Атомная энергетика существует для людей и создана людьми – учеными и специалистами, которые обеспечивают безопасную и надежную работу станций. «Думающий» и анализирующий центр Концерна «Росэнергоатом» – Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций (ВНИИАЭС) расположен в Москве на улице Ферганской и в этом году отметил свое 40-летие.
Поводом для создания «мозгового центра» послужила самая крупная авария в истории атомной энергетики США на АЭС «Три-Майл-Айленд» 28 марта 1979 года. Россия и США, две ведущие атомные державы, тогда всерьез задумались о разработке стандартов безопасности и роли человеческого фактора при эксплуатации ядерных объектов.
В гостях у виртуальной АЭС
Курским журналистам, членам пресс-клуба «Чистая энергия», повезло: для них Курская АЭС организовала пресс-тур с посещением ВНИИАЭС и Кризисного центра концерна – «всевидящего ока» атомной энергетики в мире, в котором в том числе созданы и условия для работы группы ОПАС (Оказание Помощи Атомным Станциям).
АО «ВНИИАЭС» – это системный интегратор АО «Концерн Росэнергоатом» по научно-техническому сопровождению и обеспечению эксплуатации атомных станций. Институт выполняет работы на площадках атомных станций, в Кризисном Центре АО «Концерн Росэнергоатом», подразделениях центрального аппарата, технической дирекции концерна. Институт обладает развитой технической базой. Здесь функционируют полигоны для проверки проектных решений по новым энергоблокам, испытаниям человеко-машинных интерфейсов, системы анализа и обобщения опыта эксплуатации АЭС, а еще полномасштабные тренажеры для всех типов атомных энергоблоков.
– Ими оснащены все российские АЭС и некоторые зарубежные, – говорит В. А. Чернаков, заведующий лабораторией «Тренажерные системы». – Работы по тренажерам начались в институте с середины 80-х годов. Сейчас во ВНИИАЭС завершается разработка на базе «Виртуально-цифровой АЭС», собственной платформы тренажеростроения, которая позволит надежно закрепить технологическое лидерство за Россией.
В институте работает свыше 500 человек: 11 докторов наук, 72 кандидата наук и… суперкомпьютер, способный в долю секунды обработать мысли нескольких сотен ученых. Занимает техника четыре двухметровых шкафа с непрерывной системой вентиляции.
Впрочем, интерфейс виртуальной АЭС физически выглядит куда более масштабно – несколько десятков мониторов в три яруса для демонстрации и управления тренировочным процессом.
Кстати, первая демонстрация этого уникального программно-технического комплекса, созданного АО «ВНИИАЭС» в сотрудничестве с Институтом безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук, состоялась 23 мая 2018 года.
– Это полностью отечественная разработка, осуществляющая расчеты с помощью компактного суперкомпьютера отечественного производства, – рассказал журналистам Андрей Дружаев, руководитель департамента цифровизации и технической поддержки эксплуатации энергоблоков АЭС АО «ВНИИАЭС». – При необходимости комплекс может подключаться к вычислительному кластеру на базе суперкомпьютеров РФЯЦ-ВНИИЭФ (г. Саров, Нижегородская обл.). Разработки такого уровня имеются только в США и Франции. По сути, это цифровой двойник энергоблока, полностью повторяющий характеристики реального оборудования. На нем можно без каких-либо последствий менять режимы, прогнозировать изменения состояния, а значит сделать действующую АЭС более безопасной на всех стадиях ее жизненного цикла.
– Программно-технический комплекс, работа над которым велась в течение нескольких лет, позволят производить комплексные расчеты самых разных процессов на атомных станциях, от нейтронно-физических, тепло- и гидродинамических характеристик реакторов до экономического эффекта при использовании различных систем и материалов, – уточнил Виктор Алексеевич Чернаков.
Наглядно для журналистов был запущен режим неполадки турбогенератора Нововоронежской АЭС, и умная машина не только засверкала лампочками, но начала прогноз дальнейшего развития опасной ситуации…
Кстати, как рассказали специалисты, с помощью такой цифровой модели можно рассчитывать поведение и нового оборудования до его установки на реальных энергоблоках, его совместимость и влияние на другие системы.
– Можно смоделировать самые сложные ситуации, в том числе отказы оборудования, внешнее воздействие или неправильные действия персонала, – говорит Андрей Дружаев. – Это позволит использовать цифровой двойник для отработки инженерами по управлению энергоблоком специальных навыков по действиям в нештатных ситуациях.
Есть еще одна, не менее важная причина, по которой созданию виртуальной АЭС уделяется столько внимания, – это большое количество проектов строительства энергоблоков с реакторами нового поколения (ВВЭР-ТОИ и ВВЭР‑1200) за рубежом. «Покупатели» сложных дорогостоящих технологических объектов, для которых вопросы безопасной эксплуатации имеют первоочередное значение, хотят иметь полное «отражение» реального объекта. Поэтому «обкатка» нового проекта сначала по виртуальной схеме – это уже стандарт современного мира. Такой подход, отмечают специалисты, кроме всего прочего, позволит управлять экономикой объекта на всем его жизненном цикле. И «Росатом», нацеленный на широкомасштабное внедрение технологий атомной энергетики в глобальном мире, этим подходам уже соответствует.
«Скорая помощь» атомным станциям
Повышением безопасности ядерных объектов правительство СССР серьезно занялось после чернобыльской катастрофы. Тогда было принято решение об организации дополнительных структур безопасности, способных в случае кризисной ситуации оказать помощь и поддержку действующим АЭС.
В июле 1987 года появилось совместное постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании группы оказания экстренной помощи атомным станциям (ОПАС) на базе ряда министерств и ведомств. К 1989 году в группу входили представители 27 государственных структур.
Чтобы наладить работу службы, организаторы проанализировали опыт чернобыльской трагедии. Они опрашивали свидетелей, ликвидаторов, выясняли, чего недоставало в тот момент тем, кто принимал решения по ликвидации аварии. Был изучен весь открытый международный опыт по созданию аналогичных центров.
С 1995 года атомщики несколько лет тесно сотрудничали с ЦУПом (Центр управления полетами). Кроме того, для детального изучения опыта противоаварийного планирования и аварийного реагирования они посетили все ведущие мировые центры атомной энергетики.
В итоге был создан Кризисный центр АО «Концерн «Росэнергоатом», он расположен в одном здании с ВНИИАЭС и служит базой для группы ОПАС. Экскурсию для курских журналистов провел руководитель КЦ Игорь Иванович Горелов (кстати, в 1985-1987 годы он работал на Курской АЭС и просил передать горячий привет курским атомщикам).
– Сегодня в группу ОПАС входят 145 сотрудников оперативного состава и 240 экспертов. Они являются специалистами высочайшей квалификации и представляют 19 государственных министерств и ведомств, – рассказал Игорь Иванович. – В ОПАС входят разработчики АЭС, главные конструкторы, научные руководители, физики, электронщики, специалисты по радиационной безопасности, метеорологи, связисты.
Группу ОПАС еще называют группой «первого реагирования» и «интеллектуальным спецназом». Все члены группы экстренного реагирования оснащены средствами связи, а также имеют свой тревожный чемоданчик, в нём обязательно находятся дозиметры, медицинская аптечка, респиратор, сменная одежда, фонарик и т.д. Оповещение группы оказания экстренной помощи атомным станциям осуществляется в автоматическом режиме с помощью специальной программы дозвона. Члены группы ОПАС имеют дублёров.
Все информационные системы, направленные на решение конкретных задач аварийного реагирования, объединены в функциональные группы.
– Общее количество используемых информационных систем КЦ составляет около 40 единиц, – говорит Игорь Иванович. – Среди них – системы, которые круглосуточно передают в Кризисный центр параметры состояния энергоблоков всех десяти российских АЭС («всевидящее око», кстати, контролирует и зарубежные АЭС – прим. авт.), проводят технологический и радиационный мониторинг.
В Кризисном центре установлены новейшие программные коды для оценки величины выброса и радиационных последствий аварий, работают системы удалённого доступа к информационным ресурсам АЭС и многие другие. Действует многоуровневая собственная система безопасности, чтобы ни один вирус или искусственный интеллект по типу вымышленного «Скайнет» из саги про Терминатора, не смог туда проникнуть.
Однако несмотря на глобальную цифровизацию, говорит Горелов, здесь и не думают отказываться от прежних форм работы. К примеру, все технические данные по атомным станциям, карты, инструкции дублированы на бумаге и хранятся в архиве. Среди новомодных средств связи также стабильно, как и еще 20 лет назад, работает телефон-факс... А за работой искусственного интеллекта, который контролирует и прогнозирует, следят не другие роботы, а люди. «Потому что, какими бы ни были виртуальные технологии, в центре процесса всегда остается человек, его знания и компетенции», – уверен генеральный директор ВНИИАЭС Фарит Тухветов.
Продолжением темы цифровизации и безопасности атомной энергетики стало знакомство с Инжиниринговым дивизионом Госкорпорации «Росатом» - компанией «Атомстройэкспорт» (АСЭ). Она является основным проектировщиком и строителем энергоблоков атомных электростанций больших мощностей, в том числе и Курской АЭС-2. Вот так она выглядит «в цифре».
КСТАТИ
Термин «цифровой двойник» появился в 2003 году в NASA, а известен благодаря публикации профессора Технологического университета Флориды Майкла Гривза «Цифровые близнецы: превосходство в производстве на основе виртуального прототипа завода». Космическая отрасль – пионер в этой области, так как ей требовалось решить проблему управления физическим объектом, отправленным в космос, без возможности видеть его непосредственно, а еще дистанционно изменять его функционал. Космические цифровые двойники решили эту проблему.