В НИЯУ МИФИ был представлен новый подход, который позволит заранее выявлять кризисы теплоотдачи, что в свою очередь должно повысить уровень безопасности и экономическую эффективность атомных электростанций (АЭС). Эта информация была озвучена в источнике ProGorodSamara.Ru.
Основой нового метода является анализ колебаний температуры на поверхности, отводящей тепло. Ключевым преимуществом данного подхода является возможность прогнозирования опасных процессов до их возникновения. В то время как температура поверхности тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) фиксируется только на исследовательских сборках, давление и расход теплоносителя измеряются в режиме реального времени. Учёные стремятся установить взаимосвязи между этими параметрами и температурой, чтобы создать универсальный инструмент для диагностики.
Кирилл Куценко, руководитель лаборатории теплогидравлики и физики кипения, отметил, что в настоящее время не существует единой общепризнанной модели кипения в научной среде. Однако для атомной энергетики понимание этого процесса считается критически важным. В реакторах ВВЭР недопустимо объёмное кипение, так как это может привести к кризису теплоотдачи, когда теплоотдача резко снижается из-за запаривания тепловыделяющего элемента, что может грозить расплавлением.
На действующих АЭС подобные инциденты не происходят благодаря коэффициенту запаса: реакторы эксплуатируются ниже предельных возможностей, что позволяет избежать перегрузки. Куценко подчеркивает, что даже небольшое увеличение мощности могло бы значительно увеличить прибыль, но для этого необходимо надежное средство контроля.
Авторы исследования уверены, что температурные флуктуации содержат ценную информацию о режимах теплообмена. Это открывает возможность в реальном времени определять характер течения теплоносителя, его закипание и момент возникновения кризиса теплоотдачи.
Конечной целью разработчиков из МИФИ является создание программно-аппаратного комплекса, который будет служить советником для операторов АЭС. Система должна работать в режиме реального времени, предупреждая о возможных рисках закипания. В будущем планируется интеграция искусственного интеллекта в этот процесс.
Хотя методика была разработана с фокусом на атомную энергетику, её применение может быть намного шире. В проекте Росатома «Прорыв» используются жидкометаллические теплоносители, которые не должны закипать. Тем не менее, теория МИФИ может быть применена к любым жидкостям, включая те, которые охлаждают сверхпроводящие магниты в крупных ускорителях. Эта методология также может быть полезна в микроэлектронике: использование специальных жидкостей для охлаждения чипов может значительно повысить их производительность.
Разработки уже были протестированы на различных теплоносителях, начиная от воды и заканчивая жидким азотом. Команда исследователей намерена выпустить быстродействующее программное обеспечение и отдельный прибор, которые, по замыслу авторов, сделают оборудование, требующее высокой энергоёмкости, более безопасным и экономичным.
Следите за новостями и смотрите эксклюзивные видео в канале Самара Новости в МАХ.