Наукова періодика України
Not a member yet
11185 research outputs found
Sort by
Розробка інтелектуального методу планування задач у гетерогенних розподілених інформаційних системах
No full textThe object of this study is the task scheduling process in heterogeneous distributed information systems. The scientific task addressed relates to the low efficiency of resource management, especially under conditions of dynamic workload and significant uncertainty, which are typical for distributed information systems. An intelligent task scheduling method has been devised for heterogeneous distributed information systems, which effectively combines DAG (Directed Acyclic Graph) and GERT (Graphical Evaluation and Review Technique) models with advanced artificial intelligence algorithms. The proposed method employs a Graph Attention Network (GAT) to account for probabilistic dependences between tasks and Proximal Policy Optimization (PPO) for dynamic control of task distribution within the system. Furthermore, a Bayesian method is used to optimize the assignment of tasks to computing nodes. The use of the proposed method reduced the average task execution time from 51.5 to 35.2 seconds, and the standard deviation of the load between nodes from 0.47 to 0.22.
These results are explained by the flexibility of the models to unforeseen changes and the ability to self-learn based on accumulated data. A feature of the method is the combination of classical graph models with probabilistic estimation and adaptive AI mechanisms, which made it possible not only to take into account the dynamics of the environment but also to ensure accurate response to changes in resource availability. By using GERT graphs, the algorithm forms alternative planning paths in case of failures or unforeseen delays, and machine learning components provide self-correction of decisions. The method is oriented towards application in cloud and IoT infrastructures, in which scalability, planning accuracy, and resilience to changes are criticalОб’єктом дослідження є процес планування задач у гетерогенних розподілених інформаційних системах. Розроблений метод використовує Graph Attention Network (GAT) для врахування ймовірнісні залежності між задачами та Proximal Policy Optimization (PPO) для динамічного керування розподілом задач у системі. Наукова проблема полягає у низькій ефективності управління ресурсами, особливо в умовах динамічного навантаження та значної невизначеності, що характерно для розподілених інформаційних систем. Розроблено інтелектуальний метод планування задач у гетерогенних розподілених інформаційних системах, який ефективно поєднує графові моделі DAG (Directed Acyclic Graph) і GERT (Graphical Evaluation and Review Technique) з передовими алгоритмами штучного інтелекту. Крім того, використовується метод Байєса для оптимізації призначення задач обчислювальним вузлам. Використання запропонованого методу дозволило зменшити середній час виконання задач з 51.5 до 35.2 секунди, а стандартне відхилення навантаження між вузлами – з 0.47 до 0.22. Такі результати пояснюються гнучкістю моделей до непередбачуваних змін і можливістю самонавчання на основі накопичених даних. Особливістю методу є поєднання класичних графових моделей із ймовірнісною оцінкою та адаптивними механізмами штучного інтелекту, що дозволило не лише врахувати динаміку середовища, а й забезпечити точне реагування на зміну доступності ресурсів. Завдяки використанню GERT-графів алгоритм формує альтернативні шляхи планування у випадку збоїв або непередбачених затримок, а компоненти машинного навчання забезпечують самокорекцію рішень. Метод орієнтований на застосування в хмарних та IoT-інфраструктурах, де критичними є масштабованість, точність планування та стійкість до змі
Визначення впливу конструктивних особливостей систем агровольтаїки на ефективність трекінгу
No full textThe object of this study is agrivoltaics systems. The task addressed relates to determining the tracking efficiency of agrivoltaics systems. The subject of the study is the dependence of the tracking efficiency of agrivoltaics systems on their design features and the dependence of the area coverage efficiency of photovoltaic panels on the distance between the arrays in an agrivoltaics system during the highest solar activity.
It was established that the tracking efficiency of an agrivoltaics system with a horizontal axis of rotation and the orientation of the axis of rotation "East-West" is 34.75%, and for an agrivoltaics system with an orientation "North-South" – 52.89%. The tracking efficiency of an agrivoltaics system with an orientation "North-South" and the axis of rotation set at an angle of latitude (50°) is 67.95%. At the same time, with the rotation axis set in such a way that the photovoltaic modules track the flow of sunlight also in the vertical plane, this value is 69.5%. The length of the day during the operation of the agrivoltaics system varies from 12 hours on March 21 and September 21 to 16 hours on June 21. This combination of the time of switching on and off the agrivoltaics system and the length of the day leads to the fact that the angle of inclination of the photovoltaic modules relative to the plane of their axis of rotation is 45°.
The obtained value of the angle of inclination of the photovoltaic modules relative to the plane of the axis of rotation in the agrivoltaics system has made it possible to determine the distance between agrivoltaics arrays, which was 3.79 m. If one takes into account the specified distance between the agrivoltaics arrays, the efficiency of covering the area with photovoltaic modules during the highest solar activity will be 52.8%.
The research results could be used as a basis for designing agrivoltaics system structures at different latitudes as well as assessing their economic efficiencyОб’єктом дослідження є системи агровольтаїки. Вирішувалася проблема визначення ефективності трекінгу систем агровольтаїки. Предметом дослідження є залежність ефективності трекінгу систем агровольтаїки від їх конструктивних особливостей та залежність ефективності покриття площі фотоелектричними панелями від відстані між масивами системи агровольтаїки під час найбільшої сонячної активності.
Встановлено, що значення ефективності трекінгу системи агровольтаїки із горизонтальною віссю обертання та орієнтацією осі обертання «Схід-Захід» становить 34,75 %, а для системи агровольтаїки із орієнтацією «Північ-Південь» − 52,89 %. Значення ефективності трекінгу системи агровольтаїки із орієнтацією «Північ-Південь» та віссю обертання встановленою під кутом широти (50 º) становить 67,95 %. У той же час, при осі обертання встановленою таким чином, щоб фотоелектричні модулі відслідковували потік сонячних променів також у вертикальній площині це значення становить 69,5 %. Протяжність дня під час роботи системи агровольтаїки змінюється від 12 годин 21 березня та 21 вересня до 16 годин 21 червня. Така комбінація часу увімкнення-вимкнення системи агровольтаїки в роботу та протяжності дня призводить до того, що кут нахилу фотоелектричних модулів відносно площини їх осі обертання становить 45 º. Отримане значення кута нахилу фотоелектричних модулів відносно площини осі обертання в системі агровольтаїки дозволило визначити відстань між масивами агровольтаїки, яка становила 3,79 м. Якщо прийняти до уваги зазначену відстань між масивами агровольтаїки, то ефективність покриття площі фотоелектричними модулями під час найвищої сонячної активності становитиме 52,8 %.
Результати досліджень можуть бути покладені в основу розробки конструкцій системи агровольтаїки на різних широтах та оцінки їх економічної ефективност
Розробка маркетингової стратегії для ефективного управління інформаційним середовищем технопарку
No full textThe object of the study is the managing the information environment of technology parks in Azerbaijan, formed taking into account the competitive specifics of technology parks. Disclosing the problem of high-quality management of the information environment of the technology park requires analyzing the marketing strategy, taking into account the key factors of competition. It is necessary to take into account the key criteria for success and the dominant competitive conditions. The article also presents the main results of a study conducted at the regional universities of Azerbaijan (Sumgait State University and Azerbaijan Technological University) with the aim of developing information and economic mechanisms for the organization and effective operation of technology parks with their further application in the educational environment. Among them: modernization to meet modern requirements; use of marketing tools; adaptation of communication strategy; integration of advanced information technologies; implementation of innovative solutions. In an era of economic growth and dynamism, ideas that seemed like dreams become reality, ahead of their time. Adequate response and application of information technologies in the management of the information environment of the technology park allows to set the direction of the marketing strategy in the new conditions. The study identified three key factors that can have a direct or indirect impact on the organization of an effective consistent approach to the implementation and use of a marketing strategy in the management of a technology park. The obtained results can be used in universities of Azerbaijan, while it is necessary to take into account the key criteria for success and the current competitive conditionsОб’єктом дослідження є управління інформаційним середовищем технологічних парків Азербайджану, сформованого з урахуванням конкурентної специфіки технологічних парків. Розкриття проблеми якісного управління інформаційним середовищем технологічного парку вимагає аналізу маркетингової стратегії з урахуванням ключових факторів конкуренції. Необхідно враховувати ключові критерії успіху та домінуючі конкурентні умови. У статті також наведено основні результати дослідження, проведеного в регіональних університетах Азербайджану (Сумгаїтському державному університеті та Азербайджанському технологічному університеті) з метою розробки інформаційно-економічних механізмів організації та ефективної діяльності технопарків з подальшим їх застосуванням в освітньому середовищі. Серед них: модернізація під сучасні вимоги; використання інструментів маркетингу; адаптація комунікаційної стратегії; інтеграція передових інформаційних технологій; впровадження інноваційних рішень. В епоху економічного зростання та динамізму ідеї, які здавалися мріями, стають реальністю, випереджаючи свій час. Адекватне реагування та застосування інформаційних технологій в управлінні інформаційним середовищем технологічного парку дозволяє задати напрямок маркетингової стратегії в нових умовах. У дослідженні визначено три ключові фактори, які можуть мати прямий або опосередкований вплив на організацію ефективного послідовного підходу до впровадження та використання маркетингової стратегії в управлінні технологічним парком. Отримані результати можуть бути використані в університетах Азербайджану, при цьому необхідно враховувати ключові критерії успішності та поточні умови конкурс
Виявлення ефективності застосування на швидкісних транспортних засобах радіальної установки колісних пар та нахилу кузова при руху по кривих ділянках колії
No full textThe object of this study is a high-speed railroad vehicle. The introduction of high-speed traffic on Ukrzaliznytsia is constrained by the structure of the track, which has up to 30% of curved sections where the speed is limited in terms of traffic safety and passenger comfort. In addition, with increasing speed, the wear of wheel rims increases significantly. This gives rise to the problem of organizing high-speed traffic. One direction to solve it (very expensive) is to design a high-speed track where curved sections are absent or have a radius of several kilometers. Another option (less expensive) is to design vehicles with devices that partially compensate for centrifugal force – gravitational, by tilting the body. To reduce the wear of wheel rims, systems for radial installation of wheelsets in curves are quite effective.
Almost 50 years of experience in using radial wheelset and body tilt systems on curved track sections in Switzerland, Norway, etc. proves their high efficiency in solving the problems of rim wear and passenger comfort.
The study reported here was conducted by computer simulation. For this purpose, a mathematical model of the dynamics of high-speed rail vehicle movement along a curved track section with a radius of 350 m and an increase in the outer rail by 0.15 m was synthesized. The feasibility of simultaneously equipping vehicles with systems for forced radial wheelsets and forced body tilt has been proven.
On routes containing 30% of curves with a radius close to 350 m, this will reduce train travel time by 8.3%. This percentage will increase proportionally in accordance with the increase in the length of curved sections along the routeОб’єктом дослідження є швидкісний залізничний транспортний засіб. Впровадження швидкісного руху на Укрзалізниці стримується будовою колії, яка має до 30 % кривих ділянок, де швидкість обмежено за умов безпеки руху та комфорту пасажирів. Також із ростом швидкості руху суттєво збільшується знос гребнів коліс. Тому виникає одна з проблем при організації швидкісного руху. Один з напрямків її вирішення (дуже коштовний), полягає у створенні швидкісної колії, де криві ділянки відсутні, або мають радіус декілька кілометрів. Другий (менш коштовний) напрямок полягає у створенні транспортних засобів з пристроями, які частково компенсують відцентрову силу – гравітаційною, шляхом нахилу кузова. Для зменшення зносу гребнів коліс достатньо ефективні системи для радіальної установки колісних пар у кривих.
Майже 50-річний досвід використання систем радіальної установки колісних пар та нахилу кузова на кривих ділянках колії у Швейцарії, Норвегії та ін. доводить їх високу ефективність у вирішенні проблем зносу гребнів та комфорту пасажирів.
Дослідження проведено шляхом моделювання з використанням комп’ютерних технологій. Для цього синтезовано математичну модель динаміки руху швидкісного залізничного транспортного засобу по кривій ділянці колії з радіусом 350 м та підвищенням зовнішньої рейки на 0,15 м. Доведено доцільність одночасного обладнання транспортних засобів системами для примусової радіальної установки колісних пар та примусового нахилу кузова. На маршрутах, які містять 30% кривих з радіусом, що наближений до 350 м, це дозволить зменшити час руху поїздів на 8,3%. Цей відсоток буде пропорційно зростати – відповідно до збільшення на маршруті протяжності кривих діляно
Визначення ефективності застосування кінцевих автоматів у шифруванні та дешифруванні
No full textThe contemporary cryptographic field is marked by efforts to enhance traditional methods through the integration of novel mathematical concepts. This fusion seeks to address the shortcomings of classical cryptography, tackle emerging security challenges, and devise more sophisticated data protection systems. Among these innovations is the application of finite automata, or CryptoAutomata, used as encoders and decoders. The object of this research is the use of finite automata, specifically CryptoAutomata, in cryptographic systems. The study addresses the problem of vulnerabilities in classical cryptographic methods, which include susceptibility to emerging cryptanalytic attacks and inefficiencies in computational overhead.
The essence of the obtained results lies in demonstrating the practical implementation and cryptographic advantages of reversible finite automata, including surjective and Mealy automata, integrated into encryption systems. Due to the inherent properties of these automata, such as reversibility, composability, and computational efficiency, the authors were able to increase the security of encryption, significantly complicating cryptanalysis attempts. These results are primarily explained by the compositional approach, which involves combining multiple finite automata to form complex encryption structures. Rigorous statistical evaluations were carried out, including NPCR and UACI, which yielded NPCR values ranging between 99.56% to 99.61% and UACI values around 33%, affirming strong resistance to differential attacks. Additionally, noise resilience was confirmed through PSNR evaluations, achieving values above 35 dB even under significant noise conditions, thereby validating robustness in practical scenarios. Furthermore, the cryptographic strength was substantiated by NIST statistical randomness testsСучасна криптографічна галузь відзначена зусиллями вдосконалити традиційні методи шляхом інтеграції нових математичних концепцій. Це спрямоване на усунення недоліків класичної криптографії, вирішення нових проблем безпеки та розробку більш складних систем захисту даних. Серед цих інновацій – застосування кінцевих автоматів, або CryptoAutomata, які використовуються як кодери та декодери. Об'єктом цього дослідження є використання скінченних автоматів, зокрема криптоавтоматів, у криптографічних системах. Дослідження розглядає проблему вразливостей у класичних криптографічних методах, які включають схильність до нових криптоаналітичних атак та неефективність обчислювальних витрат.
Суть отриманих результатів полягає в демонстрації практичної реалізації та криптографічних переваг оборотних скінченних автоматів, включаючи сюр'єктивні автомати та автомати Мілі, інтегровані в системи шифрування. Завдяки властивим цим автоматам властивостям, таким як оборотність, компонуємість та обчислювальна ефективність, вдалося підвищити безпеку шифрування, значно ускладнивши спроби криптоаналізу. Ці результати пояснюються, перш за все, композиційним підходом, який передбачає об'єднання кількох скінченних автоматів для формування складних структур шифрування. Були проведені ретельні статистичні оцінки, включаючи NPCR та UACI, які дали значення NPCR у діапазоні від 99,56% до 99,61% та значення UACI близько 33%, що підтверджує сильну стійкість до диференціальних атак. Крім того, стійкість до шуму була підтверджена за допомогою оцінок PSNR, досягнувши значень понад 35 дБ навіть за умов значного шуму, що підтверджує надійність у практичних сценаріях. Крім того, криптографічну стійкість було підтверджено статистичними тестами випадковості NIS
Оптимізація керування синхронним двигуном на постійних магнітах: порівняльне дослідження методів на основі МПКС
No full textThis study focuses on optimizing the control of permanent magnet synchronous motors (PMSMs) by introducing a new model predictive current control (MPCC) strategy, integrated with the adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS), referred to as ANFIS-MPCC. The main problem addressed in this research is the challenge of improving the dynamic response of PMSMs under varying operating conditions, particularly under rapid load and speed variations. Traditional control methods like proportional-integral MPCC (PI-MPCC) and artificial neural network MPCC (ANN-MPCC) are compared with the proposed ANFIS-MPCC method to evaluate its effectiveness in solving issues such as overshoot reduction, settling time minimization, and harmonic distortion (THD) suppression. The results show that ANFIS-MPCC significantly outperforms the traditional methods, with overshoot reduced to 0.015%, a settling time of 0.00147 seconds, and THD minimized to 2.0% at rated speed and 2.02% at low speed. These improvements demonstrate that ANFIS-MPCC is highly effective in controlling PMSMs, particularly in systems exposed to rapid load changes and dynamic speed variations. The method's key advantage lies in its integration of fuzzy logic and neural networks, allowing superior handling of nonlinearities and dynamic load conditions. The results suggest that ANFIS-MPCC is especially beneficial for industrial motor control systems and electric vehicles, where fast response, stability, and low harmonic distortion are crucialЦе дослідження зосереджено на оптимізації керування синхронними двигунами з постійними магнітами (СДПМ) шляхом впровадження нової модельної стратегії прогнозного керування струмом (МПКС), інтегрованої з адаптивною системою нейронечіткого виводу (ІАСНВ), що називається ІАСНВ - МПКС. Основною проблемою, що розглядається в цьому дослідженні, є покращення динамічної реакції СДПМ за різних робочих умов, особливо за швидких змін навантаження та швидкості. Традиційні методи керування, такі як пропорційно-інтегральний МПК (ПІ-МПК) та штучна нейронна мережа ПКСМ (ШНМ-МПКС), порівнюються із запропонованим методом ІАСНВ-МПКС для оцінки його ефективності у вирішенні таких проблем, як зменшення перерегулювання, мінімізація часу встановлення та придушення гармонійних спотворень (ВГС). Результати показують, що ІАСНВ- МПКС значно перевершує традиційні методи, зі зменшенням перерегулювання до 0,015%, часом встановлення 0,00147 секунди та мінімізацією ВГС до 2,0% при номінальній швидкості та 2,02% при низькій швидкості. Ці вдосконалення демонструють, що ІАСНВ-МПКС є високоефективним у керуванні СДПМ, особливо в системах, що піддаються швидким змінам навантаження та динамічним коливанням швидкості. Ключова перевага методу полягає в інтеграції нечіткої логіки та нейронних мереж, що дозволяє краще обробляти нелінійності та динамічні умови навантаження. Результати свідчать про те, що ІАСНВ-МПКС особливо корисний для промислових систем керування двигунами та електромобілів, де швидка реакція, стабільність та низький коефіцієнт гармонійних спотворень є критично важливим
Розробка методу узгодження даних при реплікації у мультихмарних системах
No full textThis study’s object is the consistency of replication data in geo-distributed multicloud systems. The task under consideration is to devise a method for interval ordering of incoming requests by forming a sequence of general order numbers, according to which the order of writing data to geo-distributed replicas is executed.
A feature of the proposed method is the a priori determination of equally long non-intersecting intervals of adjustment of incoming packet numbers, during which the incoming packet numbers are ordered. Grouping users into conditional clusters according to geographical location around brokers makes it possible to determine the priorities of sorting incoming packets. Brokers should be located near the leading replica of each cloud service provider and accept write requests from users from the nearest conditional cluster. In addition, the ordering of incoming packets occurs in the order of their arrival at each broker during the specified intervals. These mechanisms make it possible to synchronize data write operations in one step of global communication between geo-distributed replicas of separate cloud service providers.
To estimate the latency of forming the total ordered sequence of incoming packet numbers, a simulation model has been built, whose feature is the ability to reproduce a different number and geographical location of replicas. The stability of a latency in coordinating incoming write requests in geo-distributed multicloud system with an increase in the intensity of the incoming flow by even 70 times has been shown experimentally.
The results make it possible not only to reduce the latency of writing data to replicas of existing multicloud systems but also to choose the best geographical location of cloud service provider resources when designing new onesОб’єктом дослідження є узгодження даних реплікації у георозподілених мультихмарних системах. Вирішувалась проблема розробки методу інтервального впорядкування вхідних запитів шляхом формування послідовності номерів загального порядку, за якими виконується порядок запису даних у георозподілені репліки. Особливістю запропонованого методу є апріорне визначення рівно тривалих непересічних інтервалів коригування номерів вхідних пакетів, протягом яких номери вхідних пакетів впорядковуються. Групування користувачів в умовні кластери за географічним розміщенням навкруги брокерів дозволяє визначити пріоритети сортування вхідних пакетів. Брокери мають розташовуватися поблизу ведучої репліки кожного провайдера хмарних послуг та приймати запити на запис від користувачів найближчого умовного кластеру. Додатково впорядкування вхідних пакетів відбувається за черговістю їх надходження до кожного брокеру протягом визначених інтервалів коригування. Ці механізми дозволяють виконати синхронізацію операцій запису даних за один крок глобального зв’язку між георозподіленими репліками різних провайдерів хмарних послуг. Для оцінки затримок при формуванні загальної послідовності номерів вхідних пакетів розроблено імітаційну модель, особливістю якої є можливість відтворення різної кількості та географічного розміщення реплік. Експериментально показана стійкість затримки узгодження вхідних запитів на запис у мультихмарних системах при підвищенні інтенсивності вхідного потоку у навіть 70 разів. Отримані результати дозволяють не тільки знизити затримку запису даних у репліки вже існуючих мультихмарних систем, але й обрати найкраще географічне розташування ресурсів постачальників хмарних послуг під час проектування нови
Розробка підходу до підвищення якості зображень для діагностики діабетичної ретинопатії
No full textThe object of the study is the accuracy of diabetic retinopathy diagnosis based on retinal images. This study investigates convolutional neural network (CNN) models for the automatic detection of diabetic retinopathy (DR) from retinal images. The main problem lies in the insufficient effectiveness of basic CNN models in recognizing DR stages on fundus images. The core problem addressed is the suboptimal performance of baseline CNNs in identifying DR stages from medical imagery. To solve this, two CNN architectures were thoroughly evaluated: a baseline model and an enhanced model integrating advanced preprocessing techniques such as image resizing (256 × 256 and 512 × 512), the image normalization, and data augmentation methods. The enhanced model outperformed the original, achieving a validation accuracy of 91% compared to 88% for the baseline, and demonstrating reduced loss during both training and validation. This improvement is attributed to the optimized input image quality and increased variability in the training set, which enhanced the model’s ability to generalize and avoid overfitting. A distinctive feature of the results lies in the synergy between preprocessing and CNN architecture, which enabled significantly improved classification performance even under hardware constraints. These limitations suggest that further gains are possible with extended computational resources and access to larger datasets. The practical applicability of the findings is evident in the potential deployment of such models in clinical screening systems to support early and accurate DR diagnosis. The models were trained on a proprietary dataset of expert-labeled, high-resolution retinal images, similar in format to EyePACS and APTOS, though not publicly available due to ethical considerationsОб’єктом дослідження є точність діагностики діабетичної ретинопатії за зображеннями сітківки. У цьому дослідженні розглядаються моделі згорткових нейронних мереж (CNN) для автоматичного виявлення діабетичної ретинопатії (ДР) за зображеннями сітківки. Основна проблема полягає в недостатній ефективності базових моделей CNN при розпізнаванні стадій ДР на медичних зображеннях очного дна. З метою її вирішення було оцінено дві архітектури CNN: базову модель та вдосконалену модель, яка включала сучасні методи попередньої обробки даних, зокрема зміну розміру (256 × 256 і 512 × 512), нормалізацію, а також застосування технік аугментації, таких як повороти, зсуви, дзеркальне відображення та зміна яскравості для підвищення варіативності навчального набору. Вдосконалена модель показала вищу точність (91% проти 88% у базової) та менші втрати як на етапі навчання, так і валідації. Покращення результатів пояснюється підвищеною якістю вхідних даних та більшим різноманіттям тренувального набору, що сприяло кращому узагальненню та зниженню переобучення. Відмінною рисою отриманих результатів є синергія між попередньою обробкою та архітектурою мережі, яка забезпечила значне покращення точності класифікації навіть в умовах обмежених обчислювальних ресурсів. Це свідчить про перспективність подальших досліджень з використанням більших наборів даних і розширених ресурсів. Практична значущість результатів полягає в можливості застосування таких моделей у клінічних системах для раннього та точного виявлення ДР. Моделі були натреновані на приватному наборі високоякісних зображень очного дна з експертною розміткою, подібному за структурою до EyePACS та APTOS, але не доступному публічно з етичних міркуван
Оцінка палива на основі торію для 12-річної експлуатації малих модульних реакторів з киплячою водою без перезаправки
No full textThe object of this study is an 870 MW small modular boiling water reactor (SMR-BWR) core that is expected to operate for 12 years without refueling. The main issue addressed is conventional BWR designs' limited fuel cycle duration, typically requiring refueling every 2–3 years. This short refueling period increases operational costs, leads to more extended maintenance downtimes, and generates larger volumes of spent fuel waste. This study examines the neutronic performance of thorium-based fuels, namely (Th-235U)O2 and (Th-233U)O2, and compares them with standard UO2 fuel in an SMR-BWR core configuration. The reactor core is a heterogeneous core consisting of 3 fuel zones. To control reactivity, a burnable poison in the form of B4C is also added to the fuel. Neutronic calculations are performed using the standard reactor analysis code (SRAC) system with the JENDL-4.0 nuclear data library. The SRAC code uses the PIJ module for fuel cell level calculations and the CITATION module for reactor core level calculations. The results show that (Th-233U)O2 offers the most stable Keff over a 12-year operating period, consistently remaining above the criticality threshold at all fuel volume fractions. In addition, this fuel type exhibits the most uniform power density distribution and the lowest PPF values, reducing the potential for thermal hotspots. (Th-233U)O2 fuel can achieve a burnup level of around 50,000 MW/ton, which aligns with SMR-BWR standards. UO2 and (Th-235U)O2 fuels show a more pronounced Keff decrease and less favorable power distribution characteristics. These findings underline the potential of (Th-233U)O2 as a promising candidate for long-cycle, continuous SMR-BWR applications without refuelingОб'єктом цього дослідження є активна зона малого модульного реактора з киплячою водою (ММРКВ) потужністю 870 МВт, яка, як очікується, працюватиме 12 років без перезавантаження палива. Основною проблемою, що розглядається, є обмежена тривалість паливного циклу традиційних конструкцій реакторів з киплячою водою (РКВ), яка зазвичай вимагає перезавантаження палива кожні 2–3 роки. Цей короткий період перезавантаження палива збільшує експлуатаційні витрати, призводить до триваліших простоїв на технічне обслуговування та генерує більші обсяги відпрацьованого палива. У цьому дослідженні розглядаються нейтронні характеристики палива на основі торію, а саме (Th-235U)O2 та (Th-233U)O2, та порівнюються зі стандартним паливом UO2 у конфігурації активної зони ММРКВ. Активна зона реактора є гетерогенною, що складається з 3 паливних зон. Для контролю реактивності до палива також додається горюча отрута у вигляді B4C. Нейтронні розрахунки виконуються за допомогою стандартної системи коду аналізу реактора (СКАР) з бібліотекою ядерних даних JENDL-4.0. Код СКАР використовує модуль PIJ для розрахунків рівня паливних елементів та модуль CITATION для розрахунків рівня активної зони реактора. Результати показують, що (Th-233U)O2 пропонує найстабільніший показник Keff протягом 12-річного періоду експлуатації, постійно залишаючись вище порогу критичності для всіх об'ємних часток палива. Крім того, цей тип палива демонструє найрівномірніший розподіл густини потужності та найнижчі значення коефіцієнта пікової потужності (КПП), що зменшує потенціал теплових гарячих точок. Паливо (Th-233U)O2 може досягти рівня вигорання близько 50 000 МВт/тонну, що відповідає стандартам ММРКВ. Палива UO2 та (Th-235U)O2 демонструють більш виражене зниження Keff та менш сприятливі характеристики розподілу потужності. Ці результати підкреслюють потенціал (Th-233U)O2 як перспективного кандидата для тривалоциклових, безперервних застосувань ММРКВ без перезаряджанн
Визначення закономірностей тепло- і масообміну в проміжному ківші сортової машини безперервного лиття заготовок
No full textThis study’s object is the thermal state of the tundish ladle in a continuous billet casting machine, aimed at prolonging the duration of the series of melts.
This paper reports the numerical modeling of the heat and mass transfer processes in the tundish ladle of a continuous billet casting machine (CCM). The model takes into account the hydrodynamics of liquid steel, as well as the temperature distribution in the multilayer lining and the ladle casing; it also makes it possible to predict local wear of the lining based on the analysis of the technological parameters of the process and the chemical composition of steel. Special attention is paid to the study of the temperature and turbulent characteristics of the flow, the residence time of the steel in the ladle, and the influence of its composition on the intensity of destruction of the lining layers.
The results make it possible to localize critical areas of thermal and mechanical overload of the ladle lining, in particular the contact zones of the liquid steel jet and the wall areas near the turbos tops, where the following are recorded: shear stress up to 275 Pa; turbulent kinetic energy over 0.14 m2/s2; and metal temperature up to 1830 K.
The local wear map built shows the distribution of the lining erosion rate within 2.4–4.3 mm/h depending on the hydrodynamic and chemical conditions. The predictive model combines CFD parameters, the chemical composition of steel, and the pouring speed, which showed high accuracy confirmed by the coefficient of determination R2 = 0.99937.
A feature of the result is the comprehensive combination of local flow conditions and steel composition with the erosion model, which has made it possible to give engineering-based recommendations for optimizing the ladle operating modes.
The developed predictive model of liner wear rate could be used to monitor its condition, improve ladle operating modes, and increase the reliability of the continuous casting processОб’єкт дослідження – тепловий стан проміжного ковша сортової машини безперервного лиття заготовок, для підвищення тривалості серії плавок.
У роботі виконано чисельне моделювання процесів тепло- і масообміну в проміжному ківші сортової машини безперервного лиття заготовок (МБЛЗ). Модель враховує гідродинаміку рідкої сталі, розподіл температур у багатошаровій футерівці та кожусі промковша, та дає змогу прогнозувати локальний знос футерівки на основі аналізу технологічних параметрів процесу і хімічного складу сталі. Особливу увагу приділено дослідженню температурних і турбулентних характеристик потоку, часу перебування сталі в ківші та впливу її складу на інтенсивність руйнування шарів футерівки.
Отримані результати дозволяють локалізувати критичні ділянки термічного та механічного перенавантаження футерівки ковша, зокрема зони контакту струменя рідкої сталі та пристінні області поблизу турбостопів, де фіксуються: зсувне напруження до 275 Па, турбулентна кінетична енергія понад 0,14 м2/с2 і температура металу до 1830 K.
Розроблена карта локального зносу показує розподіл швидкості ерозії футерівки в межах 2,4–4,3 мм/год залежно від гідродинамічних і хімічних умов. Прогностична модель поєднує CFD-параметри, хімічний склад сталі і швидкість розливання, яка показала високу точність, що підтверджується коефіцієнтом детермінації R2 = 0.99937.
Особливістю отриманого результату є комплексне поєднання локальних умов течії та складу сталі з ерозійною моделлю, що дало змогу дати інженерно обґрунтовані рекомендації щодо оптимізації режимів роботи ковша.
Розроблена прогностична модель швидкості зносу футерівки може бути використана для моніторингу її стану, вдосконалення режимів роботи ковша та підвищення надійності процесу безперервного лиття