Быть успешным в России при любых формах правления

Ее эффективная реализация на базе отсталой советской вычислительной техники была крайне затруднительна.

Так в качестве «подарка» на ее разработки был выделен КТС типа ЕС-1060 (очень «крутая» машина по тем временам). Хотя наши зарубежные партнеры (например EdF) уже использовали комплекс типа Сray-2 с производительностью в миллиард раз превышающей ЕС-1060. Наши попытки с помощью коллег из EdF выйти на Cray-2 к сожалению не были реализованы в связи с развалом СССР.

В этой связи акцент на цифровизацию экономики крайне важен, а вот модели и платформы – это наше и должно оставаться сферой отечественных разработок.

И это совершенно реально!

Приложения к главе 3 раздела II

Приложение 1. Справка в ЦК КПСС

В ЦК КПСС

С П Р А В К А

о соотношении и тенденции развития экспериментальных

и вычислительных комплексов для проектирования и отработки атомных энергоустановок и оборудования за рубежом

В конце 60-х – 70-х г.г. основное внимание ведущих западных фирм атомного машиностроения и энергетики, ядерных центров уделялось развитию крупных системных экспериментальных стендов, направленных в основном на обоснование и разработку систем безопасности АЭС:

Установка ЛОФТ (США) с ядерным обогревом, включающая реактор N=55 мВт (для водо-водяных реакторов типа PWR);

системный крупномасштабный стенд Роза –III (Япония) с электрическим обогревом зоны для моделирования ситстем безопасности и аварий кипящих реакторов типа BWP.

– натурная экспериментальная АЭС Марвинен (Швеция);

– системная 3-петлевая установка РК (ФРГ) для исследования термогидравлики, повторного залива реактора и др. с электрическим обогревом зоны;

– системная экспериментальная установка SCTF (Япония) для исследования эффектов неодномерности гидродинамики и тепломассообмена в аварийных режимах;

– стенд «Петля Омега» (Франция) (N = 9 мВт) и ряд других;

– для экспериментальной отработки парогенераторов на фирме Фраматом (Франция) создается комплексный стенд ПГ с =25 мВт.

В то время необходимость создания таких крупных экспериментальных комплексов были очевидна прежде всего в связи с отсутствием альтернативы для обоснования комплексных технических решений. В этой связи вполне обоснованными были и весьма крупные затраты на эти стенды. (Так, 5-летний бюджет 1981-1985 г.г. одного лишь стенда ЛОФТ (США), составил ~ 250 млн. долларов).

В то же время наряду с крупными капитальными вложениями выявились и другие принципиальные недостатки «лобового» экспериментальной отработки оборудования и систем АЭС на крупных или натурных стендах: прежде всего это весьма низкая оперативность (например, при экспериментальной проверке такого технического решения, как замена горизонтального ПГ на вертикальный), недостаточная информативность, отсутствие мобильности в пространстве и во времени.

Интенсивное развитие вычислительной техники, методов математического моделирования в последнее десятилетие привели к принципиальному пересмотру подходов, реализуемых при обосновании технических решений (прежде всего надежности и безопасности) таких сложных и ответственных систем как АЭС. Акцент быстро и необратимо смещается в сторону использования имитационного моделирования, САПР, автоматизированных информационно-поисковых систем. (Отметим, что этот подход уже давно и эффективно используется в аэрокосмической технике как за рубежом, так и в Союзе). При этом для достижения за ограниченное время с ограниченными затратами результатов, обеспечивающих надежность и безопасность АЭУ, сохраняется разумное сочетание физического и «машинного» эксперимента.

Примеры фирм, программно-вычислительных (ПВК) и информационных комплексов для исследования, математического моделирования и сопровождения атомного энергооборудования и установок.

Наиболее интенсивное развитии ПВК для проектирования и исследования ЯЭУ началось после аварии на ТМА-2 (США).

США. Имитационно-вычислительные комплексы (ИВК) типа Relap (различные модификации), TRAC и др.

7.1. 

TRAC

– наиболее мощный ИВК для исследования переходных и аварийных режимов АЭС (разработка Лос-Аламосской лаборатории). Далее полную картину протекания аварии на ТМА-2.

7.2. 

США – Фирма Всетингаус. В 1980 г. внутри концерна создана специальная фирма «Фауске энд Асс., Инк», занимающаяся разработкой имитационно-вычислительных комплексов для задач атомной энергетики (обоснование надежности и безопасности АЭС, разрабатываемых и поставляемых фирмой Вестин-гаус). Возглавляет известный – крупный специалист в области гидродинамики двухфазных сред и математического моделирования профессор Фауске (Fauske N.K.).

7.3. 

Комиссия по ядерному регулированию (NRC) создала автоматизированную информационно-поисковую систему для сбора и обработки информации об отказах и дефектах и систему автоматизированного контроля, наблюдающую за состоянием оборудования АЭС.

Франция – фирма Фраматом. Весь цикл разработки и проектирования основного энергооборудования основан на использовании методов «машинного» проектирования (Расчетно-проектирующий центр фирмы состоит из 1300 чел., что составляет – 20% общей численности фирмы, включая производство). Экспериментальное обоснование программ проводится на малых стендах ядерных центров Франции (Гренобль, Кадораш, Сапле).

Бельгия – имитационная модель АЭС с реактором PWR (SOPWR) (Бельгийский центр по ядерной энергетике) – включает I и II контуры с основным оборудованием (реактор, ПГ, КО, СУЗ, турбина и др.). Возможность моделирования как динамических (аварийных и переходных) режимов, так и исследования характеристик различных типов оборудования при работе в составе АН, их замены, модернизации и т.д.

Дания – Программно вычислительные комплексы (ПВК) для моделирования динамики АЭС с PWR и DWR.

ФРГ – Центр по ядерным исследованиям (в Карлсруе)

ПВК – «RSYST» – модульная система для расчета статических и динамических процессов в реакторе и системах защиты. Основные особенности – модульная структура и наличие центрального банка данных.

ПВК для динамики и аварий PWR (типа BRUCH).

ПВК для анализа процессов в защитной оболочке (CORAN).

США –«Дженерал атомик»

ПВК для анализа и обоснования сейсмостойкости оборудования АЭС в обвязке (реальных условиях).

ПВК для анализа поведения защитной оболочки реактора.

Италия, ISPRA

ПВК для анализа надежности оборудования АЭС PWR («дерево отказов») (SALP -3).

«Проигрывает» ситуацию с различными потоками отказов для определения коэффициента готовности, анализирует надежность схемно-компоновочных решений с учетом свойств каждого элемента (важно для задач унификации оборудования и увязке с надежностью).

Приложение 2 Выдержки из Решения по программе «Атомэнергомашэксперт»

1987 г.

Руководствуясь решениями Партии и Правительства, Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения СССР, Министерство атомной энергетики СССР, Академия наук СССР по согласованию с Бюро Совета Министров СССР по машиностроению, Государственным комитетом СССР по науке и технике, Государственным комитетом СССР по вычислительной технике и информатике

РЕШИЛИ:

1. Провести в 1987 -1990 гг. силами научных и инженерно-технических работников организаций Минтяжмаша СССР (головная организация – ВНИИАМ), Минатомэнерго СССР (головная организация – ВНИИАЭС), Академии наук СССР (головная организация – ВЦ ММ при ИПМ им. М.В. Келдыша) комплекс совместных научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по созданию интегрированной экспертной системы, реализующей системный подход, с целью обеспечения качества, надежности и безопасности атомного энергетического оборудования и установок на всем этапе жизненного цикла: «проектирование – производство – комплектная поставка – пуско-наладка – эксплуатация – снятие с производства и эксплуатации» (Научно-исследовательская программа «Атомэнергомашэксперт»).

Экспертная система должна обеспечить реализацию оперативного анализа и комбинаций различных схемно-компоновочных решений, многовариантных проработок математических моделей при создании атомного энергетического оборудования и установок, оптимизацию их проектно-конструкторских и технико-экономических характеристик, контроля и быстрой адекватной реакции на ситуации, возникающие в процессе изготовления, комплектной поставки, пуско-наладочных работ и эксплуатации, неполадок и отклонений от заданных условий (включая аварийные) в отдельных видах оборудования и системы в целом.

Экспертная система «Атомэнергомашэксперт» реализуется на основе:

– имитационных математических моделей атомного оборудования (АО) в составе энергоблоков, технологических систем и подсистем;

– баз данных по проектным, конструктивным, технологическим, технико-экономическим характеристикам атомного оборудования;

– баз знаний по всем ситуациям поведения АО в течение его жизненного цикла;

– баз знаний по выработке и выдаче систем ситуационных рекомендаций для принятия решений относительно АО в течение его жизненного цикла;

– современных методов математического моделирования и САПР на базе средств вычислительной и микропроцессорной техники, а также средств отображения информации.

2. Возложить на головные организации ВНИИАМ, ВНИИАЭС, ВЦ ММ при ИПМ им М.В. Келдыша (по прямым договорам с ВНИИАМ и ВНИИАЭС) выполнение следующих работ;

2.1. Разработку технического задания на систему «Атомэнергомашэксперт» и ее подсистемы.

…..

2.3. Разработку технических предложений по составу вычислительной техники, средствам передачи и оперативного отображения информации, размещению технических средств у абонентов.

2.4. Разработку и создание математических моделей отдельных видов энергетического оборудования для АЭС, с учетом их взаимосвязанной работы в составе подсистем и систем энергоустановки, ситуационных моделей и программно-вычислительных комплексов для их реализации.

…..

Для ускоренной отработки системы «Атомэнергомашэксперт» и кооперации производства программного продукта ВНИИАМ и ВНИИАЭС создают идентичные митирующие информационно-вычислительные комплексы системы на своих площадях.

…..

3.4. 

Финансирование работ организаций отраслей осуществляется за счет фонда развития производства, науки и техники с выделением дополнительного фонда заработной платы для приоритетного стимулирования специалистов по программе «Атомэнергомашэксперт».

…..

Определить ВЦ ММ при ИПМ ИМ.М.В. Келдыша АН СССР головной организацией по разработке математических моделей оборудования для АЭС, построению численных алгоритмов и созданию комплексов и пакетов прикладных программ, включающих развитые средства графической поддержки, предназначенные для описания и редактирования пространственных объектов сложной геометрии.

…..

6.1. Предоставить возможность поручить ВЦ ММ при ИПМ им. М.В. Келдыша АН СССР привлекать для ускоренного решения проблемы «Атомэнергомашэксперт» другие научно-исследовательские учреждения Академии наук СССР.

6.2. Минтяжмаш СССР и Минатомэнерго СССР за счет своих фондов через головные организации передают ВЦ ММ при ИПМ им.М.В. Келдыша АН СССР комплекс технических средств для реализации задач программы «Атомэнергомашэксперт», выполнение которых поручено ВЦ ММ при ИПМ им. М.В. Келдыша АН СССР.

7. Установить порядок, при котором ежегодно коллегия Минтяжмаша СССР, Минатомэнерго СССР и Совет по математическому моделированию Академии наук СССР на своих заседаниях рассматривают совместный отчет головных организаций о ходе работ по выполнению научно-технической программы «Атомэнергомашэксперт».

8. Назначить научным руководителем работ по математическому моделированию, выполняемых в Академии наук СССР по программе «Атомэнергомашэксперт» академика А.А. Самарского.

Назначить научным руководителем работ в ИК Академии наук УССР по программе «Атомэнергомашэксперт» академика АН УССР В.И. Скурихина.

Назначить научным руководителем работ в Минтяжмаше СССР по программе "Атомэнергомашэксперт" заместителя директора ВНИИАМ, доктора технических наук Г.А. Салтанова.

Назначить научным руководителем работ в Минатомэнерго СССР по программе «Атомэнергомашэксперт» начальника отделения ВНИИАЭС, доктора технических наук В.М.Дмитриева.

Предоставить научным руководителям академику А.А. Самарскому, академику АН УССР В.И. Скурихину, докторам технических наук Г.А. Салтанову, В.Д. Дмитриеву право создавать временные научно-технические и производственные коллективы в установленном порядке, а также принятия совместных оперативных организационных и научно-технических решений в рамках программы «Атомэнергомашэксперт», обязательных для учреждений АН СССР, ИК АН УССР, организаций, предприятий Минтяжмаша СССР и Минатомэнерго СССР, привлеченных к выполнению программы «Атомэнергомашэксперт».

Ход выполнения работ, предусмотренных настоящим «решением ....» ежегодно, начиная с отчета за 1988 г. – докладывать Бюро Совета Министров СССР по машиностроению, Государственному комитету СССР по вычислительной технике и информатике, Государственному комитету СССР по науке и технике.

Приложение 3. О включении в целевую программу НИР и ОКР по обеспечению надежной и безопасной эксплуатации АЭС

Заместителю председателя

Бюро СМ СССР по топливно -

энергетическому комплексу

т. Семенову Ю.К.

О включении в целевую программу

НИР и ОКР по обеспечению надежной

И безопасной эксплуатации АЭС

Руководствуясь постановлениями ЦК КПСС и СМ СССР от 01.07.87 № 724-163 «О мерах по повышению безопасности АЭС» и № 723 «О мерах по дальнейшему улучшению проектирования и строительства АЭС» (Минатомэнерго (головная организация – ВНИИАЭС) и (Минтяжмаш (головная организация – ВНИИАМ)) разработали предложения по комплексу совместных НИР и ОКР по созданию «сквозной» технологии проектирования и информационного сопровождения атомного энергетического оборудования на всех этапах его разработки и освоения, основанной на прогрессивных методах математического моделирования, САПР, информатики и вычислительной техники, Минтяжмашем СССР, АН СССР утверждена межотраслевая комплексная программа НИОКР (программа «Атомэнергомашэксперт») одобренная Бюро Совета Министров СССР по машиностроению, ГКНТ СССР и ГКВТИ СССР.

В рамках программы «Атомэнергомашэксперт» предусматривается создание:

– Опытно-промышленного имитационного полигона;

– Методов математического моделирования и информатики для атомного энергетического оборудования;

– Баз данных и баз знаний по атомному энергетическому оборудованию;

– Математических моделей и программно-вычислительных комплексов для различных видов и систем оборудования;

– Экспертных систем для оценки состояния атомного энергетического оборудования и принятия организационно-технических решений на стадиях «проектирование – производство – эксплуатация».

Учитывая особую важность и актуальность, научную новизну и сложность проблемы создания системы «Атомэнергомашэксперт») прошу Вас включить комплекс НИР и ОКР по ней в «Целевую программу по обеспечению надежной и безопасной эксплуатации объектов атомной энергетики».

Программа работ, сроки и объемы финансирования приведены в приложениях 1-3.

Министр Луконин Н.Ф.

Приложение 4. Председателю ГКНТ СССР

Тов. Толстых Б.Л.

Обеспечение качества, надежности и безопасности атомного энергетического оборудования и установок на всех этапах цикла «проектирование – производство – комплектная поставка – пусконаладка – эксплуатация – снятие с производства» требует безотлагательного перехода на современную технологию создания и сопровождения оборудования АЭС на основе прогрессивных методов математического моделирования, информатики и вычислительной техники.

Предприятиями и организациями Минтяжмаша СССР проведены определенные работы по автоматизации инженерных расчетов и математическому моделированию энергетического оборудования, а также по внедрению автоматизированных систем сбора и обработки информации о его характеристиках при изготовлении, монтаже и эксплуатации. Подобные разработки ведутся в организациях Академии Наук СССР, Минатомэнерго СССР, Минсредмаше СССР. Однако они имеют разрозненный характер, а их объем и уровень не отвечают необходимым требованиям.

С целью обеспечения опережающего развития новой «сквозной» технологии разработки и информационного сопровождения атомного энергетического оборудования на всех этапах его создания и освоения основанной на прогрессивных методах математического моделирования, информатики и вычислительной техники, Минтяжмaшем СССР, Минатомэнерго СССР и АН СССР, утверждена межотраслевая комплексная программа НИОКР (программа «Атомэнергомашэксперт»), одобренная Бюро Совета Министров СССР по машиностроению, ГКНТ СССР и ГКВТИ СССР. Комплексной программой «Атомэнергомашэксперт» предусмотрен дополнительный объем работ для организаций и предприятий Минтяжмаша СССР по:

– созданию опытно-пpомышленного имитационного полигона;

– разработка методов математического моделирования и информатики для атомного энергетического оборудования и установок;

– разработке математических моделей и программно-вычислительных комплексов для различных видов и систем оборудования;

– созданию баз данных и баз знаний по атомному энергетическому оборудованию;

– внедрению экспертных систем для оценки состояний оборудования АЭС и принятия организационно-технических решений на стадиях «проектирование – производство – эксплуатация».

Учитывая особую важность и актуальность, научную новизну и сложность проблемы создания «сквозной» технологии математического моделирования, автоматизированного проектирования и сопровождения энергетического оборудования для АЭС, необходимость её скорейшего решения, а. также большой объем дополнительных работ, прошу Ваших указаний выделить Минтяжмaшy СССР на I988 год из резерва ГКНТ СССР финансирование в объеме 4,0 млн.руб. и для головной организации по проблеме ВНИИАМа (г. Москва) дополнительный фонд заработной платы в размере 130 тыс.руб.

Одновременно прошу Вас поддержать ходатайство перед Исполнительным комитетом Московского Совета народных депутатов о выделении Минтяжмашу СССР на 1988 г. соответствующей дополнительной численности работников по разделу «Наука».

Министр В.М. Величко

Приложение 5

Разработка системного проекта создания Ситуационно-аналитического центра Министерства энергетики Российской Федерации

Разработка системного проекта создания

Ситуационно-аналитического центра

Министерства энергетики Российской Федерации

Г.А. Салтанов (ИПК Госслужбы, ВИПКэнерго)

Научный руководитель работы, д.т.н., профессор

Лауреат Государственных премий

Н.Е. КОНКИН, В.М. ГУБАНОВ, О.В. РАГОЗИН (ООО «Кабест),

Группа «Астерос). Е.И. НЕЙМАН, А.Г. САЛТАНОВ (ЗАО «РОСЭКО»),

Е.А. КАТКОВСКИЙ, А.Е. КАТКОВСКИЙ (ЗАО «Энергоавтоматика»)

Работа выполнена в формате НИР по заказу Минэнерго России (2009 – 2010 гг.)

ГЛАВА 4. ОДА – химической гидрогазодинамике (практики успешности гибридных междисциплинарных проектов)

« Широко простирает химия

Руки свои в дела человеческие»

М.В. Ломоносов

Введение

В ВР-2 доказано существование и опасность возникновения нестационарных ударных волн в трансзвуковых потоках влажного пара, особенно для турбин АЭС. Начаты поиски способов подавления этих процессов. В декабре 1973 г. МЭИ приехала делегация Института энергетики г. Лейпциг, ГДР с предложением о сотрудничестве. (Рис.1 )

Заключительный протокол о консультации сотрудников института энергетики г. Лейпцига (ГДР) доктора А. Лангнера и инженера Э. Чемпика на кафедре паровых и газовых турбин МЭИ в период с 10 по 12 декабря 1973 года. В период пребывания на кафедре ПГТ МЭИ д-ра А. Лангрена и инженера Э. Чемпика были проведены консультации по вопросам, связанным с движением влажного пара в проточных частях турбин ТЭС и АЭС. Консультации проводили д.т.н., профессора Дейч М.Е., Филиппов Г.А., к.т.н., ст.н.с. Салтанов Г.А.

Сотрудниками Института энергетики (ГДР) было со своей стороны выдвинуто предложение о проведении совместных работ по исследованию влияния присадок на характер влагообразования и движения влажного пара в проточных частях турбин. Цель этих исследований – оптимизация работы влажнопаровых турбин с точки зрения экономичности эрозионного износа.

Состоялось предварительное обсуждение возможности проведения таких исследований в проблемной Лаборатории турбин МЭИ совместно и сотрудниками Института энергетики.

В обсуждении приняли участие:

С советской стороны: зав. кафедрой ПГТ д.т.н. проф. Костюк А.Г., д.т.н., проф. Дейч М.Е., д.т.н., проф. Филиппов Г.А., к.т.н., ст.н.с. Салтанов Г.А.

Со стороны ГДР: д-р Ланглер, инженер Э. Чемпик.

Была достигнута договоренность о целесообразности проведения таких исследований

Рис.1.

Предложения Института энергетики (ГДР) о сотрудничестве с МЭИ (СССР)

Институт (ИФЭ/ЦРЭ) занялся исследованием возможности использования различных химических добавок в целях повышения надежности турбин. В качестве объектов исследования были предложены поверхностно-активные вещества (ПАВ), в качестве неких микродобавок в потоки влажного пара.

Такие вещества (сейчас это знает всякий, например, мыло) обладают разными замечательными свойствами: очищающим, пленкообразующим (защита поверхностей) и т.п. Предложение немцами ПАВ имело еще и романтическое название «ОДА) (в простонародье – октадециламин ). Договорились о начале сотрудничества с выделением спец.представителя ИФЭ в МЭИ. Им оказался удивительно контактный и как впоследствии оказалось, талантливый во всех отношениях молодой человек – Чемпик Эрвин.

4.1. Зарождение идеи.

Возник вопрос, как увязать эти предложения с тематикой газодинамического отдела Дейча. Было высказано предложение, что микродобавками ОДА можно эффективно управлять структурой двухфазных потоков, снижалась степень неравновесности и подавлять нестационарность.

Совместный экспресс-анализ (СССР – ГДР) показал, что такие ПАВ могут также способствовать дроблению капель (подавление каплеударной эрозии), образованию защитных пленок (подавлению кавитационной эрозии).

Было принято решение сосредоточится на наиболее экзотической и практически неисследованной проблеме – многофакторного влияния микродобавок ОДА на характеристики высокоскоростных потоков влажного пара. Цель, которая казалось очень далекой, получить значимые положительные эффекты для объектов атомной и тепловой энергетики.

Достигнута договоренность о стажировке представителя ИФЭ/ЦРЭ в МЭИ и участия в совместных работах по этому новому направлению. Э.Чемпик попал в мою группу, и было это в декабре 1974 г. (Рис.2)

ОТЧЕТ

О пребывании специалиста из ГДР инж. Э ЧЕМПИКА

В Московском энергетическом институте с 18.XI.74 г.

По 28.XI.74 г.

Дипломированный инженер Эрвин Чемпик работает в Институте Энергетики (ИФЭ) (г.Лейпциг)

Проживает по адресу: ГДР, г. Лейпциг.

Цель командировки – проведение переговоров по вопросам, связанным с совместным сотрудничеством по теме: «Экспериментальное исследование влияния на эрозию элементов проточных частей паровых турбин пара, содержащего химические присадки».

В переговорах участвовали:

С советской стороны:

– Д.т.н., проф. Филиппов Г.А.,

– К.т.н., ст.н.с. Салтанов Г.А

– Ст. инж. Кукушкин А.Н.

Со стороны ГДР: Инж. Чемпик Э.

Рис. 2. О плане сотрудничества с Институтом энергетики ГДР