核电站安全稳定运行,离不开对核燃料全流程的精细化管理。
其中,首次装料被视为并网发电前的“临门一脚”:全新的核燃料组件需按设计方案逐一入堆,任何偏差都可能带来工期风险与安全隐患。
在广东惠州太平岭“华龙一号”核电基地,一期一号机组装料启动,标志着工程建设进入关键节点,也让核燃料作业的“看得见、控得住、做得准”成为现场关注焦点。
问题在于,核燃料装料与检修作业长期面临“高标准、强约束、重经验”的现实考验。
装料工序复杂、精度要求极高,组件数量多、安装位置固定且不可随意调整;同时,作业环境位于深水区域,传统方式在可视化、照明、定位与过程留痕方面存在局限,操作员往往需要借助工具反复确认,既影响效率,也增加人为差错风险。
另一端,核燃料组件修复属于典型的精密作业,过去主要依赖人工拆装与测量,流程长、劳动强度大,且对人员技能稳定性提出更高要求。
原因一方面来自核安全“零容忍”的刚性要求:核燃料相关作业必须确保万无一失,任何步骤都需可追溯、可验证、可复核。
另一方面,随着我国核电规模化发展与机组类型持续升级,核燃料装料、在役检修等任务呈现频次更高、标准更统一、协同更复杂的趋势,单纯依靠个人经验难以匹配未来需求。
与此同时,新一代信息技术、传感与控制技术快速发展,为水下作业的高精度定位、实时图像回传、自动避障等能力提供了条件,使“以装备固化经验、以系统降低风险”成为可能。
在此次装料现场,智能化装备的“上岗”带来直观变化。
乔素凯团队首次应用装料巡检机器人,为水深约18米的核燃料操作提供高清视频检查与强光辅助照明。
机器人具备三维导航与高精度定位能力,支持巡航前行、一键返航与自动避障,能够在水池中持续跟踪关键动作,形成更清晰的过程观察窗口。
对操作人员而言,水下作业从“靠感觉确认”更多转向“靠画面验证”,减少反复试探与不必要的干预动作,有助于把风险前移到“看得清”的阶段,把误差控制在“可纠正”的环节。
影响不仅体现在效率提升,更关键的是安全边界的加固与作业标准的统一。
核燃料装料需要将多组组件准确安装到预设位置,过程中的可视化增强意味着更强的复核能力与更完善的过程记录,也为后续质量评估、经验复盘提供数据基础。
更重要的是,智能装备的引入有助于将“个人熟练度”转化为“系统稳定性”:当流程被设备能力、软件逻辑与标准化操作界面固化,作业的一致性与可复制性将显著提升,为不同机组、不同班组之间的协同提供共同语言。
对策层面,现场探索并未止步于“看得更清”。
围绕核燃料组件修复这一痛点,团队正在测试自主研发的组件快速修复系统,通过多类型电子传感器与智能操作软件集成,实现更快捷的拆装与定位控制。
据介绍,部分螺钉拆除等环节可在数秒内完成,整体修复周期有望从传统人工方式的数天缩短至一天左右。
若该系统在更多工况中验证成熟,将对缩短检修窗口、降低人员负荷、提升资源配置效率产生综合效应。
为推动创新从“设备样机”走向“现场常态”,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,并取得多项专利成果。
其思路指向同一个目标:把一线最懂现场的人、最了解风险的人纳入技术迭代链条,让装备研发更贴近工况、更符合规范、更便于推广。
业内人士认为,核电智能化并非简单“上设备”,而是要在安全准则框架下实现人机协同、流程再造与标准体系完善,形成“技术—管理—人才”闭环。
前景上看,核燃料作业的智能化、无人化将是提升核电安全与运营质量的重要方向。
随着传感、定位、图像识别与控制算法的持续进步,未来在装料检查、在役巡检、组件维护等环节,更多自动化装备有望承担“重复、精密、高风险”的任务,人则更多聚焦于决策、复核与应急处置。
同时,伴随规模化应用,相关装备还需在可靠性验证、极端工况适应、数据安全与规范匹配等方面持续完善,以确保“更智能”始终服务于“更安全”。
从“人工探摸”到“机器慧眼”,中国核燃料操作的智能化跃迁,既是工匠精神与创新基因的深度融合,更是高端装备自主可控的生动实践。
在能源安全战略地位日益凸显的今天,这种以技术破题、以创新护航的发展路径,不仅为核电行业树立了安全高效的新标杆,也为全球核能技术升级提供了中国方案。