成果圖

直到中廣核設計人自主開發出這套集“快速建模、單元配筋、數據傳遞”于一體的核島混凝土結構設計智能軟件，核島廠房約30萬個計算模型單元、逾600種工況的快速建模、精準配筋計算等難題迎刃而解。其在華龍一號示范項目成功應用，顯著提高了設計質量和工作效率，為華龍一號自主品牌堆型研發和示范項目的建設推進打下堅實基礎，并最終榮獲2017年度中國廣核集團科技進步一等獎。

上百次失敗，終確定開發思路

這樣一套用起來“666”的核島混凝土結構設計智能工具，是由中廣核工程有限公司設計院土建所開發。

依托華龍一號研發和防城港3、4號機組設計，這一研究項目自2013年初啟動。雖知其中的難度和挑戰很大，但把這項任務交給設計院土建所的呂錦權時，他爽快答應了。“大概被國外商用軟件‘折磨’過的設計人，都想開發更好用的。而且華龍一號對設計效率和質量提出更高要求，我們需要把這樣想法付諸實踐。”呂錦權說道。

“雖然我們沒有軟件編程的基礎，但學習各種編程語言多花些時間就可以，最難還是確定開發思路。那段時間真的很‘癲狂’，開會、吃飯、睡覺都時刻思考該怎么做。我們查閱大量EPR、AP1000等三代核電機組的相關報告，也與國內外同行進行了多次交流，但因為技術壁壘而收獲的有用信息十分有限。”呂錦權回憶道，“雖然別人不會告訴我們怎么做，但應用的原理八九不離十，所以我們一次次從資料公開的結果倒推過程，從上百次驗證失敗中獲得新的靈感，最終用了三個多月時間才確定了采用單元配筋的正確思路進行開發。”

攔路虎頻現，咬定目標不放松

方向即明，但開發之路卻并沒有因此一帆風順。“我們試圖賦予這套工具‘快速建模、數據傳遞、單元配筋’等創新點，以實現建模、計算和配筋設計過程的標準化和自動化，從而顯著提升這套工具的計算精度與設計出圖效率。”但在這過程中，呂錦權他們頻頻遭遇挑戰。

單元配筋遭遇的困難，讓呂錦權印象最深刻。就像你開電燈，電燈有從昏暗到漸漸變亮的過程一樣，混凝土里的鋼筋用量也需要避免從0到大數量的跳躍出現，尤其在混凝土結構的過渡區域。但這個問題在目前所有的商用軟件中都沒有得到解決，呂錦權花了兩個多月時間，經歷成百上千次試算，最終找到了讓過渡區域配筋更合理的方法。

在實現數據傳遞功能的研究開發過程中，他們則走了一些彎路。“一開始我們是沿著法國人的路子，只考慮怎么讓計算更快、讓邊界條件模擬更準確，但如此翻來覆去卻始終達不到我們想要的狀態。”同是該研究項目主要負責人的設計院土建所張濤坦言，“后來我們大膽跳出法國人的思路，完全把大模型數據傳遞到需要計算的小模型，周圍邊界條件完全真實。這樣大膽的嘗試，卻意外將整條路都打通了。”

隨著障礙一個個掃除，相關工具的軟件編程也已完成，這項研究看似將水落石出。然而通過軟件智能計算出的配筋結果，卻讓設計經驗豐富的土建所專家們總覺得有些不對。前面的所有步驟確定都沒問題，那問題可能就出現在程序的編寫上了。呂錦權將數萬行的程序一行一行排查，最終找到了“罪魁禍首”——一處數字“1”被錯寫成了“0.2”。這處數字的改動，讓這項歷經數年的研發項目終大功告成。

應用于華龍，已納入國家標準

據設計院土建所副所長李忠誠介紹，本項目研究是中國廣核集團自主研發的三代核電技術華龍一號的關鍵內容之一，其成果已通過國內行業專家的評定，并得到“本項目成果具有重要的工程應用價值與推廣意義，該項技術成果達到國際先進水平”的高度評價。

據了解，該項目研究目前已獲批4項軟件著作權，另外4項軟件著作權在申報中，公開發表科技論文9篇。其部分研究成果還被納入中廣核工程公司主編的國家標準《核電廠混凝土結構技術標準》中，后續將形成中廣核的拳頭產品，在行業內推廣應用。

而在此之前，這項研究的成果已在防城港核電廠3、4號機組中成功應用，并為防城港3、4號機組的第一罐混凝土澆筑（FCD）、2016年核島土建施工圖出版的高目標任務、2017年土建施工圖的里程碑任務和保障現場連續施工起到了至關重要的作用。

“就拿安全殼設備閘門周圍的預埋件來說，如果用以往的工具，確定預埋件的個數和位置，至少需要一周的時間去計算。而在華龍一號示范項目，我們出這樣一張圖大概就一天時間，效率是數倍級的提升的。”張濤自豪地說道，“這套工具的靈活及快速響應能力，不僅提升了華龍一號示范項目的設計質量，也為其快速推進贏取了時間。”

原標題:中廣核人開發的這套智能工具，讓核島設計有了“金剛鉆”！