Читайте РБК без баннеров

Подписка отключает баннерную рекламу на сайтах РБК и обеспечивает его корректную работу

Всего 99₽ в месяц для 3-х устройств

Продлевается автоматически каждый месяц, но вы всегда сможете отписаться

Какие цифровые технологии помогут предотвратить новый Чернобыль

Фото: Shutterstock
Фото: Shutterstock
35 лет назад произошла авария на Чернобыльской АЭС, после которой воздействию радиации подверглись около 8,4 млн человек. Рассказываем, какие цифровые технологии сегодня помогают избежать инцидентов на атомных станциях

Цифровые двойники

Глобальный рынок цифровых двойников в 2020 году оценивался в $3,1 млрд. Ожидается, что к 2026 году он вырастет более чем в 15 раз — до $48,2 млрд.

Цифровой двойник — это точная виртуальная копия реального объекта, на которой можно моделировать различные процессы и сценарии. В атомной энергетике пока нет крупных реализованных проектов по созданию полного двойника АЭС. Но отрасль постепенно движется в этом направлении.

Недавно французская Framatome вместе с EDF Group, Комиссией по альтернативным источникам энергии и атомной энергетике и другими партнерами запустили масштабную инициативу. В течение четырех лет более 100 экспертов будут заниматься созданием виртуальных клонов действующих во Франции реакторов. Двойников планируют использовать в качестве тренажера для операторов и среды для моделирования в инженерных экспериментах и исследованиях.

Над созданием двойников АЭС работают и другие игроки. По словам представителей GE Digital, компания уже собрала в своем каталоге модели, охватывающие 30% потенциальных отказов на атомных станциях. Речь в первую очередь идет о сбоях на критических элементах, таких как турбины, насосы и компрессоры. В компании подчеркивают, что новый инструмент помогает перейти от корректирующего обслуживания (сначала возникает неисправность, а потом устраняют) к профилактическому. Кроме того, цифровые двойники с элементами ИИ в перспективе позволят снизить расходы операторов АЭС за счет оптимизации режимов и процессов.

Тем временем Siemens исследует возможности применения цифровых двойников для ядерных реакторов четвертого поколения, которые сейчас разрабатываются в мире. Компания моделирует свойственные этим реакторам физические процессы — например, теплопередачу в новых охлаждающих жидкостях, таких как расплавленные соли.

В развитии технологии, позволяющей предотвращать инциденты и снижать расходы, заинтересован не только бизнес, но и власти. Минэнерго США уже выделило $27 млн на поддержку проектов по цифровым двойникам в атомной отрасли.

Фото:Daiga Ellaby / Unsplash
Индустрия 4.0 Что такое цифровой двойник и как он спасет бизнес после пандемии

Виртуальная АЭС

Промежуточный шаг на пути к созданию цифровых двойников — виртуальные АЭС. Они представляют собой не копию конкретного физического объекта, а скорее универсальную модель целого класса электростанций.

Так, в 2020 году в России запустили в эксплуатацию программно-технический комплекс «Виртуально-цифровая АЭС», который отражает устройство атомной электростанции на водо-водяных энергетических реакторах (ВВЭР). С помощью комплекса можно смоделировать любые режимы работы энергоблоков — от нормальной эксплуатации до сложных нештатных ситуаций.

Расчетные модули для разных процессов и агрегатов здесь объединены в одну систему. На ее базе можно построить детальные модели энергоблоков и создать полноценные цифровые двойники.

VR и AR

Несмотря на высокий уровень развития технологий, самые ответственные решения на опасных объектах по-прежнему принимают люди. А значит, безопасность станции зависит от квалификации персонала и его действий, особенно — в случае ЧП.

В прошлом стажеры по техническому обслуживанию использовали для тренировки физические модели, рассказывает инженер-технолог GE Игорь Балла. Но это не позволяло увидеть, как разные элементы АЭС работают вместе и как они связаны между собой.

Поэтому для обучения инженеров и специалистов по обслуживанию сегодня применяют технологии виртуальной реальности. В частности, GE создает VR-модели своих объектов вместе с французским 3D-дизайнером Кевином Дюбреем. Такие модели помогают молодым атомщикам «посетить» АЭС, увидеть оборудование и научиться работать с турбинами, многие из которых устанавливались еще до их рождения. Технологию используют для подготовки персонала энергообъектов во Франции и ряде других стран.

Фото:GE Power
Фото: GE Power

Похожие решения для обучения и тренировки сотрудников развивает финская компания Fortum. На атомной электростанции Forsmark в Швеции инструменты виртуальной и дополненной реальности применяют для моделирования возможных проблем, таких как пожар в диспетчерской.

Эти инструменты также помогают осматривать электростанцию в труднодоступных местах — например, в бассейне с водой — и принимать решения о замене компонентов. В итоге повышается уровень безопасности объекта, а нагрузка на персонал и время простоев сокращаются. Вместе с этим уменьшаются и затраты на обслуживание станции.

Предикативная аналитика

Анализ данных используют для прогнозирования поломок и планирования ремонтов в разных сферах экономики — от нефтегазовой отрасли до городского транспорта. Атомная энергетика — не исключение.

На современных энергоблоках есть множество систем диагностики и регистрации технических параметров, которые генерируют большое количество информации. Однако массив данных слишком велик для ручного анализа. Только по генератору контролируется около 400 параметров, а на всем энергоблоке их десятки тысяч, рассказывали специалисты «Росэнергоатома».

По их словам, предикативная аналитика позволяет систематизировать и программно проанализировать все получаемые данные. И таким образом — спрогнозировать работу оборудования и возможные поломки. На основе этой информации можно проводить превентивный ремонт и предугадывать нестандартные ситуации.

Футурология Предикативная аналитика: как предсказать эпидемию и успех в бизнесе

Систему предикативной аналитики внедрили, в частности, на шестом энергоблоке Нововоронежской АЭС. Это был пилотный проект в рамках концерна «Росэнергоатом».

Предикативный анализ также входит в комплексные цифровые продукты для атомной отрасли. К примеру, облачная платформа Predix от GE предусматривает быстрый анализ больших данных для обнаружения и диагностики уже возникших и будущих неисправностей. Внедрять ее начали несколько лет назад, а среди первых объектов была АЭС Калверт-Клифс в штате Мэриленд.

Визуализация работы единого информационного пространства Predix
Визуализация работы единого информационного пространства Predix (Фото: GE Power)

Связь на базе IoT

Получать полную и точную информацию об оборудовании критически важно для устойчивой работы любого промышленного или энергетического объекта. Поэтому большинство российских компаний уже используют технологии интернета вещей (IoT), объединяющие устройства в компьютерную сеть. Прежде всего, для обеспечения общей безопасности и мониторинга техники.

Но на АЭС связать устройства между собой несколько сложнее. Физические каналы передачи данных можно разместить не везде, а обычные беспроводные системы могут оказаться недостаточно устойчивыми и защищенными для таких опасных энергообъектов. Поэтому для атомных станций разрабатывают специальные решения, в том числе на базе IoT.

Среди самых масштабных примеров — развертывание связи на Таньванской АЭС, одной из крупнейших в Китае. На пятом и шестом блоке станции решили внедрить беспроводную систему Nu-WiFi от китайской компании UltraPower. Она выдерживает высокий уровень радиоактивного излучения и обеспечивает безопасность данных. Nu-WiFi также поддерживает мобильную связь, точное позиционирование, широкополосную передачу данных и доступ к IoT.

Фото:Василий Кузьмиченок / ТАСС
Индустрия 4.0 Что такое интернет вещей?

Визуальный анализ с помощью ИИ

Даже самая тщательная подготовка специалистов не исключает недочетов, связанных с человеческим фактором.

За соблюдением техники безопасности наблюдают диспетчеры, но они не могут отслеживать ситуацию одновременно с нескольких десятков камер. К тому же длительность концентрации внимания диспетчера, как отмечают в VisorLabs, обычно не превышает 30 минут. В итоге разбор нарушений чаще всего происходит постфактум, а инциденты расследуют по архивным записям.

Компания разработала систему видеоанализа с элементами ИИ, которая автоматически отслеживает соблюдение техники безопасности в режиме реального времени. Она регистрирует 98% нарушений и способна полностью заменить диспетчера, контролирующего ситуацию с камер.

Решение уже внедрили на Кольской АЭС концерна «Росэнергоатом». Здесь развернули сеть из примерно 100 камер. Полученные с них изображения анализирует нейронная сеть, которая фиксирует недочеты. Информация поступает на мобильный девайс начальника смены, который может оперативно принять меры. Благодаря видеоанализу количество нарушений на станции уже сократилось в десять раз.

Сейчас система умеет отслеживать наличие средств защиты и правильной экипировки сотрудников, а также их положение относительно распределительных щитов. В будущем разработчики хотят также создать специальные точные детекторы возгорания и задымления, адаптированные к оборудованию «Росэнергоатома».

Обновлено 26.04.2021
Главная Лента Подписаться Поделиться
Закрыть