20-21 октября 2023 года в г. Сочи состоялась конференция «Новая атомная энергетика» в поддержку реализации стратегической инициативы социально-экономического развития Российской Федерации в области энергетики «Новая атомная энергетика».
Организатор мероприятия – Госкорпорация «Росатом».
Участники конференции – руководители Госкорпорации «Росатом» и ее организаций, руководители Центров ответственности Проектного направления (ПН) «Прорыв», работники организаций атомной отрасли, а также представители государственных органов власти, научные и бизнес-эксперты, представители организаций-партнеров. Среди ключевых участников и почетных гостей мероприятия – проректор по цифровой трансформации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», Научного центра мирового уровня СПбПУ «Передовые цифровые технологии», Центра компетенций НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии» и Инжинирингового центра (CompMechLab®) СПбПУ Алексей Боровков.
Всего в дискуссии очно приняли участие более 170 делегатов и свыше 600 участников присоединились в онлайн-формате. На площадке шестой отраслевой конференции ПН «Прорыв» ведущие эксперты обсудили научно-технологические вопросы развития новых ядерных энерготехнологий и реализацию проектов, входящих в направление «Новая атомная энергетика».
Генеральный директор Госкорпорации «Росатом» Алексей Лихачев отметил, что понятие «Новая атомная энергетика», как и разрабатываемая стратегия, нуждаются в дополнительном осмыслении и доработке. «Для меня понятие "Новой атомной энергетики" состоит из трех взаимодополняющих частей. Первая включает проекты АЭС нового поколения: ВВЭР-1200, БН-1200М и БР-1200, реакторы средней и малой мощности, их тиражирование в России с абсолютным импортозамещением и российской компонентой. Вторая часть – поэтапное движение от обоснования, теоретической иллюстрации через научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) к атомной энергетике IV поколения с замкнутым ядерным топливным циклом (ЗЯТЦ) в реальном воплощении на земле. Сейчас мы называем это ПЭК (промышленный энергокомплекс), включающий быстрые реакторы, пристанционные заводы производства и рециклирования топлива. Эти части рассматриваются нами и как объекты в России, и как объекты экспорта. Третья часть – технологическая. Подразумевает создание системы, позволяющей на совершенно новом технологическом уровне строить и эксплуатировать то, что мы создаем (это новые материалы, цифровизация, микроэлектроника, аддитивное производство, современное ПО и т.д.)», – сказал Алексей Евгеньевич, подчеркнув, что решить задачи реализации стратегии «Новой атомной энергетики» под силу только специалистам-участникам конференции, других людей, способных это воплотить, по словам руководителя атомной отрасли, в мире нет.
Первый заместитель генерального директора по развитию новых продуктов атомной энергетики Госкорпорации «Росатом», куратор проектного направления «Прорыв» Александр Локшин отметил, что в рамках программы «Прорыв» создается российская атомная энергетика IV поколения, к которой предъявляются дополнительные по сравнению с существующими ядерно-энергетическими системами требования: неограниченность ресурсной базы, решение проблем радиоактивных отходов и конкурентоспособность в промышленных масштабах. На сегодняшний день, по его словам, для обеспечения повышения конкурентоспособности принято решение о сооружении энергоблока с натриевым реактором БН-1200М на Белоярской АЭС. Какие-то оптимизационные решения по этому проекту уже приняты, но еще очень многое предстоит сделать.
«Отработка замыкания топливного цикла и новая реакторная технология со свинцовым теплоносителем – это опытно-демонстрационный энергетический комплекс в Северске. В следующем году должен быть введен в эксплуатацию первый из трех его модулей – по фабрикации и рефабрикации и начаться промышленная наработка смешанного уран-плутониевого топлива для второго модуля – энергоблока. Физический пуск реактора планируем на конец 2026 года. Ввод третьего модуля – переработки отработавшего топлива – конец десятилетия», – подчеркнул Александр Маркович.
В ходе пленарного заседания также прозвучали доклады директора по управлению научно-техническими программами и проектами – директора Департамента научно-технических программ и проектов Госкорпорации «Росатом» Натальи Ильиной, начальника аналитического отдела АО «Прорыв» Андрея Каширского, старшего вице-президента по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александра Угрюмова, заместителя директора – директора направления радиохимии ЧУ «Наука и инновации» Юрия Шадрина, директора по проектированию переспективных проектов АО «Атомэнергопроект» Леонида Лебедева, главного экономиста проектного направления «Прорыв» Дмитрия Толстоухова, заместителя генерального директора – технического директора АО «Русатом Энерджи Проджектс» Леоша Томичек.
В ходе панельных сессий участники конференции обсудили состояние разработок и перспективы реакторов БН и ВВЭР, решение проблем радиоактивных отходов (РАО) и отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), перспективы внедрения современных цифровых решений в технологические процессы создания двухкомпонентной ядерной энергетики, вопросы роботизации производства, проблемы лицензирования и нормативной базы для реакторов на быстрых нейтронах и другие темы.
В рамках панельной сессии, посвященной проблемам проектирования и строительства, с докладом на тему «Цифровой инжиниринг. Цифровые (виртуальные) испытания, стенды и полигоны. Цифровые двойники и "цифровая сертификация"» выступил Алексей Боровков. Свое сообщение Алексей Иванович начал с определения «цифровой инжиниринг»: «Это высокотехнологичный мультидисциплинарный наукоемкий подход к созданию изделий, который предполагает обеспечение жизненного цикла объекта с поддержанием непрерывной IT-связи между реальным миром и цифровым пространством, включая разработку на основе многоуровневой матрицы требований, целевых показателей и ресурсных ограничений, программно-технологической платформы – Цифровая платформа CML-Bench® – и системы интеллектуальных помощников, предназначенных для разработки цифровых двойников изделий, проведения цифровых (виртуальных) испытаний на цифровых (виртуальных) стендах и полигонах».
Спикер также рассказал о роли механики и передовых цифровых технологий, онтологии цифрового инжиниринга, традиционном и современном месте компьютерного инжиниринга в жизненном цикле изделий. «Системный инжиниринг играет ключевую роль в процессе разработки изделия, а компьютерный инжиниринг с 2010 года, занимая скромное место в инженерных расчетах, трансформировался в мире в цифровой инжиниринг на базе технологии цифровых двойников», – подчеркнул Алексей Боровков.
Цифровой двойник изделия – это сложная система, состоящая из цифровой модели изделия, отметил спикер. Алексей Иванович напомнил, что согласно ГОСТ Р 57700.37–2021 «Компьютерные модели и моделирование. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ ИЗДЕЛИЙ. Общие положения» термин «цифровой двойник изделия» определяется как система, состоящая из цифровой модели изделия и двусторонних информационных связей с изделием (при наличии изделия) и (или) его составными частями. ГОСТ предполагает существование трех типов цифровых двойников, существующих на этапах разработки (1), производства (2) и эксплуатации (3).
Делая отсылку к научному труду «Прикладная математика: Предмет, логика, особенности подходов» 1976 года, спикер напомнил, что важнейшим требованием к математической модели является требование ее адекватности изучаемому реальному объекту (процессу и т.д.) относительно выбранной системы его характеристик. В продолжение Алексей Боровков представил график качественной зависимости адекватности цифровых моделей изделия от различных факторов. «Все сложности возникают из-за того, что зачастую применяются модели, которые не обладают достаточным уровнем адекватности как по качественным, так и по количественным характеристикам. Когда мы работаем с промышленностью, мы видим, что применяются модели уровня адекватности, которые не описывают сложные явления, процессы, изделия, системы, технологические процессы и так далее», – отметил Алексей Иванович.
Спикер продолжил: за счет проведения большого числа цифровых (виртуальных) испытаний, в том числе на цифровых (виртуальных) стендах и полигонах, становится возможным реализовать на практике «цифровую сертификацию» – специализированный бизнес-процесс, основанный на сотнях / тысячах / десятках тысяч цифровых (виртуальных) испытаний как отдельных компонентов, так и системы в целом на цифровых (виртуальных) испытательных стендах и полигонах, целью которого является прохождение с первого раза всего комплекса натурных, сертификационных и прочих испытаний. Осуществление «цифровой сертификации» возможно на базе Цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников CML-Bench®, что позволит сформировать единую систему цифрового проектирования на основе математических моделей (Simulation-Driven Design) с высоким уровнем адекватности, прошедших процедуры валидации в сравнении с результатами натурных испытаний.
Алексей Иванович наглядно представил функционирование Цифровой фабрики СПбПУ по разработке и применению цифровых двойников на основе Цифровой платформы CML-Bench®: за 184 недели (с 30.03.2020 года) было осуществлено свыше 125 000 цифровых испытаний на десятках специализированных цифровых (виртуальных) стендах и полигонах («в среднем» порядка 100 цифровых испытаний в сутки, около 4-5 испытаний происходят каждый час). «На сегодняшний день на Цифровой платформе CML-Bench® представлено свыше 317 000 решений, которые сформированы в результате работы с ключевыми представителями высокотехнологичных отраслей промышленности, среди них – предприятия и дивизионы Госкорпорации "Росатом". Это является основой достижения технологического суверенитета России», – завершил спикер.
В ходе пленарной сессии участники также обсудили технологию цифровых двойников для ядерных энергокомплексов, проблемы лицензирования и нормативной базы для реакторов на быстрых нейтронах и другие вопросы. С докладами выступили директор по науке и инновациям АО «Атомэнергопроект» Сергей Егоров, главный инженер ПН «Прорыв» Андрей Петренко, генеральный конструктор ПН «Прорыв» Вадим Лемехов, директор по цифровизации ПН «Прорыв» – начальник отдела математического моделирования и цифровизации АО «Прорыв» Андрей Федоровский.
Ключевым докладом сессии «Мост в будущее: преемственность поколений» стал исторический обзор развития атомных технологий «От Атомного проекта к новой технологической платформе ядерной энергетики» научного руководителя проектного направления «Прорыв» Евгения Адамова. «Сегодня мы нашли серьезное обоснование для того, чтобы развивать ядерную энергетику и достигать 25% генерации, в том числе основанное на прогнозе ИНЭИ РАН, который показывает, что к 2030-2035 гг. мы достигнем такого момента, когда возникает необходимость в появлении новой генерации, а к 2050 г. около 80 ГВт нужно будет построить. За них мы и должны соревноваться в следующих десятилетиях», – отметил Евгений Олегович.
Продолжили панельную дискуссию, посвященную развитию технологических компетенций, подготовке инженерных кадров, и.о. ректора университета «Сириус» Лилия Кирьянова, заместитель директора департамента – начальник отдела управления персоналом ЯОК Госкорпорации «Росатом», заместитель генерального директора по персоналу АО «Прорыв» Кира Головлева, главный эксперт АО «Прорыв» Елена Родина. Руководитель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» Алексей Боровков выступил докладом на тему «Цифровой инжиниринг: модель инженерной подготовки в интересах предприятий атомной отрасли».
Алексей Иванович представил участникам встречи возможности Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг», ключевая цель которой – создание нового типа инженерной подготовки в интересах высокотехнологичных компаний России за счет цифровой трансформации образовательных подходов и технологий, включающей разработку новых образовательных программ высшего и дополнительного профессионального образования на основе выполнения прорывных исследований и научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, направленных на решение актуальных фронтирных инженерных задач.
Ключевое условие создание Передовых инженерных школ – работа в партнерстве с высокотехнологичными российскими компаниями. Так, Передовую инженерную школу СПбПУ «Цифровой инжиниринг» поддержало рекордное число компаний, организаций и госкорпораций – 22 письма поддержки от высокотехнологичных партнеров (среди которых семь компаний Госкорпорации «Росатом») с указанием направлений сотрудничества и НИОКР с объемом софинансирования 1,7 млрд руб. в 2022–2030 гг.
Перечисляя основные направления исследований ПИШ СПбПУ, среди которых кросс-отраслевые цифровые платформенные решения и технологии, системный цифровой инжиниринг в двигателестроении, цифровые технологии в атомной отрасли, цифровые технологии для топливно-энергетического комплекса, новые материалы, Алексей Боровков отметил особенности обучения в магистратуре: образовательную траекторию студента сопровождают два наставника – преподаватель Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» и представитель индустриального партнера – будущего работодателя, в интересах которого выполняется НИОКР: «Фактически, это двухлетняя стажировка, где работодатель может присмотреться к студенту, а учащийся – определить траекторию своего карьерного роста».
Магистратура Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» дает возможность совмещать научно-образовательную подготовку (получать знания от ведущих инженеров, преподавателей университета, которые выполняют реальные НИОКР в интересах промышленности) и работу на предприятии, потенциально будущем месте работы.
- «Основа учебного процесса в магистратуре Передовой инженерной школы СПбПУ "Цифровой инжиниринг" – реальное выполнение НИОКР по многим актуальным направлениям.
- Важно понимать, что в настоящее время основная проблема российского инженерного образования стоит в том, что студентов учат преподаватели, которые сами за последние 5, 10, 15 лет не выполняли НИОКР по заказам промышленности, что, фактически, представляет собой "пассивное обучение, трансляцию и пересказ чужих знаний".
- В нашем случае работа над выполнением проектов на 50% сопровождается получением неформализованных знаний: мы переходим от выталкивающей к вытягивающей модели знания, направленной на выявление и получение дополнительных знаний, умения, навыков и целенаправленного формирования компетенций для увеличения качества образования»
– подчеркнул Алексей Иванович.
Спикер также рассказал о важности формирования образовательных программ совместно с индустриальными партнерами: формулировки вектора профессиональной деятельности и перечня компетенций, постановки фронтирных задач, определение спектра совместных НИОКР.
- «В ближайший год мы запустим еще шесть образовательных программ совместно с промышленными компаниями и организациями, а на сегодняшний день у нас действуют уже семь, где партнерами выступают ООО "Центротех Инжиниринг", НПО "Центротех" / АО "ТВЭЛ" (Госкорпорация "Росатом"), ПАО "Северсталь", "ЛЕНПОЛИГРАФМАШ", ПАО "Кировский завод", АО "ОКАН", Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова и, конечно, ведущее подразделение СПбПУ – Инжиниринговый центр (CompMechLab®) СПбПУ» – подвел итоги Алексей Боровков.
Отраслевая конференция проектного направления «Прорыв» проводится регулярно с 2014 года и является элементом единой информационной и организационной среды новой технологической платформы атомной энергетики. В настоящее время принято решение расширить её рамки, включив все проекты «Новой атомной энергетики».
Реализуемый Госкорпорацией «Росатомом» проект «Прорыв» нацелен на достижение нового качества ядерной энергетики, разработку, создание и промышленную реализацию замкнутого ядерного топливного цикла на базе реакторов на быстрых нейтронах, развивающих крупномасштабную ядерную энергетику.
На территории Сибирского химического комбината возводится Опытно-демонстрационный энергетический комплекс в составе энергоблока с реактором БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем и замыкающего ядерный топливный цикл пристанционного завода, который включает в себя модуль переработки облученного смешанного уранплутониевого (нитридного) топлива и модуль фабрикации/рефабрикации для изготовления стартовых твэлов из привозных материалов, а впоследствии твэлов из переработанного облученного ядерного топлива. Напомним, в декабре 2022 годав торжественной церемонии завершения создания стенда приемо-сдаточных испытаний главного циркуляционного насосного агрегата РУ БРЕСТ-ОД-300 в онлайн-формате принял участие Алексей Боровков. Алексей Иванович отметил, что испытательный комплекс ГЦНА будет основной для формирования уникального валидационного базиса в целях разработки моделей с высоким уровнем адекватности, которые будут использовать суперкомпьютерное моделирование, а также выразил готовность Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого принять участие в совместной работе: «Фундамент долгосрочных успешных взаимоотношений с предприятиями Госкорпорации "Росатом" может стать основой для создания уникальных математических и компьютерных моделей, для получения уникальных, чрезвычайно полезных для конструктов и эксплуатантов этой установки знаний».
Фотографии предоставлены организаторами конференции «Новая атомная энергетика»
(автор: Даниил Соцков)