Российские специалисты развивают методологию комплексного обоснования безопасности объектов ядерного наследия и пунктов захоронения РАО

Разработка и внедрение отечественных расчетных средств, в том числе кодов или программ для ЭВМ, является в настоящее время одной из стратегических задач создания импортонезависимых российских технологий.

Расчетные исследования являются ключевым и зачастую единственным инструментом для выполнения оценок безопасности в области обращения с РАО. Это связано с тем, что из-за сложности рассматриваемых систем и количества влияющих на безопасность процессов в ряде случаев релевантные эксперименты либо в принципе невозможны, либо возможность получения экспериментальных данных требует большого количества времени и ресурсов.

Объективное увеличение количества объектов завершающих стадий ЯТЦ и планомерная гармонизация федеральной нормативной базы с международными требованиями и рекомендациями формирует запрос отрасли на современные программные средства, которые могут обеспечивать комплексное моделирование всех значимых особенностей, событий, процессов, оперативную адаптацию к вновь получаемым данным.

Обеспечение долговременной безопасности опирается на принцип многобарьерной защиты, и естественно, что комбинация функций безопасности, выполняемых отдельными барьерами, для каждого проекта оказывается в определенной степени уникальной. В рамках итеративного подхода в международной практике рекомендуется использование лучшего доступного решения (Best Available Techniques) – на ранних стадиях это обычно простые модели и уже готовые расчетные средства. Так, до недавнего времени у нас для задач обоснования радиационной и экологической безопасности в основном использовались зарубежные программные средства.

На более зрелых стадиях обоснования безопасности уже требуется более тщательное рассмотрение всех значимых факторов, и, следовательно – более точные исходные данные, интегральные модели, прецизионные расчетные средства. Кроме того, современная вычислительная техника и методы моделирования не стоят на месте, актуальные тренды включают в себя разработку детализированных трехмерных моделей для объектов и интеграцию с САПР, внедрение расчетных методов для оптимизации вычислительного процесса, проведение оценок на основе поступающих в реальном времени данных. В такой ситуации наиболее эффективно и гибко реализовать лучшие практики с учетом всей специфики каждого проекта возможно только в собственных разработках.

Необходимость учета этих тенденций в разработке программного обеспечения для задач обоснования долговременной безопасности была заложены в научно-исследовательской работе «Создание практической методологии комплексного обоснования безопасности объектов наследия, пунктов захоронения радиоактивных отходов, включая разработку и внедрение системы кодов и расчетно-прогностических комплексов», которая реализуется, начиная с 2016 г.

Разрабатываемая система формирует полный набор современных расчетных кодов (расчетно-прогностических комплексов или РПК) для обоснования безопасности, которые должны обеспечить совместное моделирование термо-гидро-механических, химических, биологических процессов, влияющих на долговременную безопасность (рисунок 1):

-       РПК «И» (FENIA): термомеханические процессы в упаковках РАО и ближней зоне ПЗРО

-       РПК «Б» (DESTRUCT): Инженерно-химические аспекты переноса радионуклидов в ближней зоне, включая инженерные барьеры

-       РПК «В» (RELTRAN): Распространение радионуклидов в газообразной форме

-       РПК «С» (CADAM): Перенос загрязнений в поверхностных водоемах

-       РПК «Д» (КОРИДА): Радиационные характеристики ЯРОО, РАО и ОЯТ

-       РПК «Г» (GeRaV.2): Перенос радионуклидов в различных геологических средах

-       РПК «Н» (MOUSE): Учет неопределенностей в процессе численного моделирования для всех перечисленных расчетных средств

Рисунок 1. Совместное моделирование процессов, влияющих на долговременную безопасность

Текущий статус позволяет утверждать, что по полноте учитываемых процессов разрабатываемая система кодов превосходит имеющиеся аттестованные программные средства, и поэтому задачи текущего этапа – расширение области их применения и внедрение современных тенденций и лучших практик расчетно-экспериментального обоснования безопасности.

Должны быть охвачены вопросы размещения, проектирования, сооружения, эксплуатации, реконструкции, закрытия, а также обращения с РАО (перевозка, кондиционирование, хранение, захоронение) в формате обоснования концептуальных решений на этапе предпроектных разработок, постоянно действующих моделей и цифровых двойников, а также инструментария периодической оценки безопасности на последующих этапах.

В части тенденций развития, первая из них связана с задачами с управлением информацией, данными и знаниями, которые сейчас в фокусе во многих научно-технических областях, но в случае объектов атомной отрасли потребность в соответствующих программно-технических решениях напрямую связана с обеспечением безопасности.

Другая тенденция состоит в консолидации трехмерных расчетных моделей, актуальных данных мониторинга, массивов исторических данных и так далее – т.е. информации по самым разным аспектам предметной области – в интегрированные системы поддержки принятия решений с современными интерактивными интерфейсами, в том числе с использованием технологий виртуальной и дополненной реальности.

И наконец, ключевой тренд, обусловленный как цифровой трансформацией атомной отрасли и экономики в целом, так и развитием суперкомпьютерных и сетевых технологий – это постепенная смена парадигмы позиционирования расчетных комплексов. Оно состоит в том, что расчетные коды из отчуждаемого от разработчика продукта, тем не менее, требующего настройки оборудования и ПО, обучения и технической поддержки, станут цифровым сервисом, который предоставляется по запросу удаленному пользователю. Возможность проведения объемных вариантных комплексов расчетов на единой суперкомпьютерной платформе, обеспеченной всеми необходимыми данными и сопровождаемой профильными специалистами высокого уровня, одновременно позволяет принципиальное повышение качества и такое же решительное сокращение расходов.

Таким образом, в обозримой перспективе система расчетных кодов и баз данных, формирующих практическую методологию (рисунок 2), должна обеспечивать высокотехнологичный сервис по расчетному обоснованию долговременной безопасности и оптимизации решений по захоронению РАО и выводу из эксплуатации. 

Рисунок 2. Система расчетного обоснования долговременной безопасности и оптимизации решений