На примере случаев из природы, британские учёные создали универсальную математическую модель для прогнозирования процессов формирования сталагмитоподобных структур в работе ядерных объектов. По аналогичному механизму происходит и накопление накипи в чайниках. Результаты соответствующего исследования опубликованы external link, opens in a new tabв журнале «Computers & Chemical Engineering».
«Этот замечательный пример показывает, как сложные математические модели могут найти применение в повседневной жизни»,
– говорит один из авторов исследования Дункан Борман из Университете Лидса (Великобритания).
Основной целью исследования было уменьшение количества опасных для здоровья персонала операций при проверках контейнеров с РАО. Как пояснил д-р Борман,
«к нам обратились представители ядерного центра в Селлафилде с просьбой разработать способ предсказания хода образования осадков в контейнерах».
Другой автор исследования Даниэль Лесник (Daniel Lesnic) из того же университета Лидса сообщил, что первым шагом стал поиск аналогий в природе.
«Сначала мы исследовали потоки лавы от вулкана до океана, но, как оказалось, формирование сталагмитов в пещерах имитирует процесс гораздо более точно. Геологи уже имеют хорошо зарекомендовавшие себя модели для формирования сталагмитов. Поэтому мы решили применить разработанные ими модели к иной сфере»,
- сказал он.
В промышленных емкостях для жидких радиоактивных отходов может выпадать солевой осадок, образующий структуры, которые напоминают сталагмиты в пещерах. Если ничего не предпринимать, то накопление осадка может создать трудности при удержании ЖРО в емкостях, для недопущения чего приходится регулярно проводить обследования контейнеров.
Используемые в тестах по стеканию пластины (а) и пример нароста кристаллической массы (b)
Башневидный (а) и кольцевидный (b) наросты нитрата натрияРабота по разработке модели применительно к материалам, применяемым в ядерной промышленности, продолжалась несколько месяцев. Затем был проведён итоговый тест, который должен был проверить соответствие созданной модели процессам, реально происходящим в контейнерах. Тест показал, что модель предсказывает образование кристаллических структур с высокой степенью точности.
«Этот прорыв дает новый инструмент для ядерного центра в Селлафилде, позволяющий сэкономить средства и подтвердить своё лидерство в технологии обеспечения безопасности», - сказал д-р Борман
Авторы исследования отмечают, что разработанная ими модель может пригодиться и во многих других ситуациях – начиная от накопления солевых налётов в трубах и теплообменниках и заканчивая усовершенствованием бытовой техники. Как говорит д-р Борман,
«процессы накопления накипи в различных устройствах очень сходны друг с другом – во всех случаях мы имеем дело с изменением растворимости карбоната кальция в воде в результате перепадов температуры – и используя нашу модель производители могут, например, улучшить дизайн чайников, сведя к минимуму те элементы поверхности, на которых осаждается накипь, или сделать их более удобными для чистки».
