доктор технических наук, профессор
Dr. Sci. (Engin), Professor
доктор физико-математических наук, профессор
Dr. Sci. (Phys. Math.), Professor
магистр
Master
аспирант
post-graduate student
Основные принципы радиационной безопасности, в особенности принцип оптимизации, обеспечивают защиту персонала от ионизирующего излучения на основных стадиях жизненного цикла атомных электрических станций, от проектирования до этапа вывода из эксплуатации. В 2007 г. Международная комиссия по радиологической безопасности (МКРЗ) выпустила рекомендации (Публикация 103), которые усиливают значимость оптимизации радиационной защиты, распространяя успешный опыт внедрения этого требования в практику, включая ситуации планируемого облучения. Проведение эксплуатирующей организацией АЭС России (АО «Концерн Росэнергоатом») последовательной политики, направленной на внедрение и реализацию методологии оптимизации радиационной защиты, в целом на всех АЭС, начиная с 1996 г. (переход на новые дозовые пределы), привело к снижению коллективных доз облучения персонала примерно в 4 раза. Методика работы по оптимизации радиационной защиты персонала АЭС включает в себя: критический подход к организационным и техническим мероприятиям при производстве работ, дезактивацию и выполнение необходимых переключений, проведение измерений радиационной обстановки, снижение продолжительности работ в условиях облучения. Целью представленных в статье исследований является разработка программной системы, позволяющей формировать маршруты перемещения персонала с минимальной суммарной дозовой нагрузкой в помещениях с неоднородными радиационными полями. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: анализ проблемы планирования безопасного перемещения в радиационно-опасных зонах; построение математической модели радиационного поля методом радиальных базисных функций (RBF, Radial Basis Functions); разработка алгоритмов поиска оптимального пути с учетом переменной дозовой нагрузки (A*, A-star, динамическое программирование). В статье представлены варианты решения задачи минимизации дозовых затрат персонала применительно к реальному радиационно-опасному помещению АЭС с помощью математических методов маршрутной оптимизации. Описаны основные этапы разработки алгоритма, позволяющего автоматически формировать оптимальные маршруты с учетом неоднородности радиационной обстановки в пространстве, размеров помещения и расположения в нем оборудования и других элементов. Научная новизна исследований заключается в применении метода радиальных базисных функций (RBF) в сочетании с алгоритмами маршрутизации на графах, адаптированными под критерий минимизации дозы облучения, а также в использовании модифицированного уравнения Беллмана для оптимального выбора порядка прохождения контрольных точек.
The principle of optimization is of great practical importance for ensuring the radiation safety of personnel at all stages of the NPP life cycle, especially, newly designed nuclear power plants. In 2007, the International Commission on Radiological Protection (ICRP) issued recommendations (Publication 103). The recommendations further reinforce the importance of optimizing radiation protection by disseminating successful experiences in implementing this requirement in practice, now including situations of planned exposure. The consistent policy pursued by the operating organization of Russia's nuclear power plants (Rosenergoatom Concern) has been pursuing a consistent policy to introduce and implement a methodology for optimizing radiation protection at all nuclear power plants since 1996 (transition to new dose limits), which has led to a reduction in collective radiation doses for personnel by approximately four times. Areas for further optimization of radiation protection for personnel are determined by individual dose management (improving work organization, improving the radiation environment, reducing time spent in dose fields). The objective of the work is to develop a software system that allows the creation of personnel movement routes with minimal total dose exposure in rooms with heterogeneous radiation fields. The following tasks are accomplished to achieve the goal: analysis of the safety movement problem in radiation-hazardous areas; construction of a mathematical model of the radiation field using the radial basis function (RBF) method; development of pathfinding algorithms taking into account dose load (A*, A-star, dynamic programming). The article presents problem solutions using mathematical route optimization methods that minimize personnel dose costs in relation to a real radiation-hazardous room at a nuclear power plant. The main stages of developing an algorithm that automatically generates optimal routes, taking into account the heterogeneous radiation environment in the space, the size of the room, and the location of equipment and other elements within it, are described. The scientific novelty of the research lies in the application of the radial basis function (RBF) method in combination with graph routing algorithms adapted to the radiation dose minimization criterion, as well as in the use of a modified Bellman equation for the optimal selection of the order of passing control points.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.