Témata
Reklama

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.

Reklama
Reklama

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/

Reklama
Vydání #11
Firmy
Související články
Supravodič, to je 8 200 vláken o průměru pět mikrometrů

Poměrně dobře je známo, že Velký hadronový urychlovač v CERNu používá supravodivé magnety a že je bude používat i tokamak ITER. Jak je to však s použitím supravodičů v dalších vědeckých zařízeních? Kdy byl použit supravodič poprvé?

S uranem v podpalubí

V březnovém vydání MM Průmyslového spektra jsme publikovali článek pod názvem Jaderné ledoborce pro Severní cestu. Jelikož tento text vzbudil zájem řady čtenářů, rozhodli jsme se na toto téma připravit další podrobnější příspěvek.

Jaderná energetika: Reaktor do každé kapsy

Postavit velkou jadernou elektrárnu je projekt na celé desetiletí, ve kterém se investice počítají na miliardy dolarů a délka použitých trubek a kabelů na tisíce kilometrů. Náklady i rozměrné technologie lze přitom už dnes srazit do téměř "kapesních" formátů, aniž by konstruktéři museli ustoupit od výroby energie postavené na jaderném štěpení.

Související články
Jaderná energetika: Zbraně, které rozsvítily USA

Podívej, jak národy mění meče v pluhy, zpíval v roce 1991 Michael Jackson ve svém hitu Heal the World. Ve stejném roce, kdy americký zpěvák bodoval se svým protestsongem v žebříčcích hitparád, se zrodil ještě jeden apel, který měl přetvořit nástroje války v mírové prostředky.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Jaderná energetika: Indové chtějí zlevnit jádro

K nejvíce ekologickému způsobu výroby elektrické energie bezesporu patří jaderná energetika. Podle statistik světové nukleární asociace WNA bylo v loňském roce ve třiceti zemích světa v provozu přes 430 jaderných reaktorů s celkovou instalovanou kapacitou cca 372 tisíc MW, což představuje produkci 13 % celosvětové elektřiny. Nyní se staví 68 reaktorů v plánu je výstavba dalších 162.

Atraktivní projekty: Chytře na energetiku

Stále častěji se hovoří o chytrých sítích v energetice (smart grids), ale cesta k nim je ještě daleká. Zatím je nutné se držet spíš při zemi a myslet na inteligentní energetické řešení budov. Těch nových, ale i těch stávajících.

Atraktivní projekty: Vídeň jedničkou mezi Smart Cities

První celosvětové porovnání měst z hlediska inovace, technologií a kvality života, tzv. Smart Cities, označuje Vídeň jako číslo 1. Tento seznam zahrnující světová velkoměsta sestavil americký klimatolog Boyd Cohen a publikoval jej v on-line magazínu Co.Exist.

Atraktivní projekty: Jak vykořisťovat poušť

Strach o dostatek energie je silným hnacím motorem, který žene techniky i investory do hledání dalších možností jak vykořisťovat pouště. Zvláště ty na západě Spojených států.

Atraktivní projekty: Obrovské oko do vesmíru

Evropská jižní observatoř (ESO) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa.

Od matematických modelů k domácí elektrárně

Technici znají organický Rankinův cyklus (ORC) již od 19. století, ale až donedávna se nedařilo pro něj nalézt praktické využití. V posledních letech se na využití principu ORC zaměřili v Univerzitním centru energeticky efektivních budov ČVUT (UCEEB). Výzkum tepelných cyklů s nízkým výkonem se jevil jako perspektivní v oblasti mikrokogenerace a využití odpadního tepla. Zvýšený zájem o ORC souvisel především s vývojem „domácí“‎ mikroelektrárny WAVE, která nyní již úspěšně „běží“‎ ve zkušebním provozu.

Nasazení řídicího systému v teplárně Náchod

Koncem května tohoto roku dokončila společnost ZAT v teplárně Náchod výměnu vstupně výstupních modulů v demi-stanici. Implementovaly se zde moduly B&R s převedením řízení pod nový řídicí systém SandRA, které tak navázalo na implementaci nového řídicího systému z podzimu loňského roku.

Ekodesign výrobních strojů

Pojem ekodesign zejména v Evropské unii již téměř zdomácněl. Je nazírán jak z té lepší stránky - co je "eko", je dobré pro životní prostředí a tím i pro společnost -, tak i z té kontroverzní stránky - legislativa hájící zájmy životního prostředí může být problematická z jiných pohledů.

Lisy na lamely elektromotorů

V červnu, nejprve v závodě v Göppingenu a posléze v Berlíně na výstavě Coil Winding Expo, představila skupina Schuler svůj první vysokorychlostní lis řady Smartline SA-S pro vysekávání lamel vysoce energeticky účinných elektromotorů.

Stroje v pohybu – Vrtulník na Marsu

Vědci a technici z amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) právě řídí jednu z nejnáročnějších operací v dějinách kosmonautiky. Expedice Mars 2020 hledá známky bývalého života na sousední planetě. Kromě pojízdné laboratoře je na Marsu také první stroj, který létá vlastní silou na jiné planetě, než je Země.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem 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