確保下一代核反應(yīng)堆的數(shù)字技術(shù)安全

所有創(chuàng)新都會(huì)帶來(lái)可能改變行業(yè)的潛在利益,但也會(huì)帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。在核能領(lǐng)域,包括小型模塊堆在內(nèi)的先進(jìn)核反應(yīng)堆正在納入創(chuàng)新技術(shù),特別是產(chǎn)生新穎解決方案的數(shù)字技術(shù)。

人們對(duì)小型模塊堆的興趣日益濃厚。這些先進(jìn)核反應(yīng)堆具有有限的電功率,通常每臺(tái)機(jī)組最高300兆瓦,約為傳統(tǒng)核反應(yīng)堆發(fā)電能力的三分之一。然而,在這些新反應(yīng)堆中使用尖端的數(shù)字技術(shù)在核安全和核安保方面帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。全球有80多種處于不同發(fā)展階段的小型模塊堆設(shè)計(jì)和概念。

“部署小型模塊堆的一個(gè)挑戰(zhàn)是如何在保持遵守核安全和核安保標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),加快其技術(shù)發(fā)展,并展示其準(zhǔn)備水平?！眹?guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)信息技術(shù)安全官員Rodney Busquim e Silva說(shuō),“這加強(qiáng)了在小型模塊堆壽期中考慮和維護(hù)數(shù)字儀器儀表和控制以及計(jì)算機(jī)安全解決方案的必要性?！?/p>

英國(guó)計(jì)算機(jī)安全專(zhuān)家 Mike St.John Green說(shuō):“交換信息的必要性可能會(huì)引入網(wǎng)絡(luò)犯罪分子可以利用的途徑,因此需要對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)安全考慮?！?/p>

計(jì)算機(jī)化解決方案和挑戰(zhàn)

小型模塊堆的創(chuàng)新設(shè)計(jì)依賴于數(shù)字儀器儀表和控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其創(chuàng)新功能。自動(dòng)化、遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)以及其他新功能所需的數(shù)字技術(shù)的增加,突出了對(duì)計(jì)算機(jī)化解決方案的需要。

一些小型模塊堆的設(shè)計(jì)是為了在偏遠(yuǎn)地區(qū)部署核電和減少現(xiàn)場(chǎng)工作人員數(shù)量,這可能導(dǎo)致需要持續(xù)可靠的遠(yuǎn)程監(jiān)控。鑒于數(shù)字儀器儀表和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),應(yīng)用計(jì)算機(jī)安全措施應(yīng)是小型模塊堆現(xiàn)場(chǎng)與支持中心之間安全通信的先決條件?！敖粨Q信息的必要性可能會(huì)引入網(wǎng)絡(luò)犯罪分子可以利用的途徑,因此需要對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)安全考慮?！庇?guó)計(jì)算機(jī)安全專(zhuān)家Mike St.John Green表示,“遠(yuǎn)程操作必須保護(hù)信息的保密性、可用性和完整性,以確保小型模塊堆和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠運(yùn)行?！?/p>

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)也支持小型模塊堆的運(yùn)行。人工智能技術(shù)可創(chuàng)造能夠處理復(fù)雜問(wèn)題的系統(tǒng),而機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)則學(xué)習(xí)如何基于數(shù)據(jù)完成特定任務(wù)。核工業(yè)試圖通過(guò)將核設(shè)施和監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字模擬與人工智能系統(tǒng)相結(jié)合,來(lái)優(yōu)化復(fù)雜的功能,從而提高運(yùn)行效率。然而,這些好處確實(shí)伴隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊的可能性。例如,人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)所需的基于軟件算法依賴于數(shù)據(jù)庫(kù),而這些數(shù)據(jù)庫(kù)可能會(huì)被操縱,從而導(dǎo)致人工智能的錯(cuò)誤決策。

來(lái)自中國(guó)的清華大學(xué)博士生Si Wen說(shuō):“這些系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程、交付或軟件安裝過(guò)程中,可能會(huì)受到代碼注入的影響,例如,故意向它們輸入損壞的數(shù)據(jù)?？偟奶魬?zhàn)是如何使人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法具有足夠的透明度。必須以可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平對(duì)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的可接受使用進(jìn)行明確定義。”

安保始于設(shè)計(jì)

專(zhuān)家們一致認(rèn)為,核設(shè)施的計(jì)算機(jī)安全必須從一開(kāi)始就加以考慮。這種積極主動(dòng)的作法被稱為“安保始于設(shè)計(jì)”,它借鑒了最佳實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),并執(zhí)行一種“始于設(shè)計(jì)”的概念,這種概念同樣適用于核安全、核保障和核退役。

“計(jì)算機(jī)安全始于設(shè)計(jì)”旨在通過(guò)一種方案從源頭上降低安保風(fēng)險(xiǎn),這種方案考慮在設(shè)施壽期或流程的所有階段采取系統(tǒng)和一致的安保?！霸谛⌒湍K堆的整個(gè)壽期中,從設(shè)計(jì)到運(yùn)行再到退役,都需要考慮和維護(hù)計(jì)算機(jī)安全措施?！盉usquim e Silva說(shuō),“當(dāng)從一開(kāi)始就考慮安保(包括網(wǎng)絡(luò)安全)時(shí),設(shè)施開(kāi)發(fā)者可以作出將使設(shè)施更安全可靠、更高效和更具成本效益的設(shè)計(jì)選擇?！?/p>

國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的作用

IAEA將來(lái)自核組織和其他組織的專(zhuān)家聯(lián)系起來(lái),討論和確定與小型模塊堆的技術(shù)和運(yùn)行特性有關(guān)的計(jì)算機(jī)安全相關(guān)問(wèn)題和挑戰(zhàn)。例如,2022年2月,原子能機(jī)構(gòu)主辦了一次小型模塊堆儀器儀表和控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)安全技術(shù)會(huì)議,以促進(jìn)國(guó)際專(zhuān)家之間的合作和信息交流。與會(huì)者一致認(rèn)為,有必要協(xié)調(diào)各國(guó)的方案和法規(guī),以使小型模塊堆國(guó)際市場(chǎng)變得可行?！皹?biāo)準(zhǔn)化小型模塊堆的儀器儀表和控制方案開(kāi)啟了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域。新操作模式所需的自動(dòng)化程度不斷提高,以及數(shù)字系統(tǒng)的廣泛使用,要求從設(shè)計(jì)層面采取計(jì)算機(jī)安全措施和工程解決方案,以確保電廠的安全可靠運(yùn)行,”出席會(huì)議的阿根廷核管局代表Jorge Casanova說(shuō)。

2023年3月,原子能機(jī)構(gòu)還舉辦了一次講習(xí)班,進(jìn)一步探討小型模塊堆計(jì)算機(jī)安全及儀器儀表和控制相關(guān)技術(shù)能力的發(fā)展。此外,原子能機(jī)構(gòu)計(jì)劃于2024年就該主題啟動(dòng)一個(gè)協(xié)調(diào)研究項(xiàng)目。