1. «ДОСЛІДЖЕННЯ, АНАЛІЗ, ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВПРОВАДЖЕННЯ МАЛИХ МОДУЛЬНИХ РЕАКТОРІВ В УКРАЇНІ»
(шифр теми ІІІ-01-12, строки виконання 2022-2026 рр.) – виконується за Рішенням Бюро ВЯФЕ НАН України, протокол від 15.12.2021 р., № 11(164), § 2. Науковий керівник роботи: чл.-кор. НАН України, д.т.н., проф. Забулонов Ю.Л.
Розділ 2 «Дослідження перспектив використання малих ядерних реакторів, екологічних аспектів їх функціонування та можливостей забезпечення фізичного захисту». Відповідальний виконавець: чл.-кор. НАН України, д.т.н., проф. Попов О.О.
Об’єкт дослідження – оцінювання перспектив використання малих модульних реакторів в Україні, їх впливу на довкілля та забезпечення їх фізичного захисту.
Предмет дослідження – науково-обґрунтовані рішення щодо побудови системи комплексного екологічного моніторингу та фізичного захисту на територіях розміщення енергетичних установок на базі малих модульних реакторів.
Мета розділу 2 – розроблення науково-обґрунтованих рекомендацій щодо можливості використання малих модульних реакторів в Україні та забезпечення ефективного управління екологічною безпекою і фізичного захисту на їх територіях розміщення.
Отримані результати: На етапі 2 виконання розділу 1 наукової роботи виконано порівняльний аналіз використання малих модульних реакторів та АЕС. Обґрунтовано ряд переваг від будівництва і використання ММР у порівнянні з реакторами великої потужності. Описано переваги ММР у порівнянні з реакторами великої потужності за критеріями «Експлуатаційна безпека», «Інфраструктура», «Кадровий ресурс» та сформульовано рекомендації щодо вибору ММР для України. Обравши ММР, які можна встановлювати вже на діючих майданчиках АЕС України можливо зменшити фінансові затрати на їх будівництво, що сприятиме стійкому розвитку ядерної енергетики України. Дано характеристику об’єктів критичної інфраструктури держави, особливості ядерних і інших стратегічних об’єктів. Проаналізовано поняття погрози і ризику, їх загальні риси й принципові відмінності стосовно до стратегічних ядерних об’єктів. Розглянуто методи дослідження погроз і ризиків. Виділено методи оцінки терористичних погроз стосовно до стратегічних об’єктів. Розглянуто поняття сценарію вторгнення і його застосування для безпеки стратегічного об’єкта як основного методу оцінки терористичних погроз. (Попов О.О., Яцишин А.В., Дівізінюк М.М., Фаррахов О.В.)
Рівень дослідження. Отримані результати кращі за існуючі в Україні аналоги за всіма основними показниками.
2. «ВДОСКОНАЛЕННЯ НАУКОВИХ ОСНОВ ОЦІНКИ НАСЛІДКІВ АВАРІЙ ПРИ ПЕРЕВЕЗЕННІ НЕБЕЗПЕЧНИХ РЕЧОВИН НА АВТОМОБІЛЬНОМУ ТРАНСПОРТІ»
(шифр III-02-22, строки виконання 2022-2024 рр.) – виконується за Постановою Бюро ВЯФЕ НАН України від 15.12.2021 №11. Науковий керівник: чл.-кор. НАН України, д.т.н., проф. Попов О.О.
Об’єкт дослідження – аварії при перевезенні небезпечних хімічних речовин на автомобільному транспорті.
Предмет дослідження – математичні та програмні засоби оцінювання ризиків хімічної небезпеки та для здоров’я населення під час аварій при перевезенні небезпечних речовин на автомобільному транспорті.
Метою роботи є мінімізація ризику для здоров’я населення в результаті аварій на автомобільному транспорті при перевезенні небезпечних хімічних речовин.
Отримані результати. На етапі 2 виконання наукової роботи в результаті аналізу інформаційних та літературних джерел показано, що існуючі методики оцінки наслідків хімічних аварій, які пов’язані з перевезенням небезпечних речовин на автомобільному транспорті через свої значні недоліки (неврахування характеру підстилаючої поверхні; поглинання аварійно-хімічно небезпечних речовин (AXНР); параметрів площі розливу різних AXНР; використання математичного апарату, отриманого лише емпіричним шляхом; використання недостатньо точних моделей гаусівського типу для визначення рівня забруднення атмосферного повітря; використання лише на стаціонарних хімічно-небезпечних об’єктах; не дозволяють обчислювати ризики таких аварійних подій та для здоров’я населення) не можуть бути використані для вирішення поставленої задачі.
Розроблено нові математичні засоби, які дозволяють визначати площу зони ураження, здійснювати прогнозування зміни її масштабів та оцінювати ризики для здоров’я населення в результаті виникнення таких надзвичайних ситуацій. Дані математичні засоби, на відміну від існуючих, враховують параметри руху автомобіля, швидкість реакції водія, параметри розгерметизації резервуара, характер підстилаючої поверхні та параметри забудови в зоні ураження, середньодобовий розподіл міського і сільського населення за місцем перебування.
Висока точність запропонованих математичних засобів підтверджена шляхом порівняння з даними натурних вимірювань та результатами обчислень за іншими методиками.
Подальша реалізація розробленого математичного забезпечення у вигляді програмних засобів буде ефективним інструментом для вирішення задач превентивного прогнозування та оперативного реагування на надзвичайні ситуації, пов’язані з потраплянням таких речовин в довкілля при їх перевезенні автомобільним транспортом. (Попов О.О., Яцишин А.В., Артемчук В.О., Скуратівський С.І., Миронцов М.Л., Вовк О.О., Яцишин Т.М., Запорожець А.О., Тараненко С.П., Куценко В.О., Мартинюк І.Д., Пилипчук Є.В., Коваленко О.М., Краснов Є.Б., Лагойко А.М., Сулима А.П.)
Рівень дослідження. Немає аналогів в Україні.
Наукова та практична значимість роботи. Застосування запропонованих математичних та програмних засобів дозволить визначати ризики хімічної небезпеки та для здоров’я населення при перевезенні небезпечних речовин на автомобільному транспорті. Впровадження методики оцінювання цих ризиків в освітній процес закладів вищої освіти дозволить значно підвищити кваліфікацію та рівень підготовки фахівців в області цивільного захисту та екологічної безпеки. Після відповідного доопрацювання розроблені засоби також можуть бути використані як при оцінюванні наслідків аварій при перевезенні небезпечних хімічних речовин залізничним транспортом, так і при перевезенні рідких радіоактивних речовин.
Результати роботи за етапом 2 впроваджено в ДСНС України та Національному університеті цивільного захисту України.
3. «РОЗРОБЛЕННЯ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ МОДУЛЬНОЇ СИСТЕМИ ОПЕРАТИВНОГО РЕАГУВАННЯ НА ХІМІЧНІ ТА РАДІАЦІЙНІ ЗАГРОЗИ ДЛЯ НАСЕЛЕННЯ В РЕЖИМІ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ НА БАЗІ БПЛА»
(шифр II-01-23, КПКВК 6541230) – науковий проєкт, який виконувався згідно Постанови Президії НАН України від 28.12.2022 №414 «Про затвердження переліку наукових і науково-технічних (експериментальних) робіт, що виконуватимуться установами НАН України у 2023 році за бюджетною програмою КПКВК 6541230», договору № 5.1/23-П від 02.01.2023р. Науковий керівник: чл.-кор. НАН України, д.т.н., проф. Попов О.О.
Об’єкт дослідження – дистанційний радіаційний моніторинг різних об’єктів.
Предмет дослідження – математичні та програмні засоби вирішення задачі відновлення поверхневого поля радіаційного забруднення території за даними дистанційних вимірювань.
Мета проєкту: підвищення ефективності підсистеми моніторингу і прогнозування надзвичайних ситуацій Єдиної державної системи цивільного захисту України шляхом розроблення інтелектуальної системи оперативного реагування на хімічні та радіаційні загрози для населення в режимі реального часу на базі БПЛА.
Отримані результати: На етапі 1 виконання наукового проєкту розроблено математичне та програмне забезпечення інтелектуальної модульної системи на базі БПЛА для оперативного реагування в режимі реального часу на надзвичайні ситуації з хімічним та/або радіаційним фактором ураження. Воно дозволяє на основі даних дистанційних вимірювань з високою точністю визначати необхідні параметри хімічної/радіаційної обстановки в зоні надзвичайної ситуації, здійснювати моделювання та прогнозування її розвитку, визначати та аналізувати ризик для здоров’я персоналу/населення, забезпечувати за допомогою штучного інтелекту оптимізацію траєкторії польоту БПЛА з урахуванням зміни зовнішніх умов. (Попов О.О., Яцишин А.В., Пилипчук Є.В., Запорожець А.О., Куценко В.О., Фаррахов О.В., Мартинюк І.Д., Коваленко О.М., Краснов Є.Б.)
Рівень дослідження. Немає аналогів в Україні.
Наукова та практична значимість роботи. В результаті виконання проєкту вперше в Україні буде створена інноваційна інтелектуальна система нового покоління для оперативного реагування на хімічні та радіаційні загрози для населення в режимі реального часу на базі БПЛА. Дана система дозволить значно зменшити економічні, технічні та людські ресурси, і час прийняття управлінських рішень для ефективного реагування на такі НС в складних умовах сьогодення. В перспективі дана система може бути розвинена в мережу комплексного радіоекологічного моніторингу довкілля на базі БПЛА з використанням штучних нейронних мереж та доповнена інтерактивними чат-ботами для підвищення її функціоналу та автономності.
Результати наукового проєкту за етапом 1 впроваджено в ДСНС України, Національному університеті цивільного захисту України, ТОВ «Науковий парк Державної екологічної академії післядипломної освіти та управління «ЧОРНОБИЛЬ».
4. «РОЗРОБЛЕННЯ ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНИХ GD-ВМІСНИХ НАНОКОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ЗАХИСТУ ВІД НЕЙТРОННОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ РІЗНИХ ДЖЕРЕЛ»
(шифр ІІ-06-22, 2022-2023 рр., КПКВК 6541230) – науковий проєкт, який виконується згідно Розпорядження Президії НАН України від 22.02.2022 р. № 134 «Про результати конкурсу 2021 р. на здобуття грантів НАН України дослідницькими лабораторіями/групами молодих вчених НАН України для проведення досліджень за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки у 2022-2023 рр.», договору № 19/01-2022(4) від 01.03.2022 р., Розпорядження Президії НАН України від 30.12.2022 №667 «Про продовження фінансування у 2023 р. наукових проєктів за грантами НАН України дослідницьким лабораторіям/групам молодих вчених НАН України для проведення досліджень за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки», договору № 19/01-2023(4) від 02.01.2023 р. Науковий керівник: к.х.н. Пилипчук Є.В.
Об’єкт дослідження – нейтронне випромінювання різних джерел.
Предмет дослідження – екологічно-безпечні матеріали для захисту від нейтронного випромінювання різних джерел.
Мета проєкту: синтез та дослідження екологічно безпечних Gd-вмісних нанокомпозитних матеріалів для захисту від нейтронного випромінювання різних джерел.
Отримані результати. Розроблено ієрархічний підхід та алгоритм його реалізації для створення нових екологічно чистих, нетоксичних, біосумісних матеріалів на основі природних компонентів для захисту від нейтронного випромінювання різних джерел. На основі даного підходу синтезовано гадоліній-вмісні плівки хітозану, лігніну і наноцелюлози, які мають високу нейтронопоглинаючу властивість, відповідають сучасним вимогам безпечності, що дозволяє використовувати їх для ефективного захисту персоналу та обладнання на об’єктах ядерно-промислового комплексу, а також у біомедичних цілях під час лікування пацієнтів. (Пилипчук Є.В., Ковач В.О., Куценко В.О., Краснов Є.В.)
Рівень дослідження. Немає аналогів в Україні.
Наукова та практична значимість роботи. Синтезовані Gd-вмісні нанокомпозитні матеріали відповідають сучасним вимогам безпеки (біосумісность, низька токсичність), що дозволяє використовувати їх не тільки на об’єктах ЯПК, дослідних лабораторіях при використанні ядерних установок поділу та синтезу та інших об’єктах, де утворюється потужне НВ, для захисту персоналу та обладнання, а також і у біомедичних цілях в якості гнучких прозорих пов’язок, трансдермальних пластирів та інших засобах захисту та лікування. Впровадження методики створення екологічно безпечних Gd-вмісних нейтрон-поглинаючих нанокомпозитних матеріалів в заклади вищої освіти та наукові установи дозволяє підвищити рівень підготовки та поглибити кваліфікацію фахівців в галузі радіаційної безпеки. Розроблення технології синтезу таких матеріалів та її впровадження є одним із важливих кроків України до досягнення цілей сталого розвитку.
Результати проєкту впроваджено в ТОВ «Альфа Атом», ТОВ «Науковий парк Державної екологічної академії післядипломної освіти та управління «ЧОРНОБИЛЬ», корпорації «Українські атомні прилади та системи», Навчально-науковому інституті енергозбереження та енергоменеджменту Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського».
5. «НОВИЙ ПІДХІД ЩОДО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАДІЙНОГО ТИМЧАСОВОГО ЗБЕРІГАННЯ ВИСОКОАКТИВНИХ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ, ЯКІ УТВОРИЛИСЯ ВНАСЛІДОК ТЕХНОГЕННИХ АВАРІЙ»
(шифр II-07-22, 2022-2023 рр., КПКВК 6541030) – науковий проєкт, який виконується згідно Розпорядження Президії НАН України від 31.01.2022 № 81 «Про затвердження проєктів цільової програми наукових досліджень НАН України «Ядерні та радіаційні технології для енергетичного сектору і суспільних потреб» на 2022 рік.», договору № 22К-03-11 від 01.02.2022 р., Розпорядження Президії НАН України від 23.02.2023 №96 «Про затвердження проектів цільової програми наукових досліджень НАН України «Ядерні та радіаційні технології для енергетичного сектору і суспільних потреб» на 2023 рік», договіру № 22К-03-11 від 01.03.2023 р. Науковий керівник: чл.-кор. НАН України, д.т.н., проф. Попов О.О.
Об’єкт дослідження – забезпечення безпечного зберігання високоактивних радіоактивних відходів, що утворилися внаслідок техногенних аварій.
Предмет дослідження – математичні засоби для обґрунтування оптимальних технічних рішень щодо побудови захисного контейнера для зберігання високоактивних відходів, що містять ядерні матеріали.
Мета проєкту: обґрунтування оптимальної конфігурації контейнеру для тимчасового надійного зберігання високоактивних радіоактивних відходів, що утворилися внаслідок техногенних аварій, шляхом побудови та дослідження його математичної моделі.
Отримані результати. На основі розробленої нейтронно-фізичної моделі побудовано математичну модель захисного контейнеру для безпечного тимчасового зберігання високоактивних відходів, що містять ядерні матеріали, за допомогою якої здійснено розрахунки його захисних характеристик та оптимальних економічних і технічних параметрів, обґрунтовано вибір ефективних матеріалів біологічного захисту контейнеру та розроблено рекомендації щодо виконання державних та міжнародних вимог радіаційної безпеки при тривалому зберіганні високоактивних радіоактивних відходів. (Попов О.О., Яцишин А.В., Фаррахов О.В., Пилипчук Є.В., Купріянчук С.В.)
Рівень дослідження. Немає аналогів в Україні.
Наукова та практична значимість роботи. Результати роботи стануть основою для подальшої побудови контейнерів для тимчасового надійного зберігання високоактивних радіоактивних відходів, що є надзвичайно актуальним для України у зв’язку наслідками аварії на ЧАЕС. Це дозволить зменшити радіаційний ризик та підвищити рівень радіаційної безпеки на території об’єкту «Укриття», що, в свою чергу, дозволить з часом перетворити Зону відчуження на екологічно-безпечну систему.
Результати виконання наукового проєкту впроваджено в ТОВ «Альфа Атом», ТОВ «Науковий парк Державної екологічної академії післядипломної освіти та управління «ЧОРНОБИЛЬ», корпорації «Українські атомні прилади та системи», Навчально-науковому інституті енергозбереження та енергоменеджменту Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського».
6. «РОЗРОБКА ПРОПОЗИЦІЙ ЩОДО ВДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМ ФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ ОБ’ЄКТІВ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ»
(шифр ІІІ-07-21, строки виконання 2021–2023 рр.) – виконується за Постановою Бюро ВЯФЕ НАН України від 29.07.2020 № 4. Науковий керівник: д.ф-м.н., проф. Дівізінюк М.М.
Об’єкт дослідження – надзвичайні ситуації терористичного характеру на об’єктах критичної інфраструктури.
Предмет дослідження – методи запобігання надзвичайним ситуаціям терористичного характеру на об’єктах критичної інфраструктури.
Мета роботи – розроблення нового інформаційно-технічного методу запобігання надзвичайним ситуаціям терористичного характеру з використанням баз даних автомобільних транспортних засобів, отриманих від систем зовнішнього відеоспостереження.
Отримані результати. Розроблено інформаційно-технічний метод запобігання надзвичайним ситуаціям терористичного характеру на об’єктах критичної інфраструктури, який реалізується постійною систематизацією даних і знань про ситуаційний фон автомобільних транспортних засобів, одержаних від відеосистем зовнішнього спостереження в контрольованій зоні навколо об’єкту. (Дівізінюк М.М., Фаррахов О.В., Яцишин А.В., Ковач В.О., Сулима А.П., Шевченко Т.О.)
Рівень дослідження. Немає аналогів у світі або краща за існуючі у світі аналоги
Наукова та практична значимість роботи. Впровадження розробленої математичної моделі й інформаційно-технічного методу в службах фізичного захисту об’єктів критичної інфраструктури України, а також стратегічних об’єктів, що охороняють підрозділи Міністерства оборони й Міністерства внутрішніх справ України підвищать ефективність діяльності в питаннях забезпеченні безпеки об’єктів критичної інфраструктури по наступних п’яти напрямках:
- Оптимізації процесу виявлення зловмисників у контрольованих зонах навколо об’єктів критичної інфраструктури в інтересах запобігання надзвичайних ситуацій терористичного характеру на етапах планування й підготовки терористичних актів проти цих об’єктів.
- Покращення виявлення потенційних місць збору розвідувально-диверсійних груп, скритих сховищ зброї й боєприпасів, спеціальної апаратури й техніки.
- Своєчасне планування й ефективна реалізації оперативних заходів щодо запобігання терористичних актів на різних етапах їх підготовки й проведення.
- Розробка й створення принципово нових (розумних) систем охорони та захисту об’єктів, що охороняються.
- Поліпшення керування транспортними потоками на дорогах у містах і мегаполісах.
Результати роботи впроваджені в Департаменті військової освіти і науки Міністерства оборони України та Інституті державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту.