Атомщики смогут предсказывать поломки ядерных реакторов ещё до их сборки

От проектирования к безопасности

Математики и инженеры ФГБОУ «ЮУрГУ» (г. Челябинск) разработали численные методы, которые позволяют спрогнозировать, как будут деформироваться и разрушаться элементы атомных реакторов, испытывающие высокие температуры и циклические нагрузки.

Главное преимущество: расчеты проводятся на этапе проектирования, ещё до изготовления оборудования. Метод позволяет выявить потенциальные слабые места конструкции и внести изменения на чертежах, избежав дорогостоящих переделок на производстве.

Расчёты учитывают процесс постепенного накопления пластической деформации, когда от многократных циклов включения и отключения оборудования конструкция медленно меняет форму и разрушается.

Речь идёт не просто о диагностике во время эксплуатации, а именно о прогнозировании того, как поведёт себя конструкция за весь срок работы.

«Любое оборудование, которое подвергается агрессивному воздействию высоких температур, со временем коробится, трескается и ломается. Предсказать этот процесс ранее было невозможно. Профессор кафедры технической механики ЮУрГУ Александр Чернявский с коллегами создали методы для такого прогнозирования, успешно проверили его на одной из АЭС».

Саиджон Таваров

Кандидат технических наук, ФГБОУ «ЮУрГУ»

Сочетание точности с практичностью

Авторы подчёркивают уникальность своего подхода: методика сочетает высокую точность математического моделирования с умеренными требованиями к вычислительным ресурсам. Это означает, что расчеты можно запустить на обычных компьютерах, не требуя суперкомпьютеров, что снижает стоимость проектирования.

Численные методы протестированы на реалистичных примерах. Например, метод был применен при расчётах реактора БН-600 (натриевый реактор Белоярской АЭС), где циклические нагрузки и высокие температуры натрия — критичный фактор. Результаты показали, что математические предсказания соответствуют реальному поведению оборудования.

Защита от аварий оборудования

Практическое применение этой методики улучшает надёжность критического оборудования в атомной энергетике, газотурбинных установках, металлургии и ракетно-космической технике. Когда инженеры знают, как и где конструкция может не выдержать, они могут усилить критические участки, выбрать лучший материал или изменить конфигурацию дизайна.

Это позволяет снизить риск аварий и аварийных отключений энергетических объектов. Это усиливает независимость страны от зарубежных методов проектирования и консультирования. Методика разработана российским научным коллективом и не требует лицензий иностранных компаний.

Экспортный потенциал технологии

Российские методы численного расчёта пластической деформации и долговечности конструкций при высоких температурах и циклических нагрузках вызывают интерес мировой инженерной общественности.

Страны с развивающейся атомной энергетикой заинтересованы в таких услугах и лицензиях на программное обеспечение. Расчётное ПО, созданное на основе этих методов, может быть частью высокотехнологичного экспорта, что откроет доступ ГК «Росатом» и другим компаниям на международные рынки инжиниринговых услуг.