大国工匠乔素凯推动核燃料操作智能化升级 自主创新装备护航核电安全

核电站运行中,核燃料操作直接关系机组安全与发电可靠性,是核安全链条中最关键、最精细的环节之一。

近期,广东惠州太平岭“华龙一号”核电基地迎来一期一号机组启动装料这一重要工程节点。

装料意味着在核电站首次启动时,将全新核燃料组件依序装入反应堆,任何偏差都可能对后续调试、并网发电及长期稳定运行带来影响。

如何在“分毫不差”的高标准下进一步降低风险、提升效率,成为一线作业长期面对的现实课题。

问题在于,传统核燃料装料与检视高度依赖经验与人工配合。

装料工序复杂,燃料组件数量多、定位要求高,作业环境又具有水深大、空间受限等特点,现场操作需要在严格规程下完成多环节协同。

过去,一些水下关键动作的确认依靠工具试探或有限视角观察,信息获取与判断存在天然限制;同时,燃料组件修复等工作对工艺稳定性、节拍控制提出更高要求,一旦出现缺陷处置需求,传统手动方式耗时较长,对生产组织与资源调配形成压力。

原因在于,核燃料作业本身具备“高精度、高风险、高约束”的行业特性:一方面,核安全要求将冗余验证、过程确认、人员资质等门槛推至极高水平;另一方面,复杂工况下的水下可视化、定位导航、稳定操控等能力,长期是制约作业效率与标准化程度的技术瓶颈。

随着我国核电规模化发展和“华龙一号”等自主三代核电技术的推广,现场作业从“能做”向“做得更稳、更快、更可复制”转变,对智能化装备的需求更为迫切。

在此次装料任务中,新研发的装料巡检机器人首次在核电站装料场景投入应用,成为一线作业的“新搭档”。

该设备面向约18米水深的水下操作提供高清视频检查与强光照明,并配备三维导航系统,实现高精度定位、巡航前行、一键返航与自动避障等功能。

通过水上水下摄像机联动,操作员可在屏幕端实时掌握水下作业细节,减少对试探性手段的依赖,让过程确认更直观、风险识别更及时,为“万无一失”的作业目标增加一道技术保障。

智能化带来的影响不仅体现在“看得更清”,也体现在“做得更快”。

围绕核燃料组件修复这一一线痛点,乔素凯团队正在测试自主研发的组件快速修复系统。

该系统集成多类型电子传感器与智能操作软件,可将关键步骤从传统手动多日作业显著压缩至更短周期:例如螺钉拆除等环节可在秒级完成,大幅提升节拍稳定性与人员组织效率。

对于核电企业而言,这意味着在确保核安全与质量控制不打折的前提下,缺陷处置能力更强、停等时间更少、资源配置更灵活,也有助于形成可复制的标准作业包,支撑后续项目建设与运维。

对策上,推进核燃料作业智能化,关键在于把“经验优势”转化为“系统能力”。

一是以关键节点为牵引,优先在装料、检查、修复等高频高风险工序部署可视化与自动化装备,推动从“人盯人、手盯手”向“数据盯过程、系统盯风险”转变;二是以规程与标准为底座,建立智能装备应用的验证评价体系,覆盖可靠性、抗干扰能力、故障处置、应急切换等关键指标,确保装备“用得上、用得稳、用得久”;三是以人才与组织为保障,推动技能传承与复合型能力培养,让一线工匠经验转化为算法逻辑、工装设计与软件流程,形成持续改进机制。

值得关注的是,为推动更多自主研发装备服务一线,乔素凯牵头成立核燃料创新工作室,聚焦智能装备研发与人才培养,并已取得60多项国家专利。

以现场需求牵引研发、以工程应用检验成果,是我国核电产业链持续补齐短板、增强韧性的有效路径。

随着更多智能化、无人化装备融入核燃料操作流程,未来核燃料作业有望在安全冗余更充分、过程控制更精细、人员负荷更合理的基础上,进一步提升工程质量与运行效率。

前景来看,核电作为稳定清洁能源的重要组成部分,正处于安全水平持续提升、工程建设与运维管理不断精益化的阶段。

核燃料操作的智能化升级,既是提升核安全治理能力的具体抓手,也是推动自主核电技术体系成熟完善的重要环节。

随着示范应用扩大、标准体系健全、产业协同深化,智能装备将从“试点应用”走向“常态配置”,成为支撑我国核电高质量发展的基础能力之一。

从“看清水下每一步”到“把复杂工序做得更简单”,智能装备的投入不是对人的替代,而是对核安全底线的加固、对工程质量的增益、对产业能力的提升。

把一线经验沉淀为可复制的技术与标准,把创新成果转化为稳定可靠的工程工具,才能让核电这一重大工程在更高安全水平上实现更高效率运行,为清洁能源发展提供更坚实的支撑。