О. А. МИШУЛИНА, А. Г. ТРОФИМОВ, А. А. УСКОВА, М. В. ЩЕРБИНИНА

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ N-FONTO ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЯДЕРНОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

Рассматриваются цели и задачи специализированной программной системы N-FONTO, предназначенной для построения нейросетевых моделей теплофизических переменных в активной зоне реактора. Особое внимание уделяется реализации алгоритмов обработки теплофизических данных, конструированию нейросетевых структур и анализу точности построенных моделей.

В целях повышения безопасности эксплуатации ядерных энергетических установок (ЯЭУ) активно разрабатываются аналитические методы, программные и технические средства для оперативной информационной поддержки и принятия решений при управлении реактором. Как правило, подобные разработки связаны с созданием различных моделей теплофизических переменных в активной зоне реактора [1].

Сложность физических процессов в ЯЭУ не позволяет использовать в реальном масштабе времени имеющиеся физические модели, а в ряде случаев к настоящему времени не построено адекватных общепризнанных физических моделей. В связи с этим для построения требуемых моделей используется современный математический аппарат для идентификации математических моделей физических процессов по экспериментальным данным [2, 3]. В качестве примеров можно привести следующие направления исследований:

· идентификация динамики тепловыделения в активной зоне реактора;

· восстановление неизмеряемых теплофизических переменных по показаниям датчиков;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

· аппроксимация функциональной зависимости критического теплового потока от теплофизических параметров;

· прогноз времени до кризиса с использованием известных значений теплофизических переменных;

· моделирование теплофизических переменных в условиях кризиса;

· диагностика течи в контуре охлаждения реакторной установки.

Перечисленные исследования лежат на стыке теплофизики ЯЭУ, прикладной математики и информатики. Для информационной поддержки исследований, проводимых в МИФИ, на кафедре 22 создается программная система N-FONTO, в которой выполняется идентификация моделей теплофизических процессов в классе нейросетей [4, 5].

N-FONTO – это специализированный пакет, разрабатываемый в среде MATLAB, который предоставляет возможность предварительной обработки данных (дискретизация, фильтрация, группирование и др.), построения нейросетевых моделей, проверки их адекватности реальным данным, а также статистического анализа точности полученных решений. В пакете реализованы различные специализированные средства визуализации исходных данных и результатов их обработки нейросетевыми структурами.

На рис.1 приведен пример рабочих окон системы N-FONTO для указания параметров предварительной обработки и "просеивания" реализаций теплофизических переменных перед их использованием для обучения нейросети. На рис.2 показан переходной процесс тепловыделения, наблюдаемый на выходе обученной нейросети рекуррентной архитектуры.

Рис. 1 Рабочие окна системы N-FONTO Рис. 2 График процесса тепловыделения

Система N-FONTO ориентирована не только на специалистов-тепло­физиков, но и на студентов для проведения ими учебно-иссле­довательской работы.

Список литературы

1. Климов физика и ядерные реакторы. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

2. Boroushaki M., Ghofrani M., Lucas C. An Intelligent Nuclear Reactor Core Controller for Load Following Operations, Using Recurrent Neural Networks and Fuzzy Systems. Annals of Nuclear Energy, 2003, 30, 63-80.

3. Boroushaki M., Ghofrani M., Lucas C. Identification of a Nuclear Reactor Core (VVER) Using Recurrent Neural Networks. Annals of Nuclear Energy, 2002, 29, .

4. Нейронные сети для обработки информации. – М.: Финансы и статистика, 2002.

5. Галушкин . Кн. 3. – М.: ИПРЖР, 2000.