Жизнеспособность систем управления атомными электростанциями на базе блокчейна

В быстро меняющемся мире технологий ядерная отрасль ищет инновационные решения для повышения безопасности, прозрачности и эффективности. Одним из таких перспективных технологий является блокчейн, который предлагает децентрализованный и безопасный метод отслеживания и проверки транзакций. 

Это руководство Cryptopolitan исследует потенциал технологии блокчейн в управлении атомными электростанциями и на различных этапах цепочки поставок ядерной энергии, от добычи урана до управления отходами.

Обзор блокчейна и атомных электростанций

Электростанции все чаще внедряют автоматизацию, что приводит к росту использования компьютерных систем. Для поддержки этого внедряется Система управления электростанцией (PMS). Эта система помогает в эффективной эксплуатации и управлении объектами электростанции. Она включает такие задачи, как ежедневное планирование работ, планы технического обслуживания, планирование остановок и управление материалами. Планирование остановок включает перечисление задач, распределение ресурсов и составление расписания, в то время как управление материалами сосредоточено на деталях оборудования, хранении и процессах заказа.

Кроме того, PMS может помогать с проверками радиационной безопасности, квалификацией работников, калибровкой инструментов и управлением специализированным оборудованием. В энергетическом секторе также наблюдается сдвиг в сторону использования экспертных систем для различных задач. Эти системы предоставляют ценные рекомендации для таких задач, как химия воды в реакторах с водой под давлением, действия в чрезвычайных ситуациях и планирование топлива.

Однако проблема управления атомными электростанциями заключается в обеспечении доверия со стороны регуляторов и общественности. Были случаи использования неоригинальных деталей или задержек в сообщении о проблемах. Для решения этих проблем предлагается интегрировать технологию блокчейн с PMS. Блокчейн предлагает такие преимущества, как безопасность данных, прозрачность и согласованность. Но важно отметить, что у него также есть проблемы, особенно касающиеся конфиденциальности и обработки больших объемов данных. Потенциальные применения блокчейна охватывают различные секторы, от финансов до государственных услуг и даже промышленных процессов. Одним из самых перспективных направлений применения блокчейна является управление цепочками поставок.

Как атомные электростанции реагируют на аварии или отказы

Международно признанные органы, такие как Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) и Агентство по ядерной энергии ОЭСР (OECD/NEA), создали систему рейтингов для измерения серьезности событий на ядерных объектах. Эта система, известная как Международная шкала ядерных событий и аварий (INES), обеспечивает последовательную оценку ядерных инцидентов и их легкое понимание общественностью и СМИ. Инициированная в 1990 году и широко принятая к 1992 году, INES используется примерно в 60 странах, включая Корею. В этой шкале рейтинги от 4 до 7 указывают на ядерные аварии, а от 0 до 3 означают отказы.

Когда происходит инцидент, оператор атомной электростанции оперативно сообщает детали соответствующим органам, таким как Комиссия по ядерной безопасности и безопасности (NSSC) и Корейский институт ядерной безопасности (KINS). В зависимости от серьезности эти органы направляют экспертные команды для расследования инцидента, определения его причин и предложения мер по предотвращению. Их выводы затем рассматриваются NSSC, которое дает рекомендации электростанции о дальнейших действиях. С 2013 года действуют автоматизированные системы оповещения и обмена сообщениями для обеспечения прозрачности и предотвращения сокрытия информации. Однако остаются проблемы с обеспечением полной прозрачности при сообщении об инцидентах.

Проблемы с текущей системой управления электростанцией

Эксплуатация системы управления электростанцией сопряжена с рядом проблем:

• Быстрый ремонт устройств: Когда оборудование выходит из строя, критически важно устранить неисправность promptly. Это требует наличия запасных частей или системы для их быстрого заказа. Сотрудничество с крупными производителями оборудования или обмен информацией о техническом обслуживании между аналогичными электростанциями может ускорить этот процесс.

• Документирование аварий и отказов: Крайне важно вести точную запись обо всех инцидентах. Однако в условиях высокого давления может быть сложно точно документировать события. Записи, касающиеся эксплуатации, неисправностей и технического обслуживания систем безопасности, должны прозрачно сообщаться в соответствии с регуляторными требованиями. Чтобы обеспечить доверие общественности и предотвратить подозрения в сокрытии информации, необходима прозрачная, институционализированная система отчетности и раскрытия информации.

Интеграция блокчейна в операции атомных электростанций

Технология блокчейн — это децентрализованная система реестров, предназначенная для облегчения цифровых транзакций. Хотя многие знакомы с тем, как Интернет вещей (IoT) обрабатывает информацию, растут опасения по поводу ее безопасности. Здесь вступает в игру блокчейн, предлагая решение этих проблем безопасности.

Основная цель интеграции блокчейна в управление атомными электростанциями — обеспечить объективную и прозрачную обработку конфиденциальной информации. Вместо централизованной системы блокчейн работает в децентрализованном режиме. 

Для атомных электростанций это означает, что он может помочь предотвратить любые несанкционированные изменения данных, гарантируя, что любые ошибки или ошибки операторов не будут скрыты. Кроме того, он предоставляет надежный способ мониторинга необходимых действий, предпринятых во время инцидентов.

Блокчейн для управления информацией на атомной электростанции

Хотя технология блокчейн может не революционизировать энергетический сектор из-за таких проблем, как надежность сети, потребление энергии и регуляторные риски, она имеет значительный потенциал для улучшения управления информацией на электростанциях. Интеграция блокчейна с системой DREAMS открывает возможность мониторинга событий и отказов с беспрецедентной прозрачностью и точностью.

Южная Корея эксплуатирует 25 атомных электростанций. С 2005 года Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) использует интегрированную систему управления электростанцией под названием DREAMS для мониторинга этих станций. Эта система была модернизирована в 2016 году, превратившись в систему Smart E-Tower, которая включает передовые технологии четвертой промышленной революции. 

Если в любой электростанции возникает проблема, система Smart E-Tower анализирует ее, разрабатывает решение и передает выводы обратно на соответствующую электростанцию. Этот централизованный подход также позволяет одновременно мониторить все электростанции, что позволяет принимать проактивные меры для решения общих проблем.

Интеграция блокчейна в систему управления информацией о предприятиях позволяет решить текущие проблемы, такие как:

• Обеспечение быстрых и безопасных реагирований на аварии или сбои, а также гарантирование точного отчётности перед надзорными органами.
• Благодаря блокчейну заранее определённые данные могут автоматически передаваться в соответствующие органы, а своевременный операционный опыт — обмениваться с другими предприятиями.
• Все заинтересованные стороны, представленные в виде узлов в блокчейне, могут прозрачно обмениваться информацией об авариях, сбоях и даже запасных частях.
• Для реализации этого видения интегрированной с блокчейном системы управления предприятием рекомендуется использовать разрешённую модель блокчейна.

Как блокчейн может улучшить цепочку поставок в атомной энергетике?

Разнообразие возможностей блокчейна можно использовать во всей цепочке поставок атомной энергетики, начиная со сложных цепочек поставок отдельных компонентов. Учитывая катастрофические последствия даже незначительных сбоев на атомных электростанциях, как показали недавние события, крайне важно обеспечить полную проверку каждого компонента и материала, используемых в производстве атомной энергии.

Ядерный сектор, как и многие другие, характеризуется сложными цепочками поставок. Что касается топлива, то путь начинается на урановых рудниках. За последние несколько десятилетий крупными поставщиками урана были такие страны, как Казахстан, Узбекистан, США, Россия и Германия. По данным Всемирной ядерной ассоциации, глобальный спрос на атомную энергию требует 67 500 тонн урана ежегодно.

Потенциал блокчейна в этой области огромен. Он может контролировать добычу и переработку урана, гарантируя безопасные и экологически чистые методы добычи, особенно в развивающихся экономиках, таких как Казахстан, где могут возникать опасения. Кроме того, блокчейн может предотвратить кражу или утрату урана с признанных месторождений. Текущие системы отчётности могут занимать более месяца, чтобы уведомить руководство шахт об отсутствии поставок урана. С помощью блокчейна это критически важное время отчётности можно значительно сократить, повысив безопасность и подотчётность.

Блокчейн для отслеживания обогащения урана 

После добычи следующим этапом в цепочке поставок ядерного топлива является обогащение урана. Важно понимать, что уран состоит из двух изотопов: U-235 и U-238. Процедура обогащения направлена на увеличение концентрации U-235 в уране. Хотя большинству атомных электростанций требуется уровень обогащения урана 3–5% U-235, некоторым требуются уровни до 20%.

С другой стороны, уран, предназначенный для ядерного оружия, должен достигать уровней обогащения до 90% U-235. Тревожный момент заключается в том, что технология, используемая для обогащения урана до уровней 5% или 20%, может быть адаптирована для достижения порога в 90%. Эта возможность злоупотребления подчёркивает строгие международные ограничения, наложенные на обогащение урана.

Блокчейн предлагает решение этой проблемы. Он может создавать постоянную запись о партиях обогащённого урана, укрепляя безопасное ведение документации между странами и частными организациями, управляющими объектами обогащения. Это может сыграть ключевую роль в предотвращении незаконного обогащения урана до оружейного уровня. После обогащения блокчейн может дополнительно обеспечить неизменяемую цепочку следования от объекта обогащения до атомной электростанции, где уран используется в качестве топлива.

Использование блокчейна для предотвращения поддельных изделий на атомных электростанциях

Хотя уран имеет решающее значение для производства ядерной энергии, это лишь один из компонентов цепочки поставок атомной энергетики. Другие важные элементы включают компьютерные системы и чипы, которые управляют выработкой энергии, а также базовые материалы, такие как керамика, сталь и бетон, составляющие инфраструктуру.

Острой проблемой в ядерном секторе, как и во многих других отраслях, является проникновение поддельных, мошеннических и подозрительных изделий (CFSI).

Проводя параллели с инициативой Walmart Food Trust, которая обязывает поставщиков отслеживать происхождение продуктов с помощью блокчейна, атомные электростанции могли бы принять аналогичный подход. Требование прослеживаемости всех материалов, вплоть до их базовых компонентов, через систему блокчейна могло бы существенно снизить риск использования поддельных изделий. Это, в свою очередь, минимизировало бы потенциальные аварии, вызванные некачественными или поддельными материалами.

Однако внедрение такой системы сопряжено с определёнными трудностями. Многие ядерные объекты в настоящее время полагаются на традиционное бумажное документооборот, не имея даже базовых компьютеризированных систем отслеживания своих цепочек поставок. Переход на систему на основе блокчейна потребует значительной перестройки их существующих процессов.

Отслеживание отходов атомных электростанций с помощью блокчейна

Помимо обеспечения безопасности ядерных материалов на ранних этапах и помощи в процессах инспекции, блокчейн emerges as a promising tool for overseeing nuclear waste management.

Уровень риска ядерных отходов варьируется. В то время как некоторые из них относительно безопасны, определённые типы отходов могут сохранять свою радиоактивность, представляя угрозу для здоровья человека на протяжении тысячелетий. Традиционные методы хранения отходов иногда давали сбой из-за коррозии, что приводило к опасным утечкам. Осознавая эти проблемы, такие страны, как США и Финляндия, разрабатывают стратегии хранения ядерных отходов глубоко в безопасных подземных хранилищах. Такие меры направлены на предотвращение загрязнения водоносных горизонтов и предотвращение потенциальной кражи или саботажа.

Для успеха этих стратегий подземного хранения критически важно тщательное отслеживание отходов. Здесь возможности блокчейна проявляются в полной мере.

В 2020 году была представлена заметная инициатива под названием SLAFKA. Это совместное усилие программы «Блокчейн на практике» Центра Стимсона, Финского агентства по радиации и ядерной безопасности (STUK) и Университета Нового Южного Уэльса в Австралии. SLAFKA — это прототип блокчейна, разработанный специально для защиты ядерных отходов. Проект сосредоточен на мониторинге отработанного топлива в подземных хранилищах, позволяя доверенным сторонам обмениваться важной информацией, сохраняя при этом общую конфиденциальность.

Заключение

Технология блокчейн, благодаря своим встроенным функциям прозрачности и безопасности, представляет собой трансформирующее решение для атомной энергетической отрасли. Интеграция блокчейна на различных этапах цепочки поставок ядерной энергии открывает возможности для усиления надзора, снижения рисков и повышения доверия общественности. По мере того как отрасль продолжает уделять приоритетное внимание безопасности и прозрачности, блокчейн может стать незаменимым инструментом в её арсенале.