Цифровые двойники используются для моделирования замкнутого ядерного цикла
В Снежинске завершился научный семинар по моделированию технологий ядерного топливного цикла. Учёные обсудили переход от сложных и дорогостоящих экспериментов к цифровому проектированию радиохимического производства.
Раньше радиохимические процессы изучались преимущественно экспериментальным путем. Каждое испытание с использованием радиоактивных материалов требовало особых условий проведения, защиты персонала и утилизации отходов. Стоимость таких экспериментов исчислялась сотнями тысяч и даже миллионами рублей, а подготовка к ним занимала месяцы.
Цифровое моделирование позволяет моделировать химические и технологические процессы ещё до запуска реального производства. Учёные могут анализировать все стадии переработки отработанного ядерного топлива, рассчитывать параметры химических реакций и прогнозировать образование радиоактивных отходов без риска для людей и окружающей среды. Это в разы сокращает время разработки и снижает затраты на этапе проектирования.
Трёхмерные физико-химические процессы
Одним из ключевых инструментов, которые обсуждали на семинаре, стал программный пакет компании «ТЕСИС» для трёхмерного моделирования сложных физико-химических процессов. Система позволяет визуализировать поведение веществ на молекулярном уровне: как реагенты взаимодействуют в растворе, как распределяются компоненты при экстракции, как формируются осадки в аппаратах.
Такая детализация крайне важна для радиохимии, где даже микроскопические отклонения в концентрации или температуре могут привести к непредсказуемым последствиям. Моделирование помогает выявить «узкие места» технологической цепочки до того, как оборудование будет изготовлено.
Адаптация под реактор БРЕСТ
Особый интерес вызвала сессия, посвящённая адаптации программных кодов под конкретные реакторные установки. В фокусе внимания оказался реактор «БРЕСТ-ОД-300», строящийся в Северске Томской области в рамках стратегического проекта «Прорыв». Этот реактор работает на быстрых нейтронах и предназначен для замкнутого ядерного топливного цикла — системы, при которой отработавшее топливо повторно используется для генерации энергии.
Цифровые модели позволяют рассчитать, как будет вести себя топливо на разных этапах цикла: от облучения в реакторе до переработки и повторного использования. Это необходимо для обеспечения безопасности и эффективности замкнутого цикла, который должен стать основой атомной энергетики будущего.
Цифровые двойники оборудования
Участники семинара обсудили возможность создания цифровых двойников технологического оборудования радиохимических предприятий. Виртуальная копия будет синхронизироваться с данными реального производства: температурой, давлением, составом среды. На основе этих данных система сможет прогнозировать износ деталей, оптимизировать режимы работы и предотвращать аварийные ситуации.
Для радиохимических заводов, где оборудование подвергается агрессивному воздействию радиации и химических реагентов, такие решения особенно ценны. Предиктивное обслуживание на основе цифровых двойников продлит срок службы аппаратов и снизит риски технологических сбоев.
Снижение зависимости от импорта
Семинар подтвердил: Россия активно формирует собственную цифровую экосистему для атомной отрасли. Отечественные программные решения заменяют зарубежные аналоги в критически важных сегментах: проектировании, моделировании и управлении ядерными технологиями.
Проект «Прорыв» с реактором «БРЕСТ-ОД-300» становится площадкой для апробации этих решений. Успешный опыт цифрового моделирования радиохимических процессов может быть тиражирован на другие предприятия топливного цикла и использован при строительстве АЭС за рубежом.
Будущее замкнутого цикла
Цифровое моделирование — важный инструмент достижения стратегической цели: создания замкнутого ядерного топливного цикла к 2030-м годам.
Переход от экспериментальной инженерии к цифровой уже начался. Новые технологии сначала проектируются и оптимизируются в виртуальной среде, а затем внедряются на реальных объектах. Такой подход ускоряет развитие атомной отрасли и укрепляет её позиции в глобальной конкуренции.
