Внедрение цифровизации как инструмента снижения финансовых затрат на вывод из эксплуатации объектов использования атомной энергии. Часть 2

Цифровой подход планирования, проведения и обработки данных КИРО ОИАЭ инструментами платформы Digital Decommissioning как эффективный способ сокращения затрат на ВЭ и обеспечения успешной реализации проектов по ВЭ ОИАЭ

В первой части статьи были рассмотрены основные недостатки классического формата планирования, выполнения и обработки данных комплексного инженерного и радиационного обследования (КИРО) объектов использования атомной энергии (ОИАЭ). Для последовательного рассмотрения того, как цифровой формат выполнения КИРО и применяемые для его реализации инструменты цифровой платформы Digital Decommissioning разработки АО Группа компаний «НЕОЛАНТ» устраняют эти недостатки классического формата КИРО перечислим здесь их еще раз:

1. Классическое планирование КИРО производится на основе архивной документации, которая в подавляющем большинстве случаев не соответствует реальной конфигурации ОИАЭ. Это уже на этапе планирования КИРО вносит системную ошибку: при осуществлении полевых работ в условиях радиационных полей требуется вносить корректировки из-за несоответствия программы КИРО и реального состояния объекта, что приводит к излишним итерациям, росту дозовых нагрузок обследователей, искажению конечных данных.
2. Полевые специалисты физически не имеют возможности вручную провести точную инвентаризацию содержимого помещений ОИАЭ. Кроме отсутствия реальной возможности выполнить такую работу вручную, в дело вступает еще и человеческий фактор – добросовестность, усталость, плохое настроение, ошибки в записях – все это влияет на конечный результат работ.
3. Как и в других направлениях визуальных осмотров персоналом, на качество ручного сбора данных о дефектах оборудования, коммуникаций и строительных конструкций в полном объеме влияет человеческий фактор. Кроме того, в классическом формате КИРО существует существенное неудобство с фиксацией характеристик и местоположения дефектов, обнаруженных при визуальном осмотре помещений. В итоге это приводит к тому, что к отчету о КИРО прилагаются многотомные альбомы фотографий дефектов с указанием мест их нахождения. Разработчикам проектной документации на вывод из эксплуатации (ПД ВЭ) работать с таким форматом изложения сведений о дефектах крайне неудобно, что может приводить к не полному учету данных о дефектах в ПД ВЭ со всеми вытекающими последствиями для будущей практической реализации ВЭ ОИАЭ.
4. Аналогичным образом обстоит ситуация и с радиационной частью КИРО: места выполнения измерений привязаны к пространству помещения весьма приближенно, само качество выполненных измерений и записанных результатов полностью отдается на откуп дозиметристам.
5. В классическом формате камеральной обработки данных инженерного обследования (ИО) и радиационного обследования (РО) (использование бумажных документов-первоисточников и полуавтоматизированная обработка массивов полевых данных в электронных таблицах) отсутствует возможность формирования и применения сколько-нибудь достоверной валидируемой методики определения и описания пространственно-распределенного источника ионизирующего излучения (ИИИ) в помещениях ОИАЭ. Это приводит к тому, что трансформация массовых и объемных показателей элементов, наполняющих помещения ОИАЭ и подлежащих демонтажу, а также данных РО в объемы первичных отходов демонтажа, загрязненных радионуклидами, которые в финале переработки и кондиционирования и сформируют те самые РАО от ВЭ, подлежащие временному хранению или захоронению, производится экспертно со значительными допущениями и консерватизмом.
6. Невозможность описания в классическом формате обработке данных КИРО пространственно-распределенного ИИИ, в свою очередь, приводит в разрабатываемой в дальнейшем ПД ВЭ к необходимости применять фиксированную консервативную коллективную дозу облучения в каждом помещении ОИАЭ на весь период выполнения демонтажных работ, несмотря на то, что реально по мере выполнения демонтажа конфигурация пространственно-распределенного ИИИ в помещении меняется и дозовые нагрузки на демонтажный персонал сокращаются.
7. Классическая камеральная обработка полевых результатов КИРО сводится к ручной обработке большого количества данных и полуавтоматизированному выполнению расчетов (в электронных таблицах), что приводит к ошибкам в расчете объемов образования радиоактивных отходов и в других расчетах, разночтению данных в различных разделах итогового отчета о КИРО.
8. Заказчик не имеет реальной возможности проверить качество работ исполнителя по КИРО, так как для обеспечения такой качественной проверки необходимо, по сути, повторно выполнить КИРО, а выборочный контроль не дает 100% гарантии в общем качестве выполнения ИО и РО. Фактически, представляемые исполнителем итоговые результаты в отчете о КИРО, принимаются заказчиком просто на веру.
9. Заказчик не имеет возможности в реальном масштабе времени оценивать ход выполнения работ по КИРО. В лучшем случае он получает уже финальный отчет в установленные по договору сроки, в худшем получает его еще и со срывом сроков.

Рассмотрим, как цифровой формат (технология) планирования, проведения и обработки полевых данных КИРО, позволяет или полностью устранить вышеперечисленные недостатки классического подхода или существенно минимизировать их. Это рассмотрение будем выполнять последовательно по вышеперечисленным недостаткам.

1. Недостаток: планирование КИРО на основе устаревшей и неактуальной архивной документации

Устранение этого недостатка в цифровом формате планирования, проведения и обработки данных КИРО обеспечивается за счет использования цифровой исполнительной инженерной модели ОИАЭ как основы для планирования КИРО. ЦИИМ ОИАЭ создается на основе данных лазерного сканирования, сферического фотографирования и валидации данных архивной документации, ввода в ЦИИМ всех необходимых и доступных данных стадии эксплуатации, что, по сути, позволяет сформировать своего рода цифровой двойник, вернее, цифровою копию ОИАЭ, представляющую его актуальное состояние. Важнейшей технологией при создании ЦИИМ является лазерное сканирование, которое позволяет практически без участия человека получить достоверную геометрическую съемку помещений объекта с точностью до нескольких сантиметров (роль людей в полевой части обследования сводится только к переносу и установке лазерных сканеров с места на место).

Рис. 1 – Участок маслохозяйства машинного зала энергоблока АЭС (1) и результаты его лазерного сканирования (2).

Для остановленных ОИАЭ, КИРО которых должно уже начаться в ближайшем будущем, и у которых отсутствует заблаговременно разработанная ЦИИМ, ее создание должно быть реализовано как первый этап выполнения КИРО еще до разработки программы проведения КИРО.

Для ОИАЭ, приближающихся к окончательному останову, конфигурация которых уже изменяться очевидно не будет, создание ЦИИМ должно производиться заблаговременно, целесообразно осуществлять ее создание сразу после утверждения программы ВЭ, в которой должны быть определены здания и сооружения (ЗдиС) ОИАЭ, имеющие радиационное загрязнение и для которых необходимо создание ЦИИМ, а далее на основе ЦИИМ ЗдиС их цифровых исполнительных инженерно-радиационных моделей (ЦИИРМ). Если у таких ОИАЭ будет наличествовать цифровая модель, переданная со стадии проектирования (вновь проектируемые или сооружаемые в настоящее время ОИАЭ), она должна использоваться как основа для создания ЦИИМ. При этом необходимо отдавать себе отчет, что за десятки лет эксплуатации проектная и реальная конфигурация объекта будут значительно отличаться и без всеобъемлющих лазерного сканирования и сферического фотографирования помещений зданий и сооружения ОИАЭ выполнить ЦИИМ будет невозможно даже и при наличии проектной цифровой модели. Вариант наличия на объекте постоянно поддерживаемой на стадии эксплуатации в актуальном состоянии эксплуатационной цифровой модели и ее трансформации в ЦИИМ для задач КИРО мы не будем рассматривать, так как в настоящее время в атомной отрасли России такие прецеденты, к сожалению, отсутствуют и, видимо, будут отсутствовать еще достаточно длительное время.

Именно ЦИИМ, отражающая исполнительную компоновку ОИАЭ, должна являться основой для разработки программы проведения КИРО как в части инженерного, так и в части радиационного обследования. Более того, применение ЦИИМ для разработки программы КИРО представляет важнейшее значение не только с точки зрения наличия в ее составе исполнительной трехмерной модели ОИАЭ, отражающей реальную компоновку и конфигурацию объекта, но и в части:

• наличия интегрированных с моделью сферических фотопанорам, выполняемых на объекте в целях создания ЦИИМ и имплементируемых в нее, которые можно и нужно использовать для предварительного поиска дефектов на оборудовании, коммуникациях, конструкциях, что, безусловно, должно найти свое отражение в программе инженерного обследования;
• наличия в ЦИИМ атрибутивных данных об оборудовании, анализ которых может выявить “белые пятна” или несовпадения в информации и укажет на необходимые направления сосредоточения усилий на поиске и актуализации данных при проведении инженерной части КИРО;
• наличия в ЦИИМ эксплуатационных данных радиационного контроля за период эксплуатации, которые значительно помогут при планировании радиационной части КИРО.

2. Недостаток: практическая невозможность выполнения достоверной инвентаризации помещений

Как эта ситуация разрешается в случае цифрового КИРО? Ответ на этот вопрос такой же, как и для устранения предыдущего недостатка классического формата КИРО - создание ЦИИМ с применением технологий лазерного сканирования, сферического фотографирования и валидации архивной документации.

Лазерные сканеры позволяют безлюдно создать предельно точный машиночитаемый массив геометрических данных в виде облака точек лазерного сканирования, который затем преобразуется в трехмерную исполнительную модель. Разрешающая способность современных лазерных сканеров для наземного лазерного сканирования достигает единиц сантиметров, таким образом, на облаке точек лазерного сканирования будут отражены все, даже самые малоразмерные визуально доступные объекты помещения. Ничто не будет упущено.

Рис. 2 – Пример разрешающей способности технологии лазерного сканирования: часть облака лазерного сканирования участка машинного зала (1) и два формата отображения (2,3) полученной на его основе детализированной исполнительной 3D-модели этого участка.

Рис. 3 – Пример разрешающей способности технологии лазерного сканирования: распознавание облака лазерного сканирования помещения импульсных линий блока АЭС ВВЭР-440 в 3D-САПР ПОЛИНОМ с НОРД ЛС с заменой частей облака на трехмерные элементы с атрибутами из загруженных в 3D-САПР каталогов (наименьший внутренний диаметр трубок – 13,5 мм) (1), итоговое отображение помещения в составе ЦИИМ блока АЭС (2,3).

Рис. 4 – Автоматическая выдача в ЦИИМ детальной спецификации о содержимом помещения импульсных трубок и приборов блока АЭС.

В настоящее время работу по преобразованию облаков лазерного сканирования в трехмерную модель осуществляют 3D-моделировщики - специалисты по работе с различными системами автоматизированного проектирования. Если говорить упрощенно, 3D-моделировщики изучают облако точек, визуально распознают в нем отдельные элементы помещения и подставляют на место соответствующие параметрические объекты из каталогов 3D-САПР. 3D-САПР каталоги уже содержат все необходимые атрибуты (масса, размеры, материал и др.) для каждого типового элемента в каталоге. Таким образом, данные о каждом распознанном элементе помещения автоматически включаются в ЦИИМ. Параллельно 3D-моделировщики сверяются со сферическими фотопанорамами и имеющейся архивной документацией. В недалеком будущем эту работу уже преимущественно будут выполнять специализированные нейросети, что позволит значительно как снизить стоимость создания ЦИИМ, так и избежать человеческих ошибок при обработке исходной информации и ее преобразованию в исполнительную 3D-модель.

Однако уже сейчас в арсенале цифровых инструментов, разработанных Группой компаний «НЕОЛАНТ» существует система обработки и распознавания данных лазерного сканирования «НОРД ЛС», которая позволяет автоматизировано сравнить полученную в результате моделирования трехмерную модель и исходное облако точек лазерного сканирования, выявив отличия и, таким образом, проконтролировав полноту получаемой исполнительной трехмерной модели в составе ЦИИМ. Таким образом, несмотря на то что обработка данных лазерного сканирования в настоящее время - это предмет ручного человеческого труда, где тоже может иметь место влияние человеческого фактора, у заказчика ЦИИМ уже есть инструмент автоматического сравнения геометрической части модели и исходных данных облаков точек лазерного сканирования. Кроме того, у заказчика есть дополнительный инструмент фотопанорам, интегрированных в ЦИИМ и связанных с трехмерной моделью в составе ЦИИМ, что также позволяет осуществлять проверку качества моделирования.

Рис. 5 – Исходная модель технологического помещения промышленного объекта (1), модель помещения с наложенным на нее облаком лазерного сканирования (2), тепловая карта различий облака лазерного сканирования и трехмерной модели помещения (3).

Рис. 6 – Фотопанорама в составе ЦИИМ как дополнительный инструмент проверки качества и полноты моделирования трехмерной исполнительной модели в ЦИИМ ОИАЭ.

С точки зрения контроля наполнения ЦИИМ данными модуль Digital Decommissioning «Цифровая информационная модель» предлагает инструментарий настраиваемых обычных и визуальных отчетов, который поможет наглядно и быстро проверить заполненность атрибутов у объектов модели, например, показав на модели все элементы, для которых не заполнен атрибут «Масса» или, например, элементы, у которых значения атрибута «Масса» из различных источников отличается (такое бывает достаточно часто, когда данные в паспортах оборудования, эксплуатационной и проектно-конструкторской документации отличаются и требуется их валидация).

Рис. 7 – Визуализация на ЦИИМ ОИАЭ элементов объекта (оборудования) об источниках данных их массы: зеленым – данные ранее проведенного КИРО (видно, что зеленым подсвечена лишь небольшая часть оборудования), розовым – данные, введенные в ЦИИМ, по объектам-аналогам, коричневым – данные по массе отсутствуют в ЦИИМ).

Таким образом, современные отечественные цифровые технологии в сфере ВЭ позволяют обеспечить принципиально иной, несравнимо более качественный уровень инвентаризации элементов помещений при проведении инженерного обследования в рамках КИРО.

3. Недостаток: неудобство фиксации и описания дефектов оборудования, коммуникаций, строительных конструкций

В составе цифровой платформе Digital Decommissioning разработан модуль для мобильных планшетов, работающий под операционной системой Android, который называется «Мобильный клиент КИРО». Это приложение предоставляет возможность загрузить на мобильный планшет с сервера «Цифровая информационная модель» модели отдельных помещений ОИАЭ из ЦИИМ с отображаемыми на модели помещения точками выполнения различных заданий - радиационных измерений или инженерных осмотров. Точки привязаны к пространству помещения и имеют осевые линии привязки относительно заданных реперов (стен, оборудования, пола).

Каждая точка имеет связанную с ней текстовую формулировку задачи, которую необходимо выполнить обследователю в данной точке. В случае инженерного обследования это может быть, например: "Измерить габариты трещины. Выполнить фотофиксацию". Приложение «Мобильный клиент КИРО» позволяет работать с планшетом автономно без подключения к сети WiFi. Результаты выполнения измерений сразу по месту вводятся в планшет, связываются с точкой и затем, после синхронизации, автоматически передаются в ЦИИМ.

Инженер-обследователь может задавать самостоятельно новые точки проведения обследования, привязывая их к местоположению на модели помещения, отображаемой приложением «Мобильный клиент КИРО».

Рис. 8 – Интерфейсы модуля «Мобильный клиент КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning в части обеспечения инженерного обследования.

Средствами модуля «Цифровая информационная модель» пользователи могут отобразить на модели все множество точек инженерного обследования в здании, на отдельной отметке или в отдельном помещении, просматривать для каждой точки результаты обследования, включая прикрепленные фотографии дефектов. Доступны инструменты фильтрации отображаемых точек по классам дефектов, значениям, привязкам к тем или иным элементам ОИАЭ и др. Средствами модуля «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning можно настроить автоматическое формирование отчетов о дефектах, который для каждого дефекта будет отражать его местоположение (здание/отметка/помещение/элемент помещения), вид элемента с дефектом на модели помещения, фотографии и описания дефекта. Однако данный автоматически генерируемый отчет о дефектах уже является вторичным документом, так как формируется автоматически на основе данных ЦИИМ/ЦИИРМ ОИАЭ.

Таким образом, инструменты платформы Digital Decommissioning, применяемые в комплексе с ЦИИМ ОИАЭ, обеспечивают эффективную фиксацию, отображение и аналитическую обработку данных по дефектам элементов помещений, собираемых при визуальном осмотре помещений при выполнении инженерного обследования в рамках КИРО.

4. Недостаток: проблемы радиационного обследования – отсутствие пространственно-координатной привязки данных, недостаточность данных

Модуль «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning представляет технологу по радиационному обследованию богатый набор инструментов для планирования радиационного обследования в помещениях ОИАЭ на базе его цифровой исполнительной инженерной модели:

• расстановка индивидуальных точек измерений различных параметров радиационных полей с привязкой точек относительно оборудования, строительных конструкций;
• параметрическая расстановка массивов (сеток) точек однородных измерений в пространстве помещения;
• параметрическая расстановка точек измерений вдоль линий обследуемых трубопроводов.

Рис. 9 – Планирование точек измерений мощности эквивалентной дозы (МЭД) гамма-излучения вдоль линии трубопроводов в модуле «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning.

По итогам планирования для каждого помещения модулем «КИРО» автоматически генерируется задание на проведение радиационных измерений. Задание включает план помещения (автоматически получаемый с трехмерной модели помещения) с пронумерованными и координатно привязанными в пространстве помещения точками измерений, таблицу для записи значений измерений. Пространственные координаты точек измерений в задании указываются относительно заданных реперов в помещении (как правило, его стен и пола). Такое задание может быть распечатано на бумаге или загружено в мобильный промышленный планшет с модулем «Мобильный клиент КИРО».

Рис. 10 – Пример автоматизировано формируемого модулем «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning на базе ЦИИМ ОИАЭ бланка задания на проведение радиационного обследования помещения в формате Microsoft Word.

Рис. 11 – Пример заполненного дозиметристами бланка задания на радиационное обследование, автоматизировано сформированного модулем «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning на базе ЦИИМ ОИАЭ.

Рис. 12 – Интерфейсы модуля «Мобильный клиент КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning в части обеспечения радиационного обследования.

Дозиметрист при полевом обследовании позиционирует блок детектирования в заданной точке помещения, привязываясь с помощью трехкоординатной лазерной рулетки, производит измерение и записывает результат в соответствующую ячейку таблицы данных измерений или же сразу фиксирует значение на бумажной форме или в мобильном планшете.

Рис. 13 – Применение мобильного планшета с «Модулем КИРО» платформы Digital Decommissioning при радиационном обследовании.

Такая технология позволяет:

• Обеспечить более точную координатную привязку выполненных радиационных измерений в пространстве помещений ОИАЭ, что позволяет далее средствами цифровой платформы Digital Decommissioning выполнить решение так называемой "обратной" задачи для расчетного определения удельной активности элементов обследуемых помещений и построения пространственно-распределенного ИИИ в помещениях ОИАЭ.
• Уменьшение дозовых нагрузок на персонал за счет устранения необходимости дозиметристам делать какие-то зарисовки по месту нахождения в помещениях, а также тратить время на принятие решений о местах проведения измерений.
• Сокращает ошибки в записях при фиксации данных измерений.

Безусловно, представленный способ не полностью снимает проблему точной координатной привязки результатов радиационных измерений в пространстве обследуемых помещений: дозиметрист может ошибиться и выполнить некорректную пространственную привязку, ошибиться при переносе значений с дозиметра на бумажную форму или в планшет. Однако данный способ позволяет значительно повысить качество выполнения и фиксации данных радиационных измерений по сравнению с классическим подходом. Кроме того, инструменты цифровой платформы Digital Decommissioning позволяют выявлять некорректно привязанные к координатам точки и/или некорректно введенные данные измерений при решении "обратной" задачи. В предельном случае решения “обратной” задачи найдено не будет, что будет свидетельствовать, в том числе, или о некорректно выполненных измерениях, включая некорректное позиционирование детектора или некорректной фиксации их результатов. Таким образом, обеспечивается инструмент контроля качества выполнения радиационного обследования при КИРО.

Полностью исключить влияние человеческого фактора при сборе данных о радиационной остановке можно будет в ближайшем будущем при замене дозиметристов человекоподобными роботами-андроидами, робособаками или малоразмерными дронами-обследователями, которые будут напрямую на уровне данных получать из платформы Digital Decommissioning задания на выполнение измерений, и обеспечивая свое точное автономное позиционирование в пространстве помещений, выполнять измерения именно в указанных в задании локальных координатах пространства помещения, а также безошибочно фиксировать результаты измерений, передовая их обратно без потерь и искажений в платформу Digital Decommissioning.

5. Недостаток: невозможность достоверного совмещения данных радиационной обстановки на объекте атомной энергетики с его инженерно-топологической конфигурацией (построение пространственно-распределенного ИИИ в помещении ОИАЭ) как причина некорректного определения объемов образования первичных отходов от демонтажа, загрязненных радионуклидами

Цифровая платформа Digital Decommissioning позволяет для каждого помещения ОИАЭ построить пространственно-распределенный ИИИ, связав радиационные и материальные характеристики элементов помещения. Такая возможность реализуется в платформе двумя способами:

1. Прямым присвоением элементу значения объемной или поверхностной удельной активности и радионуклидного вектора для определения парциального вклада в активность элемента отдельных радионуклидов. Удельная активность может быть получена по результатам лабораторных измерений, на основе каких-либо расчетов или экспертно определена как возможный диапазон. Такой способ подходит для ОИАЭ, основной вклад в радиоактивное загрязнение которого вносят альфа и бета излучающие радионуклиды.
2. На основе решения "обратной" задачи - расчета удельной активности элементов помещения на основании координатно привязанных в пространстве помещения точек измерения МЭД гамма-излучения, а также данных о конфигурации помещения, материальных характеристик его элементов и радионуклидных векторов. Данный способ применяется для ОИАЭ, значимую долю в радиоактивном загрязнении которых вносят гамма-излучающие радионуклиды. В этом случае технолог по радиационному обследованию для каждого обследуемого помещения ОИАЭ формирует средствами модуля "КИРО" гипотезу о гамма-излучающих ИИИ в помещении. Для элементов ЦИИМ, определенных как гамма-излучающие ИИИ, формируются так называемые фантомы - виртуальные трехмерные геометрические объекты-примитивы (плоскость, цилиндр, параллелепипед, сегмент тора), которые упрощенно описывают базовый графический 3D-САПР элемент в трехмерной исполнительной модели помещения, представляющий реальный элемент помещения, и наследуют все его материальные характеристики, представленные в ЦИИМ (массу, материал, габаритные размеры, положение в пространстве помещения). Именно фантомы участвуют в решении "обратной" задачи - для них расчетным сервером Digital Decommissioning – модулем «Радиационные расчеты» - рассчитываются удельные активности, которые затем присваиваются связанным с фантомами элементами цифровой модели помещения.

Рис. 14 – Исходные и фантомные модели помещений ОИАЭ в «Модуле КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning.

Рис. 15 – Запрос модуля «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning на присвоение фантомизированным элементам помещения ЦИИМ ОИАЭ рассчитанной для связанных фантомов удельной активности.

Рис. 16 - Расцветка элементов помещения ЦИИМ ОИАЭ по диапазонам значений присвоенной по результатам решения “обратной” задачи удельной активности.

Рис. 17 - Расчет отнесения элементов помещения ЦИИМ ОИАЭ к категориям РАО на основе их морфологии и присвоенной удельной активности.

Таким образом, цифровая платформа Digital Decommissioning позволяет связать данные ИО и РО обследований в рамках КИРО, обеспечивая высокую точность расчетов первичных отходов от демонтажа, загрязненных радионуклидами, и их многомерную классификацию как по морфологии, так и радиационным характеристикам. Функциональность решения "обратной" задачи в цифровой платформе Digital Decommissioning позволяет обоснованно отказаться от консервативного подхода определения объемов отходов демонтажа, загрязненных радионуклидами, характерного для классического формата обработки данных КИРО, в пользу обоснованного селективного подхода к расчету образования радиоактивно загрязненных отходов от демонтажа.

6. Недостаток: невозможность построения пространственно распределенного ИИИ в помещении ОИАЭ как причина завышения дозовых нагрузок на демонтажный персонал в ПД ВЭ

Данный недостаток классического формата выполнения КИРО проявляется при разработке ПД ВЭ ОИАЭ, когда невозможность формирования пространственно распределенного ИИИ в помещении и оценки его влияния на дозовые нагрузки персонала по мере выполнения демонтажных работ, приводит к неизбежной необходимости фиксировать в ПД ВЭ максимально допустимую коллективную дозу облучения для персонала на весь период выполнения работ. В тоже время по мере выполнения демонтажа в помещении, дозовые нагрузки претерпевают изменения, которые следует учитывать, так как выполнение работ в радиационных полях существенно сказывается на сметной стоимости в ПД ВЭ.

Цифровая платформа Digital Decommissioning в модуле «КИРО» и модуле «Проектирование вывода из эксплуатации» позволяет моделировать последовательность выполнения работ по демонтажу и дезактивации, включая установку временных защитных барьеров, и рассчитывать индивидуальные дозовые нагрузки, получаемые персоналом при выполнении тех или иных технологических операций/процессов по ВЭ, с учетом изменения конфигурации пространственно распределенного ИИИ по мере выполнения работ.

Рис. 18 – Моделирование последовательности демонтажа элементов помещения и соответствующего изменения поля мощности эквивалентной дозы гамма-излучения в помещении в модуле «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning (слева-направо и сверху-вниз).

Таким образом, планирование, выполнение и обработка данных КИРО в цифровом формате на базе ЦИИМ/ЦИИРМ ОИАЭ и инструментов цифровой платформы Digital Decommissioning позволяет более точно учитывать дозовые нагрузки на персонал, обеспечивая основу для формирования адекватной сметной стоимости на выполнение радиационно-опасных работ в ПД ВЭ.

7. Недостаток: ручная (полуавтоматизированная) обработка данных при формировании итогового отчета о КИРО

В модуле «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning формат отчета о КИРО задается чрез настраиваемый шаблон, исходные и расчетные данные в котором заполняются автоматически, включая картограммы радиационных полей, фотографии, виды с трехмерной модели. Все данные в таком отчете во всех его разделах являются гармонизированными и непротиворечивыми. Какие-либо ошибки во внесении данных или выполнении расчетов на их основе полностью исключаются. Формирование отчета в модуле «КИРО» на основе ЦИИРМ ОИАЭ занимает несколько минут. Специалисту по разработке отчета КИРО останется только добавить вводную и заключительные части. Система поддерживает настройку нескольких альтернативных шаблонов отчетов КИРО в зависимости от требований нормативной базы проведения КИРО для тех или иных типов объектов использования атомной энергии.

Рис. 19 – Автоматически формируемый модулем «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning отчет о КИРО на основе данных ЦИИРМ ОИАЭ и заданного шаблона.

После формирования отчета в исходном формате docх он может быть сохранен в составе ЦИИРМ, а средствами модуля «Цифровая информационная модель» можно сохранять новые версии отчета КИРО по мере изменения/дополнения данных в ЦИИРМ.

Таким образом, ЦИИРМ ОИАЭ и инструментарий цифровой платформы Digital Decommissioning позволяет полностью избежать влияния человеческого фактора при разработке итогового отчета о КИРО ОИАЭ.

8. Недостаток: фактическая невозможность для заказчика детально проверить результаты работ исполнителя по выполнению КИРО

Благодаря мощным средствам отображения и визуализации данных в модуле «Цифровая информационная модель» платформы Digital Decommissioning, специалисты заказчика имеют возможность оперативно проверить полноту ЦИИРМ, являющейся основным ценностным результатом КИРО. Например, можно задать такие запросы на визуализацию данных на трехмерной исполнительной модели в составе ЦИИРМ:

• Отобразить на модели все помещения ОИАЭ, для которых не решена “обратная” задача.
• Отобразить на модели все элементы, у которых не заполнен атрибут “Масса”.
• Отобразить на модели все элементы строительных конструкций перекрытий, для которых не указана максимально допустимая проектная нагрузка.
• Отобразить на модели все элементы произведение объема которых на плотность материала расходиться со значением атрибута масса более чем на заданное количество процентов.
• Отобразить на модели элементы трубопроводных систем, по которым протекали радиоактивные среды и у которых не заполнен атрибут “Удельная активность”.
• Отобразить на модели все места зафиксированных визуально дефектов в элементах ОИАЭ, выбрать конкретный дефект и сравнить его описание с его изображением на интегрированной сферической фотопанораме.

Для каждого такого визуального запроса в модуле «Цифровая информационная модель» может быть подготовлен соответствующий отчет с замечаниями, который будет направляться исполнителю для устранения и последующей повторной приемки. При этом каждое замечание может быть сохранено как отдельная запись данных в журнале замечаний КИРО, который может быть настроен в модуле «Цифровая информационная модель» для отметки состояния устранения и предоставления сводной статистики по замечаниям.

Таким образом, специалисты заказчика могут оперативно проконтролировать качество и полноту данных ЦИИРМ, взаимодействовать с исполнителями КИРО в электронном формате в рамках единой среды модуля «Цифровая информационная модель» для устранения замечаний и получения ЦИИРМ ОИАЭ требуемого качества.

9. Недостаток: непрозрачность для заказчика хода выполнения работ по КИРО

Благодаря тому, что в цифровом формате проведения КИРО данные постоянно поступают в ЦИИМ/ЦИИРМ ОИАЭ, формируемой в модуле «Цифровая информационная модель» платформы Digital Decommissioning, специалисты заказчика могут постоянно отслеживать и визуализировать на модели динамику хода выполнения полевой части инженерного и радиационного обследований, сопоставляя объем выполненных и запланированных работ с временными лимитами на выполнение полевой части КИРО. Модель по запросу может, например, отобразить помещения ОИАЭ, в котором выполнены все необходимые запланированные радиационные измерения или отобразить количество внесенных дефектов в ЦИИМ/ЦИИРМ за заданный промежуток времени. Также как и в предыдущем случае каждому визуальному запросу может быть поставлен в соответствие автоматически генерируемый отчет. Таким образом, специалисты заказчика получают инструмент контроля динамики выполнения работ по КИРО, что, безусловно, повышает управляемость процесса со стороны заказчика.

Оценка влияния применения цифрового формата выполнения КИРО и разработки проектно-технологических решений на базе ЦИИРМ на стоимость полного цикла работ по ВЭ ОИАЭ

При оценке экономического эффекта цифровизации КИРО надо сразу же оценивать это влияние на все ключевые этапы ВЭ:

• КИРО.
• Разработка ПД ВЭ.
• Реализация практических работ по ВЭ.
• Обращение с РАО от ВЭ.

Как отмечалось в первой части статьи Агентство по ядерной энергии (АЯЭ, NEA) Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР, OECD) на основе обобщения мирового опыта ВЭ блоков АЭС опубликовало документ Costs of Decommissioning Nuclear Power Plants [1], в котором определены вклады отдельных этапов стадии ВЭ в полный объем затрат на ВЭ. Согласно данной публикации затраты по этапам стадии ВЭ распределяются следующим образом:

• КИРО: от 1% до 3%
• Проектирование: от 3% до 5%
• Практические работы: от 30% до 45%
• Обращение с РАО: от 45% до 60%

Рассмотрим, как скажется на стоимости реализации этих этапов внедрение цифрового формата КИРО. Как было указано в первой части статьи, практика выделения финансирования в России на выполнение КИРО классическим способом и последующую разработку ПД ВЭ значительно ниже показателей NEA и экспертно его совокупно можно оценить до 3% от полного цикла затрат на ВЭ. Из этих 3% от общей суммы затрат на полный цикл ВЭ на планирование, выполнение и обработку данных КИРО классическим способом отнесем 0,5%, а 2,5% - на разработку ПД ВЭ. Затраты на практические работы оценим в 37%, затраты на обращение с РАО – в 60%. В первой части статьи на основе анализа публикаций МАГАТЭ по осуществленным зарубежным проектам ВЭ полного цикла указывалось, что совокупные затраты на полный цикл ВЭ энергоблока АЭС установленной мощность 1000 МВт составляют порядка 80 млрд. руб. Таким образом, можно исходя из принятого процентного деления и совокупных затрат на ВЭ энергоблока АЭС можно примерно определить стоимости четырех этапов ВЭ в отечественной специфике:

• КИРО: 0,5% - 400 млн руб.
• Проектирование ВЭ: 2,5% - 2 млрд руб.
• Практические работы: 37% - 29,6 млрд руб.
• Обращение с РАО: 60% - 48 млрд руб.

Для демонстрации устойчивости эффективности технологии цифровизации этапов КИРО и разработки ПД ВЭ при оценке ее влияния будем исходить из консервативного подхода: максимизации роста затрат на внедрение и применение цифровизации на предпроектных этапах (КИРО, проектирование ВЭ), минимизация влияния цифровизации на снижение стоимости практических этапов реализации ВЭ (практические работы и обращение с РАО).

Изменение стоимости этапа КИРО

Внедрение цифрового формата планирования, проведения и обработки данных КИРО приведет к однозначному увеличению стоимости этого этапа, которое будет обуславливаться:

• Обязательностью предварительного создания ЦИИМ энергоблока АЭС как первого этапа цифрового КИРО и основы для последующей разработки программ радиационного и инженерного обследований в цифровом формате на основе ЦИИМ энергоблока АЭС в модуле «КИРО» цифровой платформы Digital Decommissioning.
• Затратами на приобретение программного обеспечения, ИТ-инфраструктуру для его развертывания и функционирования, обучение персонала (технологов по планированию радиационного обследования, технологов по планированию инженерного обследования, полевых специалистов-обследователей), техническую поддержку пользователей, а также поддержку функционирования программного и аппаратного обеспечения средств вычислительной техники.
• Значительным увеличением количества измерений радиационных характеристик, прежде всего, МЭД гамма-излучения в помещениях энергоблока АЭС, необходимого для решения “обратной” задачи – расчета радиационных характеристик фантомов элементов в помещениях.
• Возможными многочисленными итерациями при определении корректной конфигурации фантомов в помещениях энергоблока АЭС: в случае неверно выполненной фантомизации решение “обратной” задачи может не быть найдено и будет требоваться корректировка фантомной модели и, соответственно, корректировка точек измерений МЭД гамма-излучения в помещениях энергоблока АЭС. Для сложного помещения может потребоваться от трех до пяти итераций корректировок фантомной модели и, соответственно, циклов доуточняющих радиационных измерений в помещении.

Есть и альтернативные факторы, которые будут действовать в направлении снижения затрат на реализацию КИРО – это, конечно, же значительное снижение затрат на камеральную обработку данных КИРО. Фактически всю основную работу по формированию отчета о КИРО выполнит модуль «КИРО» платформы Digital Decommissioning. Специалистам, отвечающим за формирование отчета о КИРО, останется лишь сформировать вводную и заключительную аналитическую часть. Однако в планах развития платформы Digital Decommissioning в части автоматизации обработки данных КИРО стоит активное использование искусственного интеллекта, что позволит формировать и аналитическую часть отчета о КИРО, практически полностью исключив человека из процесса камеральной обработки данных.

По состоянию на 2025-2026 гг. сформировалась практика стоимости работ по созданию ЦИИМ блока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт порядка 250 млн руб.

Прочие вышеперечисленные факторы, по экспертной консервативной оценке, приведут к двухкратному росту стоимости цифрового формата планирования, проведения и обработки данных КИРО энергоблока АЭС относительно стоимости реализации классического формата.

Таким образом, получаем следующие оценки затрат на планирование, выполнение и обработку данных КИРО энергоблока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт в классическом и цифровом форматах:

• Классический формат: 400 млн руб.
• Цифровой формат: 1 050 млн руб.

При этом основной сутевой результат классического формата КИРО энергоблока АЭС – документ «Отчет о КИРО», т.е. документоцентрическая форма представления информации. Основной сутевой результат цифрового формата КИРО энергоблока АЭС – цифровая исполнительная инженерно-радиационная модель (ЦИИРМ), т.е. датацентрическая форма представления информации.

Существенно снизить стоимость цифрового формата проведения КИРО в будущем можно будет за счет роботизации сбора данных и внедрения ИИ при разработке фантомных моделей и формирования заданий на РО и ИО. Работы в этом направлении в настоящее время производятся Группой компаний «НЕОЛАНТ».

Изменение стоимости этапа проектирования ВЭ

Поступление с этапа цифрового КИРО такого значительного массива структурированных цифровых данных, представленных в виде ЦИИРМ энергоблока АЭС, безусловно потребует применения соответствующих цифровых инструментов для его использования технологами по разработке проектно-технологических решений по ВЭ, так как вручную (а полуавтоматизированном режием) такой массив обработать не представляется возможным. Такие инструменты есть в составе цифровой платформы Digital Decommissioning – модули «Проектирование вывода из эксплуатации» и «Банк данных технологий». Модуль «Проектирование вывода из эксплуатации» предоставляет технологу-проектировщику инструментарий цифрового мультивариативного оптимизационного технологического проектирования ВЭ ОИАЭ с учетом радиационного фактора. Модуль «Банк данных технологий» обеспечивает предоставление информации из каталогов, справочников и типовых решений (технологических процессов и технологических операций ВЭ) для использования при разработке проектно-технологических решений в ПД ВЭ.

Изменение стоимости этапа проектирования ВЭ энергоблока АЭС в цифровом формате на основе данных ЦИИРМ также по консервативной экспертной оценке приведет к повышению стоимости проектирования, однако не в такой пропорции, как в случае этапа КИРО, так как уже отсутствуют значительные затраты на полевые измерения. Стоимость проектирования ВЭ в цифровом формате возрастет из-за следующих факторов:

• Затрат на программное обеспечение, ИТ-инфраструктуру для его развертывания и функционирования, обучение персонала (технологов-проектировщиков по разработке проектно-технологических решений по ВЭ), техническую поддержку пользователей, программного и аппаратного обеспечения средств вычислительной техники.

Мировая практика относит до 10-15% от бюджета проектных работ на их ИТ-сопровождение. Однако мы в рамках консервативно-завышенной оценки оценим увеличение стоимости этапа разработки ПД ВЭ ОИАЭ в цифровом формате относительно классического формата в 20%.

Таким образом, получаем следующие оценки затрат на планирование, выполнение и обработку данных КИРО энергоблока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт в классическом и цифровом форматах:

• Классический формат: 2 000 млн руб.
• Цифровой формат: 2 400 млн руб.

Изменение стоимости этапа реализации практических работ по ВЭ

В мировой практике принято оценивать потенциал снижения затрат на СМР на стадии строительства от предварительного BIM-оптимизационного моделирования в диапазоне от 0,5% до 20% и выше [2,3]. В нашем исследовании, придерживаясь консервативного подхода на влияние цифрового формата КИРО на стоимость этапов ВЭ, примем нижнюю границу снижения затрат на осуществление практических работ по ВЭ в 0,5%.

Таким образом, основываясь на стоимости практических работ по ВЭ энергоблока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт, определенной в классическом формате подготовки и выполнения работ - 29,6 млрд руб. – получаем консервативную оценку расчета стоимости выполнения практических работ в цифровом формате КИРО и проектирования ВЭ – 29,452 млрд. руб.

Изменение стоимости затрат на обращение с РАО от ВЭ

Комплексное применение ЦИИРМ позволяет перевести фактор снижения объемов РАО из разряда «качественного пожелания» в количественно достижимый и измеримый целевой показатель проекта ВЭ. Прогнозируемое снижение итогового объема РАО (особенно низкоактивных и очень низкоактивных), направляемых на окончательное захоронение, может составить от 15% до 30% по сравнению с классическим проектированием ВЭ на основе отчета классического КИРО, где основой служат только ограниченная выборка слабо контролируемых измерений и усредненные проектные данные [4].

Указанное снижение в цифровой технологии выполнения КИРО и последующего проектирования ВЭ на базе ЦИИРМ достигается за счет появляющейся возможности отказа от консервативного подхода массового отнесения в ПД ВЭ образующих отходов при демонтаже в помещениях энергоблока АЭС в более высокую категорию в условиях недостаточности данных и необходимости выполнения требований норм безопасности.

Тем не менее, придерживаясь принятого консервативного подхода к оценке влияния цифрового подхода на стоимость реализации полного цикла проекта ВЭ энергоблока АЭС, оценим объем снижения образования РАО в 5% при применении цифровой технологии на этапе КИРО и последующего проектирования ВЭ. Отталкиваясь от затрат на обращение с РАО от ВЭ в классическом подходе вывода из эксплуатации энергоблока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт – 48 млрд руб., получаем стоимость обращения с РАО от ВЭ при реализации цифровой технологии ВЭ на этапах КИРО и проектирования ВЭ – 45,6 млрд руб.

Итоговые показатели

Сведем стоимости реализации четырех ключевых этапов заключительной стадии жизненного цикла энергоблока АЭС в двух форматах реализации – классическом и цифровом - в единую таблицу для представления интегрального влияния цифровой технологии исполнения КИРО и проектирования ВЭ энергоблока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт с созданием ЦИИМ/ЦИИРМ и применением инструментария цифровой платформы Digital Decommissioning на стоимость полного цикла работ по ВЭ (напомним, что была принята крайне консервативная оценка влияния цифровизации на изменение стоимости этапов ВЭ):

Рис. 20 – Сравнение стоимости ключевых этапов ВЭ для энергоблока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт в классическом и цифровом вариантах реализации (консервативная оценка влияния цифровизации на изменение стоимости этапов ВЭ).

Представленная таблица демонстрирует, что даже в принятом крайне консервативном варианте оценки влияния цифровизации на стоимость реализации этапов ВЭ энергоблока АЭС затраты на первичное внедрение цифрового подхода полностью окупаются на полном цикле ВЭ за счет существенного снижения объемов образования РАО, затраты на обращение которых рассчитываемые и осмечиваемые в ПД ВЭ в цифровом подходе базируются на объективных данных.

Для каждого следующего блока АЭС стоимость реализации цифровой технологии ВЭ будет постепенно снижаться за счет создания в отраслевых проектных институтах Госкорпорации "Росатом", разрабатывающих ПД ВЭ, инфраструктуры программного обеспечения, наличия обученных кадров, совершенствования самой технологии, в том числе, удешевления стоимости создания цифровых моделей ОИАЭ за счет роботизации сбора данных и применения искусственного интеллекта для их распознавания и автоматического формирования ЦИИМ/ЦИИРМ ОИАЭ.

Возвращаясь к началу первой части статьи, где указывалось, что к середине 21 века на разных этапах ВЭ будут находится до 30 блоков АЭС, мы можем оценить минимальный положительный совокупный эффект (в стоимостях настоящего периода) от внедрения цифровизации ВЭ в выводе из эксплуатации блоков АЭС величиной порядка 45 млрд руб. При этом мы исходили из консервативной оценки влияния цифровизации ВЭ, то есть завышения влияния на увеличение стоимости предпроектных этапов (КИРО и Проектирование ВЭ) и занижение влияния на снижение стоимости практических этапов (Практические работы и Обращение с РАО от ВЭ). На практике положительное влияние цифрового формата на снижение стоимости практических этапов будет существенно выше.

С учетом уже имеющегося опыта авторов статьи по применению платформы Digital Decommissioning при выполнении КИРО и разработки ПД ВЭ и сравнения полученных результатов с изначальными стоимостными оценками, изложенными в ранее выполненных для тех же объектов классических КИРО, концепциях ВЭ, программах ВЭ, а также с учетом зарубежного опыта цифровизации строительства и ВЭ ОИАЭ, можно оценить снижение стоимости этапа практических работ на 25%, затрат на обращение с РАО – на 20%. С указанными оценками эффект внедрения цифровизации при ВЭ блока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт будет выглядеть уже следующим образом:

Рис. 22 – Сравнение стоимости ключевых этапов ВЭ для энергоблока АЭС установленной мощностью 1 000 МВт в классическом и цифровом вариантах реализации (реалистичная оценка влияния цифровизации на изменение стоимости этапов ВЭ).

Как видно из рис. 22 в случае реалистичной оценки влияния цифрового формата выполнения КИРО и проектирования ВЭ на стоимости практических этапов ВЭ, только для ВЭ одного энергоблока АЭС можно достичь экономии на полном цикле порядка 16 млрд руб.! Для 30 энергоблоков экономический эффект, соответственно будет достигать около 480 млрд. руб. (в стоимостях настоящего периода). По-сути, это высвобожденное финансирование для строительства трех новых энергоблоков АЭС (в стоимостях настоящего периода). При этом еще не учитывается снижение затрат на применение цифрового подхода по мере его распространения в практике отраслевых проектных институтов.

Таким образом, цифровизация вывода из эксплуатации на основе создания цифровых исполнительных инженерных моделей как первого безусловного этапа КИРО и формирования цифровых исполнительных инженерно-радиационных моделей ОИАЭ как основного существенного результата цифрового формата КИРО, применения соответствующих инструментов цифровой платформы Digital Decommissioning для создания ЦИИМ/ЦИИРМ и использования их данных при разработке ПД ВЭ является крайне эффективным методом снижения экономического давления заключительной стадии жизненного цикла ОИАЭ на отрасль атомной энергетики и атомной промышленности России в целом.

Первая часть статьи

Источники информации

1. Costs of Decommissioning Nuclear Power Plants: https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_14910
2. Research on building cost management supported by BIM technology based on multi-intelligent body optimization algorithm: https://housingscience.org/volume-46-issue-2/research-on-building-cost-management-supported-by-bim-technology-based-on-multi-intelligent-body-optimization-algorithm/#1
3. Research on Civil Engineering Project Management Efficiency Improvement Based on BIM Technology: https://combinatorialpress.com/jcmcc-articles/volume-127a/research-on-civil-engineering-project-management-efficiency-improvement-based-on-bim-technology/
4. European collaborations for safe and efficient dismantling: digital twins, ontology and data exchange – ScienceDirect: https://www.sciencedirect.com/org/science/article/pii/S2491929225000184