Специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали инновационные методы проектирования атомных электростанций, которые позволяют существенно снизить стоимость их строительства. Разработка ведется совместно с АО «НИКИЭТ» и АО «Обуховский завод» при поддержке федеральной программы «Приоритет-2030»
Традиционные методы проектирования АЭС использовали консервативные упрощенные математические модели, что вынуждало закладывать значительные коэффициенты запаса прочности. Инженеры СПбПУ внедрили современные программные средства конечно-элементного анализа, позволяющие точно описывать сложные физические процессы при эксплуатации атомных станций.
Ключевым достижением стало применение метода синтеза динамических подструктур. Эта технология позволяет сокращать масштабные расчетные модели из сотен тысяч элементов до уровня одного «суперэлемента», полностью описывающего поведение исходной конструкции. Например, модель корпуса блока реакторной установки БР-1200 из более 600 тысяч элементов была сокращена до менее 10 тысяч, что повысило скорость расчетов на 80%.
Детальное моделирование волновых процессов в грунте показало, что фактические сейсмические нагрузки на конструкции АЭС более чем в два раза ниже тех, что предполагались по традиционным нормам расчета. Это открытие позволяет оптимизировать конструкции без ущерба для безопасности.
«Наши разработки позволяют снизить экономические затраты при строительстве АЭС за счет снижения металлоемкости конструкций без потери прочности, а также выявить зоны конструкции, требующие усиления, без проведения дорогостоящих натурных испытаний», – отметил директор Научно-образовательного центра «Цифровой инжиниринг в атомной и тепловой энергетике» ПИШ СПбПУ Виктор Модестов.
Передовые инженерные методы уже внедрены в учебный процесс магистерской программы «Цифровой инжиниринг в атомной и термоядерной энергетике». В дальнейших планах ученых – разработка методики расчета вибропрочности корпуса реактора с учетом взаимодействия конструкции с жидкометаллическим теплоносителем.