Передовые производственные технологии в атомной отрасли. Часть 3
Цифровой двойник реактора Xe-100
Американская компания X-Energy Reactor Company с 2009 года разрабатывает высокотемпературный газоохлаждаемый реактор IV поколения (High-Temperature Gas-Cooled Reactor, HTGR), а также топливо на основе частиц TRISO (Tri-structural Isotropic) с многослойным покрытием для шарообразных («галечных») тепловыделяющих элементов. За время существования компании удалось привлечь частное финансирование в размере более 1 млрд долларов и стать исполнителем по ряду контрактов Министерства энергетики и Министерства обороны США. В рамках инновационной программы Министерства энергетики США ARPA-E GEMINA компания X-Energy Reactor Company разработала цифровой двойник реактора Xe-100 мощностью 80 МВт.
В рамках проекта были разработаны два специализированных цифровых решения:
▪️Immersive Environment Toolset — мультидисциплинарная 3D-модель, предназначенная для оценки решений по оптимизации технического обслуживания и повышения безопасности;
▪️X-Data (Xe-100 Data Analytics Tools & Applications) — набор цифровых инструментов, объединяющий технологии цифровых двойников, искусственного интеллекта и машинного обучения.
Ключевой целью создания цифрового двойника является снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание реактора до 2 долларов за МВт·ч.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Цифровой двойник реактора Xe-100
Американская компания X-Energy Reactor Company с 2009 года разрабатывает высокотемпературный газоохлаждаемый реактор IV поколения (High-Temperature Gas-Cooled Reactor, HTGR), а также топливо на основе частиц TRISO (Tri-structural Isotropic) с многослойным покрытием для шарообразных («галечных») тепловыделяющих элементов. За время существования компании удалось привлечь частное финансирование в размере более 1 млрд долларов и стать исполнителем по ряду контрактов Министерства энергетики и Министерства обороны США. В рамках инновационной программы Министерства энергетики США ARPA-E GEMINA компания X-Energy Reactor Company разработала цифровой двойник реактора Xe-100 мощностью 80 МВт.
В рамках проекта были разработаны два специализированных цифровых решения:
▪️Immersive Environment Toolset — мультидисциплинарная 3D-модель, предназначенная для оценки решений по оптимизации технического обслуживания и повышения безопасности;
▪️X-Data (Xe-100 Data Analytics Tools & Applications) — набор цифровых инструментов, объединяющий технологии цифровых двойников, искусственного интеллекта и машинного обучения.
Ключевой целью создания цифрового двойника является снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание реактора до 2 долларов за МВт·ч.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
👍6
Передовые производственные технологии в атомной отрасли. Часть 4
В 2019 году Агентство передовых исследований в сфере энергетики (ARPA-E) Министерства энергетики США запустило программу ARPA-E GEMINA (Generating Electricity Managed by Intelligent Nuclear Assets) — «Интеллектуальное управление активами АЭС для генерации электроэнергии». Финансирование первых проектов стартовало в 2020 году.
В отличие от программы MEITNER, направленной на снижение капитальных затрат (CapEx), и программ ONWARDS/CURIE, связанных с обращением с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) и переработки ядерных отходов, GEMINA сфокусирована на оптимизации операционных затрат (OPEX). Амбициозная цель — сократить их в 10 раз.
Ключевая идея — заложить возможности для эффективной эксплуатации АЭС уже на этапе проектирования реактора. Для этого предполагается использовать передовые технологии цифрового проектирования и моделирования, прежде всего, цифровые двойники.
В рамках программы особое внимание уделяется:
▪️предиктивному обслуживанию оборудования — переход от планового ремонта к ремонту по техническому состоянию;
▪️ранней диагностики неисправностей и отклонений;
▪️отработке режимов эксплуатации и сценариев аварийных ситуаций.
Среди финансируемых проектов — создание цифровых двойников перспективных малых модульных реакторов и их систем, в том числе BWRX-300 компании GE (проект GE Research с бюджетом $5,4 млн, включающий разработку подхода «Humble AI») и Xe-100 компании X-energy ($6 млн, с целью достижения затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание на уровне $2/МВт·ч). Другой проект MIT ($1,8 млн) посвящён созданию цифровых двойников критических систем BWRX-300. Также в программе участвует проект Framatome по созданию цифровых двойников вспомогательных систем АЭС с использованием программного обеспечения Metroscope. Отдельное направление составили университетские проекты по цифровому моделированию и цифровым двойникам реакторов на расплавах солей.
Ряд проектов уже достиг стадии демонстрации прототипов и пилотных испытаний. При этом оценивать непосредственный экономический эффект GEMINA пока преждевременно: перспективные малые модульные реакторы находятся на ранних этапах развития, а энергетические объекты на их основе еще не получили широкого промышленного применения.
Однако технологический результат программы уже просматривается. GEMINA формирует набор цифровых инструментов, моделей и экспериментальных данных для создания цифровых двойников перспективных атомных реакторов.
Именно этот аспект особенно важен с точки зрения развития передовых производственных технологий: цифровой двойник начинает создаваться не после ввода сложного технического объекта в эксплуатацию, а закладывается в его жизненный цикл еще на этапе проектирования.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
В 2019 году Агентство передовых исследований в сфере энергетики (ARPA-E) Министерства энергетики США запустило программу ARPA-E GEMINA (Generating Electricity Managed by Intelligent Nuclear Assets) — «Интеллектуальное управление активами АЭС для генерации электроэнергии». Финансирование первых проектов стартовало в 2020 году.
В отличие от программы MEITNER, направленной на снижение капитальных затрат (CapEx), и программ ONWARDS/CURIE, связанных с обращением с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) и переработки ядерных отходов, GEMINA сфокусирована на оптимизации операционных затрат (OPEX). Амбициозная цель — сократить их в 10 раз.
Ключевая идея — заложить возможности для эффективной эксплуатации АЭС уже на этапе проектирования реактора. Для этого предполагается использовать передовые технологии цифрового проектирования и моделирования, прежде всего, цифровые двойники.
В рамках программы особое внимание уделяется:
▪️предиктивному обслуживанию оборудования — переход от планового ремонта к ремонту по техническому состоянию;
▪️ранней диагностики неисправностей и отклонений;
▪️отработке режимов эксплуатации и сценариев аварийных ситуаций.
Среди финансируемых проектов — создание цифровых двойников перспективных малых модульных реакторов и их систем, в том числе BWRX-300 компании GE (проект GE Research с бюджетом $5,4 млн, включающий разработку подхода «Humble AI») и Xe-100 компании X-energy ($6 млн, с целью достижения затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание на уровне $2/МВт·ч). Другой проект MIT ($1,8 млн) посвящён созданию цифровых двойников критических систем BWRX-300. Также в программе участвует проект Framatome по созданию цифровых двойников вспомогательных систем АЭС с использованием программного обеспечения Metroscope. Отдельное направление составили университетские проекты по цифровому моделированию и цифровым двойникам реакторов на расплавах солей.
Ряд проектов уже достиг стадии демонстрации прототипов и пилотных испытаний. При этом оценивать непосредственный экономический эффект GEMINA пока преждевременно: перспективные малые модульные реакторы находятся на ранних этапах развития, а энергетические объекты на их основе еще не получили широкого промышленного применения.
Однако технологический результат программы уже просматривается. GEMINA формирует набор цифровых инструментов, моделей и экспериментальных данных для создания цифровых двойников перспективных атомных реакторов.
Именно этот аспект особенно важен с точки зрения развития передовых производственных технологий: цифровой двойник начинает создаваться не после ввода сложного технического объекта в эксплуатацию, а закладывается в его жизненный цикл еще на этапе проектирования.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
👍3🔥2
Передовые производственные технологии в атомной отрасли. Часть 5
Программа Accident Tolerant Fuel (ATF) — ядерное топливо с повышенной устойчивостью к аварийным условиям — была запущена в США в 2012 году после аварии на японской АЭС «Фукусима-1».
Главная цель программы — создание ядерного топлива, способного значительно дольше сохранять целостность при потере охлаждения активной зоны, чем традиционное топливо с оболочками из циркониевых сплавов.
В конце 2018 года Министерство энергетики США выделило 111,2 млн долл. трем промышленным партнерам — Framatome, General Electric и Westinghouse Electric Company — на разработку и испытания перспективных вариантов аварийно-стойкого топлива. Первые опытные тепловыделяющие сборки начали проходить реакторные испытания в конце 2010-х годов, а широкое внедрение новых видов топлива рассматривалось как задача 2030-х годов.
С технологической точки зрения, одним из первых результатов программы стало создание новых вариантов оболочек твэлов на основе существующих циркониевых сплавов. В частности, Framatome развивала технологию PROtect с хромированием оболочки из сплава M5Framatome, Westinghouse — топливную концепцию EnCore с хромированным покрытием циркониевой оболочки, а GE/GNF — концепции ARMOR с защитным покрытием циркониевой оболочки и IronClad с оболочкой из сплава FeCrAl.
Следующим этапом развития ATF стала более сложная концепция оболочек твэлов на основе керамических композиционных материалов с использованием карбида кремния (SiC-SiC). По сравнению с традиционными циркониевыми оболочками такие композиты обладают существенно большей термической устойчивостью и сохраняют прочностные характеристики при температурах до ~1900 °C. Кроме того, карбид кремния значительно менее склонен к взаимодействию с водяным паром с образованием водорода, что снижает риск его накопления при тяжелых аварийных режимах. В перспективе применение SiC-SiC может обеспечить повышение устойчивости топлива к аварийным воздействиям, увеличение допустимой глубины выгорания и, как следствие, увеличение продолжительности топливного цикла.
Сегодня ATF остается одним из ключевых направлений развития ядерного топлива: новые материалы и конструкции должны одновременно повысить безопасность реакторов и улучшить эффективность их эксплуатации.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Программа Accident Tolerant Fuel (ATF) — ядерное топливо с повышенной устойчивостью к аварийным условиям — была запущена в США в 2012 году после аварии на японской АЭС «Фукусима-1».
Главная цель программы — создание ядерного топлива, способного значительно дольше сохранять целостность при потере охлаждения активной зоны, чем традиционное топливо с оболочками из циркониевых сплавов.
В конце 2018 года Министерство энергетики США выделило 111,2 млн долл. трем промышленным партнерам — Framatome, General Electric и Westinghouse Electric Company — на разработку и испытания перспективных вариантов аварийно-стойкого топлива. Первые опытные тепловыделяющие сборки начали проходить реакторные испытания в конце 2010-х годов, а широкое внедрение новых видов топлива рассматривалось как задача 2030-х годов.
С технологической точки зрения, одним из первых результатов программы стало создание новых вариантов оболочек твэлов на основе существующих циркониевых сплавов. В частности, Framatome развивала технологию PROtect с хромированием оболочки из сплава M5Framatome, Westinghouse — топливную концепцию EnCore с хромированным покрытием циркониевой оболочки, а GE/GNF — концепции ARMOR с защитным покрытием циркониевой оболочки и IronClad с оболочкой из сплава FeCrAl.
Следующим этапом развития ATF стала более сложная концепция оболочек твэлов на основе керамических композиционных материалов с использованием карбида кремния (SiC-SiC). По сравнению с традиционными циркониевыми оболочками такие композиты обладают существенно большей термической устойчивостью и сохраняют прочностные характеристики при температурах до ~1900 °C. Кроме того, карбид кремния значительно менее склонен к взаимодействию с водяным паром с образованием водорода, что снижает риск его накопления при тяжелых аварийных режимах. В перспективе применение SiC-SiC может обеспечить повышение устойчивости топлива к аварийным воздействиям, увеличение допустимой глубины выгорания и, как следствие, увеличение продолжительности топливного цикла.
Сегодня ATF остается одним из ключевых направлений развития ядерного топлива: новые материалы и конструкции должны одновременно повысить безопасность реакторов и улучшить эффективность их эксплуатации.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
👍2🔥1
🏭 «Технет» НТИ: День первых — это старт в будущее технологий.
1 сентября 2026 года на фестивале «День первых» СПбПУ открывает для первокурсников мир Национальной технологической инициативы — направление «Технет» (передовые производственные технологии), развитие которого осуществляет Инфраструктурный центр «Технет» СПбПУ с 2015 года.
⚙️ Какие технологии развивает «Технет»?
В центре внимания — пять ключевых технологических направлений:
1️⃣ Цифровое проектирование, математическое моделирование и управление жизненным циклом изделия или продукции (Smart Design).
2️⃣ Новые материалы, включая аддитивные технологии и 3D-печать.
3️⃣ Технологии «умного» производства (Smart Manufacturing).
4️⃣ Технологии робототехники и сенсорики.
5️⃣ Технологии беспроводной связи и промышленного интернета вещей (IIoT).
📊 Результаты работы Инфраструктурного центра «Технет» СПбПУ сегодня:
🔺 90 мероприятий
🔺 более 11 500 участников
🔺 35+ экспертно-аналитических докладов
🔺 7 разработанных стандартов
🔺 52 нормативных правовых акта
🎓 Что «Технет» даёт первокурснику?
✔️ участвовать в реализации проектов в интересах высокотехнологичных компаний на базе Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
✔️ следить за актуальными технологическими трендами и результатами аналитической работы Инфраструктурного центра «Технет»;
✔️ работать с реальными передовыми технологиями — цифровым проектированием, 3D-печатью, робототехникой, сенсорикой, Smart Manufacturing и IIoT.
Студенты Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» ежегодно участвуют в проектах совместно с более чем 80 организациями-партнёрами, среди которых ГК «Росатом», ГК «Ростех», ПАО «Газпром нефть», АНО «ФЦ БАС» и др.
Регистрация по ссылке: https://leader-id.ru/events/609994
📅 1 сентября — первый шаг в большую технологическую среду.
#Технет #ИЦ #НТИ #СПбПУ #ДеньПервых #Первокурсникам #Инновации #ТехнологическоеЛидерство #Промышленность #ЦифровойИнжиниринг
1 сентября 2026 года на фестивале «День первых» СПбПУ открывает для первокурсников мир Национальной технологической инициативы — направление «Технет» (передовые производственные технологии), развитие которого осуществляет Инфраструктурный центр «Технет» СПбПУ с 2015 года.
⚙️ Какие технологии развивает «Технет»?
В центре внимания — пять ключевых технологических направлений:
1️⃣ Цифровое проектирование, математическое моделирование и управление жизненным циклом изделия или продукции (Smart Design).
2️⃣ Новые материалы, включая аддитивные технологии и 3D-печать.
3️⃣ Технологии «умного» производства (Smart Manufacturing).
4️⃣ Технологии робототехники и сенсорики.
5️⃣ Технологии беспроводной связи и промышленного интернета вещей (IIoT).
📊 Результаты работы Инфраструктурного центра «Технет» СПбПУ сегодня:
🔺 90 мероприятий
🔺 более 11 500 участников
🔺 35+ экспертно-аналитических докладов
🔺 7 разработанных стандартов
🔺 52 нормативных правовых акта
🎓 Что «Технет» даёт первокурснику?
✔️ участвовать в реализации проектов в интересах высокотехнологичных компаний на базе Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг»;
✔️ следить за актуальными технологическими трендами и результатами аналитической работы Инфраструктурного центра «Технет»;
✔️ работать с реальными передовыми технологиями — цифровым проектированием, 3D-печатью, робототехникой, сенсорикой, Smart Manufacturing и IIoT.
Студенты Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» ежегодно участвуют в проектах совместно с более чем 80 организациями-партнёрами, среди которых ГК «Росатом», ГК «Ростех», ПАО «Газпром нефть», АНО «ФЦ БАС» и др.
Регистрация по ссылке: https://leader-id.ru/events/609994
📅 1 сентября — первый шаг в большую технологическую среду.
#Технет #ИЦ #НТИ #СПбПУ #ДеньПервых #Первокурсникам #Инновации #ТехнологическоеЛидерство #Промышленность #ЦифровойИнжиниринг
👍3
Передовые производственные технологии в атомной отрасли. Часть 6
Карбид кремния (SiC) используется в различных отраслях промышленности уже более ста лет. Высокая твердость, износостойкость и термостойкость позволяют использовать его в режущих инструментах, огнеупорных материалах и энергетическом оборудовании.
Одно из перспективных направлений применения SiC связано с ядерной энергетикой. Компания General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) разработала композиционный материал с керамической матрицей из карбида кремния - SiGA®, для создания оболочек тепловыделяющих элементов (твэл) для «толерантного» ядерного топлива (ядерного топлива, устойчивого к авариям и нештатным ситуациям на АЭС).
Конструкция SiGA® сочетает два слоя: внутренний композиционный материал, обеспечивающий прочность и устойчивость к распространению трещин, и внешний монолитный слой на основе карбида кремния, предназначенный для удержания ядерного топлива и продуктов деления.
Оболочка из SiGA® способна выдерживать температуру свыше 1700°C. Для традиционных циркониевых сплавов начало интенсивного взаимодействия с паром и связанное с ним образование водорода происходят при существенно более низких температурах. Это свойство рассматривается как один из факторов повышения безопасности ядерного топлива при тяжелых аварийных сценариях.
В 2024 году изготовлены первые образцы оболочек твэлов с использованием материала SiGA®. Затем компания сообщила об успешном завершении облучательного эксперимента, в ходе которого оценивались прочность и целостность оболочек при воздействии высокого потока нейтронов в легководном реакторе с водой под давлением.
Следующий этап — масштабирование технологии и переход к коммерческому применению. По оценкам участников проекта, полноценная коммерциализация SiGA® ожидается в 2030-х годах.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Карбид кремния (SiC) используется в различных отраслях промышленности уже более ста лет. Высокая твердость, износостойкость и термостойкость позволяют использовать его в режущих инструментах, огнеупорных материалах и энергетическом оборудовании.
Одно из перспективных направлений применения SiC связано с ядерной энергетикой. Компания General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) разработала композиционный материал с керамической матрицей из карбида кремния - SiGA®, для создания оболочек тепловыделяющих элементов (твэл) для «толерантного» ядерного топлива (ядерного топлива, устойчивого к авариям и нештатным ситуациям на АЭС).
Конструкция SiGA® сочетает два слоя: внутренний композиционный материал, обеспечивающий прочность и устойчивость к распространению трещин, и внешний монолитный слой на основе карбида кремния, предназначенный для удержания ядерного топлива и продуктов деления.
Оболочка из SiGA® способна выдерживать температуру свыше 1700°C. Для традиционных циркониевых сплавов начало интенсивного взаимодействия с паром и связанное с ним образование водорода происходят при существенно более низких температурах. Это свойство рассматривается как один из факторов повышения безопасности ядерного топлива при тяжелых аварийных сценариях.
В 2024 году изготовлены первые образцы оболочек твэлов с использованием материала SiGA®. Затем компания сообщила об успешном завершении облучательного эксперимента, в ходе которого оценивались прочность и целостность оболочек при воздействии высокого потока нейтронов в легководном реакторе с водой под давлением.
Следующий этап — масштабирование технологии и переход к коммерческому применению. По оценкам участников проекта, полноценная коммерциализация SiGA® ожидается в 2030-х годах.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
🔥2
Передовые производственные технологии в атомной отрасли. Часть 7
Согласно планам Госкорпорации «Росатом», озвученным в рамках форума «Технопром-2025» научным руководителем ПН НТР «Материалы и технологии» Госкорпорации «Росатом» и первым заместителем директора учреждения «Наука и инновации» Алексеем Дубом, завершение разработки и внедрение оболочек тепловыделяющих элементов (твэл) из карбида кремния в России планируется до 2045 года.
Первые экспериментальные образцы карбидокремниевых оболочек твэлов в России получены в 2022 году АО «ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара» в рамках работ по созданию «толерантного топлива». По состоянию на конец 2023 года изготовлены 55 образцов газонепроницаемых труб-оболочек 11 типов, длиной 0,5 м, отличающихся по архитектуре плетения композитного волокна, способам уплотнения каркаса, а также режимам осаждения SiC-матрицы и интерфазного слоя. Летом 2023 года оболочки из карбида кремния, разработанные специалистами ВНИИНМ, прошли первый цикл испытаний в АО «ГНЦ НИИАР» в исследовательском реакторе БОР-60.
В рамках проекта также был создан цифровой двойник оболочки твэла, который планируют развивать по мере продвижения НИОКР до этапа внедрения технологии в производство.
Ожидается, что использование композиционных материалов на основе карбида кремния позволит обеспечить значительное — с 35% до 44% — увеличение КПД реакторов российских АЭС. Кроме того, внедрение карбидокремниевых оболочек твэлов будет способствовать сокращению потребности в ряде систем безопасности АЭС, за счет чего потенциально можно снизить стоимость строительства атомных энергоблоков.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Согласно планам Госкорпорации «Росатом», озвученным в рамках форума «Технопром-2025» научным руководителем ПН НТР «Материалы и технологии» Госкорпорации «Росатом» и первым заместителем директора учреждения «Наука и инновации» Алексеем Дубом, завершение разработки и внедрение оболочек тепловыделяющих элементов (твэл) из карбида кремния в России планируется до 2045 года.
Первые экспериментальные образцы карбидокремниевых оболочек твэлов в России получены в 2022 году АО «ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара» в рамках работ по созданию «толерантного топлива». По состоянию на конец 2023 года изготовлены 55 образцов газонепроницаемых труб-оболочек 11 типов, длиной 0,5 м, отличающихся по архитектуре плетения композитного волокна, способам уплотнения каркаса, а также режимам осаждения SiC-матрицы и интерфазного слоя. Летом 2023 года оболочки из карбида кремния, разработанные специалистами ВНИИНМ, прошли первый цикл испытаний в АО «ГНЦ НИИАР» в исследовательском реакторе БОР-60.
В рамках проекта также был создан цифровой двойник оболочки твэла, который планируют развивать по мере продвижения НИОКР до этапа внедрения технологии в производство.
Ожидается, что использование композиционных материалов на основе карбида кремния позволит обеспечить значительное — с 35% до 44% — увеличение КПД реакторов российских АЭС. Кроме того, внедрение карбидокремниевых оболочек твэлов будет способствовать сокращению потребности в ряде систем безопасности АЭС, за счет чего потенциально можно снизить стоимость строительства атомных энергоблоков.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
👍2🔥1
Передовые производственные технологии в атомной отрасли. Часть 8
На сегодняшний день в ядерном секторе при проектировании и эксплуатации хранилищ радиоактивных отходов наблюдается высокая фрагментация данных. Специалисты из разных дисциплин используют разрозненные цифровые модели и различающиеся форматы обмена данными. Кроме того, внедрение цифровых двойников сталкивается с регуляторными барьерами, так как технология является новой для существующих стандартов безопасности.
В рамках европейского партнерства EURAD-2 реализуется проект DITOCO2030, целью которого является разработка «дорожной карты» по преодолению разрыва между фрагментированными цифровыми моделями, общими средами данных и платформами принятия решений.
Данный подход предусматривает следующие направления:
▶️ Гибридное моделирование: сочетание физических моделей, описывающих термогидромеханические и химические (THMC), с суррогатными моделями на основе искусственного интеллекта и машинного обучения для снижения вычислительных затрат.
▶️ Единая среда данных: использование открытых стандартов, согласованных форматов и языков разметки для обеспечения бесшовного обмена информацией.
▶️ Интеграция технологий: использование промышленного интернета вещей для сбора данных в режиме реального времени, высокопроизводительных вычислений и расширенной реальности (XR, Extended Reality) для визуализации.
Применение технологий цифровых двойников в данной области подтверждается рядом проектов:
▪️Проект Cigéo (Франция): разработка 4D-цифрового двойника для поддержки эксплуатационной фазы геологического хранилища радиоактивных отходов, интегрирующего BIM/3D-модель, данные мониторинга и результаты численного моделирования физических процессов. Цифровой двойник предназначен для оценки и прогнозирования состояния хранилища и проверки соответствия его поведения установленному диапазону параметров эксплуатации и требованиям безопасности.
▪️Подземная лаборатория Mont Terri (Швейцария): создание прототипа цифрового двойника лаборатории и информационной системы цифровых (виртуальных) экспериментов, объединяющей экспериментальные данные и результаты моделирования в пространственном и временном контексте. Система поддерживает исследование и визуализацию экспериментальных данных, в том числе с использованием VR.
▪️ Эксперимент FE (Full-scale Emplacement): применение методов машинного обучения для моделирования тепловых процессов в полномасштабном эксперименте, включая прогнозирование водонасыщения бентонита и температурной эволюции. В последующих исследованиях 2026 г. для FE были разработаны цифровой двойник, основанный на законах физики (physics-based modelling digital twin, PBM-DT) и цифровой двойник, управляемый на основе данных (data-driven modelling digital twin, DDM-DT), использующие данные мониторинга температуры и влажности для прогнозирования температурного состояния ближней зоны.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
На сегодняшний день в ядерном секторе при проектировании и эксплуатации хранилищ радиоактивных отходов наблюдается высокая фрагментация данных. Специалисты из разных дисциплин используют разрозненные цифровые модели и различающиеся форматы обмена данными. Кроме того, внедрение цифровых двойников сталкивается с регуляторными барьерами, так как технология является новой для существующих стандартов безопасности.
В рамках европейского партнерства EURAD-2 реализуется проект DITOCO2030, целью которого является разработка «дорожной карты» по преодолению разрыва между фрагментированными цифровыми моделями, общими средами данных и платформами принятия решений.
Данный подход предусматривает следующие направления:
▶️ Гибридное моделирование: сочетание физических моделей, описывающих термогидромеханические и химические (THMC), с суррогатными моделями на основе искусственного интеллекта и машинного обучения для снижения вычислительных затрат.
▶️ Единая среда данных: использование открытых стандартов, согласованных форматов и языков разметки для обеспечения бесшовного обмена информацией.
▶️ Интеграция технологий: использование промышленного интернета вещей для сбора данных в режиме реального времени, высокопроизводительных вычислений и расширенной реальности (XR, Extended Reality) для визуализации.
Применение технологий цифровых двойников в данной области подтверждается рядом проектов:
▪️Проект Cigéo (Франция): разработка 4D-цифрового двойника для поддержки эксплуатационной фазы геологического хранилища радиоактивных отходов, интегрирующего BIM/3D-модель, данные мониторинга и результаты численного моделирования физических процессов. Цифровой двойник предназначен для оценки и прогнозирования состояния хранилища и проверки соответствия его поведения установленному диапазону параметров эксплуатации и требованиям безопасности.
▪️Подземная лаборатория Mont Terri (Швейцария): создание прототипа цифрового двойника лаборатории и информационной системы цифровых (виртуальных) экспериментов, объединяющей экспериментальные данные и результаты моделирования в пространственном и временном контексте. Система поддерживает исследование и визуализацию экспериментальных данных, в том числе с использованием VR.
▪️ Эксперимент FE (Full-scale Emplacement): применение методов машинного обучения для моделирования тепловых процессов в полномасштабном эксперименте, включая прогнозирование водонасыщения бентонита и температурной эволюции. В последующих исследованиях 2026 г. для FE были разработаны цифровой двойник, основанный на законах физики (physics-based modelling digital twin, PBM-DT) и цифровой двойник, управляемый на основе данных (data-driven modelling digital twin, DDM-DT), использующие данные мониторинга температуры и влажности для прогнозирования температурного состояния ближней зоны.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
🔥3👍2
Уважаемые коллеги!
🏛Инфраструктурный центр «Технет» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого проводит опрос по рынку технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли в целях получения объективной информации о состоянии рынка для подготовки аналитического исследования с отраслевым обзором рынка.
Опрос охватывает ключевые аспекты развития и применения технологий:
▪️Стратегические вызовы и технологические приоритеты
▪️Практика применения и программное обеспечение
▪️Перспективы развития технологий и исследования
▪️Взаимодействие предприятий, университетов и научных организаций
▪️Кадры и образование
▪️Барьеры развития
▪️Государственная поддержка
Результаты опроса будут обработаны в обезличенном виде и войдут в итоговый экспертно-аналитический отчёт с размещением в открытом доступе на официальном сайте Инфраструктурного центра «Технет» СПбПУ в конце 2026 года.
📎Приглашаем вас и ваших коллег принять участие в опросе и в срок до 30 октября 2026 года заполнить онлайн-анкету, размещенную по адресу: https://leader-id.ru/events/618511
🏛Инфраструктурный центр «Технет» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого проводит опрос по рынку технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли в целях получения объективной информации о состоянии рынка для подготовки аналитического исследования с отраслевым обзором рынка.
Опрос охватывает ключевые аспекты развития и применения технологий:
▪️Стратегические вызовы и технологические приоритеты
▪️Практика применения и программное обеспечение
▪️Перспективы развития технологий и исследования
▪️Взаимодействие предприятий, университетов и научных организаций
▪️Кадры и образование
▪️Барьеры развития
▪️Государственная поддержка
Результаты опроса будут обработаны в обезличенном виде и войдут в итоговый экспертно-аналитический отчёт с размещением в открытом доступе на официальном сайте Инфраструктурного центра «Технет» СПбПУ в конце 2026 года.
📎Приглашаем вас и ваших коллег принять участие в опросе и в срок до 30 октября 2026 года заполнить онлайн-анкету, размещенную по адресу: https://leader-id.ru/events/618511
👍2🔥1👏1
От цифровых моделей до искусственного интеллекта в промышленности: VIII Всероссийский форум «Передовые цифровые и производственные технологии»
21 октября в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого состоится VIII Всероссийский форум «Передовые цифровые и производственные технологии».
Форум объединит представителей промышленности, ведущих университетов, научных организаций, органов власти и институтов развития для обсуждения технологического лидерства России и практических путей его достижения. Центральная тема — развитие передовых цифровых и производственных технологий с применением искусственного интеллекта. В центре внимания — решения, определяющие развитие промышленности, научных исследований и технологического образования.
В программе — ключевые вопросы технологического развития:
🔹 Искусственный интеллект в науке, образовании и промышленности — возможности применения ИИ для решения исследовательских и производственных задач.
🔹 Российское ПО для инженерного анализа — отечественные программные решения для машиностроения.
🔹 Цифровые технологии для промышленности — платформенные решения для проектирования и моделирования, современные методы цифрового моделирования и развитие технологий в нефтегазовой отрасли.
🔹 Атомная и термоядерная энергетика — взаимодействие науки, индустрии и системы подготовки кадров, востребованные компетенции и перспективы трудоустройства специалистов.
🔹 Передовые инженерные школы и искусственный интеллект — практический опыт внедрения ИИ, обмен эффективными решениями и обсуждение барьеров, связанных в том числе с регулированием в сфере образования.
🔹 Технологическое лидерство и «Технет» НТИ — развитие передовых производственных технологий, нормативного регулирования и стандартизации, обсуждение результатов работы Инфраструктурного центра «Технет» СПбПУ за 2024–2026 годы и планов на 2026–2028 годы.
📍 21 октября 2026 года
Санкт-Петербург, СПбПУ, научно-исследовательский корпус «Технополис Политех».
Программа форума продолжится и на площадке «Экспофорума»:
📍 23 октября — круглый стол «Механизмы достижения технологического лидерства».
📍 24 октября — круглый стол «Применение практик внедрения искусственного интеллекта в промышленности».
🔗 Программа форума
🔗 Регистрация на мероприятие
#СПбПУ #Технет #НТИ #ТехнологическоеЛидерство #ПередовыеТехнологии
21 октября в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого состоится VIII Всероссийский форум «Передовые цифровые и производственные технологии».
Форум объединит представителей промышленности, ведущих университетов, научных организаций, органов власти и институтов развития для обсуждения технологического лидерства России и практических путей его достижения. Центральная тема — развитие передовых цифровых и производственных технологий с применением искусственного интеллекта. В центре внимания — решения, определяющие развитие промышленности, научных исследований и технологического образования.
В программе — ключевые вопросы технологического развития:
🔹 Искусственный интеллект в науке, образовании и промышленности — возможности применения ИИ для решения исследовательских и производственных задач.
🔹 Российское ПО для инженерного анализа — отечественные программные решения для машиностроения.
🔹 Цифровые технологии для промышленности — платформенные решения для проектирования и моделирования, современные методы цифрового моделирования и развитие технологий в нефтегазовой отрасли.
🔹 Атомная и термоядерная энергетика — взаимодействие науки, индустрии и системы подготовки кадров, востребованные компетенции и перспективы трудоустройства специалистов.
🔹 Передовые инженерные школы и искусственный интеллект — практический опыт внедрения ИИ, обмен эффективными решениями и обсуждение барьеров, связанных в том числе с регулированием в сфере образования.
🔹 Технологическое лидерство и «Технет» НТИ — развитие передовых производственных технологий, нормативного регулирования и стандартизации, обсуждение результатов работы Инфраструктурного центра «Технет» СПбПУ за 2024–2026 годы и планов на 2026–2028 годы.
📍 21 октября 2026 года
Санкт-Петербург, СПбПУ, научно-исследовательский корпус «Технополис Политех».
Программа форума продолжится и на площадке «Экспофорума»:
📍 23 октября — круглый стол «Механизмы достижения технологического лидерства».
📍 24 октября — круглый стол «Применение практик внедрения искусственного интеллекта в промышленности».
🔗 Программа форума
🔗 Регистрация на мероприятие
#СПбПУ #Технет #НТИ #ТехнологическоеЛидерство #ПередовыеТехнологии
👍3🔥2👏2
Передовые производственные технологии в атомной отрасли. Часть 9
В 2023 году специалисты Национальной лаборатории Айдахо (Idaho National Laboratory, США) представили прототип цифрового двойника мобильной горячей камеры (Mobile Hot Cell Digital Twin). Разработка направлена на повышение безопасности и эффективности обращения с выведенными из эксплуатации высокоактивными радиоактивными источниками, включая их извлечение и подготовку к долговременному хранению. Работы проводились при участии Министерства энергетики США и Национального управления ядерной безопасности США (NNSA), в том числе его Управления радиологической безопасности (Office of Radiological Security).
К физическим компонентам мобильной горячей камеры относятся роботизированный манипулятор, сварочное оборудование и средства радиационной защиты. В цифровой среде воспроизводятся трёхмерные модели оборудования, условия окружающей среды и сценарии выполнения операций с радиоактивными источниками.
Авторы выделяют четыре основных этапа работы цифрового двойника:
1. Создание цифровых моделей. В цифровой среде формируются модели физических объектов и оборудования с использованием программных средств 3D-моделирования, включая SolidWorks, Blender, FreeCAD и Unity3D.
2. Интеграция данных. Данные физических и цифровых компонентов объединяются для визуализации операций, мониторинга радиационной обстановки и расчёта дозовых характеристик при обращении с радиоактивными источниками.
3. Проверка расчётных моделей. Для моделирования и проверки радиационных характеристик используется программный комплекс MCNP (Monte Carlo N-Particle), основанный на методе Монте-Карло.
4. Уточнение и оптимизация моделей. Цифровые модели и сценарии моделирования последовательно корректируются с учётом поставленных задач и условий выполнения операций.
Цифровой двойник предназначен для решения трёх основных задач:
▪️мониторинга и оценки радиационной обстановки;
▪️цифрового моделирования роботизированных операций;
▪️цифрового моделирования экспериментальных сценариев.
Использование цифрового двойника позволяет исследовать различные варианты обращения с радиоактивными источниками в цифровой среде до проведения физических испытаний и внесения изменений в оборудование. Моделирование радиационной обстановки и расчёт дозовых характеристик помогают оценивать риски облучения персонала, выявлять потенциальные ограничения оборудования и повышать безопасность работ с радиоактивными материалами.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
В 2023 году специалисты Национальной лаборатории Айдахо (Idaho National Laboratory, США) представили прототип цифрового двойника мобильной горячей камеры (Mobile Hot Cell Digital Twin). Разработка направлена на повышение безопасности и эффективности обращения с выведенными из эксплуатации высокоактивными радиоактивными источниками, включая их извлечение и подготовку к долговременному хранению. Работы проводились при участии Министерства энергетики США и Национального управления ядерной безопасности США (NNSA), в том числе его Управления радиологической безопасности (Office of Radiological Security).
К физическим компонентам мобильной горячей камеры относятся роботизированный манипулятор, сварочное оборудование и средства радиационной защиты. В цифровой среде воспроизводятся трёхмерные модели оборудования, условия окружающей среды и сценарии выполнения операций с радиоактивными источниками.
Авторы выделяют четыре основных этапа работы цифрового двойника:
1. Создание цифровых моделей. В цифровой среде формируются модели физических объектов и оборудования с использованием программных средств 3D-моделирования, включая SolidWorks, Blender, FreeCAD и Unity3D.
2. Интеграция данных. Данные физических и цифровых компонентов объединяются для визуализации операций, мониторинга радиационной обстановки и расчёта дозовых характеристик при обращении с радиоактивными источниками.
3. Проверка расчётных моделей. Для моделирования и проверки радиационных характеристик используется программный комплекс MCNP (Monte Carlo N-Particle), основанный на методе Монте-Карло.
4. Уточнение и оптимизация моделей. Цифровые модели и сценарии моделирования последовательно корректируются с учётом поставленных задач и условий выполнения операций.
Цифровой двойник предназначен для решения трёх основных задач:
▪️мониторинга и оценки радиационной обстановки;
▪️цифрового моделирования роботизированных операций;
▪️цифрового моделирования экспериментальных сценариев.
Использование цифрового двойника позволяет исследовать различные варианты обращения с радиоактивными источниками в цифровой среде до проведения физических испытаний и внесения изменений в оборудование. Моделирование радиационной обстановки и расчёт дозовых характеристик помогают оценивать риски облучения персонала, выявлять потенциальные ограничения оборудования и повышать безопасность работ с радиоактивными материалами.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
👍2🔥2👏1
Передовые производственные технологии в атомной отрасли. Часть 10
В мае 2025 года исследовательская команда Аргоннской национальной лаборатории США (Argonne National Laboratory, ANL) сообщила о разработке и применении методологии создания цифровых двойников ядерных реакторных установок. Подход опробовали на экспериментальном реакторе-размножителе EBR-II и обобщенной модели высокотемпературного реактора с охлаждением расплавом фторидных солей — gFHR. Реактор EBR-II уже не эксплуатируется, однако его цифровой двойник использовали как тестовый пример для проверки моделей.
В основе методологии лежат графовые нейронные сети — тип моделей искусственного интеллекта, в которых компоненты системы представлены узлами графа, а физические связи между ними — ребрами. Такой подход позволяет учитывать взаимодействие различных компонентов и, по словам разработчиков, способствует более полному пониманию динамики реакторной установки. Для обучения нейронных сетей использовали данные моделирования переходных процессов, полученные с помощью программного комплекса System Analysis Module (SAM). Цифровой двойник способен восстанавливать состояние системы в целом по ограниченной информации об отдельных узлах, а также прогнозировать развитие переходных процессов на основе текущих и предшествующих данных.
По оценке разработчиков, учет взаимосвязей между компонентами позволяет повысить надежность прогнозов поведения реакторной установки. Возможность получать такие прогнозы на основе ограниченных данных датчиков особенно важна для практического применения технологии. Высокая скорость расчетов открывает возможности для поддержки решений операторов, планирования действий при нештатных ситуациях и выявления аномалий в работе оборудования. В перспективе цифровые двойники на основе графовых нейронных сетей могут способствовать развитию автономного управления реакторами и снижению затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
В мае 2025 года исследовательская команда Аргоннской национальной лаборатории США (Argonne National Laboratory, ANL) сообщила о разработке и применении методологии создания цифровых двойников ядерных реакторных установок. Подход опробовали на экспериментальном реакторе-размножителе EBR-II и обобщенной модели высокотемпературного реактора с охлаждением расплавом фторидных солей — gFHR. Реактор EBR-II уже не эксплуатируется, однако его цифровой двойник использовали как тестовый пример для проверки моделей.
В основе методологии лежат графовые нейронные сети — тип моделей искусственного интеллекта, в которых компоненты системы представлены узлами графа, а физические связи между ними — ребрами. Такой подход позволяет учитывать взаимодействие различных компонентов и, по словам разработчиков, способствует более полному пониманию динамики реакторной установки. Для обучения нейронных сетей использовали данные моделирования переходных процессов, полученные с помощью программного комплекса System Analysis Module (SAM). Цифровой двойник способен восстанавливать состояние системы в целом по ограниченной информации об отдельных узлах, а также прогнозировать развитие переходных процессов на основе текущих и предшествующих данных.
По оценке разработчиков, учет взаимосвязей между компонентами позволяет повысить надежность прогнозов поведения реакторной установки. Возможность получать такие прогнозы на основе ограниченных данных датчиков особенно важна для практического применения технологии. Высокая скорость расчетов открывает возможности для поддержки решений операторов, планирования действий при нештатных ситуациях и выявления аномалий в работе оборудования. В перспективе цифровые двойники на основе графовых нейронных сетей могут способствовать развитию автономного управления реакторами и снижению затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.
* При подготовке новости использованы материалы из экспертно-аналитического доклада «Обзор технологий цифрового моделирования композиционных материалов для применения в атомной отрасли», подготовленного Инфраструктурным центром «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
👍1