Témata

Hyperrychlost pro superspolehlivost

Rosatom vyvíjí a používá superpočítače schopné provést stovky trilionů operací za sekundu.

Moderní jaderné elektrárny musejí být schopny vydržet mimořádné události, které statisticky přicházejí jednou za milion let. Aby bylo možné zajistit tak vysokou spolehlivost elektrárny, jsou nezbytné superpočítače, které zpracovávají informace s dosud nevídanou rychlostí – stovky biliard operací za sekundu. A to není konečné číslo. Jedním z nejambicióznějších projektů je superpočítač ruského výzkumného centra VNIIEF (patří do struktury korporace pro atomovou energii Rosatom), který dosahuje absolutně nové úrovně výkonu – tisíc trilionů operací za sekundu.

Superpočítače pro jádro

Složitost jaderné elektrárny roste nejen s výkonem, ale především s vývojem požadavků na bezpečnost provozu. Nová softwarová řešení umožňují minimalizovat množství chyb při projektování nového bloku, usnadňují plánování postupu výstavby a další fáze jeho životního cyklu. Navíc je díky nim možné simulovat průběh hypotetické vážné havárie a na základě pozorování reakce elektrárny zlepšovat její bezpečnost a připravenost na zvládnutí vážných mimořádných událostí.

Investice do vývoje

Běžné počítače, i ty nejvýkonnější, nedokážou zajistit tak velkou rychlost zpracování informací, která umožňuje projektovat jaderné elektrárny. Proto dodavatelé jaderných elektráren, včetně ruské korporace pro atomovou energii Rosatom, investují do vývoje nových superpočítačů. Vývoj v této oblasti jde velmi rychle kupředu, například v roce 2011 spustil ústav VNIIEF (Všeruský výzkumný ústav experimentální fyziky) superpočítač o výkonu 1 petaflops, který byl dvanáctým nejvýkonnějším počítačem na světě. První místo v té době zaujímal japonský superpočítač o výkonu 10,5 petaflops. Dnes ruský průmysl používá běžně počítače o výkonu 320 petaflops a v ústavu VNIIEF probíhá vývoj zařízení, které by překročilo dosud nepřekonanou hranici 1 exaflops.

3D model jaderné elektrárny se všemi provozními i bezpečnostními systémy

Biliony operací za sekundu

Příkladem výpočetního centra používaného v oblasti jádra je výzkumný ústav NIKIET (Výzkumný a konstrukční institut energetické techniky), který se zabývá vývojem nových typů jaderných reaktorů a patří do struktury Rosatomu. Superpočítače jsou zde používány k modelování fyzikálních jevů v oblasti pevnosti materiálů, hydrodynamiky a termodynamiky. Nachází se zde 20 modulárních serverů (celkově 400 výpočetních uzlů) o celkovém výkonu 128 teraflops (tedy 128 bilionů operací za sekundu). Toto zařízení je napájeno dvěma 600kW zdroji elektřiny, které jsou zálohovány dieselgenerátory.

NIKIET se zabývá vývojem principiálně nových jaderných reaktorů, které nemají ve světě obdoby. Naši odborníci proto dělají mnoho věcí vůbec poprvé a to vyžaduje provádění obrovského množství experimentálních i výpočetních prací,“ říká zástupce hlavního konstruktéra pro výzkum a vývoj ústavu NIKIET Aleksandr Lopatkin. „Nové výpočetní centrum jsme začali stavět proto, abychom mohli na vysoké technické úrovni provádět výpočty v rámci projektů, jimiž se zabýváme, včetně mezinárodního projektu ITER a vývoje rychlých reaktorů MBIR a BREST-300. Díky němu budeme moci přejít od dosud používaných metod ke složitým moderním trojrozměrným softwarovým řešením, která v jednom výpočtu řeší neutroniku, termohydrauliku i pevnost. Navíc umožňuje brát v úvahu složité fyzikální jevy, které se vzájemně ovlivňují. To vše má pro nás velký ekonomický přínos, protože nebudeme muset provádět dílčí výpočty a experimentální práce, které jsou nákladné a zabírají mnoho času.“

Rosatom vyrábí kompaktní superpočítače a v polovině roku 2016 dodal 117 těchto zařízení ruským společnostem, jako například ruské drážní společnosti Rossijskije železnyje dorogy nebo výrobci letadel OAK.

Superpočítač Lomonosov byl v roce 2009 dodán firmou T-platformy Moskevské státní univerzitě, svého času byl 13. nejrychlejším superpočítačem světa.

Superdatová centra

Dalším příkladem použití superpočítačů je ukládání a správa velkých objemů dat pro firmy nebo státní správu. Tímto oborem se zabývá společnost SAP, která provozuje datová centra od Austrálie po Japonsko. 23. prosince 2014 otevřela tato společnost ve spolupráci s ruskými společnostmi Rostelekom a výzkumným ústavem Kurčatovský institut nové datové centrum. Díky tomuto projektu získaly ruské společnosti všech velikostí a odvětví možnost využívat výhod současných cloudových technologií, jako je snížení nákladů na informační technologie a bezpečné prostředky pro zpracování a ukládání dat.

V současnosti je připravován projekt podobného datového centra v sousedství Kalininské jaderné elektrárny. Výhodu bude mít centrum v zajištění stabilní dodávky levné elektřiny.

Flops je jednotka pro měření výkonu superpočítačů a vyjadřuje jednu operaci s číslem s plovoucí řádovou čárkou za vteřinu. V praxi se používají násobky této jednotky, konkrétně 1 petaflops znamená, že počítač je schopen provést 1 biliardu těchto operací za vteřinu a 1 exaflops je ještě tisíckrát více.

Zpracováno z firemních podkladů
sommerova@esscom.cz

www.rosatom.ru/en/

Vydání #11
Související články
MM Podcast: Každé vítězství má svůj příběh

Olga Girstlová byla v 90. letech nepřehlédnutelnou součástí vznikajícího podnikatelského prostředí tehdejšího Československa. Společně se svým otcem a manželem založili v květnu 1990 společnost GiTy. Vsadili na komoditu s obrovským potenciálem technologického růstu. Po 15 letech manželé Girstlovi však dospěli k rozhodnutí společnost prodat a dále se věnovat jiným komoditám, jako například ekologickému stavitelství. 

CIMT 2021 plně prezenční

Zatímco je celý svět paralyzovaný restrikcemi proti šíření koronaviru covid-19, v Pekingu byl dnes zahájený veletrh obráběcích a tvářecích strojů China International Machine Tool Show CIMT 2021 v plné prezenční formě a téměř shodného rozsahu, jako ročníky předešlé. Ve stejný den a po celý týden, jako Hannover Messe Digital Edition – průmyslový veletrh v plně digitální platformě.

Hannover Messe 2021

Inovace, vytváření sítí a sdílení zkušeností ve věku průmyslové transformace – to jsou klíčová motta, která představují letošní ročník digitálního Hannover Messe, na kterém více než 1 800 vystavovatelů představí svá řešení pro výrobu a energetické systémy budoucnosti. Od umělé inteligence po robotiku, od ochrany klimatu po vodík. Nejdůležitější světový průmyslový veletrh plní svoji roli jako inovační a síťová platforma a vytváří uprostřed koronové pandemie globální platformu pro výměnu zkušeností v době průmyslové transformace.

Související články
MM Podcast: Glosa - God Save the Queen

V naivní představě ekonomického perpetuum mobile zaměstnáváme v poměru k reálné ekonomice nejvyšší počet lidí ve státní a veřejné správě v rámci nejrozvinutějších zemí OECD. Rakovinotvorný rozbujelý a nevýkonný úřednický aparát, vědomě bojkotující vznik e-státu, dokonale paralyzuje správu věcí veřejných. A jeho solidarita s aktuálně zdecimovaným privátním sektorem? Home office na 100 % mzdy, její valorizace, statisícové odměny na MF za ušetřené miliardy (…). 

Související články
V hlavní roli strojař

Fakulta strojní VŠB-TUO se pro letošní rok v rámci náborové kampaně vrací k úspěšné sérii V hlavní roli strojař. Kampaň komunikuje myšlenku, že strojaři jsou hvězdy hrající hlavní roli v moderním světě. Jejím cílem je zlepšit vnímání oboru strojírenství, posílit brand fakulty, a samozřejmě také nalákat uchazeče ke studiu strojařiny.

Chytrá kombinace systémů

Vývoj obráběcích technologií v minulém století nabral na obrátkách. Dnes jsme tuto technologii dotáhli téměř k dokonalosti – jsme schopni vyrobit předměty libovolných tvarů v přesnostech na tisíciny milimetru. Dalo by se říct, že pro zlepšení zde už příliš prostoru nezbývá, přesto nás přední výrobci obráběcích strojů a nástrojů pravidelně přesvědčují o opaku. Progresivní a inovativní přístup společnosti Ceratizit je toho jen dalším důkazem. Nedávno na trh uvedla přesnou vyvrtávací hlavu Komflex z produktové řady Komet, která umožňuje automatickou korekci průměru v případě vyvrtávání přesných otvorů. Jak to nástroj dokáže, upřesňuje v následujícím rozhovoru technický ředitel společnosti Ceratizit Česká republika Ing. Jan Gryč.

MSV ve znamení materiálů i technologií

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro Mekku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, mimo lidi z dalších oborů, setkají i výrobci plastů a též špičkových zařízení pro plastikářskou výrobu. Na naše otázky odpovídají Pavel Tuláček, jednatel společnosti Gorilla Machines, a David Svoboda, jednatel Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery Česko.

Aditivně s nadzvukovou rychlostí

Společnost Hermle je známá především pro svá přesná pětiosá obráběcí centra a nadstandardní servis. Už málokdo ví, že vyvinula také stroj pro aditivní výrobu kovových dílů. Přestože je i tato technologie založena na postupném vrstvení kovového prášku na součást, nedochází zde ke spékání prášku laserovým paprskem, ale kovový prášek je tryskou doslova nastřelován na díl nadzvukovou rychlostí. Na detaily jsme se zeptali technického zástupce společnosti Hermle Pavla Němečka.

Názorové fórum odborníků

Respondenty jsme požádali o jejich názor na podobu budoucích technologií. Současná situace přinesla mnoho omezení, mezi jinými postihla také dodavatelské řetězce, znemožnila včasné dodávky do výrobních podniků a přinesla vyšší nároky na bezpečnost zaměstnanců. Jaké nové technologie podle vás mají v současné situaci největší potenciál se prosadit?

Svařování mědi pomocí vláknového laseru

Rychlý rozvoj v oblasti elektromobility vede ke zvýšení poptávky po svařování mědi. To, co ji činí pro danou aplikaci ideální (tj. vysoká elektrická a tepelná vodivost), ji zároveň činí obtížně svařitelnou konvenčními vláknovými lasery. Díky vyšší efektivitě, zhruba dvojnásobné, někteří výrobci zkoušejí používat zelené pevnolátkové lasery. Výsledkem je stabilnější a méně citlivý proces, než jaký byl možný u standardních vláknových laserů.

Procesně stabilní zpracování recyklátů

Do roku 2025 si Evropská unie klade za cíl ročně více než zdvojnásobit používání recyklátů při výrobě plastových výrobků [1, 2]. K dosažení tohoto cíle jsou kromě závazku firem působících na trhu a vyšší kapacity při zpracování plastového odpadu zapotřebí především nové technologie zpracování. Recykláty je nutné používat v daleko větší míře a v ještě vyšších poměrech. S novými procesy vstřikování na jedné straně a inteligentní podporou na straně druhé sleduje výrobce vstřikovacích strojů Engel různé a často velmi slibné přístupy. Výroba boxů a kontejnerů ukazuje na velký potenciál.

Uplatnění kovového 3D tisku

Společnost Misan z Lysé nad Labem se aditivními technologiemi kovových dílů zabývá a tato zařízení v České republice distribuuje už osm let. Dalo by se říct, že je jedním z průkopníků s těmito technologiemi na českém trhu. Z toho pochopitelně vyplývají také její bohaté zkušenosti s touto relativně mladou výrobní disciplínou. Na otázky, kde tyto technologie nacházejí uplatnění a v jakých oblastech mohou vyniknout, jsme se ptali aplikačního inženýra pro kovové aditivní technologie Jana Hudce.

Aditivní výroba velkých dílů

Porto patří k největší průmyslové oblasti Portugalska. Od roku 1956 zde sídlí přední světový výrobce strojů technologie tváření – společnost Adira.

Fórum výrobních průmyslníků

Jaké zásadní problémy vám současná doba přináší do chodu firmy, jak se je snažíte řešit a s jakým výsledkem?

Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členy naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit