Разработка цифрового двойника начальной стадии ядерного цикла в части ТВС-К PWR и ТВС ВВЭР

Заказчик: АО «ТВЭЛ» (ГК «Росатом»)

Исполнитель: Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ

Руководитель проекта: А.И. Боровков, проректор по цифровой трансформации, руководитель НЦМУ СПбПУ, Центра НТИ СПбПУ и ИЦ «ЦКИ» СПбПУ;

Ответственный исполнитель: Н.К. Ефимов-Сойни, начальник отдела энергомашиностроения ИЦ «ЦКИ» СПбПУ

---

Специалисты ИЦ «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ работают над созданием цифрового двойника тепловыделяющей сборки (ТВС) водо-водяного реактора, позволяющего системно учитывать все основные процессы и явления в ТВС.

Основные направления работы:

• разработка цифровых двойников ТВС-К реактора PWR (Pressurized Water Reactor) и ТВС реактора ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор);
• выполнение анализа пространственного напряженно-деформированного состояния ТВС-К и ее конструктивных элементов в проектных условиях эксплуатации;
• создание универсальных алгоритмов проведения расчетной оценки прочности, безопасности и надежности ТВС-К и ТВС ВВЭР и обоснование соответствия проектным критериям и требованиям;
• проведение многокритериальной оптимизации конструкции и расположения перемешивающих решеток;
• создание цифрового полигона испытания транспортного упаковочного комплекта (ТУК) и оптимизация конструкции ТУК ТК-С69;
• проведение валидации моделей по результатам экспериментальных исследований.

Главный вызов при разработке и оптимизации конструкций ТВС – сложность и масштабность мультидисциплинарных процессов, происходящих в ней. Создание цифрового двойника ТВС на базе Цифровой платформы CML-Bench™ – собственной разработки ИЦ – позволит системно учитывать все основные физико-механические и теплофизические процессы и явления в ТВС, разрабатывать новые конструкции как элементов ТВС (перемешивающие и дистанцирующие решетки, антидебризный фильтр и т.д.), так и всей сборки целиком.
Наконец, разработка откроет возможности для применения новых технологий, таких как аддитивная печать цирконием или изготовление из керамических материалов.

Николай Ефимов-Сойни, начальник сектора общего машиностроения ИЦ «Центр компьютерногоинжиниринга» (CompMechLab^®) СПбПУ:

• «До 70% стоимости высокотехнологичного изделия закладывается на этапе проектирования. Применение цифровых двойников в атомном машиностроении поможет снизить себестоимость разработки, изготовления и эксплуатации изделия, а также уменьшить количество проводимых дорогостоящих и длительных испытаний при доводке изделия до требуемых характеристик. При этом необходимо использовать существующий научно-технический задел по данной тематике, чтобы учесть все нюансы работы столь сложной технической системы».