На этапе проектирования и обоснования характеристик удобно использовать виртуальную реальность (VR). На первом этапе, который реализуется в настоящее время, идет создание виртуального аналога ИРТ, но впоследствии планируется создать полноценный цифровой двойник – виртуальный объект, в котором есть заложенные математические модели протекающих процессов, и активно используется информация с датчиков, размещенных на реальном объекте.
Высшая инжиниринговая школа НИЯУ МИФИ, которая в этом проекте отвечает за CAD-модели, уже несколько лет активно сотрудничает с Инжиниринговым дивизионом ГК «Росатом», и на «Цифровых сезонах «Росатома» летом 2020 года представляла объект, спроектированный группой студентов и перенесенный в виртуальную реальность.
За разработку VR-моделей в проекте цифрового двойника ИРТ отвечает Лаборатория виртуальной и дополненной реальности ИЯФиТ. В 2020 году на «Цифровых сезонах «Росатома» Институт ядерной физики и технологий уже выставлял собственные разработки – виртуальные аналоги подкритических стендов НИЯУ МИФИ, объектов достаточно интересных, но по объему существенно меньших, чем исследовательский реактор.
«Та технология, о которой мы говорим – CAD + CAE + VR, нами уже опробована, данные решения были переданы в Международный научно-исследовательский центр перспективных ядерных технологии на о. Русский и в Виртуальный музей «NAUKA 0+», – рассказал заместитель директора ИЯФиТ Георгий Валентинович Тихомиров.
К проекту также будут привлечены Лаборатории инженерного компьютерного моделирования и моделирования физических процессов в ЯЭУ ИЯФиТ, которые имеют большой опыт разработки полномасштабных математических моделей различных ядерных реакторов, включая математические модели тренажеров реальных атомных станций.
«Мы сложили наши компетенции – глубокое понимание физики процессов, протекающих в исследовательских реакторах, и математических моделей сотрудниками ИЯФиТ и ИРТ, опыт реверсивного проектирования и BIM-моделирования ВИШ МИФИ, и оперирования этими моделями в виртуальной реальности. Мы с коллегами пересекаемся и дополняем знания друг друга», – отметил руководитель ВИШ Михаил Георгиевич Жабицкий.
«У нас есть опыт разработки современных математических моделей фактически всех физических процессов, необходимы для реализации этого проекта, – это и нейтроника активной зоны, и теплогидравлика контура, и мониторинг радиационной обстановки», – дополнил Георгий Валентинович.
Реактор, даже такой небольшой, как ИРТ МИФИ, которому, кстати, уже более пятидесяти лет – сложный инженерный объект, состоящий из большого количества различного оборудования.
Виртуальный аналог реактора будет интересен тем, что можно, например, увеличить его мощность и посмотреть, как это повлияет на характеристики. Чего на реальном реакторе сделать нельзя. В виртуальной реальности мы сможем совершать с оборудованием реактора различные действия – заменять элементы оборудования, включать или выключать различные устройства. При этом можно видеть реакцию системы в режиме лабораторных работ, в режиме эмуляции реконструкции и модернизации.
Взаимодействие с виртуальным объектом, который всесторонне описан и тщательно воссоздан, позволяет повысить производительность инженерной, научной, образовательной деятельности за счет использования цифровых данных, в дополнение к данным реального объекта. Появляется возможность работать с объектом, находясь далеко за его пределами, а также моделировать различные ситуации, вплоть до краш-тестов, которые в реальности опасны, да и просто невозможны.
Студенты профильных специальностей смогут проходить «виртуальную» практику с выполнением цикла лабораторных работ, ведь действия в виртуальной реальности с хорошей степенью реалистичности передают то, что происходит на объекте.
Данный проект может стать «пилотом» для создания подобных цифровых двойников для всех исследовательских ядерных реакторов и критических стендов России, на котором можно будет исследовать различные подходы к их созданию и апробировать эффективность различных цифровых технологий.
В перспективе, в рамках проекта должен быть создан полноценный цифровой двойник реактора ИРТ МИФИ – со всей геометрией, математикой и физикой, то есть зданием, оборудованием, коммуникациями, электрикой, и всеми протекающими физическими процессами.