2.10. Развитие направления «ННПГ»
Разработанные подходы комплексирования физического и численного эксперимента (эффект синергии, когда 2+39), глубокое практическое погружение в проблемы и перспективы методов математического моделирования (см. пример решения проблем аварий с поломками лопаток турбин АЭС), вовлечения в деятельность ведущих специалистов и ученых мирового уровня дали твердую уверенность в необходимости, возможности и приоритете развития нового направления «Математическое моделирование в атомном энергомашиностроении» и практику «Атомэнергомашэксперт».
2.11. Резюме практики «ННПГ»
Публикация более сотни статей и ряда персональных монографий.
Внедрение результатов исследований в крупнейших энергомашиностроительных заводах и предприятиях (КТЗ, ХТГЗ, ЛМЗ, НПО «Энергомаш» и др.)
Представление результатов практики «ННПГ» на многих отечественных и зарубежных конференциях, семинарах и конгрессах.
Признание и высокое оценка работ «ННПГ» за рубежом (ФРГ, Англия, Франция, США, Венгрия, Чехословакия, Польша).
Эти показатели позволяют отнести реализацию проекта «Нестационарные и неравновесные процессы в газодинамике однофазных и двухфазных сред» к категории «best practice».
«Природа разговаривает с нами языком математики»
Галилей
Глава 3. Программа «Атомэнергомашэксперт» (или главный Математик отрасли
)
3.1. Формирование идеи «Атомэнергомашэксперт» – ВР3
3.1.1. Базовые факторы, исходные позиции:
Апробация эффективности методов вычислительного эксперимента и ее признание при очень непростом прохождении докторской диссертации и ее блестящей защите в1977 г.;
Встречи, дискуссии, формальные и неформальные контакты с талантливыми представителями этого направления (академики Самарский А.А., Яненко Н.Н., проф. Нигматулин Р.И.);
Осознанное понимание мощных перспектив численного моделирования в сочетании с физическим экспериментом;
Активная поддержка гибридизации методов решения сложных проблем газодинамики и теплообмена на основе сочетания физического и численного эксперимента со стороны АН СССР. Издание в издательстве «Наука», 1979г. монографии «Неравновесные и нестационарные процессы в газодинамике» при поддержке академика Стыриковича М.А.;
Создание Всесоюзного НИИ атомного энергетического машиностроения (ВНИИАМ) под руководством Филиппова Г.А. Появление новых интеллектуальных, административных и организационно-финансовых возможностей развития программ, структур и технологий на основе современной по тем временам вычислительной техники и методов математического моделирования.
Карт-бланш от директора ВНИИАМ (моего друга и партнера, ныне знаменитого академика Г.А. Филиппова) на практически любые инновационные действия (создание и строительство крупного вычислительного центра, координация работ отрасли, а в последствие и стран СНГ по созданию САПР в энергомашиностроении и др.
Результат – концептуальное решение о важности и необходимости эффективного внедрения и развития системного подхода на основе сочетания методов численного моделирования и физического эксперимента на новой и перспективной площадке – отрасли атомного энергомашиностроения.
3.2. Анализ экосистемы, новых трендов и конъюнктуры
Выработка направлений развития ВНИИАМ, формирование его бренда как головной организации атомного энергомашиностроения. Активные действия по завоеванию и расширению контура влияния.
Использование конъюнктуры в новых, порой малопонятных областях (например: САПР, АСУ, ВТ).
Образование филиала ВНИИАМ в г. Волгодонске и выделение огромной площадки корпус №5 на Атоммаше площадью 5 тыс. кв.м., высотой до 30 м) и дискуссии по направлениям его использования в качестве полигона для отработки крупногабаритного оборудования для АЭС.
Анализ бенчмарк лучших зарубежных практик (best practices) в области численного моделирования систем АЭС, особенно в случае аварийных ситуаций.
Обоснование идеи проекта. Накопление и анализ информции
Осознанная убежденность и понимание мощных перспектив использования методов математического моделирования в сочетании с физическим экспериментом сформировались после моего участия в международной конференции по безопасности атомной энергетики, СФРЮ, 1979 г.
Наша делегация классная (включая Б.И. Нигматулина, будущего заместителя Министра атомной энергетики). Куратор от компетентных органов дает свободу действий в общении с иностранцами. Президент-отель в Дубровнике – наша резиденция, шикарный отель с балконом – террасой – садом.
Встречи – неформальные- с Зубером (СФРЮ – США) (у которого были уже мои монографии «Сверхзвуковые двухфазные течения», 1972 и «Неравновесные и нестационарные процессы в газодинамике», 1979.). Он был в контакте с американцами, прекрасно говорил по-русски. Трамплином к последующим действиям оказалась неформальная встреча с Джексоном (США, Лос-Аламосская лаборатория). Джексон плотно занимался первой в мире аварией на АЭС ТМА-2 (1979г., штат Пенсильвания) Установлен хороший контакт. Джексон предоставил мне первые отчеты по численным исследованиям аварии с использованием самых новых современных кодов (программ) TRAC применительно к анализу аварии на АЭС, ТМА-2, США. Были получены новые материалы по крупномасштабным экспериментальным стендам США, Франции, Японии и др., столь необходимые для принятия нашего решения о «цене вопроса» при создании аналогичного полигона в СССР.
Проведение системного анализа материалов и общих трендов развития атомной энергетики, с учетом складывающейся конъюнктуры в связи с первой в мире крупной аварии на АЭС «Три майл ай ленд 2» и резким ростом внимания к проблемам надежности АЭС стало базой для подготовки отчетов, предложений, пояснительных записок и т.п., в разные инстанции: ЦК КПСС, КГБ СССР, Минэнергомаш СССР.
Неожиданная заинтересованность и поддержка развития моих предложений были получены от КГБ СССР и моего куратора, молодого грамотного «технаря» и амбициозного парня (по-моему, это было как раз что-то вроде «андроповского призыва» по привлечению в органы молодых и высококвалифицированных специалистов). И я явно попал в тренд необходимости освоения новых технологий. Так, например, было принято публиковать краткое резюме об интересных событиях в рубрике «За рубежом» знаменитого журнала «Теплоэнергетика», в то время одного из редких переводящихся за рубежом. При прочтении моего отчета, зам. главного редактора, (великая Маргулова Т.Х., д.т.н., профессор, основательница первой в СССР гражданской кафедры АЭС МЭИ) категорично сказала: «будем печатать роман с продолжением» (в рамках одной краткой статьи мои материалы не помещались), что было беспрецедентно для этого журнала и более никогда не повторялось.
Статьи «Системные исследования гидродинамики и тепломассообмена атомных энергетических установок за рубежом» были опубликованы в № 9, 10 журнала «Теплоэнергетика», 1981 г. Этот набор новых знаний, признаний и поддержек окончательно укрепил меня и Филиппова Г.А. в необходимости оперативной разработки предложений по формированию на базе ВНИИАМ научно – организационного направления «Численное моделирование объектов атомной энергетики».
За рубежом
УДК 536.24(-67)
Системные исследования гидродинамики и тепломассообмена
Атомных энергетических установок за рубежом
Салтанов Г.А., доктор. техн. наук
ВНИИАМ
С 25 августа по 5 сентября 1980 года в г. Дубровнике (Югославия) состоялась Международная школа и семинар по безопасности ядерных реакторов и проблемам гидродинамики и тепломассообмена в переходных и аварийных режимах работы ядерных энергетических установок. В работе школы-семинара приняли участие представители ведущих научно-исследовательских центров, лабораторий и фирмы СССР, СФРЮ, США, Франция, ФРГ, Англии, Канады, Швеции, Финляндии, Японии и других стран.
Настоящий обзор посвящен анализу одной из основных проблем, рассматривавшихся на школе-семинаре – состоянию вопроса и основным задачам системных исследований гидродинамики и тепломассообмена при переходных и аварийных режимах АЭС.
Известно, что для достаточно больших систем, к которым следует отнести и атомные энергетически установки (АЭС, АСТ, АСПТ, АТЭЦ), уже недостаточно представлений об отдельных элементах установки и их работе вне системы. Даже при весьма детально исследованных отдельных процессах, эффектах, поведении элементов оборудования, их характеристик при работе в системе могут меняться не только количественно, но и качественно. Именно поэтому в последнее время все большее внимание уделяется системным исследованиям гидродинамики и теплообмена АЭУ и не только для аварийных режимов, что совершенно необходимо, но и для обработки оборудования при его взаимосвязанной работе в системе для повышения него эксплуатационной надежности, сокращения сроков пусконаладочных работ и т.п.
Для достижения за ограниченное время с ограниченным затратами результатов, обеспечивающих надежность и безопасность работы АЭУ (а за рубежом – получение лицензии на АЭУ), необходимо разумное сочетание физического и численного эксперимента с конечной целью – разработкой надежного способа реалистического прогнозирования и гидродинамики, тепломассообмена в АЭУ для аварийных режимов, т.е. создание кодов (пакетов прикладных программ), так называемых «наилучших расчетных оценок». Такова стратегия, а тактика – итеративное взаимодействие между системными экспериментальными установками и вычислительными программами (пакетами программ).
(Выдержка из статьи в журнале «Теплоэнергетика», №№ 9,10, 1981 г.)
3.3. Определение формата реализации проекта «Атомэнергомашэксперт»
За основу приняты, рассматривались и обсуждались различные форматы и масштабы проекта.
Ниже приводятся окончательная формулировка, утвержденная в 1987 г. уже после аварии на Чернобыльской АЭС.
Создание интегрированной системы для исследования , проектирования, информационного сопровождения и диагностики атомного энергетического оборудования и установок на основе методов математического моделирования, информатики и вычислительной техники «Атомэнергомашэксперт»33
Базовый принцип №4. «Замахивайся на высоту, кажущуюся недосягаемой», а также принципы 1, 2, 9, 10.
3.4. Технологии и схемы продвижения проекта «Атомэнергомашпроект»
3.4.1.Целевые субъекты убеждения.
В связи с масштабностью, новизной и неким «романтизмом» проекта для отраслевого НИИ вначале необходимо определиться с набором ведомств, организаций, структур и персоналий, могущих оказать поддержку, содействие (а может быть и сопротивление) проекту
В данном случае это:
Руководитель ВНИИАМ – Г.А. Филиппов – активный промоутер проекта;
Министерство энергомашиностроения СССР, прежде всего на уровне лиц, готовящих решения (начальники отделов, главного научно-технического направления, главного вычислительного центра (ГВЦ) Минэнергомаша);
Минатомэнерго СССР, прежде всего на уровне руководства головного института ВНИИАЭС (НПО «Энергия», предполагаемого участника проекта;
Академия наук СССР, прежде всего главный идеолог направления «Математическое моделирование» академик А.А. Самарский, отделение физико-технических проблем энергетики АН СССР, (академик Стырикович М.А.), другие брендовые академические институты.
3.4.2. Определяющие высокие инстанции и персоналии
ЦК КПСС, отдел атомной энергетики;
Минэнергомаш СССР;
Минатомэнерго СССР;
Минпромнауки и технологий СССР;
Комитет госбезопасности;
Академия наук СССР;
ГКНТ СССР (Государственный Комитет по науке и технике).
3.4.3. Привлечение значимых персоналий
1985 год. Начало перестройки, привлечение на руководящие посты новые кадры, профессионалов, преимущественно из технарей, хороших, системно мыслящих организаторов крупных и сложных производств и объектов.
Так, в Москве объявились мои старые друзья по общежитию (7 этаж, корп. 8 по Энергетической улице, комнаты рядом) однокурсники – выпускники каф. АЭС МЭИ.
Копчинский Жора (Георгий Алексеевич, ставший зав. сектором ЦК КПСС по атомной энергетике, уровень Министра), экс директор Чернобыльской АЭС. Прушинский Боря (Борис Яковлевич) ставший начальником Главного научно-технического управления Минатомэнерго СССР.
Это были продвинутые, смелые и амбициозные профессионалы с закваской общежитейца – как символа доверия и дружбы («клуб одного галстука»).
Именно они во многом решили – быть или не быть проекту «Атомэнергомашэксперт»
3.5. Организация процесса разработки по схеме: («кто, к кому, когда, куда и с чем заходит»)
Например:
АН СССР, Минэнергомаш СССР – (Г.А. Филиппов, Г.А. Салтанов, СамарскийА.А., Стырикович М.А.)
ЦК КПСС – Г.А. Салтанов (через Копчинского Г.А.)
Минатомэнерго СССР – Салтанов Г.А. (через ген.директора НПО Энергия Абагяна А.А., начальника ГНТУ Минатомэнерго СССР, Прушинского Б.Я.)
Министр энергомашиностроения СССР Величко В.М. – Филиппов Г.А.
ГКНТ СССР – (через Арзамасцева Н.В.)
Обеспечение заходов:
Подготовки писем, пояснительных записок, схем, иллюстративных материалов, бенчмарк и т.п. – Салтанов Г.А.
Ниже приведены примеры некоторых документов.
Справка в ЦК КПСС «О соотношении и тенденции развития экспериментальных и вычислительных комплексов для проектирования и отработки атомных энергоустановок и оборудования за рубежом». (Прил.1)
На основании собранной информации и ее анализа подчеркивалась важность, приоритетность и необходимость ускоренного развития методов «вычислительного эксперимента», особенно в таких областях, как атомная энергетика.
Первоначальные варианты Справки в виде отчета о командировке были представлены в Главное техническое управление Минэнергомаша СССР и куратору ВНИИАМ от КГБ СССР (как мне сообщали, эта инстанция в дальнейшем оказала существенное содействие в продвижении проекта и согласовании решений).
По мере продвижения идеи все более прояснялось крупномасштабность проекта и необходимость вовлечения в него многих структур (ведомств, институтов, производств).
Это потребовало выхода с конкретными предложениями на самые «верха» для согласования совместных междисциплинарных решений (принцип 4).
В целом, наши действия получили одобрение и была достигнута договоренность о презентации версии проекта «АЭМЭ» и необходимых решений в отделе атомной энергетики 28 апреля 1986 г. при поддержке Копчинского Г.В.
26 апреля – мой звонок домой Георгию – уточнить дату совещания и что с пропуском в ЦК КПСС – и страшное известие: «взорвался реактор на «Чернобыльской АЭС», туда вылетел ночью Б.Я. Прушинский». (Считаю важным отметить, что первым руководителем от атомной энергетики, зависшим на вертолете 27.04.1986 г. над разрушенным реактором, был Б.Я. Прушинский – один из главных продвигателей проекта «АЭМЭ»).
Стало ясно, что в такой момент не до проекта. И, тем не менее (или наоборот, благодаря), где то через полгода после Чернобыля в связи с резко обострившимся вниманием к проблемам надежности и безопасности атомной энергетики работы по продвижению проекта «АЭМЭ» были продолжены.
Конкретные действия по продвижению проекта «АЭМЭ»
Этому в большей степени способствовала активность и инициатива акад. Самарского А.А., который фактически подключился к проекту «АЭМЭ». С его участием было подготовлено стратегически важное Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 13.11.1986 г. «О развитии работ по математическому моделированию».
На этой основе подготовлен и издан Приказ Министра Минэнергомаша СССР о возложении на ВНИИАМ функции головной организации отрасли энергомашиностроения по применению методов математического моделирования для ускоренного решения актуальных научно-технических задач, создание техники, повышения ее качества, надежности и конкурентоспособности. (Рис.2)
По инициативе акад. Самарского А.А. и поддержке Г.А. Филиппова, впервые в СССР вводится понятие Главного математика отрасли34, на уровне зам. директора головной организации (ВНИИАМ.
Министру энергетического
машиностроения СССР
тов. Величко В.М.
Об усилении работ по математическому
моделированию
В соответствии ас Приказами от 17.12.86 и от 20.04.87 « Об "Об усилении работ по математическому моделированию» в исполнение Постановления ЦК КПСС СМ СССР №1370-377 от 13.11.86 на ВНИИАМ возложены функции головной организации отрасли энергетического машиностроения по применению методов математического моделирования для ускоренного решения актуальных научно-технических задач создания техники, повышения ее качества, надежности и конкурентоспособности
Для координации работ по математическому моделированию, САПР, АСУ отделов института и предприятий отрасли на основе современных средств вычислительной техники, повышения научно-технического уровня и эффективности организации этих работ прошу Вас ввести должность заместителя директора института – главного математика с возложением этих обязанностей на Салтанова Геннадия Александровича, 1939 г.р., члена КПСС, доктора технических наук, профессора, лауреата Государственной премии СССР, возглавляющего в настоящее время отдел САПР, АСУ и математического обеспечения ВНИИАМ.
01975
Рис. 2. О ведении статуса главного математика отрасли
Таким образом, признание и легитимация ВНИИАМ как головной организации отрасли энергетического машиностроения по применению методов математического моделирования были определены официальным документом.
События по проекту «АЭМЭ» развивались сложно, напряженно, но оперативно и быстро. Было подготовлено совместное решение о программе «Атомэнергомашэксперт» ряда министерств, ведомств, АН СССР. (рис.3а, 3б.)
Пройти всю цепочку бюрократии в СССР – это нечто!!! Одних согласований, соответствующих подписей – десятки, а утверждение Решения – 6, среди которых два главных Министра (Минэнергомаш СССР, Минатомэнерго СССР, Президент АН СССР, руководители вышестоящих надведомственных структур, таких как ГКНТ СССР, Бюро Совета Министров СССР по топливно-энергетическому комплексу, Государственный комитет СССР по вычислительной технике и информатике).
Рис. 3а35
Рис. 3б36
В результате было принято беспрецедентное Решение (Прил. 2), давшее старт началу крупномасштабного проекта «Атомэнергомашэксперт», а стратегически – развитию нового направления «Математическое моделирование в энергомашиностроении и атомной энергетике»
Решение было конкретное, детальное и междисциплинарное (несколько ведомств, организаций, институтов). В приложении 2 «приводятся в основном базовые выдержки определяющие платформу 2 проекта и алгоритмы взаимодействия ее бенефициаров и разработчиков. (см. рис.4. Концептуальную схему….)
Рис. 5. Концептуальная схема АЭМЭ.
3.6. Формирование базы проекта, команды разработчиков и партнеров
Формирование базы проекта «АЭМЭ» началось с нуля. Какой-либо вычислительный инструментарий во ВНИИАМ отсутствовал (за исключением непонятной ЭВМ «Наири»). Мой отдел 15 – «Отдел гидродинамики и сепараторов АЭС» – будущий главный разработчик проекта – состоял из 4 человек, и был занят далекой от этого направления тематикой.
Первое мое предложение – головной институт без развитой вычислительной базы – нонсенс, активно поддержано директором Г.А. Филипповым. По известному советскому принципу «Любая инициатива наказуема» – Филиппов мне – «Сам предложил, сам и созидай»! И это правильно.
В течение 1-2 лет был создан официально ВЦ ВНИИАМ, который впоследствии стал одним из крупнейших в отрасли. Практически в это же время руководством страны был взят курс на развитие САПР – систем автоматизированного проектирования. Эти обязанности тоже были возложены на мой отдел и лично на меня в качестве главного координатора работ по САПР в отрасли энергомашиностроения. Создана лаборатория САПР. Параллельно были начаты работы по развитию программных комплексов для целей численного моделирования оборудования АЭС.
Создана лаборатория численного моделирования. Руководитель – к.т.н. Катковский Е.А. Талантливый, увлеченный человек, хороший организатор. Во ВНИИАМ перешел из Института атомной энергии им. Курчатова. Один из «движков программы «Атомэнергомашэксперт». Интересно, что лет через 20 пригласил его как партнера в новый проект – «Ситуационно-аналитический центр» Минэнерго РФ. Также на базе платформы АЭМЭ.
Актуализация проблемы обеспечения надежности (см. Справку в ЦК КПСС, Прил.1.) инициировала создание лаборатории АСУ в целях информационно-аналитического сопровождения состояния подведомственного оборудования на всех этапах жизненного цикла. За несколько лет отдел № 15 вырос численно с 4-х до 150 человек.
Таким образом, была создана серьезная база для реализации столь крупномасштабного межотраслевого проекта, как проект «Атомэнергомашэксперт».