IEC TR 634682023 核设施.仪表和控制以及电力系统.人工智能应用标准立项发展报告

NuclearFacilities-InstrumentationandControl,andElectricalPowerSystems-ArtificialIntelligenceApplications标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:NuclearFacilities-InstrumentationandControl,andElectricalPowerSystems-ArtificialIntelligenceApplications摘要随着人工智能（AI）技术在工业领域的飞速发展与深度渗透，核设施仪控系统与电力系统的智能化转型已成为全球核工业关注的前沿议题。为规范AI技术在核设施这一高安全要求领域的审慎应用，国际电工委员会（IEC）于2023年5月正式发布了技术报告IECTR63468:2023《核设施——仪表和控制以及电力系统——人工智能应用》。本报告对该标准的立项背景、编制历程、核心技术框架、应用范围及行业影响进行了系统梳理。标准确立了AI在核设施中应用的生命周期流程、功能安全与网络安全融合框架、数据治理要求及验证与确认（V&V）方法，填补了核领域AI应用顶层指导文件的国际空白。报告还重点介绍了主要参编单位及其技术贡献，并展望了AI赋能核设施数字化未来的发展方向。本报告旨在为我国核工业领域相关人员提供及时、全面的国际标准化动态参考，助力我国在该新兴标准领域的跟踪研究与布局参与。关键词：核设施；仪表与控制；电力系统；人工智能；国际电工委员会；技术报告；功能安全；标准化Keywords:Nuclearfacilities;Instrumentationandcontrol;Electricalpowersystems;Artificialintelligence;IEC;Technicalreport;Functionalsafety;Standardization一、引言1.1研究背景核设施的安全运行高度依赖其仪表与控制（I&C）系统以及电力系统的可靠性与确定性。传统上，这些系统基于预先编程的逻辑和经过充分验证的确定性算法运行。然而，随着数字化技术的广泛普及以及人工智能技术的快速演进，全球核工业界开始积极探索将机器学习、深度学习、计算机视觉等AI技术引入核设施的运行优化、状态监测、故障预测与诊断、人机交互等环节。AI技术有望显著提升核设施的经济性、可用率和智能化水平，但同时也对核安全监管体系提出了前所未有的挑战——AI算法的"黑箱"特性、数据依赖性、非确定性行为等，与传统核安全论证所依赖的确定性原则之间存在深层次的张力。1.2标准化需求分析在此背景下，国际社会亟需一份权威的顶层指导文件，系统梳理AI在核设施中应用所涉及的安全考量、技术约束和实践路径。IEC下设的核设施仪表与控制分技术委员会（SC45A）长期致力于核设施I&C系统的标准化工作，其发布的IEC61513（核设施I&C系统通用设计要求）、IEC60880（核电站安全重要软件）等标准构成了核设施数字化系统设计的核心标准体系。面对AI技术的迅速渗透，SC45A于2019年前后启动了AI应用相关标准的前期研究工作，最终形成了IECTR63468这一技术报告。技术报告（TechnicalReport，TR）在IEC标准体系中属于前瞻性、信息提供类的规范性文件，其发布标志着国际核工业界对AI应用的标准化需求已从分散讨论走向系统整合。二、标准编制历程与工作框架2.1编制历程IECTR63468:2023的编制工作由IECSC45A牵头组织，联合了来自法国、德国、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯等主要核电国家的专家共同参与。编制工作大致经历了以下阶段：-预研阶段（2018—2019年）：SC45A内部成立临时工作组，广泛收集各国核设施AI应用的现状报告和监管关切，形成工作组建议书。-立项阶段（2020年）：经SC45A全体成员投票表决，正式立项为技术报告类文件，编号为IECTR63468，成立专门的维护工作组（MT）负责起草。-起草阶段（2020—2022年）：工作组先后召开多轮国际会议，围绕AI应用的分类体系、生命周期模型、安全论证方法等核心议题开展深入讨论。期间，工作组充分吸收了IAEA（国际原子能机构）相关安全导则的最新进展，如IAEA关于核设施数字化安全和人工智能应用的专题技术会议成果。-征求意见与投票阶段（2022—2023年）：标准草案经过委员会内部征求意见（CDV阶段）和最终投票（FDIS阶段），于2023年3月获得通过。-正式发布（2023年5月11日）：IEC正式发布IECTR63468:2023，文件为电子版加密PDF格式，采用英文版本。2.2标准定位与属性根据IEC导则，技术报告（TR）分为三种类型：Type1（当尚不能发布国际标准，但已获得足够支持时）、Type2（当项目仍在技术发展中，或预期很快达成共识时）、Type3（当收集到不同于正式标准的必要信息时）。IECTR63468属于Type2类技术报告，其定位是为未来的正式标准制定提供前期技术铺垫。标准分类号涉及核电站和安全相关领域。三、标准主要内容与技术框架IECTR63468:2023围绕AI技术在核设施I&C及电力系统中的全生命周期应用，构建了一套系统化的技术指导框架。核心内容可概括为以下几个技术维度：3.1AI应用的分类体系与分级方法标准建立了一套针对核设施中AI应用的两级分类框架。一级分类依据AI应用的安全重要性（SafetySignificance）将应用划分为安全重要类与非安全重要类；二级分类进一步依据AI应用的具体任务类型（如分类、回归、聚类、优化、控制等）以及系统所处的运行场景进行细化。这种分级分类方法使标准使用者能够根据自身应用的安全等级，有针对性地匹配相应的工程要求和论证深度。3.2AI系统生命周期模型标准参考IEC61513确立的核设施I&C系统生命周期模型（包括概念设计、需求定义、系统设计、详细设计、实现、验证与确认、部署、运行维护、退役等阶段），提出了适用于AI系统的扩展生命周期框架。该框架特别强调了以下几个关键环节：-数据管理：覆盖数据采集、清洗、标注、增强、版本管理和数据质量评估的全流程要求，强调训练数据、验证数据和测试数据的独立性；-模型开发：包括模型架构选择、超参数调优、训练过程监控和模型评估等环节的工程化要求；-部署与集成：强调AI模型与既有确定性I&C系统的集成方法和接口管理；-持续运行与再训练：针对AI系统特有的概念漂移、数据漂移问题，提出了运行监控和模型更新的管理要求。3.3安全论证与验证确认方法这是标准的核心技术内容。标准提出，将AI系统纳入核设施安全论证体系需要采用"混合论证"策略——即结合传统确定性的验证方法（如形式化方法、软件测试）与针对AI特征的专用评估技术（如鲁棒性分析、对抗性测试、统计置信度评估等）。标准进一步指出：-传统的V&V方法不能完全适用于AI系统，需发展基于统计的验证方法；-AI系统的不确定性量化（UncertaintyQuantification）是安全论证的关键组成部分；-诊断与预测类AI应用的性能指标（如精确率、召回率、误报率）需设定明确的阈值，并论证其与安全目标的一致性；-对深度学习等"黑箱"模型，标准建议采用可解释性分析（ExplainabilityAnalysis）作为安全论证的补充手段。3.4功能安全与网络安全的一体化AI系统的引入同时带来了新的网络安全脆弱性。标准强调，AI应用的功能安全（FunctionalSafety）与网络安全（Security）需要一体化考虑，具体包括：-AI模型投毒攻击、对抗性样本攻击、数据篡改等新型威胁的识别与缓解；-安全与安全联动设计原则——即在网络安全事件发生时确保安全功能不受不利影响；-AI供应链安全管理，包括预训练模型、第三方数据集和开源框架的可信度评估。3.5人因与组织因素标准还就AI应用中的人因工程问题提供了指导，包括：-操作员对AI系统输出结果的信任度管理与态势感知维护；-AI辅助决策中的人机角色分配和职责界定；-运行人员的AI素养培训要求。四、标准发布的意义与行业影响4.1填补国际标准空白IECTR63468:2023的发布填补了核电领域AI应用国际顶层指导文件的空白，为各国核安全监管机构、核电运营方、系统供应商和科研机构提供了统一的技术话语体系和参考框架。在IECTR63468发布之前，AI在核设施中的应用多依赖于各国监管机构个案的"一事一议"模式，缺乏国际共识层面的方法论支撑。4.2引导全球核工业AI技术方向该技术报告的发布有助于将AI在核设施中的应用引导至安全可控的轨道上，避免因技术滥用或不当部署引发的安全事件，从而为AI技术在核工业领域的可持续发展奠定基础。标准中对安全重要性与AI应用分类的框架，为后续IEC正式标准的制定提供了清晰的路线图。4.3促进核工业数字化转型与智慧核电站建设4.4对中国的启示对于正在积极推动智慧核电建设的中国而言，IECTR63468:2023提供了重要的技术参考。中国在"华龙一号""国和一号"等自主三代核电技术中已大量应用数字化仪控系统，AI技术的进一步嵌入需要标准支持。跟踪并参与该领域的国际标准制定，对于增强中国在全球核标准领域的话语权具有重要意义。五、主要参编单位介绍IECTR63468:2023的编制凝聚了国际核工业界多家权威机构的智慧。其中，法国原子能及替代能源委员会（CEA）是本标准编制工作的核心贡献单位之一。法国原子能及替代能源委员会（CEA）是法国政府所属的国立研究机构，成立于1945年，总部位于巴黎萨克雷（Paris-Saclay）科技园区。CEA的研究领域涵盖核能、新能源、生命科学、信息科技与国防安全等多个方向，是欧洲核能研究领域的旗舰机构之一。在核设施I&C系统领域，CEA长期参与IECSC45A的标准制修订工作，在核安全级软件的验证与确认、数字化仪控系统架构设计、人因工程等方向积累了深厚的技术底蕴。在IECTR63468的编制过程中，CEA的专家团队主要负责AI系统生命周期模型和验证确认方法的牵头制定工作。CEA凭借其在核安全级软件形式化验证领域的长期积累，以及近年来在AI可解释性和鲁棒性分析方向的先进研究成果，为标准中"混合论证"策略的提出提供了关键的技术输入。此外，CEA还利用其在法国国内协调核设施AI应用技术路线图的经验，为标准中有关AI应用分级分类的框架设计贡献了重要思路。六、结论与展望IECTR63468:2023作为全球首份针对核设施仪控及电力系统中AI应用的国际技术报告，系统梳理了AI技术在核领域应用的安全考量和工程要求，为未来正式国际标准的制定奠定了坚实的技术基础。该技术报告的发布标志着核工业AI应用标准化工作已进入了有章可循的新阶段，对于平衡技术创新与核安全、引导业界审慎有序地推进AI应用具有深远意义。展望未来，在IECTR63468基础上，IECSC45A已规划了进一步的标准制定路线图，方向包括：针对特定AI应用场景（如预测性维护）的专用标准、AI系统确认与验证的详细技术规范、AI在核设施中的网络安全专项标准等。可以预见，未来五年将是核设施AI应用国际标准密集产出的关键窗口期。对于中国而言，应积极组织国内优势单位深度参与后续标准的制定工作，将国内智慧核电建设的实践经验转化为国际标准的技术输入，提升中国在全球核标准化治理中的参与度和影响力。随着AI技术的持续演进以及全球核工业界对AI应用认知的不断深化，核设施智能化标准的迭代更新将持续推进，为核能这一清洁能源的安全、高效、可持续发展提供有力的技术支撑。参考文献[1]IECTR63468:2023,Nuclearfacilities–Instrumentationandcontrol,andelectricalpowersystems–ArtificialIntelligenceapplications[S].Geneva:IEC,2023.[2]IEC61513:2011,Nuclearpowerplants–Instrumentationandcontrolimportanttosafety–Generalrequirementsforsystems[S].Geneva:IEC,2011.[3]IAEA,ArtificialIntelligenceforNuclearPowerPlants:ChallengesandOpportunities,