В Курчатовском институте разработали модель нейросети для оптимизации анализа ядерной безопасности

Ученые Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" разработали нейросеть, которая анализирует теплофизические параметры для моделирования тяжелых аварий на АЭС.

Анализ ядерной безопасности АЭС требует создания математических моделей активных зон для различных эксплуатационных режимов. Наиболее сложная задача – моделирование тяжелых запроектных аварий. В этом случае разрушается или плавится активная зона, происходит перераспределение плотности теплоносителя. В таких условиях нужно точно рассчитать, как будет изменяться коэффициент размножения нейтронов — частиц, вызывающих цепную реакцию деления ядер урана.

Анализ ядерной безопасности должен учитывать реальные физические процессы с минимальным количеством допущений. Для этого используются аттестованные нейтронно-физические программы, корректно моделирующие пространственно-энергетическое распределение нейтронов на основе данных, максимально полно описывающих состояние системы. Однако, чем точнее модель, тем больше вычислительных ресурсов она требует. Это делает задачу анализа тяжёлых аварий практически нерешаемой без современных технологий.

В Курчатовском институте разработали методику с использованием искусственной нейросети (ИНС), позволяющую проводить реалистический анализ ядерной безопасности с использованием элементов искусственного интеллекта на всех этапах тяжёлых аварий, где количество возможных состояний системы исчисляется десятками тысяч. Особенность нейросети состоит в том, что она может накапливать "опыт" и экстраполировать его для выявления ядерно-опасных состояний, которые ранее могли быть упущены. Это позволяет точнее прогнозировать параметры ядерно-опасных ситуаций и принимать меры для управления запроектными авариями. Важно, что использование ИНС значительно сокращает время расчётов.

– Анализ ядерной безопасности при запроектных авариях основывается на методике базовых состояний. Ее суть — в нахождении базовых состояний, в которых геометрия системы остается неизменной, но теплофизические параметры могут изменяться в установленных пределах, – комментирует Александр Глазков, научный сотрудник отдела анализа ядерной безопасности объектов использования атомной энергии НИЦ "Курчатовский институт". – Разработанная нами модель ИНС предназначена для базового состояния, в котором тепловыделяющие сборки еще не успели разрушиться. При этом мы выяснили, что создание и обучение одной универсальной "большой" модели ИНС, которая бы работала для всех базовых состояний, требует огромного количества ресурсов. Поэтому было принято решение разработать отдельные модели под соответствующие базовые состояния. В рамках продолжения этой работы уже опробованы и отлажены модели ИНС для других базовых состояний — на различных этапах разрушения активной зоны реактора.

Результаты работы опубликованы в журнале "Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов".