В МИФИ научились предугадывать перегрев реакторов и чипов

Специалисты НИЯУ МИФИ разработали методику ранней диагностики кризиса теплоотдачи, которая позволит повысить безопасность и экономическую эффективность атомных станций, а также предотвратить выход из строя электроники. 

"Ученые МИФИ предложили методику, основанную на анализе флуктуаций температуры теплоотдающей поверхности. Ключевая особенность метода - возможность прогнозировать опасные явления до их возникновения. В отличие от температуры поверхности ТВЭЛ, которую измеряют только на исследовательских сборках, давление и расход теплоносителя измеряются всегда. Ученые ищут корреляции между этими параметрами и температурой, чтобы создать универсальный инструмент диагностики", - отметили в пресс-службе.

Как рассказал член авторского коллектива, руководитель лаборатории теплогидравлики и физики кипения Кирилл Куценко, в науке до сих пор не существует общепризнанной модели кипения. Между тем для атомной энергетики понимание этого процесса критически важно: в реакторах типа ВВЭР объемное кипение недопустимо, так как оно может привести к опасному явлению - кризису теплоотдачи. "Это очень опасное явление, когда в активных зонах атомных реакторов происходит резкое ухудшение теплоотдачи за счет запаривания тепловыделяющего элемента. Температура нагревателя будет резко расти вплоть до его расплавления", - пояснил ученый.

По его словам, сегодня на реальных АЭС таких инцидентов не случается благодаря коэффициенту запаса: реакторы работают несколько ниже своих возможностей. Это означает, что станции недогружены. Как считает Куценко, повышение мощности даже на несколько процентов принесло бы большую прибыль, но для этого нужны надежные инструменты контроля.

Советник оператора АЭС

Флуктуации температуры, по мнению авторов, несут очень полезную информацию о режимах теплообмена и позволяют определять не только режимы течения теплоносителя, но и его закипание, и наступление кризиса теплоотдачи в реальном времени

Конечная цель разработок МИФИ - создание программно-аппаратного комплекса, который станет "советчиком" для оператора АЭС. Система должна работать в режиме реального времени, предупреждая о рисках закипания. В перспективе ученые планируют использовать для этого технологии искусственного интеллекта.

Хотя методика создавалась для атомной энергетики, она может найти применение и в других сферах. Так, в проекте "Прорыв" Росатома используются жидкометаллические теплоносители (натрий, свинец, висмут), которые не должны закипать. Тем не менее, теория МИФИ применима к любым жидкостям, включая те, что используются для охлаждения сверхпроводящих магнитов в больших ускорителях. Кроме того, разработка актуальна для микроэлектроники, где может применяться охлаждение чипов специальными жидкостями для повышения их производительности.

Разработка уже прошла проверку на различных теплоносителях, от воды до жидкого азота. В планах научного коллектива - создание быстродействующего софта и специального прибора, который позволит вывести безопасность и экономическую эффективность энергонапряженного оборудования на новый уровень.

Источник. Минобрнауки России.