23.01.2018

Поиск по сайту

 

  603950, Нижний Новгород, ул. Минина, д.24 Официальная почта: nntu@nntu.ru Факс: +7 (831) 436 94 75     English Instagram Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. АлексееваОфициальная группа ВКонтакте Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. АлексееваNizhny Novgorod State Technical UniversityТелеграмм-канал Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева

Стратегический проект №3 "Региональный центр расчетно-экспериментального обоснования инновационных приложений ядерных технологий"

Презентация проекта

Сроки реализации: 2017-2021 гг.

Цель проекта

Создание научно-образовательного центра компетенций для выполнения расчетно-экспериментальных исследований и подготовки квалифицированных кадров в области разработки, моделирования и обоснования решений в сложных инженерных объектах для компаний атомной отрасли.

Реализация проекта позволит:

  • обеспечить лидирующие позиции Нижегородского региона в области применения программных пакетов численного моделирования и внедрение передовых решений, разработанных при сопоставлении расчетных и экспериментальных данных, на предприятиях атомной отрасли;
  • сократить сроки при разработке и изготовлении уникального оборудования и принятии технических решений предприятиями атомной отрасли.

Задачи проекта

В рамках выполнения научной составляющей проекта будет проводиться разработка и верификация трехмерных вычислительных кодов, необходимых для обоснования сложных технических решений при проектировании оборудования предприятиями атомной отрасли.

Выполнение расчетно-экспериментальных работ, направленных на:

  • безопасность и ресурс оборудования ядерных энергетических установок с водяными реакторами, в том числе для реакторов универсального атомного ледокола и плавучей
  • атомной станции (партнер АО "ОКБМ Африкантов");
  • разработку и верификацию отечественных импортозамещающих вычислительных трехмерных кодов (тепломассообмен, гидродинамика и прочность) в оборудовании ядерных энергетических установок (партнеры АО "ОКБМ Африкантов", ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ");
  • развитие технологий создания установок и оборудования для реакторов малой мощности на быстрых нейтронах, охлаждаемых тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями (партнер ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ");
  • математическое моделирование и проектирование устройств СВЧ, КВЧ, терагерцового и оптического диапазонов, в том числе радиационно-стойких волоконно-оптических датчиков (партнеры ФГУП ФНПЦ "НИИИС им. Ю.Е. Седакова", АО "ОКБМ Африкантов");
  • изучение воздействия нейтронного излучения на ресурсные характеристики металлов и сплавов, материалов биологической защиты и воздействия на биологические объекты и окружающую среду (партнер АО "ОКБМ Африкантов").

В рамках выполнения образовательной составляющей проекта будет проводиться:

  • усовершенствование и актуализация учебных дисциплин: "Тепломассообмен в энергетическом оборудовании", "Ядерные энергетические реакторы", "Парогенераторы" и "Организация теплофизического эксперимента" путем интеграции результатов научно-исследовательской и инжиниринговой деятельности в образовательный процесс для целевого развития профессиональных компетенций;
  • открытие новых магистерских программ "Ядерная и радиационная безопасность ЯЭУ" и "Ядерная медицина" актуальных для научных институтов и промышленных компаний Нижегородского региона

Для развития кадрового потенциала будут проведены следующие мероприятия:

  • создание системы мотивации участия НГТУ в научно-исследовательской и опытноконструкторской деятельности путем организации грантовой и материальной поддержки. В рамках реализации проекта будет выделено 5 грантов в год. С целью выполнения НИР и ОКР будут трудоустраиваться студенты;
  • организация двух семинаров (2017 и 2018 гг.) и научно-практической конференции (2019 г.) по тематике проекта;
  • повышение квалификации сотрудников Института ядерной энергетики и технической физики в количестве не менее пяти человек в год.

Ключевые участники

Руководитель проекта:

  • Хробостов Александр Евгеньевич – директор Института ядерной энергетики и технической физики НГТУ им. Р.Е. Алексеева, кандидат технических наук, доцент, член – корреспондент Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова. В 2006 г. присужден Грант Президента РФ для молодых кандидатов наук (технические науки). В 2012 г. стал лауреатом Прохоровской премии Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова. В период 2006-2016 гг. при его непосредственном участии было успешно реализовано более 30 хозяйственных договоров по заданию предприятий Госкорпорации "Росатом". Являлся руководителем проекта в рамках базовой части Госзадания и проекта в рамках Постановления Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 218. При его непосредственном участии в Институте ядерной энергетики и технической физики созданы базовая кафедра в АО ИК "АСЭ", базовая кафедра в ФГБНУ НИРФИ и открыта базовая лаборатория АО "ОКБМ Африкантов" "Реакторная гидродинамика".

Структурные подразделения университета – участники проекта:

  • Институт ядерной энергетики и технической физики НГТУ им. Р.Е. Алексеева (ИЯЭиТФ) – координация деятельности и выполнение организационных мероприятий, разработка образовательных программ, внедрение результатов НИР и ОКР в учебные дисциплины, открытие программ магистратуры.
  • Базовая лаборатория "Реакторная гидродинамика" – создание новых и модернизация существующих исследовательских установок, определение перечня необходимого оборудования, разработка программ-методик испытаний, проведение комплекса экспериментальных исследований, анализ результатов, выполненных НИР.
  • Центр коллективного пользования "Гидродинамика и теплофизика в оборудовании ЯЭУ" – проведение расчетных исследований, анализ результатов, выполненных НИР, разработка математической модели и проведение тестовых "бенчмарков".

Внешние участники проекта:

  • АО "ОКБМ Африкантов" – крупный научно-производственный центр атомного машиностроения, располагающий многопрофильным конструкторским коллективом, собственной исследовательской, экспериментальной и производственной базой. В ОКБМ решаются задачи производства ядерных реакторов для надводных кораблей гражданского и военного флота, атомных подводных лодок. В рамках проекта АО "ОКБМ Африкантов" представит варианты разработанных элементов и узлов энергетического оборудования современных ЯЭУ для последующей их оптимизации. Представители АО "ОКБМ Африкантов" составят предварительную "дорожную карту" проведения верификационных исследований (под конкретные режимные параметры энергоустановки). Результаты проекта будут востребованы предприятием при проектировании и модернизации транспортных ядерных энергетических установок (сокращение сроков разработок и экономия на натурных испытаниях), при разработке систем мониторинга аварийных объектов, при разработке методик неразрушающего контроля материалов элементов оборудования установок для обоснования его ресурса, при расчете эффективности биологической защиты. Результаты также будут использованы при валидации программ численного моделирования (проверке применимости расчетных программ к проектированию оборудованию и отдельных его узлов) и их адаптации.
  • ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" – ведет разработку новейшего вооружения, выполняет работы по направлению обеспечения надежности и безопасности ядерно-оборонного комплекса России. В то же время, это предприятие занимается производством современных высокопроизводительных суперкомпьютеров для проведения вычисления сложных процессов и 3D моделирования. ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" является разработчиком первого российского программного пакета численного моделирования ЛОГОС. В рамках выполнения проекта ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" представит имеющиеся вычислительные мощности для проведения оценки эффективности и работоспособности оборудования разрабатываемых ЯЭУ. Сотрудники совместно с представителями НГТУ, в рамках созданного научного коллектива, выполнят работы по адаптации и верификации трехмерного программного кода ЛОГОС. Результаты проекта будут востребованы предприятием при разработке отдельных расчетных данных и их верификации (проверке соответствия заложенных математических моделей реальным физическим процессам).

Результаты и эффекты

Современный уровень вычислительной техники, программного обеспечения, наличие суперкомпьютеров или удаленного доступа к их ресурсам позволяет проектным и конструкторским организациям постепенно переходить к численному моделированию происходящих в оборудовании процессов при разработке новых решений. Расширение возможностей трехмерных кодов позволит значительно сократить проведение дорогостоящего экспериментального обоснования работоспособности проектируемых изделий. Применение численного моделирования вместо натурных испытаний приведет к уменьшению трудозатрат, стоимости и сроков выполнения проектных работ, а, следовательно, и положительно скажется на конечной стоимости производимой продукции.

В Российской Федерации программы численного моделирования на сегодняшний день широко представлены продуктами импортного производства. Однако в некоторых областях промышленности, например, атомной, применение зарубежных программных пакетов нецелесообразно в связи с закрытостью некоторых разработок. Ввиду этого в РФ возникла необходимость разработки отечественных программных пакетов численного моделирования, которые смогли бы заменить существующие зарубежные аналоги. В настоящий момент разработкой таких пакетов, как ЛОГОС, ЛЭГАК-ДК, ДАНКО+ГЕПАРД, НИМФА занимается ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ".

Работы по созданию трехмерных кодов ведутся математиками и программистами, которые закладывают математическое (теоретическое) представление физических явлений. Однако, при расчетах реальных процессов, результат иногда значительно отличается от истинных значений. Эта ошибка устраняется путем проведения верификации, в результате которой находят коэффициенты или иные математические зависимости, применимые к конкретным процессам. Верификацию осуществляют сравнением расчетных и экспериментальных данных. Таким образом, разработка новых трехмерных кодов требует экспериментального подтверждения проведенных расчетов.

При разработке отдельного оборудования или его узлов применение программ численного моделирования требует валидации, то есть оценки применимости или способности кода смоделировать происходящие в элементах физических явлений. При валидации уточняются используемые физические модели расчета, осуществляется выбор оптимальной или проводится ее совершенствование.

Таким образом, работы, выполняемые "Региональным центром расчетноэкспериментального обоснования инновационных приложений ядерных технологий", направлены на совершенствование программ численного моделирования и оценкой их применимости для проведения расчетов оборудования объектов ядерной энергетики, что является актуальной задачей для предприятий атомной отрасли Нижегородского региона.

Публикации о проекте в СМИ

Команда проекта

Дмитриев Сергей Михайлович

Научный руководитель проекта
Дмитриев Сергей Михайлович

зав. кафедры "АТС"
д.т.н., профессор

Хробостов Александр Евгеньевич

Руководитель проекта
Хробостов Александр Евгеньевич

директор ИЯЭиТФ
к.т.н., доцент

Легчанов Максим Александрович

Легчанов Максим Александрович
доцент кафедры "АТС"
к.т.н.

Бокова Татьяна Александровна

Бокова Татьяна Александровна
доцент кафедры "АТС"
к.т.н

Раевский Алексей Сергеевич

Раевский Алексей Сергеевич
зав. кафедры "ФТОС"
д.ф.-м.н., профессор

Андреев Вячеслав Викторович

Андреев Вячеслав Викторович
зав. кафедры "ЯРиЭУ"
д.т.н., доцент