Точность 99%: ученые ПетрГУ создали уникальный «цифровой двойник» для производства стратегических металлов

Исследователи ПетрГУ совершили прорыв в области высокотемпературной электрохимии. Они разработали математическую модель промышленного электролизера, расчеты которой совпадают с реальностью с погрешностью менее 1%. Виртуальные эксперименты ученых уже помогают создавать уникальные металлы для аэрокосмической и оборонной отраслей России.

Речь идет о численном моделировании сложнейшего процесса — электролиза в расплавах солей. Объектом исследования ученых ПетрГУ стал промышленный электролизер ДЭ-25.

Исследователям удалось добиться выдающегося результата: отклонение расчетных данных их математической модели от реальных измерений на действующей промышленной установке составило менее 1%. По сути, ученые создали высокоточный «цифровой двойник» сложного технологического процесса.

Оборудование ДЭ-25 эксплуатируется на АО «Чепецкий механический завод» (предприятие госкорпорации «Росатом»). Это уникальная площадка — единственный в России производитель кальция высокой чистоты, который критически важен для оборонной промышленности, аэрокосмической отрасли и металлургии.

Но сфера применения модели гораздо шире. Методы высокотемпературного электролиза, которые теперь можно моделировать с высочайшей точностью, лежат в основе производства целого ряда других стратегически важных металлов: титана, висмута и редкоземельных элементов.

Главное преимущество работы ученых ПетрГУ — беспрецедентная точность и практическая ценность.

Математическая модель позволяет инженерам оптимизировать производственные режимы и масштабировать технологии без остановки реального оборудования. В непрерывном производстве, где каждый час простоя ведет к колоссальным убыткам, возможность провести сотни виртуальных экспериментов и выбрать идеальный режим без вмешательства в реальный процесс — это настоящая находка для промышленности.

Достигнутый результат — это только начало. На данный момент ученые ПетрГУ определили следующий амбициозный этап работы: переход от макроскопического моделирования к прямому численному моделированию самих электрохимических реакций на границах электродов в среде расплава.

В условиях курса на импортозамещение такие исследования напрямую способствуют укреплению сырьевой и технологической безопасности нашей страны, обеспечивая суверенитет в стратегически важных отраслях промышленности.

(Патент № 2862741 «Способ получения кальция методом дистилляции в вакууме»; Патент № № 246639 «Электролизёр для получения сплавов щёлочноземельных металлов»).

Фото: ПетрГУ

Источник: Минобрнауки России