На фоне стремительного развития цифровых технологий и искусственного интеллекта технологии цифрового моделирования становятся одним из ключевых инструментов научно-технических инноваций. Недавно в компании CNNC 404 были введены в эксплуатацию вычислительная платформа цифрового моделирования лаборатории цифрового моделирования ядерного топливного цикла, а также интеллектуальный демонстрационно-коммуникационный центр. Это стало важным этапом в реализации интегрированной системы, объединяющей цифровое проектирование оборудования, виртуальные испытания и моделирование технологических процессов. Новый комплекс существенно расширил возможности лаборатории в области высокопроизводительных вычислений и создал надежную основу для разработки оборудования, оптимизации производственных параметров и анализа технологических отклонений.
Лаборатория цифрового моделирования ядерного топливного цикла
В последние годы CNNC 404 последовательно реализует цифровую трансформацию всей производственной цепочки ядерного топливного цикла. Исходя из практических потребностей полного цикла ядерно-химического производства, компания создала лабораторию цифрового моделирования ядерного топливного цикла, сосредоточив исследования на четырех ключевых направлениях:
- цифровое моделирование процессов ядерной химии,
- разработка робототехнических комплексов,
- применение искусственного интеллекта, а также
- расчеты радиационной защиты и критической безопасности.
В основе работы лаборатории лежат технологии цифрового моделирования, интеллектуального оборудования, алгоритмов искусственного интеллекта и расчетов безопасности. Их применение позволяет последовательно повышать уровень безопасности, интеллектуализации и эффективности производства. Разработки лаборатории неоднократно получали высокую оценку профессионального сообщества. Среди достижений — первое место на Национальном конкурсе инновационных технологий моделирования Китая, третья премия за научно-технический прогресс Китайской национальной ядерной корпорации (CNNC), третье место на третьем конкурсе системной инженерии «Galaxy Cup» CNNC, второе место на первом конкурсе роботов ядерной промышленности провинции Ганьсу. На сегодняшний день лаборатория владеет более чем 30 патентами на изобретения и авторскими правами на программное обеспечение.
Цифровое моделирование — основа оптимизации технологических процессов
Сегодня лаборатория уже давно вышла за рамки традиционного вычислительного центра и стала ключевым инструментом внедрения ядерных технологий в промышленность. Используя широкий спектр цифровых методов моделирования, специалисты разрабатывают модели с учетом особенностей различных ядерно-химических процессов. Основные направления исследований включают оптимизацию характеристик ключевого оборудования, разработку систем контроля и детектирования, обеспечение ядерной безопасности, гидравлические расчеты трубопроводных сетей и диагностику оборудования экстракционных процессов.
Моделирование в виртуальной среде позволяет выполнять оптимизацию параметров, проверку характеристик оборудования, анализ режимов эксплуатации и диагностику возможных неисправностей без проведения дорогостоящих натурных испытаний. Такой подход обеспечивает возможность «безрискового» тестирования, полной визуализации процессов и существенного сокращения расхода материалов при разработке новых решений. В результате повышается эффективность эксплуатации оборудования и совершенствования технологических процессов.
Интеллектуальное управление — «роботы-сотрудники» меняют производственные процессы
Высокая стоимость оборудования, повышенная опасность производственной среды и строгие требования к персоналу традиционно остаются основными проблемами предприятий ядерной отрасли. Для их решения лаборатория разработала целую линейку интеллектуальных робототехнических систем, предназначенных для обследования радиационно опасных объектов и автоматизированного контроля производственных площадок. В их число входят мобильные роботы обследования, рельсовые инспекционные роботы, колесные инспекционные платформы и беспилотные летательные аппараты.
Для повышения эффективности эксплуатации создана комплексная система интеллектуального мониторинга, в которой различные типы роботов выполняют специализированные задачи: обследование территории, инспекцию оборудования и контроль труднодоступных участков. Использование автоматизированных комплексов позволяет заменить присутствие человека в зонах повышенного радиационного риска и значительно ускоряет цифровую трансформацию системы контроля ядерных объектов.
«Эти "железные помощники" уже стали незаменимыми при выполнении работ в особых производственных условиях», — отмечают сотрудники предприятия. После ввода в эксплуатацию робототехнические комплексы получили высокую оценку производственного персонала.
Алгоритмы искусственного интеллекта повышают эффективность научных исследований
Лаборатория активно использует интеллектуальных агентов и большие языковые модели для анализа накопленных научно-технических данных и совершенствования производственного управления. На первом этапе специалисты рассмотрели более 60 потенциальных сценариев применения искусственного интеллекта, из которых были отобраны десять наиболее перспективных направлений.
Сегодня интеллектуальные решения уже используются в производственном диспетчерском управлении, закупочной деятельности и расчетах радиационной безопасности. В частности, интеллектуальная система прогнозирования и управления водопотреблением обеспечивает комплексный анализ данных системы водоснабжения предприятия и позволяет автоматически оптимизировать распределение водных ресурсов. Другим примером является интеллектуальный программный комплекс оперативного расчета радиационной защиты, который на основе предварительно обученных моделей позволяет быстро выполнять расчеты защитных характеристик контейнеров, оборудования и перчаточных боксов, значительно ускоряя проектирование защитных конструкций.
Высокоточные расчеты укрепляют цифровой рубеж безопасности
Радиационная защита и обеспечение критической безопасности являются фундаментальными требованиями эксплуатации ядерных объектов. Лаборатория отказалась от традиционных приближенных методов оценки, внедрив высокоточные вычисления на основе метода Монте-Карло и построения детализированных цифровых моделей.
Работы сосредоточены на проектировании радиационной защиты зданий, оценке безопасности технологического оборудования, анализе защитных решений и повторной проверке расчетов критической безопасности. Для наиболее ответственных участков предприятия создаются цифровые модели распределения дозовых полей, позволяющие оценить эффективность существующих защитных конструкций, выявить потенциальные недостатки и разработать оптимальные мероприятия по модернизации защиты и совершенствованию эксплуатационного контроля.
Такой подход обеспечивает комплексное сопровождение объектов на всех стадиях жизненного цикла — от проектирования и наладки до эксплуатации — и служит надежной гарантией соблюдения требований радиационной и критической безопасности.
От цифрового моделирования технологических процессов и внедрения интеллектуального оборудования до использования искусственного интеллекта в управлении и применения цифровых расчетов для обеспечения безопасности — CNNC 404 последовательно формирует новую производительность ядерной промышленности на основе современных цифровых технологий.
В дальнейшем компания намерена продолжить реализацию стратегии Китайской национальной ядерной корпорации по созданию «цифровой ядерной промышленности», ускорить развитие технологий цифровых двойников, обеспечить глубокую интеграцию робототехнических комплексов и систем моделирования, создать единую цифровую платформу управления ядерно-химическим производством, а также расширить применение искусственного интеллекта в оптимизации технологических процессов, диагностике оборудования и интеллектуальном прогнозировании радиационной обстановки. Все это должно способствовать дальнейшему безопасному, эффективному, экологичному и интеллектуальному развитию всей производственной цепочки ядерного топливного цикла.
