Науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану Нового безпечного конфайнмента Чорнобильської АЕС
The article addresses scientific, technical, and methodological aspects of long-term maintaining the design gas-dynamic parameters for the Shelter New Safe Confinement (NSC) at the Chornobyl NPP based on advanced physical and mathematical modeling and digital twin concept. The key parameters defined...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety
2025
|
| Online Zugang: | https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1292 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Nuclear and Radiation Safety |
Institution
Nuclear and Radiation Safety| id |
oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-1292 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Nuclear and Radiation Safety |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-09-29T07:02:39Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Havrylko, Ye. Krukovskyi, P. Savko, V. Starovit, I. Hurov, D. |
| spellingShingle |
Havrylko, Ye. Krukovskyi, P. Savko, V. Starovit, I. Hurov, D. Науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану Нового безпечного конфайнмента Чорнобильської АЕС |
| author_facet |
Havrylko, Ye. Krukovskyi, P. Savko, V. Starovit, I. Hurov, D. |
| author_sort |
Havrylko, Ye. |
| title |
Науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану Нового безпечного конфайнмента Чорнобильської АЕС |
| title_short |
Науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану Нового безпечного конфайнмента Чорнобильської АЕС |
| title_full |
Науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану Нового безпечного конфайнмента Чорнобильської АЕС |
| title_fullStr |
Науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану Нового безпечного конфайнмента Чорнобильської АЕС |
| title_full_unstemmed |
Науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану Нового безпечного конфайнмента Чорнобильської АЕС |
| title_sort |
науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану нового безпечного конфайнмента чорнобильської аес |
| title_alt |
Scientific Assistance for the Long-Term Maintenance of the Design Gas-Dynamic Parameters for the New Safe Confinement at the Chornobyl NPP |
| description |
The article addresses scientific, technical, and methodological aspects of long-term maintaining the design gas-dynamic parameters for the Shelter New Safe Confinement (NSC) at the Chornobyl NPP based on advanced physical and mathematical modeling and digital twin concept. The key parameters defined by the design documentation as critical for the environmental safety of the facility are presented, with special attention given to the need to control pressure differentials between the internal NSC compartments and the environment.
The paper analyzes shortcomings of the existing NSC ventilation system, highlighting insufficient spatial coverage of the monitoring system, reliance on daily averaged monitored parameters, and the lack of instantaneous automated adaptation of ventilation unit capacity to changing external conditions. It is shown that these factors can lead to unorganized (uncontrolled) air exchange between the NSC and the environment, increased energy consumption for ventilation, and heightened risk of radiological contamination, particularly during the periods of dismantling unstable structures.
Approaches to physical and mathematical modeling of the NSC hydraulic state are described, including lumped-parameter and CFD models. A numerical experiment is presented that shows the advantages of the optimal ventilation control algorithm over the traditional regulatory approach: optimal control completely eliminates unorganized air leakage through gaps beneath the NSC walls, thereby enhancing the facility's environmental reliability even under adverse external conditions (high wind speeds and constantly changing wind direction).
The article also describes the implementation of a digital twin prototype for the NSC, which integrates mathematical models, operational monitoring data, and a special simulator for testing and optimizing algorithms. A block diagram is proposed for the cyclic real-time updating of digital twin parameters (particularly, leakage areas) based on the comparison of calculated and actual data. It is demonstrated that the use of a digital twin enables continuous scientific support for the facility, timely response to emergencies, forecasting, and maintenance of design parameters throughout the entire operational period. |
| publisher |
State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1292 |
| work_keys_str_mv |
AT havrylkoye scientificassistanceforthelongtermmaintenanceofthedesigngasdynamicparametersforthenewsafeconfinementatthechornobylnpp AT krukovskyip scientificassistanceforthelongtermmaintenanceofthedesigngasdynamicparametersforthenewsafeconfinementatthechornobylnpp AT savkov scientificassistanceforthelongtermmaintenanceofthedesigngasdynamicparametersforthenewsafeconfinementatthechornobylnpp AT staroviti scientificassistanceforthelongtermmaintenanceofthedesigngasdynamicparametersforthenewsafeconfinementatthechornobylnpp AT hurovd scientificassistanceforthelongtermmaintenanceofthedesigngasdynamicparametersforthenewsafeconfinementatthechornobylnpp AT havrylkoye naukovijsuprovíddovgotrivaloípídtrimkiproêktnihparametrívgazodinamíčnogostanunovogobezpečnogokonfajnmentačornobilʹsʹkoíaes AT krukovskyip naukovijsuprovíddovgotrivaloípídtrimkiproêktnihparametrívgazodinamíčnogostanunovogobezpečnogokonfajnmentačornobilʹsʹkoíaes AT savkov naukovijsuprovíddovgotrivaloípídtrimkiproêktnihparametrívgazodinamíčnogostanunovogobezpečnogokonfajnmentačornobilʹsʹkoíaes AT staroviti naukovijsuprovíddovgotrivaloípídtrimkiproêktnihparametrívgazodinamíčnogostanunovogobezpečnogokonfajnmentačornobilʹsʹkoíaes AT hurovd naukovijsuprovíddovgotrivaloípídtrimkiproêktnihparametrívgazodinamíčnogostanunovogobezpečnogokonfajnmentačornobilʹsʹkoíaes |
| first_indexed |
2025-09-30T01:35:21Z |
| last_indexed |
2025-09-30T01:35:21Z |
| _version_ |
1845918359961468928 |
| spelling |
oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-12922025-09-29T07:02:39Z Scientific Assistance for the Long-Term Maintenance of the Design Gas-Dynamic Parameters for the New Safe Confinement at the Chornobyl NPP Науковий супровід довготривалої підтримки проєктних параметрів газодинамічного стану Нового безпечного конфайнмента Чорнобильської АЕС Havrylko, Ye. Krukovskyi, P. Savko, V. Starovit, I. Hurov, D. The article addresses scientific, technical, and methodological aspects of long-term maintaining the design gas-dynamic parameters for the Shelter New Safe Confinement (NSC) at the Chornobyl NPP based on advanced physical and mathematical modeling and digital twin concept. The key parameters defined by the design documentation as critical for the environmental safety of the facility are presented, with special attention given to the need to control pressure differentials between the internal NSC compartments and the environment. The paper analyzes shortcomings of the existing NSC ventilation system, highlighting insufficient spatial coverage of the monitoring system, reliance on daily averaged monitored parameters, and the lack of instantaneous automated adaptation of ventilation unit capacity to changing external conditions. It is shown that these factors can lead to unorganized (uncontrolled) air exchange between the NSC and the environment, increased energy consumption for ventilation, and heightened risk of radiological contamination, particularly during the periods of dismantling unstable structures. Approaches to physical and mathematical modeling of the NSC hydraulic state are described, including lumped-parameter and CFD models. A numerical experiment is presented that shows the advantages of the optimal ventilation control algorithm over the traditional regulatory approach: optimal control completely eliminates unorganized air leakage through gaps beneath the NSC walls, thereby enhancing the facility's environmental reliability even under adverse external conditions (high wind speeds and constantly changing wind direction). The article also describes the implementation of a digital twin prototype for the NSC, which integrates mathematical models, operational monitoring data, and a special simulator for testing and optimizing algorithms. A block diagram is proposed for the cyclic real-time updating of digital twin parameters (particularly, leakage areas) based on the comparison of calculated and actual data. It is demonstrated that the use of a digital twin enables continuous scientific support for the facility, timely response to emergencies, forecasting, and maintenance of design parameters throughout the entire operational period. У статті розглядаються наукові, технічні та методологічні аспекти забезпечення довготривалої підтримки проєктних газодинамічних параметрів Нового безпечного конфайнмента об’єкта «Укриття» Чорнобильської АЕС на основі сучасних фізико-математичних моделей і концепції цифрового двійника. Визначено основні параметри, які описані проєктною документацією як критичні для забезпечення екологічної безпеки об’єкта, окремо виділено необхідність контролю перепадів тисків між об’ємами об’єкта та навколишнім середовищем. Проведено аналіз недоліків існуючої системи вентиляції комплексу Нового безпечного конфайнмента об’єкта «Укриття», серед яких виділено недостатнє просторове охоплення системи моніторингу, використання усереднених за добу значень контрольованих параметрів, а також відсутність миттєвої автоматизованої адаптації потужності роботи вентиляційних установок до змін зовнішніх умов. Показано, що ці фактори можуть призводити до неорганізованого (неконтрольованого) повітрообміну Нового безпечного конфайнмента з навколишнім середовищем, підвищення витрат електроенергії на вентиляцію та ризику радіаційного забруднення, особливо в періоди демонтажу нестабільних конструкцій. Описано підходи до фізико-математичного моделювання гідравлічного стану комплексу Нового безпечного конфайнмента об’єкта «Укриття» з використанням моделі зосереджених параметрів та CFD‑моделювання. Проведено чисельний експеримент, у якому продемонстровано переваги оптимального алгоритму керування вентиляцією над традиційним регламентним підходом: оптимальне керування дозволяє повністю уникати неорганізованих викидів повітря через місця протікання під стінами Нового безпечного конфайнмента, що підвищує екологічну надійність об’єкта навіть за несприятливих зовнішніх умов (значна швидкість вітру, а також постійна зміна його напряму). У статті також описано реалізацію прототипу цифрового двійника комплексу Нового безпечного конфайнмента об’єкта «Укриття», який поєднує математичні моделі, дані експлуатаційного моніторингу та спеціальний імітатор для тестування й оптимізації алгоритмів. Запропоновано блок-діаграму циклічного оновлення параметрів цифрового двійника, зокрема площ в місцях протікання, у режимі реального часу на основі порівняння розрахункових і реальних даних. Показано, що застосування цифрового двійника дозволяє забезпечити постійний науковий супровід об’єкта, своєчасне реагування на аварійні ситуації, прогнозування та підтримку проєктних параметрів упродовж усього строку експлуатації. State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety 2025-09-29 Article Article application/pdf https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1292 10.32918/nrs.2025.3(107).05 Nuclear and Radiation Safety; No 3(107) (2025): Nuclear and Radiation Safety; 58-68 Ядерна та радіаційна безпека; № 3(107) (2025): Ядерна та радіаційна безпека; 58-68 2073-6231 uk https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1292/922 |