Ключові слова
математичне моделювання
комп’ютерний тренажер
реактивність
ксенонове отруєння
тепломасообмін
нейтронна кінетика
симуляція
ядерна безпека
Як цитувати
Анотація
Розглянуто процес створення математичної моделі та інтерактивного комп’ютерного тренажера-симулятора, призначених для відтворення динаміки розвитку аварії на Чорнобильській атомній електричній станції. Основною метою дослідження є ідентифікація ключових фізичних факторів, які призвели до катастрофічного розгону реактора, з подальшим використанням результатів моделювання у навчальних і дослідницьких цілях. У рамках роботи було реалізовано комплексну інтегровану модель, яка охоплює нейтронну кінетику з урахуванням запізнілих нейтронів, змін реактивності через паровий ефект та переміщення регулюючих стрижнів, баланс концентрації ксенону-135, а також теплогідравлічні характеристики активної зони. Симуляція реалізована за допомогою чисельних методів інтегрування з адаптивним часовим кроком, що дозволило відтворити деталі аварійного процесу з високою точністю. Візуалізація динаміки параметрів, таких як потужність, температура, тиск і положення стрижнів, виконана за допомогою веб-бібліотеки з частотою оновлення 60 кадрів за секунду. Верифікація моделі показала відповідність результатів історичним даним із точністю понад 93 % для основних параметрів, включаючи момент досягнення пікової потужності та значення температури й тиску. Порівняльний аналіз із наявними літературними джерелами засвідчив, що запропонований підхід має переваги над класичними одновимірними моделями, які не враховують комбіновану дію кількох фізичних факторів. Практична цінність розробки полягає у створенні ефективного навчального інструменту для підготовки оперативного персоналу атомної електричної станції, що дозволяє аналізувати критичні сценарії, виявляти ефективні точки втручання та вивчати наслідки помилкових дій. Обмеженням моделі є відсутність просторового розподілу параметрів у реакторі та спрощення термогідравлічних залежностей, що планується врахувати в подальших дослідженнях.
Посилання
G. Zhou and D. Tan, “Review of nuclear power plant control research: Neural network-based methods”, Annals of Nuclear Energy, vol. 181, Feb. 2023, Art. no. 109513, doi: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2022.109513
W. Schulz, M. Weiss, M. Raiwa, C. Walther, and L. Leifermann, “Spatially resolved isotope analysis of a Chernobyl corium fragment extracted from environmental soil”, Journal of Environmental Radioactivity, vol. 286, Jun. 2025, Art. no. 107699, doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2025.107699
V. Remeikis, J. Grineviciute, G. Duškesas, L. Juodis, R. Plukienė, and A. Plukis, “Review of modeling experience during operation and decommissioning of RBMK-1500 reactors. I. Safety improvement studies during operation”, Nuclear Engineering and Design, vol. 380, Aug. 2021, Art. no. 110952, doi: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2020.110952
R. Delgado, J. Kawamura-Solis, and A. Aures-Garcia, “Development of a training software based on virtual reality interaction and simulation to reduce costs and risks in training on the use of heavy machinery in the mining industry”, in 2024 IEEE ANDESCON, Cusco, Peru, Sep. 11–13, 2024, pp. 1–4, doi: https://doi.org/10.1109/andescon61840.2024.10755692
P. Budanov, Y. Oliinyk, A. Cherniuk, and K. Brovko, “Dynamic fractal cluster model of informational space technological process of power station”, in Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies. Cham: Springer Nat. Switz., 2024, pp. 141–155, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-71801-4_11
K. Brovko, A. Cherniuk, Y. Oliinyk, and P. Budanov, “The development of information management model of program technical complexity of automatic system management of technological process for the emergency regime of function the power energy equipment the power station”, in HERITAGE OF EUROPEAN SCIENCE: Innovative Technology, Computer Science, Security Systems, Transport Development, Physics and Mathematics. Monographic Series «European Science». Karlsruhe: ScientificWorld-NetAkhatAV, 2024, pp. 157–166, doi: https://doi.org/10.30890/2709-2313.2024-27-00-021
P. Budanov, I. Kyrysov, Y. Oliinyk, K. Brovko, and S. Zhukov, “Fractal approach for researching information emergency features of technological parameters”, International Journal of Computing, vol. 24, no. 1, pp. 171–177, Mar. 2025, doi: https://doi.org/10.47839/ijc.24.1.3889
J. Li et al., “CFD simulation on the transient process of coolant mixing phenomenon in reactor pressure vessel”, Annals of Nuclear Energy, vol. 153, Apr. 2021, Art. no. 108045, doi: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2020.108045
S. G. Hong, G. H. Park, S. W. Kim, and Y. Y. Cho, “An extensive characterization of xenon isotopic activity ratios from nuclear explosion and nuclear reactors in neighboring countries of South Korea”, Nuclear Engineering and Technology, vol. 56, no. 2, pp. 601–610, Oct. 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.net.2023.10.037
A. Cherniuk, K. Brovko, P. Vasiuchenko, and Y. Oliinyk, “Digital doubles and intelligent technologies in the training of npp operators”, in Agriculture, Technical and Applied Sciences: Main Problems and Solutions. Boston: Int. Sci. Group, Primedia eLaunch, 2025, pp. 177–186, doi: https://doi.org/10.46299/isg.2025.mono.tech.1.6.1
A. Fakhraei, F. Faghihi, A. Rabiee, and M. Safarinia, “Coolant flow rate instability during extended station blackout accident in NuScale SMR: Two approaches for improving flow stability”, Progress in Nuclear Energy, vol. 131, Jan. 2021, Art. no. 103602, doi: https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2020.103602
S. F. Corzo, R. Ugarte, D. M. Godino, and D. E. Ramajo, “Loss of flow accident analysis in Atucha II nuclear power plant using RELAP5 model”, Nuclear Engineering and Design, vol. 402, Feb. 2023, Art. no. 112108, doi: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2022.112108
S. Pakarinen, J. Laarni, H. Koskinen, T. Passi, M. Liinasuo, and T.-T. Salonen, “Virtual-Reality training solutions for nuclear power plant field operators: A scoping review”, Progress in Nuclear Energy, vol. 169, Apr. 2024, Art. no. 105104, doi: https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2024.105104
P. Budanov, Y. Oliinyk, A. Cherniuk, and K. Brovko, “Fractal approach for the researching of information emergency features of technological parameters”, in 3rd International Conference on Engineering and Science, Al-Samawa, Iraq, May 3–4, 2023. AIP Publ., 2024, doi: https://doi.org/10.1063/5.0191648
A. Insch and I. Loughran, “Chernobyl disaster, 26 april 1986”, in The Palgrave Encyclopedia of Interest Groups, Lobbying and Public Affairs. Cham: Springer Int. Publishing, 2022, pp. 122–129, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-44556-0_23
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 Костянтин Юрійович Бровко, Наталя Дмитрівна Винокурова, Олег Володимирович Великогорський