В НИЯУ МИФИ создаётся цифровой двойник исследовательского ядерного реактора

01
марта
2021

26 февраля в НИЯУ МИФИ прошёл научно-практический семинар с участием представителей частного учреждения по цифровизации атомной отрасли «Цифрум» и АО «Наука и инновации». Институт ядерной физики и технологий и Высшая инжиниринговая школа НИЯУ МИФИ представили свои наработки по масштабному проекту создания цифрового двойника исследовательского реактора (ИРТ МИФИ).

Данный проект реализуется в рамках современного подхода к формированию компетенций в области цифрового инжиниринга от проектирования (CAD) и математического обоснования параметров объекта (CAE) до производства, эксплуатации и т.д. (CAM, PDM, PLM, …).

На этапе проектирования и обоснования характеристик удобно использовать виртуальную реальность (VR). На первом этапе, который реализуется в настоящее время, идет создание виртуального аналога ИРТ, но впоследствии планируется создать полноценный цифровой двойник – виртуальный объект, в котором есть заложенные математические модели протекающих процессов и активно используется информация с датчиков, размещенных на реальном объекте.

Высшая инжиниринговая школа НИЯУ МИФИ, которая в этом проекте отвечает за CAD-модели, уже несколько лет активно сотрудничает с Инжиниринговым дивизионом Госкорпорации «Росатом», и на «Цифровых сезонах «Росатома» летом 2020 года представляла объект, спроектированный группой студентов и перенесенный в виртуальную реальность.

За разработку VR-моделей в проекте цифрового двойника ИРТ отвечает Лаборатория виртуальной и дополненной реальности ИЯФиТ. В 2020 году на «Цифровых сезонах «Росатома» Институт ядерной физики и технологий уже представлял собственные разработки – виртуальные аналоги подкритических стендов НИЯУ МИФИ, объектов достаточно интересных, но по объему существенно меньших, чем исследовательский реактор.

«Та технология, о которой мы говорим CAD + CAE + VR нами уже опробована, данные решения были переданы в Международный научно-исследовательский центр перспективных ядерных технологии на о. Русский и в Виртуальный музей «NAUKA 0+», – рассказал заместитель директора ИЯФиТ Георгий Тихомиров.

К проекту также будут привлечены лаборатории инженерного компьютерного моделирования и моделирования физических процессов в ЯЭУ ИЯФиТ, которые имеют большой опыт разработки полномасштабных математических моделей различных ядерных реакторов, включая математические модели тренажеров реальных атомных станций.

«Мы сложили наши компетенции – глубокое понимание физики процессов, протекающих в исследовательских реакторах, и математических моделей сотрудниками ИЯФиТ и ИРТ, опыт реверсивного проектирования и BIM-моделирования ВИШ МИФИ, и оперирования этими моделями в виртуальной реальности. Мы с коллегами пересекаемся и дополняем знания друг друга», – отметил руководитель ВИШ Михаил Жабицкий

«У нас есть опыт разработки современных математических моделей фактически всех физических процессов, необходимы для реализации этого проекта, – это и нейтроника активной зоны, и теплогидравлика контура, и мониторинг радиационной обстановки», ­– дополнил Георгий Тихомиров.

Реактор, даже такой небольшой, как ИРТ МИФИ, которому, кстати, уже более пятидесяти лет, сложный инженерный объект, состоящий из большого количества различного оборудования.

Виртуальный аналог реактора даст возможность делать то, чего нельзя сделать на настоящем реакторе например, увеличивать его мощность и смотреть, как это повлияет на характеристики. В виртуальной реальности можно совершать с оборудованием реактора любые действия: заменять элементы оборудования, включать или выключать различные устройства. При этом можно видеть реакцию системы в режиме лабораторных работ, в режиме эмуляции реконструкции и модернизации.

Взаимодействие с виртуальным объектом, который всесторонне описан и тщательно воссоздан, позволяет повысить производительность инженерной, научной, образовательной деятельности за счет использования цифровых данных, в дополнение к данным реального объекта.  Появляется возможность работать с объектом, находясь далеко за его пределами, а также моделировать различные ситуации, вплоть до краш-тестов, которые в реальности опасны, да и просто невозможны.

Студенты профильных специальностей смогут проходить «виртуальную практику» с выполнением цикла лабораторных работ, ведь действия в виртуальной реальности с высокой степенью реалистичности передают то, что происходит на объекте.

Данный проект может стать «пилотом» для создания подобных цифровых двойников для всех исследовательских ядерных реакторов и критических стендов России, на котором можно будет исследовать различные подходы к их созданию и апробировать эффективность различных цифровых технологий.

В перспективе в рамках проекта должен быть создан полноценный цифровой двойник реактора ИРТ МИФИ – со всей геометрией, математикой и физикой, то есть зданием, оборудованием, коммуникациями, электрикой, и всеми протекающими физическими процессами.

 

453