Петербургские ученые оцифровали процесс утилизации радиоактивных отходов
Исследователи из Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (ПИШ СПбПУ) создали первую в мире цифровую модель печи остекловывания высокоактивных радиоактивных отходов. Как сообщили в пресс-службе вуза, данная разработка призвана помочь инженерам быстрее и безопаснее планировать производственные циклы сложного оборудования, применяемого для утилизации материалов атомной промышленности.
Технология остекловывания на сегодняшний день является мировым стандартом переработки жидких радиоактивных отходов. Процесс подразумевает спекание отработанных материалов в специальной печи при температуре, превышающей 1000 градусов Цельсия, что превращает их в твердое стеклоподобное вещество. Такой метод позволяет решить две ключевые задачи: существенно сократить объем опасных субстанций за счет удаления жидкой составляющей и заключить их в химически устойчивую форму, пригодную для длительного и безопасного хранения.
Созданная петербургскими учеными модель демонстрирует движение стекломассы, изменение температуры в различных зонах установки и реакцию оборудования на смену эксплуатационных режимов. Программа учитывает влияние сложных физических процессов, включая теплообмен, гидродинамику и электродинамику. По словам ведущего инженера отдела кросс-отраслевых технологий Инжинирингового центра (CompMechLab) ПИШ СПбПУ Дмитрия Евстратова, одновременный учет множества параметров позволяет оптимизировать процесс остекловывания в виртуальной среде. Это значительно дешевле и безопаснее, чем проведение натурных испытаний на реальном оборудовании.
Для реализации проекта специалисты использовали передовые методы компьютерного моделирования – конечных элементов и конечных объемов, которые были дополнены алгоритмами машинного обучения и регрессионного анализа. Цифровая модель уже успешно прошла валидацию: ее показатели сравнили с данными действующей опытной установки, при этом расхождения по ключевым параметрам оказались минимальными.
Работа над проектом в стенах СПбПУ ведется на протяжении нескольких лет. В 2023 году команда исследователей разработала архитектуру цифрового двойника, включающую подробный проект и систему математических моделей. Разработка осуществляется по заказу производственного объединения «Маяк», входящего в госкорпорацию «Росатом», и базируется на отечественной платформе CML-Bench.
