Cuộc chuyển đổi xanh trên công trường điện hạt nhân Trung Quốc với AI, robot và bản sao số

Từ chó robot tuần tra an toàn, camera AI nhận diện nguy cơ đến hệ thống hàn tự động và bản sao số 3D, công nghệ đang được đưa sâu vào công trường điện hạt nhân tại Trung Quốc. Không chỉ nâng cao an toàn và chất lượng xây dựng, quá trình số hóa này còn mở ra cách tiếp cận mới đối với phát triển năng lượng xanh, trong đó dữ liệu và tự động hóa trở thành một phần của hạ tầng quản trị…

Dự án Điện hạt nhân CGN Lufeng nằm ven biển tại thành phố Lufeng, tỉnh Quảng Đông. WANG YAJING/FOR CHINA DAILY

Tại Dự án Điện hạt nhân Lufeng ở tỉnh Quảng Đông, một “nhân viên” đặc biệt đang ngày ngày tuần tra tại các khu vực có nguy cơ cháy nổ. Đó là một chú chó robot được trang bị cảm biến nhiệt và cảm biến quang học, có khả năng tự di chuyển, phát hiện hoạt động sinh nhiệt, chụp ảnh và nhận diện những dấu hiệu bất thường tại công trường.

Khi pin sắp cạn, robot tự động quay về trạm sạc. Lộ trình tuần tra cũng có thể được lập dựa trên lịch thi công, cho phép thiết bị chủ động kiểm tra các khu vực cần giám sát.

Đằng sau hình ảnh khá “thân thiện” của một chú chó robot là một bước chuyển quan trọng trong cách quản lý các công trường điện hạt nhân quy mô lớn: đưa trí tuệ nhân tạo (AI), robot, 5G, tự động hóa và dữ liệu thời gian thực vào những công việc vốn phụ thuộc nhiều vào con người.

KHI “MẮT KỸ THUẬT SỐ” ĐI CÙNG CON NGƯỜI

Dự án Lufeng là dự án điện hạt nhân thứ 9 của Tập đoàn Điện hạt nhân Trung Quốc (CGN) và là dự án năng lượng hạt nhân quy mô lớn đầu tiên tại phía Đông tỉnh Quảng Đông.

Theo kế hoạch, dự án sẽ có 6 tổ máy điện hạt nhân sử dụng công nghệ lò phản ứng nước áp lực, với công suất cấp triệu kW. Khi toàn bộ các tổ máy đi vào vận hành, sản lượng điện dự kiến đạt khoảng 52 tỷ kWh mỗi năm, đồng thời giúp giảm khoảng 48,05 triệu tấn khí CO2 mỗi năm.

Quy mô lớn đồng nghĩa với yêu cầu quản lý an toàn và chất lượng đặc biệt nghiêm ngặt. Các tổ máy số 5 và 6 sử dụng công nghệ Hualong One đang được xây dựng cùng các tổ máy số 1 và 2 sử dụng thiết kế lò phản ứng CAP1000. Những tổ máy này dự kiến được đưa vào vận hành vào năm 2030.

Kỹ sư kiểm tra tình trạng vận hành của các cơ sở cung cấp điện tại dự án. WANG YAJING/FOR CHINA DAILY

Theo ông Xu Kai, kỹ sư thuộc bộ phận an ninh và bảo vệ của Công ty Điện hạt nhân CGN Lufeng, trong một ngày xây dựng thông thường, công trường có khoảng 30.000 lao động được cấp phép và hơn 2.000 hoạt động với các mức độ rủi ro khác nhau.

Với một công trường có quy mô như vậy, việc kiểm soát an toàn chỉ bằng phương thức truyền thống là một thách thức rất lớn. Lufeng vì thế đã xây dựng một trung tâm chỉ huy tích hợp, nơi tiến độ xây dựng, thông tin về năng lực và chứng chỉ của người lao động, tình trạng thiết bị, dữ liệu môi trường và các thông tin giám sát được tập hợp trên những màn hình lớn. Mục tiêu là biến một công trường phức tạp thành một không gian có thể “nhìn thấy, kiểm soát và truy xuất” theo thời gian thực.

Mỗi người lao động được gắn với một hồ sơ kỹ thuật số, trong đó lưu trữ thông tin về đào tạo trước khi làm việc, chứng chỉ chuyên môn và kết quả kiểm tra sức khỏe. Các cổng kiểm soát ra vào tự động xác định người lao động có đủ điều kiện và quyền truy cập vào khu vực làm việc hay không. Hệ thống cũng có thể thống kê số người ra vào tại từng cổng và kết nối dữ liệu này với hệ thống camera xung quanh.

Đối với các hoạt động có mức độ rủi ro cao, công trường được phân chia thành các vùng rủi ro trên mô hình 3D. Khi phát hiện một hạng mục nguy hiểm, nhân viên trung tâm chỉ huy có thể truy cập ngay hình ảnh từ các camera trong khu vực.

Trong khi đó, các hệ thống giám sát liên tục thu thập dữ liệu về độ dịch chuyển của mái dốc, mực nước trong hố móng khu vực đảo hạt nhân và các thông số môi trường. Khi xuất hiện chỉ số bất thường, hệ thống sẽ phát cảnh báo.

AI cũng được đưa vào các camera tại những khu vực trọng yếu để nhận diện các nguy cơ như người lao động không sử dụng đúng thiết bị bảo hộ cá nhân, đi vào khu vực nguy hiểm, hút thuốc hoặc xuất hiện dấu hiệu cháy.

Điểm đáng chú ý là công nghệ không được sử dụng để thay thế hoàn toàn con người. AI đóng vai trò như một “lớp giám sát” bổ sung, giúp phát hiện nhanh hơn những vấn đề mà con người có thể bỏ sót.

TỪ AN TOÀN ĐẾN CHẤT LƯỢNG: AI ĐI SÂU VÀO QUY TRÌNH XÂY DỰNG

Nếu chó robot và camera AI tạo thêm một lớp bảo vệ cho công trường thì các ứng dụng số khác đang được đưa trực tiếp vào quy trình kỹ thuật.

Theo CGN Lufeng, doanh nghiệp đã phát triển 33 ứng dụng số phục vụ giám sát thông minh, cảnh báo sớm, ứng phó và đánh giá.

Một ví dụ là hệ thống AI nhận diện các chi tiết chôn sẵn trong kết cấu công trình. Công nghệ có thể so sánh dữ liệu quét thực tế tại công trường với bản vẽ và tiêu chuẩn thiết kế để kiểm tra số lượng, vị trí và cao độ của các chi tiết.

Kết quả cho thấy hiệu quả kiểm tra được cải thiện 75%, trong khi độ chính xác nhận diện đạt 100%. Quan trọng hơn, công nghệ giúp giảm nhu cầu người lao động phải leo lên cao để thực hiện đo đạc.

Trong công tác chạy thử hệ thống điện, AI cũng được sử dụng như một công cụ hỗ trợ kiểm tra. Hằng ngày, người lao động phải thực hiện rất nhiều bước kiểm tra điều kiện trước khi đưa thiết bị vào vận hành. Hình ảnh tại hiện trường có thể được tải lên hệ thống để AI phân tích, xác định điều kiện đã đáp ứng hay chưa và có nguy cơ mất an toàn nào hay không.

Tuy nhiên, kết quả của AI không được xem là quyết định cuối cùng. Các kỹ sư và chuyên gia vẫn phải đánh giá và đưa ra kết luận. Nguyên tắc “AI hỗ trợ, con người quyết định” đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực hạt nhân, nơi những sai sót nhỏ có thể dẫn tới hậu quả lớn.

Từ góc độ kinh tế xanh, sự kết hợp này còn có ý nghĩa rộng hơn. Khi công nghệ giúp giảm tai nạn, giảm thời gian kiểm tra, hạn chế các thao tác thủ công và sử dụng hiệu quả hơn nguồn nhân lực, quá trình xây dựng cũng trở nên hiệu quả hơn về mặt tài nguyên.

TỰ ĐỘNG HÓA THAY ĐỔI CẢ CÁCH TỔ CHỨC LAO ĐỘNG

Một trong những thay đổi rõ nhất đang diễn ra tại các xưởng gia công của dự án Lufeng là tự động hóa công việc hàn.

Theo Công ty Xây dựng Công nghiệp Hạt nhân Trung Quốc 23, riêng khu vực đảo hạt nhân có khoảng 200.000 mối hàn, trong đó khoảng 160.000 là các mối hàn đường ống nhỏ.

Đây là công việc đòi hỏi trình độ chuyên môn cao và tính ổn định rất lớn. Một thợ hàn thủ công có thể cần từ 3-5 năm đào tạo mới đạt được tỷ lệ đủ tiêu chuẩn ổn định đối với công việc hạt nhân.

Tại xưởng hàn đường ống nhỏ, doanh nghiệp đã đưa vào sử dụng các thiết bị gá lắp tiêu chuẩn hóa, mã QR, hệ thống truy xuất vật liệu bằng kỹ thuật số và robot tuần tra an toàn.

Chó robot tại đây không chỉ phát hiện nguy cơ cháy mà còn có thể nhận diện khói dày đặc, hành vi không an toàn hoặc trường hợp người lao động làm việc trên cao nhưng chưa gắn dây đai an toàn.

Đáng chú ý hơn là công nghệ hàn tự động. Khi xưởng mới hoạt động, có khoảng 60 lao động, trong đó khoảng 12 thợ hàn. Sau khi đưa công nghệ hàn tự động vào sử dụng, số lao động giảm xuống còn khoảng 30-35 người, trong đó chỉ cần khoảng 4 thợ hàn để vận hành hệ thống.

Tỷ lệ đạt tiêu chuẩn của quy trình hàn tự động đường ống nhỏ được duy trì trên 99% trong quá trình sử dụng dài hạn, cao hơn mức khoảng 97% đối với hàn thủ công theo kinh nghiệm tại xưởng.

Đây cũng là một hướng tiếp cận đáng chú ý đối với bài toán nhân lực trong các ngành công nghiệp công nghệ cao. Thay vì chỉ tìm kiếm ngày càng nhiều lao động có tay nghề đặc biệt cao, doanh nghiệp có thể chuẩn hóa quy trình, tự động hóa những khâu phù hợp và chuyển nguồn nhân lực sang những công việc có giá trị cao hơn.

BẢN SAO SỐ VÀ HẠ TẦNG DỮ LIỆU CHO NHÀ MÁY “XANH” HƠN

Nếu robot và AI tạo ra những thay đổi trực tiếp tại công trường, thì bản sao số (digital twin) đang mở rộng quá trình chuyển đổi này lên cấp độ quản trị toàn bộ nhà máy.

CGN Lufeng đang xây dựng mô hình bản sao số 3D của toàn bộ khu vực nhà máy. Mô hình có khả năng đồng bộ tiến độ xây dựng và dữ liệu môi trường theo thời gian thực, qua đó tạo ra một không gian trực quan để quản lý và kiểm soát.

Đối với một dự án năng lượng quy mô lớn, giá trị của hệ thống này không chỉ nằm ở việc tạo ra hình ảnh 3D trực quan. Khi dữ liệu về tiến độ, thiết bị, môi trường, an toàn và chất lượng được kết nối, doanh nghiệp có thể chuyển từ phương thức quản lý dựa nhiều vào báo cáo thủ công sang quản lý dựa trên dữ liệu thời gian thực.

CGN Lufeng cũng đang xây dựng hệ thống quản lý tài liệu số theo toàn bộ vòng đời dự án. Các tài liệu kỹ thuật, sổ theo dõi thiết bị, hồ sơ an toàn và dữ liệu giám sát được lưu trữ điện tử và có thể truy xuất.

Đây là phần thường ít được chú ý khi nói về chuyển đổi số, nhưng lại có ý nghĩa lớn đối với các ngành công nghiệp có vòng đời dự án dài và yêu cầu quản lý nghiêm ngặt.

Khi dữ liệu được số hóa ngay từ giai đoạn xây dựng, chúng có thể tiếp tục trở thành một phần của hệ thống quản lý trong quá trình vận hành, bảo trì và kiểm soát nhà máy.

Theo ông Jiang Jiang, Phó giám đốc bộ phận tài liệu số và thông minh của CGN Lufeng, quá trình nâng cấp thông minh hướng tới những mục tiêu cốt lõi gồm giảm nhân lực, tăng hiệu quả, nâng cao an toàn và chất lượng.

TỪ CÔNG TRƯỜNG ĐIỆN HẠT NHÂN NHÌN RA KINH TẾ XANH

Câu chuyện tại Lufeng cho thấy chuyển đổi xanh và chuyển đổi số ngày càng khó tách rời trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về an toàn, hiệu quả và sử dụng tài nguyên.

Điện hạt nhân vốn được xem là một nguồn năng lượng phát thải carbon thấp trong quá trình phát điện. Nhưng để một dự án hạt nhân thực sự đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững, câu chuyện không chỉ nằm ở lượng điện phát ra hay lượng CO2 được tránh phát thải.

Cách xây dựng nhà máy, sử dụng vật liệu, tổ chức lao động, kiểm soát an toàn, quản lý thiết bị và lưu trữ dữ liệu cũng quyết định một phần hiệu quả kinh tế và môi trường của dự án.

Trong mô hình phát triển truyền thống, tăng trưởng thường đi cùng với việc sử dụng thêm lao động, vật liệu và năng lượng. Trong mô hình mới, dữ liệu, AI và tự động hóa có thể giúp nâng năng suất mà không nhất thiết phải gia tăng tương ứng các nguồn lực đầu vào.

Tất nhiên, công nghệ không thể thay thế hoàn toàn con người, đặc biệt trong lĩnh vực hạt nhân. Chính các kỹ sư tại Lufeng cũng nhấn mạnh rằng kết quả của AI chỉ là cơ sở hỗ trợ, còn quyết định cuối cùng vẫn phải thuộc về con người. Nhưng chính sự kết hợp giữa năng lực tính toán của máy móc và kinh nghiệm của con người đang tạo ra một phương thức quản trị mới.

Từ một chú chó robot tuần tra trong xưởng hàn đến mô hình bản sao số của cả nhà máy, quá trình chuyển đổi đang diễn ra ở nhiều tầng khác nhau. Và nếu được kết nối thành một hệ thống thống nhất, những công nghệ này không chỉ làm cho một công trường điện hạt nhân an toàn hơn mà còn có thể góp phần định hình một mô hình công nghiệp hiệu quả hơn, ít lãng phí hơn và phù hợp hơn với mục tiêu phát triển xanh.

Đó là lý do câu chuyện về AI và robot tại Lufeng không đơn thuần là câu chuyện công nghệ. Nó cho thấy trong nền kinh tế xanh thế hệ mới, dữ liệu, tự động hóa và năng lực số đang trở thành những nguồn lực quan trọng để nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, giảm rủi ro và tạo ra giá trị bền vững.