Архітектура цифрового двійника нового безпечного конфайнменту ЧАЕС

DOI: 10.31673/2412-9070.2022.022226

Анотація

Розглянуто проєктування архітектури цифрового двійника нового безпечного конфайнменту (НБК) ЧАЕС, який було збудовано для забезпечення захисту людей та навколишнього середовища від ядерної та радіоактивної небезпеки і надання можливості вилучати радіоактивні матеріали та здійснювати інші заходи щодо перетворення об’єкта «Укриття» в екологічно безпечну систему. Потреба в ефективному керуванні термогазодинамічними процесами та оцінюванні радіаційного стану в НБК під час нестаціонарних погодних умов вимагає наявності спеціалізованих інформаційних технологій. Проведено аналіз функціональних можливостей та структури сучасної інтегрованої системи керування НБК і було запропоновано доповнити її функціональність можливостями візуалізації та прогнозування через розроблення цифрового двійника, за допомогою якого буде можливе ефективне вирішення задач моніторингу та прогнозування стану об’єкта й ухвалення керувальних рішень, що в цілому забезпечить фізичну ядерну безпеку об’єкту і радіаційну безпеку персоналу. Виконано огляд основних типів цифрових двійників та наявних підходів до побудови їх архітектури, обгрунтовано вибір архітектури цифрового двійника НБК. ґрунтуючись на аналізі характеристик НБК як складної багаторівневої системи сформовано головні вимоги до цифрового двійника і на їх основі розроблено його узагальнену структуру. Запропонована архітектура цифрового двійника є багаторівневою і побудована за модульним принципом, що дає змогу гнучко її доповнювати залежно від потреб. Вона містить рівні базового керування процесами, інтеграції з наявною системою керування, базових підсистем, підсистем моделювання та ухвалення рішень та інтегрований інтерфейс для взаємодії з особами, що ухвалюють рішення. Для розроблення складових цифрового двійника рекомендується використати мікросервісну архітектуру на основі захищених протоколів передавання інформації.

Ключові слова: цифровий двійник; новий безпечний конфайнмент ЧАЕС; архітектура програмного забезпечення.

Список використаної літератури
1. Неорганізовані викиди повітря з радіоактивними аерозолями із нового безпечного конфайнмента ЧАЕС в оточуюче середовище / П. Г. Круковський, Є. В. Дядюшко, Д. І. Скляренко, І. С. Старовіт // Питання атомної науки і техніки. 2021. №6. С. 181–186.
2. Новый безопасный конфайнмент чернобыльской аэс (расчетно-экспериментальный анализ при проектировании и эксплуатации): монография / П. Г. Круковский, М. А. Метель, Д. И. Скляренко и др.; под ред. П. Г. Круковского, В. А. Краснова, В. П. Сулимова. Киев: ООО «Франко Пак», 2019. 300 с.
3. Об’єкт «Укриття»: 30 років після аварії: монографія / В. О. Краснов, А. В. Носовський, В. М. Рудько, В. М. Щербін. НАН України, Ін-т проблем безпеки АЕС, 2016. 512 с.
4. Розробка спеціального програмного математичного забезпечення управління вентиляційними установками нового безпечного конфайнменту ЧАЕС / Y. Pysmennyy, Y. Havrylko, P. Krukovskyi [et al.] //Nuclear & radiationsafety. 2022. 2(94). С. 35–43.
5. Kratz B., Wieduwilt F., Saveliev M. Pillars for Establishing a Durable and Future-Proof IT Architecture Maturing Along with the NSC: Approaches from Continuous Integration to Service Mesh Mathematical Modeling and Simulation of Systems // Selected Papers of 16th International Scientificpractical Conference, MODS, 2021 June 28–July 01, Chernihiv, Ukraine. P. 43–57.
6. Grieves M., Vickers J. Digital twin: Mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems // Transdisciplinary perspectives on complex systems. Springer, 2017. P. 85–113.
7. Grieves M. Virtually Intelligent Product Systems: Digital and Physical Twins. Complex Systems Engineering: Theory and Practice. American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2019. P. 175–200.
8. Digital Twin in manufacturing: a categorical literature review and classification / W. Kritzinger, M. Karner, G. Traar [et al.] // IFACPapersOnLine, 2018. Vol. 51. P. 1016–1022.
9. Digital Twin-driven smart manufacturing: connotation, reference model, applications and research issues / Y. Lu, C. Liu, K. I-K. Wang [et al.] // Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 2020. Vol. 61. P. 1–14.
10. Alam K. M., El Saddik A. C2PS: A digital twin architecture reference model for the cloud-based cyber-physical systems // IEEE Access, 2017. Vol. 5. P. 2050–2062.
11. Redelinghuys A. J. H., Basson A. H., Kruger K. A Six-Layer Digital Twin Architecture for a Manufacturing Cell // Studies in Computational Intelligence, 2018. Vo. 803. P. 412–423.