Имитация нереальности: как построить тренажер для несуществующего реактора

Во Всероссийском научно-исследовательском институте по эксплуатации атомных электростанций (ВНИИАЭС) 30 января презентовали полномасштабный тренажер строящегося в Северске энергоблока с реактором БРЕСТ-ОД‑300. Уникальность в том, что учебное оборудование создают для установки, аналогов которой в мире нет.

ВНИИАЭС работает по договору с Сибирским химкомбинатом (СХК) — площадкой опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК, см. справку). В 2022 году было заключено соглашение о строительстве для быстрого реактора со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД‑300 трех тренажеров: аналитического, местного пульта управления (он имитирует работу систем АЭС, управление которыми реализовано вне блочного пульта управления) и полномасштабного тренажера (ПМТ).

«Создание аналитического тренажера мы завершили в 2025 году, он введен в эксплуатацию на СХК. А вот ПМТ, венец атомного тренажеростроения, только недавно прошел комплексные испытания и пока готовится к отправке на площадку СХК. Его наличие — требование Ростехнадзора. Без подготовки на ПМТ персонал энергоблока не допустят к работе», — поясняет директор отделения математического моделирования и тренажеростроения ВНИИАЭС Андрей Дружаев.

К разработке «венца» подключили Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН и Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Доллежаля. Первый взял на себя моделирование свинцовой части БРЕСТ-ОД‑300, второй — модель автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Визуально имитаторы блочного и резервного пультов управления (БПУ и РПУ) точь-в-точь повторяют реальные, которые сейчас разрабатываются. Но на пульт управления настоящего блока данные (температура, вибрация, частота вращения вала и проч.) поступают с измерительных приборов, а на тренажере эти значения — результат математического моделирования. Выдаются они из моделирующего сервера ПМТ в цифровом виде.

Проектировать тренажер для еще не существующего блока ВНИИАЭС не впервой. Так же разрабатывали ПМТ для АЭС «Аккую», которая строится в Турции. Однако для водо-водяных реакторов все модели физических процессов и АСУ ТП институт делает сам. В частности, для моделирования АСУ ТП чаще всего используется метод полной эмуляции оборудования автоматизации.

«Мы берем актуальную версию прикладного программного обеспечения с реального оборудования АСУ ТП и имплементируем в тренажер, — рассказывает руководитель департамента разработки моделирующих средств технической поддержки эксплуатации АЭС Виктор Чернаков. — Это полностью снимает вопрос актуальности модели АСУ ТП в составе ПМТ».

С БРЕСТом ситуация другая: его еще строят, и аналогов нет. Дело осложняло и то, что строительство блока в активной фазе. Разработчикам ПМТ приходилось подстраиваться под выдачу проектной документации. Ведь для тренажера данные нужны в том же объеме, что и для реального блока.

«В полномасштабном тренажере реализована математическая модель объекта той же степени детальности, что и на настоящем энергоблоке: обучающиеся не должны видеть абсолютно никакого отличия от управления реальным объектом. Кроме того, тренажер должен работать в режиме реального времени», — отмечает Андрей Дружаев.

Если в программной части разработчики тренажера могут оперативно внести изменения в модель в соответствии с обновленной версией исходных данных, то для создания имитаторов блочного и резервного пультов управления пришлось ждать необходимого минимума конструкторской документации по пультам и панелям реального блока. Закупочные процедуры начали только в мае 2025 года, а в ноябре железо для БПУ и РПУ тренажера изготовил завод «Вибратор» в Санкт-Петербурге. ПМТ смонтировали и наладили во ВНИИАЭС в кратчайшие сроки. В декабре прошли комплексные испытания.

ПМТ моделирует полный спектр режимов реального блока и может воспроизводить бесконечное количество тренировочных комбинаций — только уникальных единичных отказов запрограммировано более 200. Инструктор может объединять их или, наоборот, запускать в разное время и в разном количестве. На демонстрации тренажера смоделировали течь в одной из трубок парогенератора. По сценарию пар начал поступать в объем первого контура, запустился динамический процесс — непрерывное изменение параметров установки, о чем сигнализировали приборы на панелях имитатора БПУ. На каждой панели, их еще называют мозаичными, размещаются мнемосхемы и экраны. Если на реальном БПУ что-то меняют, соответствующие элементы «мозаики» на имитаторе — тоже, а программное обеспечение перенастраивают.

Следующий этап — транспортировка оборудования в Северск, в учебный центр СХК. Оборудование доставят фурами, на перевозку потребуется около недели. Все элементы упакуют в тару с датчиками наклона и удара. Ввод ПМТ в эксплуатацию запланирован на июнь.

Справка

ОДЭК включает три взаимосвязанных объекта: модуль переработки, модуль фабрикации-рефабрикации топлива и блок с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД‑300 четвертого поколения. Реактор будет сам обеспечивать себя основным энергетическим компонентом — плутонием‑239, воспроизводя его из урана‑238, содержание которого в урановой руде превышает 99 %. В настоящее время в тепловых реакторах используется уран‑235, которого в природном около 0,7 %.