В НИЯУ МИФИ разработали подход, позволяющий заранее выявлять кризис теплоотдачи. Он должен повысить безопасность и экономическую эффективность АЭС, а также помочь предотвращать отказы электроники. Об этом сообщает kazanonline24.ru.
В основе метода — анализ колебаний температуры поверхности, отводящей тепло. Его ключевое преимущество состоит в прогнозировании опасных процессов до того, как они начнутся. Температуру поверхности ТВЭЛ фиксируют лишь на исследовательских сборках, тогда как давление и расход теплоносителя измеряют непрерывно. Учёные ищут связи этих показателей с температурой, чтобы получить универсальный инструмент диагностики.
Руководитель лаборатории теплогидравлики и физики кипения Кирилл Куценко обратил внимание, что единой признанной модели кипения в науке пока нет. Для атомной отрасли разбираться в этом процессе критически важно: в реакторах ВВЭР объёмное кипение недопустимо, поскольку ведёт к кризису теплоотдачи. При таком явлении теплоотдача резко падает из-за запаривания тепловыделяющего элемента, а температура может стремительно вырасти вплоть до расплавления.
На работающих АЭС подобных инцидентов не бывает из-за коэффициента запаса: реакторы эксплуатируют ниже предельных возможностей, то есть с недогрузкой. По мнению Куценко, даже небольшой прирост мощности дал бы заметную прибыль, однако для этого требуются надёжные средства контроля.
Авторы работы уверены: температурные флуктуации несут ценную информацию о режимах теплообмена. Это позволяет в реальном времени определять характер течения теплоносителя, его закипание и момент возникновения кризиса теплоотдачи.
Конечная задача разработчиков МИФИ — программно-аппаратный комплекс, который станет советником для операторов АЭС. Система должна работать в режиме реального времени и предупреждать о рисках закипания. В перспективе планируется задействовать искусственный интеллект.
Хотя методика создавалась для атомной энергетики, сфера применения шире. В проекте Росатома «Прорыв» применяют жидкометаллические теплоносители, которые не должны закипать. При этом теория МИФИ подходит для любых жидкостей, в том числе охлаждающих сверхпроводящие магниты в крупных ускорителях. Она полезна и в микроэлектронике: охлаждение чипов специальными жидкостями способно повысить их производительность.
Разработку уже проверили на разных теплоносителях — от воды до жидкого азота. Коллектив намерен выпустить быстродействующее ПО и отдельный прибор. По замыслу авторов, они повысят безопасность и экономическую эффективность энергонапряжённого оборудования.
Следите за новостями и смотрите эксклюзивные видео в канале Самара Новости в МАХ