Виртуальная система предназначена для безопасной, эффективной и быстрой утилизации ядерных отходов
Исследователи из Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого представили цифровую модель печи остекловывания высокоактивных радиоактивных отходов.
Жидкие радиоактивные отходы по всему миру утилизируют с помощью технологии остекловывания. Это когда отходы превращают в твёрдое стеклоподобное вещество в специальной печи. Такой подход не только сокращает объём опасных материалов за счёт удаления жидкости, но и заключает их в необходимую для безопасного долгого хранения форму.
Петербургские инженеры разработали виртуальную модель печи остекловывания, которая помогает «заглянуть внутрь» работающей установки и проводить необходимые цифровые испытания. Цифровая модель учитывает воздействие сложных процессов (теплообмен, гидродинамику, электродинамику) и демонстрирует перемещение стекломассы, изменение температуры в разных зонах и реакцию оборудования на смену режимов.
«Одновременное учитывание множества вводных параметров и их взаимодействие позволяет проводить сложнейшие исследования для оптимизации процесса остекловывания “в цифре”, что дешевле и безопаснее, чем натурные испытания», – пояснил ведущий инженер отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра Дмитрий Евстратов.
Практическое применение
Учёные создавали модель с методов конечных элементов и конечных объемов. Их дополнили алгоритмами машинного обучения и регрессионного анализа. Показатели цифровой модели сравнили с данными существующей опытной установки, и расхождения по ключевым параметрам оказались минимальными.
Как добавил начальник отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра Юрий Горский, благодаря технологии основную часть инженерных рисков можно перенести на стадию разработки. На цифровой платформе можно протестировать эффективность разных сценариев работы и реализовать на практике наиболее результативный. Это сокращает затраты на жизненный цикл установки и повышает её надёжность.