Новый VR-двойник систем охлаждения способствует обеспечению безопасности АЭС
Учёные из Нижегородского государственного технического университета имени Р. Е. Алексеева разработали VR-тренажёр, моделирующий движение и нагрев воды в вертикальном нагреваемом канале, это важно для систем охлаждения реакторов и теплообменников АЭС.
Что именно сделано в НГТУ
Инженеры НГТУ связали точную математическую модель потока жидкости (например, в системах охлаждения АЭС) с интерактивной виртуальной картинкой. Тренажёр принимает на вход параметры потока воды, мощность нагрева и геометрию канала. Затем он в реальном времени пересчитывает поля скоростей и температуры и показывает их пользователю в очках виртуальной реальности.
Проект воспроизводит поведение естественной циркуляции воды в вертикальном канале с нагревом. Под каналом понимают трубу, по которой вода поднимается и опускается за счёт разницы плотностей при нагреве. Такая схема встречается в системах пассивного охлаждения реакторов и в лабораторных стендах.
Почему это важно
Естественная циркуляция – это движение жидкости без насоса. Вода нагревается внизу канала, становится легче и поднимается вверх. Остыв на выходе, она снова опускается и замыкает круг. Так работают пассивные системы охлаждения на атомных и тепловых станциях.
Понимание этих процессов важно, потому что при ухудшении циркуляции растёт риск локального перегрева. На реальном оборудовании это может создавать огромные риски аварий. В виртуальной модели можно безопасно отрабатывать и редкие, и аварийные сценарии.
Как устроен тренажёр
В основе тренажёра цифровой двойник канала. Математическая модель решает уравнения для скорости потока и распределения температуры. Результат визуализируют как объёмные поля в виртуальной среде. Пользователь видит, где появляются горячие зоны и как меняется направление потока.
Интерактивный интерфейс позволяет менять параметры в реальном времени. Изменили мощность нагрева – сразу видно эффект. Поменяли расход или геометрию – модель мгновенно показывает результат. Это делает тренажёр удобным для экспериментов и обучения.
Для кого и как полезен тренажёр
Студенты получают возможность освоить физику теплообмена. Инженеры могут тестировать варианты конструкции перед изготовлением стенда. Операторы учатся распознавать признаки ухудшения циркуляции и реагировать по регламенту.
Повторяемость виртуальных сценариев снижает риски и экономит ресурсы. Вместо затратных натурных испытаний можно сначала прогнать десятки сценариев в виртуальной среде. Это ускоряет разработку и уменьшает количество дорогостоящих ошибок при монтаже и наладке.
Научные и проектные возможности
Тренажёр помогает быстро проверять гипотезы о поведении потока. Исследователи используют его для оптимизации формы канала и схемы отбора теплоносителя. Это сокращает цикл «модель – прототип – испытание» и повышает качество экспериментальных программ.
Платформу можно интегрировать с другими моделями и цифровыми двойниками. В крупных проектах так получают единую виртуальную карту всего объекта и тестируют взаимодействие подсистем. Это важно при проектировании реакторных узлов и больших теплообменников.
