Сканируя прошлое
В ближайшие годы Росатом прогнозирует значительный рост числа объектов, которые должны будут выводиться из эксплуатации. Сегодня подготовка к процессу вывода из эксплуатации (ВЭ) и один из её основных элементов – Комплексное инженерно-радиационное обследование (КИРО) – ведутся, что называется, «по старинке» и не используют современные цифровые технологии. АО «ЦПТИ» решило исправить положение и одним из первых предложило технологию создания цифровой информационной модели объекта. О том, что такое цифровое КИРО и цифровое проектирование ВЭ, на примере первого опыта применения цифровых технологий при проведении комплексного инженерного и радиационного обследования Сублиматного производства АО «АЭХК», «Вестнику Атомпрома» рассказал заместитель генерального директора по развитию новых бизнесов и реализации зарубежных проектов ЦПТИ Константин Минаев.
Константин Викторович, чем вас не устраивают традиционные, нецифровые процедуры КИРО? В чём, собственно, проблема?
Проблема в том, что при традиционном выполнении работ результаты инженерных и радиационных обследований объектов отмечаются на бумажном носителе при составлении картограмм радиационной обстановки объекта. Традиционно все замеры производятся вручную, их записывают в полевых журналах, потом возвращаются в офис и обрабатывают. За основу берут архивные чертежи и, собственно, вручную наносят данные о радиационной обстановке. Соответственно, при этом теряется детализация о том, какие именно единицы оборудования и с какими радиационными характеристиками имеются в обследуемом помещении. Ну и сами понимаете, что ручная обработка данных всегда есть и останется ручной, то есть ошибок практически не избежать. Иными словами, вмешивается человеческий фактор. А ведь помимо этого большой проблемой является огромная площадь обследуемых помещений: чем больше площадь здания, тем более ограничена производительность человека при проведении таких работ. Вся эта совокупность факторов приводит к упрощению данных, поскольку работник не в состоянии физически расставить это всё вручную, совмещая радиационные данные с информацией о фактическом состоянии конструкции и оборудования. Поэтому только переход на «цифру» и внедрение цифрового КИРО позволяет получить исключительно точное представление об объекте и его параметрах в цифровом виде. Вместо привычного ручного труда применяется лазерное 3-D сканирование и панорамное фотографирование.
В этом и заключается то самое цифровое КИРО?
Да, совершенно верно. Можно сказать, что цифровое КИРО – это процесс получения данных об инженерном и радиационном состоянии объекта, при котором собираемые фактические и архивные данные имеют цифровой формат и cистематизированную структуру. Это означает, что собираемые данные целенаправленно группируются вокруг заранее подготовленного каркаса – трёхмерной информационной модели ЯРОО. В итоге полученная в результате цифрового КИРО информационная инженерно-радиационная модель становится основой для цифрового проектирования ВЭ.
Какие параметры объектов в помещении фиксирует сканер?
3D-сканер отображает геометрические параметры объектов, а после обработки эти данные документируются в цифровом формате и позволяют точно идентифицировать систему, оборудование, точно определить их пространственное расположение. Трудоёмкость обследования существенно сокращается за счёт лазерного сканирования, соответственно, не допускается искажение или упрощение данных об объектах обследования, только чёткое фактическое отражение. Сканер позволяет охватить все необходимые точки замеров радиационных характеристик: они производятся там, где это в будущем необходимо инженеру-проектировщику для принятия оптимального технического решения по демонтажу. В настоящий момент мы отлаживаем автоматизацию замеров радиационных характеристик при проведении КИРО, затем будем совмещать его с 3D-сканированием и роботизированными (безлюдными) комплексами. Сейчас как раз работаем над этим. Также у нас запланирован НИОКР на разработку новых средств автоматизированных измерений, которые будут одновременно сканировать геометрию инженерного объекта и исследовать его радиационные характеристики при минимальном участии человека. Этот НИОКР планируется включить в сводный план АО «ТВЭЛ».
А в настоящее время мы собираем инженерную составляющую и накладываем на неё радиационные характеристики с высокой степенью детализации. В результате мы уточняем объём и характер РАО, а также формируем базу данных с детализированным представлением по оборудованию и компонентам инженерных сетей. Это очень важно, поскольку в этом и заключается суть цифрового КИРО – оно даёт качественные исходные данные для последующего проектирования. И впоследствии технолог, имея наглядное представление обо всём оборудовании, обо всех системах, строительных конструкциях и об их радиационных свойствах, может быстро и качественно решить обратную задачу: каким образом необходимо дефрагментировать эти объекты, в какой последовательности, какими средствами, каким
образом РАО можно будет загрузить в контейнеры и какого типа контейнеры будут необходимы в зависимости от категории РАО. Тем самым можно более точно рассчитать объём РАО и объём требуемых упаковок для обращения с ними.
А насколько важно при проведении таких работ планирование объёмов необходимых контейнеров?
Если неправильно запланировать технологические решения, такие как контейнеры, оборудование дефрагментации и объём работ, то возникает весьма серьёзный риск невыполнения в срок поставленных задач по выводу объекта из эксплуатации. Не секрет, что качественно спланированный бюджет проекта – это основа его успешной реализации. Кроме бюджета, есть ещё и технологические аспекты, и вопросы обеспечения безопасности. Уточняются способы демонтажа специфических по инженерно-радиационным параметрам систем или их частей, требующих особой технологии демонтажа и последующего обращения с РАО. Одним словом, если этот момент не исследовать на этапе КИРО и последующего проектирования, это может привести к значительным осложнениям на этапе физической реализации проекта вывода из эксплуатации.
Что такое цифровое проектирование вывода?
Как я уже говорил, задача сводится к нахождению оптимального решения обратной задачи. На основе цифровой базы данных, сформированной по результатам КИРО, все данные заносятся в единый структурированный портал. В этом портале агрегируются все исходные данные в цифровом формате по каждому помещению, каждый объект сопровождает точная инженерная и радиационная характеристика. Инженер открывает эти данные и затем в полуавтоматическом режиме формирует так называемые технологические карты. Работа квалифицированного инженера-проектировщика, технолога по ВЭ, при этом существенно упрощается. Цифровая модель оборудования или инженерной системы позволяет определить количество резов, фрагментов и в конечном итоге выяснить, какого типа РАО в каких объёмах будет образовываться в процессе вывода из эксплуатации конкретного помещения, единиц оборудования и конкретных систем. Программа поможет определить трудоёмкость выполнения этих операций, и самое важное – обеспечит инженеру-технологу возможность заложить выполнение всех норм по безопасности. То есть нам с вами виден объём, видны точные характеристики РАО, а следовательно, мы можем рассчитать способы биологической защиты, предусмотреть необходимость систем спецвентиляции, рассчитать дозовые нагрузки на персонал и обеспечить радиационную безопасность, вовремя зафиксировать необходимость применения безлюдных технологий и заблаговременно заложить все необходимые технические решения в проектно-сметную документацию на вывод объекта из эксплуатации. Другими словами, цифровое проектирование вывода – это процесс автоматизированного планирования порядка производства работ, при котором в качестве основы используется цифровая информационная модель ЯРОО, а результаты такого планирования могут быть подвергнуты критическому анализу и верификации с применением современных информационных технологий.
Одной из наиболее важных задач цифрового проектирования является разработка оптимального с точки зрения установленных ограничений варианта демонтажа инфраструктуры ЯРОО. Такими ограничениями могут быть стоимость, продолжительность работ и используемые ресурсы. А другой, не менее важной задачей цифрового проектирования ВЭ является автоматизированное планирование порядка обращения с РАО, образующимися в результате демонтажных работ.
Насколько сократится время обследования по сравнению с тем, сколько его уходит на КИРО сейчас?
Оно сокращается колоссально: в 5–10 раз минимум, согласно экспертным оценкам. И это нелинейная зависимость: чем больше площадь объектов, тем больше растёт производительность труда.
Для цифрового КИРО необходимо какое-то специальное оборудование?
Цифровое КИРО подразумевает применение существующего на рынке оборудования для лазерного 3D-сканирования и панорамной фотосъёмки, которые позволяют существенно увеличить производительность. Тут самое главное – методики его применения и программное обеспечение для обработки данных. ЦПТИ располагает таким программным обеспечением, это уникальная отечественная разработка.
Каковы перспективы цифрового подхода? Вы уверены, что в будущем цифровые технологии станут играть ключевую роль как на этапе проведения КИРО, так и на этапе демонтажа?
Уверен, что в скором времени без цифрового КИРО и разработки проектной документации в «цифре» процесс вывода из эксплуатации будет просто невозможным. Сейчас на государственном уровне реализуется федеральная целевая программа ядерно-радиационной безопасности. Всё это означает, что объём таких работ будет увеличиваться, что неминуемо потребует поиска более эффективных методов их организации, так как уникальный ресурс высококвалифицированных инженеров ограничен. ЦПТИ уже успешно выполнило 12 проектов в рамках вывода из эксплуатации за последние три года: это и непосредственно КИРО, и разработка проектно-сметной документации на вывод из эксплуатации. Но это только проекты ЦПТИ, а ТВЭЛ за последние годы сумел вывести из эксплуатации 28 ЯРОО. Иными словами, сейчас мы нарабатываем уникальные референции и планируем в дальнейшем развивать бизнес по выводу из эксплуатации не только в России, но и за рубежом. Прежде всего речь идёт об объектах ЯТЦ, количество которых за рубежом сопоставимо с количеством блоков АЭС, а также о многочисленных исследовательских реакторах.
Если же говорить об уже существующей практике, то со временем из эксплуатации начнут выводиться всё более сложные и крупные объекты, соответственно, кратно увеличивается и цена ошибки. И применение цифровых технологий при ВЭ превращается из опционального решения в необходимость, тем более весь мир идёт в направлении цифровизации инжиниринга по выводу из эксплуатации. Между тем, в России ЦПТИ пока первый применил такую технологию в инициативном порядке. Как это часто у нас бывает, нормативная база в области цифровизации ВЭ отстаёт, и приходится прикладывать немало усилий для появления соответствующих требований в технических заданиях на проведение работ. Думаю, что с учётом перехода экономики России на путь цифровизации вопрос о создании понятной нормативной базы сейчас очень актуален. Добавлю, что будущее цифрового подхода к выводу из эксплуатации ЯРОО будет включать в себя новые парадигмы, сутью которых является минимизация человеческого фактора и исключение данных, которые были получены без участия цифровых автоматизированных средств. Буквально это означает, что роботизированные комплексы станут играть ключевую роль как на этапе проведения КИРО, так и во время выполнения демонтажных работ, а проектирование ВЭ будет осуществляться со значительным участием искусственного интеллекта, в основе проекта ВЭ «цифра» будет преобладать.
