В Петербурге создали первую в мире цифровую модель печи для остекловывания ядерных отходов
Исследователи Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали первую в мире цифровую модель печи остекловывания высокоактивных радиоактивных отходов.
Как сообщили ТАСС в пресс-службе вуза, эта разработка позволит инженерам быстрее, эффективнее и безопаснее планировать производственные циклы сложнейшего оборудования для утилизации ядерных материалов.
Созданная модель дает возможность в цифровом формате отслеживать ключевые физические процессы: перемещение стекломассы, изменение температуры в различных зонах и реакцию оборудования на смену режимов работы. Как пояснил ведущий инженер отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра ПИШ СПбПУ Дмитрий Евстратов, модель учитывает сложное взаимодействие теплообмена, гидродинамики и электродинамики. Одновременный анализ множества параметров позволяет проводить исследования по оптимизации процесса остекловывания виртуально, что значительно дешевле и безопаснее натурных испытаний.
Для создания цифровой модели ученые применили передовые методы компьютерного моделирования, включая методы конечных элементов и конечных объемов, дополненные алгоритмами машинного обучения и регрессионного анализа. Разработка уже прошла валидацию: ее показатели сравнили с данными реальной опытной установки, и расхождения по ключевым параметрам оказались минимальными.
Работы в этом направлении ведутся в университете несколько лет. Еще в 2023 году команда исследователей разработала архитектуру будущего цифрового двойника, создав подробный проект и систему математических и компьютерных моделей. Нынешняя разработка выполняется по заказу ФГУП ПО «Маяк», входящего в госкорпорацию «Росатом», на базе цифровой платформы CML-Bench, предназначенной для создания и применения цифровых двойников.
Технология остекловывания, напомним, является мировым стандартом утилизации жидких радиоактивных отходов. В специальной печи при температуре свыше тысячи градусов отходы спекаются в твердое стеклоподобное вещество. Это позволяет одновременно решить две задачи: сократить исходный объем опасных материалов за счет удаления жидкой составляющей и заключить их в химически устойчивую форму, пригодную для безопасного долговременного хранения. Данный метод считается наиболее эффективным и безопасным из существующих на сегодняшний день.