CC BY
31
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
намагниченности обсадной трубы , размагничивание, нанесение магнитных реперов и измерение информативных сигналов реперов на Каштачной горе проводилось в октябре 2011г. Последующие циклы наблюдений позволяют установить изменения магнитной индукции по сравнению с нулевым циклом, по которым дается прогноз развития глубинных оползневых процессов.
Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:
1. Оползневые процессы на территории г. Томска продолжают активно развиваться, чему в значительной степени способствует интенсивное техногенное воздействие на геологическую среду . Развитие этих процессов приводит к нарушению динамического равновесия в эксплуатации природно - технических систем и возникновению чрезвычайных ситуаций. По этой же причине произошло разрушение учебного корпуса ТУСУРа в Лагерном Саду и произведено расселение двух подъездов жилого дома № 89 в мкр "Солнечный".
2. Для стабилизации ситуации на этих территориях потребуется разработка и внедрение комплекса мероприятий по инженерной защите. На территории Лагерного сада требуется корректировка и незамедлительная реализация проекта противооползневых мероприятий. Из которых наиболее важным является завершение строительства горизонтальной дренажной выработки.
3. Необходимо продолжить наблюдения за всеми компонентами природно- технических систем с использованием спутниковых технологий и магнитометрических методов за развитием глубинных оползневых процессов. Для прогнозирования ожидаемых экстремальных явлений и организации инженерной защиты необходима организация современного комплексного геоэкологического мониторинга их развития во времени и пространстве.
Таким образом, на практике было доказано, что геодезический мониторинг является важнейшей составляющей системы геодезического обеспечения геоэкологического мониторинга, поскольку обеспечивает его пространственно -временную привязку, являясь координатной основой и позволяет определить факторы, влияющие на состояние и развитие природно-технических систем.и обеспечить геоэкологическую безопасность природно-технических систем на урбанизированных территориях в процессе их эксплуатации.
Литература
1. Ольховатенко В.Е., Рутман М.Г., Лазарев В.М. Опасные природные и техноприродные процессы на территории г. Томска и их влияние на устойчивость природно - технических систем. Томск: Печатная мануфактура, 2005. - 152 с.
2. Пята С.Я., Киянец А.В. Магнитометрический метод контроля напряженно-деформированного состояния природного массива// Тезисы международной конференции «Геомеханика в Горном деле». Екатеринбург. 1996, с. 203.
References
1. Ol'hovatenko V.E., Rutman M.G., Lazarev V.M. Opasnye prirodnye i tehnoprirodnye processy na territorii g. Tomska i ih vlijanie na ustojchivost' prirodno - tehnicheskih sistem. Tomsk: Pechatnaja manufaktura, 2005. - 152 s.
2. Pjata S.Ja., Kijanec A.V. Magnitometricheskij metod kontrolja naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija prirodnogo massiva// Tezisy mezhdunarodnoj konferencii «Geomehanika v Gornom dele». Ekaterinb
Павленко В.И.
Доктор технических наук, профессор,
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова РАДИАЦИОНО-ЗАЩИТНЫЕ СБОРКИ ДЛЯ НЕЙТРОННОЙ И ГАММА ЗАЩИТЫ
Аннотация
Рассмотрены технологические основы получения композиционных материалов для защиты от нейтронного и гамма излучения с использованием металооксидных систем. Разработанные материалы предложены для производства радиационной защиты в условиях массово-габаритных ограничений.
Ключевые слова: композиционный материал, сборки, компоновка, нейтронная защита, гамма защита.
Pavlenko V.I.
PhD in Engineering, professor,
Belgorod State Technological University named after V.G.Shukhova RADIATION PROTECTIVE ASSEMBLIES FOR NEUTRON AND SCALE OF PROTECTION
Abstract
Technological basics of receiving composite materials for protection from neutron and scale of radiation with use of metal-oxide systems are covered. The developed materials are offered for production of radiation protection in the conditions of mass and dimensional restrictions.
Keywords: composite material, assemblies, configuration, neutron protection, gamma protection.
Применяемые в России транспортные контейнеры ОЯТ типа ТК-18 (ТУК-108/1, ТУК 120) имеют ряд технологических и эксплуатационных недостатков, ограничивающих и усложняющих их применение. Большое сечение захвата тепловых нейтронов и значительное сечение неупругого рассеяния быстрых нейтронов приводят к образованию в стали мощных потоков вторичного гамма-излучения [1-15]. В связи с этим необходима разработка контейнера с использованием внутренней полимеркомпозиционной радиационно-защитной оболочки.
В полимерных радиационно-защитных композитах высокодисперсное железо и его оксиды ввиду высокой гидрофильности и абразивности в качестве наполнителей для неполярных полимерных матриц не используются, что послужило основанием для проведения дополнительных исследований [16-30].
В качестве наполнителя полимера использованы два вида железорудных концентратов:
1. Концентрат Лебединского ГОКа следующего химического состава: 94-96 % Fe3O4 - магнетит, 0.5-1.0 % Fe2O3 -
63
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
гематит, 2-4 % SiO2 - кварц. Плотность 5800 кг/м3. Твердость - 6. Цвет - черный. Размер частиц кристаллов 5-10мкм : кристаллы Fe3O4 октаэдрической формы.
2. Концентрат Шемраевского месторождения КМА (скважной гидродобычи-СГД), представляющий собой главный минерал - гематит (Fe2O3 - 98 %), преимущественно в виде мартита. Второстепенные минералы - гидроскиды железа (гетит) - 1.5 , магнетит - 0.3 %, кварц - 0.2%.
Мартит (Fe2O3) в СГД находится в виде отдельных неправильных, округлых зерен и полиэдрических сростков. Размеры зерен мартита колеблются в пределах от 7 до 40 мкм. Плотность 5100 кг/м3.
Изучение электрокинетических свойств поверхности железорудного концентрата представляет интерес, так как заряд поверхности может оказать влияние на взаимодействие основного минерала с ионами раствора, т.е. на их адсорбцию.
Электрокинетический потенциал Fe-концентратов в дистиллированной воде отрицателен (рис.1). Он уменьшается при снижении рН среды (при добавлении HCl), переходя из отрицательного значения в положительный потенциал при рН<4.
Рис. 1 - Изменение ^-потенциала магнетита (а), гематита (б) и величины адсорбции (Г) этилсиликоната натрия от концентрации ЭСН в водном растворе (рН = 7): 1 - раствор без ионов Ca2+; 2 - раствор с ионами Ca2+ (100 мг-экв/л)
Таким образом, заряд поверхности концентрата определяется концентрацией ионов Н+ и ОН- . Следовательно, Н+ и ОН- - ионы будут являться потенциалопределяющими. Обращает внимание слабая зависимость изменения электрокинетического потенциала гематита от концентрации ЭСН (рис.1). В связи с этим дальнейшие исследования по адсорбционной способности по отношению к ЭСН были выполнены с магнетивым концентратом.
Проводились эксперименты (рис..1, 2) по изучению адсорбции ЭСН поверхностью концентрата в зависимости от концентрации ЭСН и рН среды (рН среды регулировали HCl и щелочным раствором ЭСН).
Предполагалось, что небольшие количества ЭСН активируют концентрат и снижают его |-потенциал.
Электрокинетический потенциал Fe-концентрата при добавлении небольших количеств ЭСН не снижается, а возрастает. Кривые 1, 2 (рис.3.13), полученные при изменении рН среды без ионов Ca2+ и в их присутствии, имеет одинаковый характер с кривой 1 на рис.3.12. На основании этого можно предположить, что |-потенциал Fe-концентрата изменяется не вследствие адсорбции силикат-ионов ЭСН на поверхности сорбента, а за счет влияния рН среды. При наличии адсорбции силикат -ионов ЭСН поверхностью Fe-концентрата характер кривых был бы различен.
64
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Рис. 2 - Изменение дзета-потенциала магнетита и адсорбции (Г) ЭСН от pH водного раствора:
1 - ЭСН отсутствует; 2 - 1% раствор ЭСН; 3 - в растворе содержатся ионы Са2+ (100 мг-экв/л);
4 - в растворе содержатся ионы Са2+ (100 мг-экв/л) и ЭСН (1%-ный расвор)
Установлено, что ионы Pb2+ из водного раствора сорбируются очень слабо поверхностью Fe-концентрата. Сделана попытка осуществить активацию поверхности Fe-концентрата с помощью ионов Ca2+.
Ионы Ca2+ способствуют адсорбции ЭСН Fe-концентратом (рис.2). Адсорбция ЭСН растет с увеличением концентрации ЭСН, а также с ростом значения рН. В кислой среде адсорбции ЭСН не происходит. Заметное поглощение ЭСН Fe-концентрата наблюдается только при рН>6. Возможно, ионы Ca2+ при поглощении их поверхностью Fe-концентрата, создают кальциевую оболочку и поверхность Fe-кон-центрата становится подобна поверхности кальцита, на которой затем закрепляется ЭСН. Несомненно, что адсорбируемые поверхностью ионы Ca2+ будут оказывать влияние на изменение |-потенциала Fe-кон-центрата.
Кривые 1 и 2 (рис.1), отражающие зависимость |-потенциала от концентрации ЭСН, имеют различный характер. Присутствие ионов Ca2+ резко снижает |-потенциал поверхности Fe-концентрата. Повышение же концентрации ЭСН вызывает медленное возрастание электрокинетического потенциала. Можно предположить, что ионы Ca2+ адсорбируются во внутреннюю обкладку двойного электрического слоя (ДЭС), а затем происходит вторичная адсорбция ЭСН. Если в растворе , кроме ионов Н+ и ОН- , присутствует ЭСН (ионная форма в растворе, кривая 2 на рис.2) , то |-потенциал поверхности Fe-концентрата плавно повышается с увеличением рН среды. Ионы Ca2+ снижают |-потенциал концентрата как в кислой, так и в щелочной среде (кривая 3 на рис.2). Из этого сопоставления кривых можно предположить, что ионы Ca2+ адсорбируются поверхностью Fe-концентрата в широком интервале рН. Совместное присутствие ионов Ca2+ и ЭСН также снижает величину |-потенциала, который с ростом значений рН среды практически остается постоянным (кривая 4 на Рис.2). Очевидно, указанные ионы адсорбируются в пропорциональных количествах, чем и объясняется постоянство величины |-потенциала.
Попытка сорбировать ионы Pb2+ на модифицированной ионами Ca2+ поверхности Fe-концентрата не дало заметного положительного эффекта (величина максимальной адсорбции ионов Pb2+ не превышало 0.5 мг-экв/г адсорбента). В связи с этим целесообразным оказалось проводить модификацию Fe-концентрата первоначально ионами Ca2+, а затем ЭСН при рН=8-10 с последующим соосаждением в данном растворе ионов Pb2+ по реакции:
Pb2+ + 2ОН"---> РЬ(ОН)2 (1)
в виде гидроксида, т.е. провести со осаждение алкилсиликоната свинца на поверхности Fe-концентрата. В результате происходит образование гидрофобизированного Fe-концентрата. Косинус краевого угла смачивания железорудного порошка составляет - (0.4-0.5).Модификация Fe-концент-рата вследствие гидрофобизации практически не изменяет его магнитные свойства. Магнитная восприимчивость гидрофобного (краевой угол смачивания равен 95-100°) магнетитового концентрата при сорбции на его поверхности 3-5% алкилсиликоната свинца составляет %=0.15 см3/г .
Работа выполнена при поддержке проектной части Государственного задания Минобрнауки РФ, проект № 11.2034.2014/K и гранта РФФИ, проект. № 14-41-08067.
Литература
1. Матюхин П. В. Композиционный материал, стойкий к воздействию высокоэнергетических излучений / Матюхин П. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. № 2. С. 25-27.
2. Композиционный материал для защиты от гамма-излучения / Ястребинский Р. Н., Павленко В. И., Матюхин П. В., Четвериков Н. А. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2011. № 3. С. 17-20.
3. Ястребинская А. В. Модифицированный конструкционный стеклопластик на основе эпоксидных олигомеров для строительных изделий: Автореф. дис. канд. техн. наук. / Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. Белгород. 2004. 19 с.
65
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
4. Ястребинский Р. Н. Модифицированные железооксидные системы - эффективные сорбенты радионуклидов / Ястребинский Р. Н., Павленко В. И., Бондаренко Г. Г., Ястребинская А. В., Черкашина Н. И. // Перспективные материалы. - 2013. - № 5. - С. 39-43.
7. Перспективы создания современных высококонструкционных радиационно-защитных металлокомпозитов / Матюхин П. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Бондаренко Ю. М. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - № 2. - С. 27-29.
8. Композиционный материал для радиационной защиты / Матюхин П. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Бондаренко Ю. М. // Патент на изобретение, RUS 2470395, 20.12.2010.
9. Матюхин П. В. Исследование механизмов модифицирования поверхности природных железорудных минералов алкилсиликонатами / Матюхин П. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2005. - Т. 48. - № 4. - С. 140.
10. Павленко В. И. Радиационно-защитный бетон для биологической защиты ядерных реакторов / Павленко В. И., Епифановский И. С., Ястребинский Р. Н. // Перспективные материалы. - 2006. - № 3. - С. 22.
11. Павленко В. И. Радиационно-защитный тяжелый бетон на основе железорудного минерального сырья / Павленко В. И., Воронов Д. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2007. - №
4. - С. 40-42.
12. Радиационно-защитный бетон для биологической защиты ядерных реакторов / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Смоликов А. А., Дегтярев С. В., Воронов Д. В. // Перспективные материалы. - 2006. - № 2. - С. 47-50.
13. Павленко В. И. Тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Воронов Д. В. // Строительные материалы. - 2007. - № 8. - С. 48-49.
14. Павленко В. И. Исследование тяжелого радиационно-защитного бетона после активации быстрыми нейтронами и гамма-излучением / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Воронов Д. В. // Инженерно-физический журнал. - 2008. - Т. 81. - № 4. - С. 661-665.
15. Радиационно-защитный бетон для АЭС c РБМК на основе железо -серпентинитовых композиций с цементным связующим / Павленко В. И., Смоликов А. А., Ястребинский Р. Н., Дегтярев С. В., Панкратьев Ю. В., Орлов Ю. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2004. - № 8. - С. 66.
16. Полимерные радиационно-защитные композиты / Павленко В.И. монография // В. И. Павленко, Р. Н. Ястребинский. Белгород. 2009.
17. Термопластичные конструкционные композиционные материалы для радиационной защиты / Павленко В. И., Епифановский И. С., Ястребинский Р. Н., Куприева О. В. // Перспективные материалы. 2010. № 6. С. 22-28.
18. Нанонаполненные полимерные композиционные радиационно-защитные материалы авиационно-космического назначения / Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Соколенко И. В., Ястребинская А.В. // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 128.
19. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы / Павленко В. И., Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Черкашина Н. И. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - № 3. - С. 113-116..
20. Высокодисперсные органосвинецсилоксановые наполнители полимерных матриц / Павленко В. И., Ястребинская А. В., Павленко З. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2010. № 2. С. 99-103.
21. Павленко В. И. Полимерные диэлектрические композиты с эффектом активной защиты / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Ястребинская А. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 62-66.
23. Ястребинская А. В. Разработка и применение композиционного материала на основе эпоксидиановой смолы для строительных конструкций и теплоэнергетики / Ястребинская А. В., Огрель Л. Ю. // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 2. С. 173.
24. Ястребинская А. В. Коррозионностойкие полимеркомпозиты на основе эпоксидных и полиэфирных олигомеров для строительства / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н. // Перспективы развития строительного комплекса. - 2012. - Т. 1. - С. 243-247.
25. Огрель Л. Ю. Структурообразование и свойства легированных эпоксидных композитов / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В. // Строительные материалы. 2004. № 8. С. 48-49.
26. Расчеты процессов прохождения гамма-квантов через полимерный радиационно-защитный композит/ Павленко В. И., Липканский В .М., Ястребинский Р.Н.//Инженерно-физический журнал. 2004. Т.77. №1. С. 12-15.
27. Моделирование прохождения высокоэнергетических электронов в высоконаполненном полимерном композите / Соколенко И. В., Ястребинский Р.Н., Крайний А. А., Матюхин П. В., Тарасов Д. Г. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. №6. С. 145-148.
28. Структурообразование металлоолигомерных водных дисперсий / Ястребинский Р. Н., Павленко В. И., Ястребинская А. В., Матюхин П. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. № 2. С. 121-123.
29. Механическая активация полимерных диэлектрических композиционных материалов в непрерывном режиме / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Матюхин П. В., Воронов Д. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 74-77.
30. Огрель Л. Ю. Полимеризация эпоксидного связующего в присутствии добавки полиметилсилоксана / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В., Бондаренко Г. Н. / Строительные материалы. 2005. № 9. С. 82-87.
References
1. Matjuhin P. V. Kompozicionnyj material, stojkij k vozdejstviju vysokojenergeticheskih izluchenij / Matjuhin P. V., Pavlenko V. I., Jastrebinskij R. N. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G.
66
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Shuhova. 2012. № 2. S. 25-27.
2. Kompozicionnyj material dlja zashhity ot gamma-izluchenija / Jastrebinskij R. N., Pavlenko V. I., Matjuhin P. V., Chetverikov N. A. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2011. № 3.
S. 17-20.
3. Jastrebinskaja A. V. Modificirovannyj konstrukcionnyj stekloplastik na osnove jepoksidnyh oligomerov dlja stroitel'nyh izdelij: Avtoref. dis. kand. tehn. nauk. / Belgorodskij gosudarstvennyj tehnologicheskij universitet im. V.G. Shuhova. Belgorod. 2004. 19 s.
4. Jastrebinskij R. N. Modificirovannye zhelezooksidnye sistemy - jeffektivnye soibenty radionuklidov / Jastrebinskij R. N., Pavlenko V. I., Bondarenko G. G., Jastrebinskaja A. V., Cherkashina N. I. // Perspektivnye materialy. - 2013. - № 5. - S. 39-43.
7. Perspektivy sozdanija sovremennyh vysokokonstrukcionnyh radiacionno-zashhitnyh metallokompozitov / Matjuhin P. V., Pavlenko V. I., Jastrebinskij R. N., Bondarenko Ju. M. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. - 2011. - № 2. - S. 27-29.
8. Kompozicionnyj material dlja radiacionnoj zashhity / Matjuhin P. V., Pavlenko V. I., Jastrebinskij R. N., Bondarenko Ju. M. // Patent na izobretenie, RUS 2470395, 20.12.2010.
9. Matjuhin P. V. Issledovanie mehanizmov modificirovanija poverhnosti prirodnyh zhelezorudnyh mineralov alkilsilikonatami / Matjuhin P. V., Jastrebinskij R. N. // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Serija: Himija i himicheskaja tehnologija. - 2005. - T. 48. - № 4. - S. 140.
10. Pavlenko V. I. Radiacionno-zashhitnyj beton dlja biologicheskoj zashhity jadernyh reaktorov / Pavlenko V. I., Epifanovskij I. S., Jastrebinskij R. N. // Perspektivnye materialy. - 2006. - № 3. - S. 22.
11. Pavlenko V. I. Radiacionno-zashhitnyj tjazhelyj beton na osnove zhelezorudnogo mineral'nogo syr'ja / Pavlenko V. I., Voronov D. V., Jastrebinskij R. N. // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Stroitel'stvo. - 2007. - № 4. - S. 40-42.
12. Radiacionno-zashhitnyj beton dlja biologicheskoj zashhity jadernyh reaktorov / Pavlenko V. I., Jastrebinskij R. N., Smolikov A. A., Degtjarev S. V., Voronov D. V. // Perspektivnye materialy. - 2006. - № 2. - S. 47-50.
13. Pavlenko V. I. Tjazhelyj beton dlja zashhity ot ionizirujushhih izluchenij / Pavlenko V. I., Jastrebinskij R. N., Voronov D. V. // Stroitel'nye materialy. - 2007. - № 8. - S. 48-49.
14. Pavlenko V. I. Issledovanie tjazhelogo radiacionno-zashhitnogo betona posle aktivacii bystrymi nejtronami i gamma-izlucheniem / Pavlenko V. I., Jastrebinskij R. N., Voronov D. V. // Inzhenerno-fizicheskij zhurnal. - 2008. - T. 81. - № 4. - S. 661-665.
15. Radiacionno-zashhitnyj beton dlja AJeS c RBMK na osnove zhelezo-serpentinitovyh kompozicij s cementnym svjazujushhim / Pavlenko V. I., Smolikov A. A., Jastrebinskij R. N., Degtjarev S. V., Pankrat'ev Ju. V., Orlov Ju. V. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. - 2004. - № 8. - S. 66.
16. Polimernye radiacionno-zashhitnye kompozity / Pavlenko V.I. monografija // V. I. Pavlenko, R. N. Jastrebinskij. Belgorod. 2009.
17. Termoplastichnye konstrukcionnye kompozicionnye materialy dlja radiacionnoj zashhity / Pavlenko V. I., Epifanovskij
1. S., Jastrebinskij R. N., Kuprieva O. V. // Perspektivnye materialy. 2010. № 6. S. 22-28.
18. Nanonapolnennye polimernye kompozicionnye radiacionno-zashhitnye materialy aviacionno-kosmicheskogo naznachenija / Edamenko O. D., Jastrebinskij R. N., Sokolenko I. V., Jastrebinskaja A.V. // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. 2012. № 6. S. 128.
19. Radiacionno-zashhitnyj kompozicionnyj material na osnove polistirol'noj matricy / Pavlenko V. I., Edamenko O. D., Jastrebinskij R. N., Cherkashina N. I. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. - 2011. - № 3. - S. 113-116..
20. Vysokodispersnye organosvinecsiloksanovye napolniteli polimernyh matric / Pavlenko V. I., Jastrebinskaja A. V., Pavlenko Z. V., Jastrebinskij R. N. // Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Serija: Tehnicheskie nauki. 2010. № 2. S. 99-103.
21. Pavlenko V. I. Polimernye dijelektricheskie kompozity s jeffektom aktivnoj zashhity / Pavlenko V. I., Jastrebinskij R. N., Jastrebinskaja A. V. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2009. № 3. S. 62-66.
23. Jastrebinskaja A. V. Razrabotka i primenenie kompozicionnogo materiala na osnove jepoksidianovoj smoly dlja stroitel'nyh konstrukcij i teplojenergetiki / Jastrebinskaja A. V., Ogrel' L. Ju. // Sovremennye naukoemkie tehnologii. 2004. №
2. S. 173.
24. Jastrebinskaja A. V. Korrozionnostojkie polimerkompozity na osnove jepoksidnyh i polijefirnyh oligomerov dlja stroitel'stva / Jastrebinskaja A. V., Pavlenko V. I., Jastrebinskij R. N. // Perspektivy razvitija stroitel'nogo kompleksa. - 2012. -
T. 1. - S. 243-247.
25. Ogrel' L. Ju. Strukturoobrazovanie i svojstva legirovannyh jepoksidnyh kompozitov / Ogrel' L. Ju., Jastrebinskaja A. V. // Stroitel'nye materialy. 2004. № 8. S. 48-49.
26. Raschety processov prohozhdenija gamma-kvantov cherez polimernyj radiacionno-zashhitnyj kompozit/ Pavlenko V. I., Lipkanskij V .M., Jastrebinskij R.N.//Inzhenerno-fizicheskij zhurnal. 2004. T.77. №1. S.12-15.
27. Modelirovanie prohozhdenija vysokojenergeticheskih jelektronov v vysokonapolnennom polimernom kompozite / Sokolenko I. V., Jastrebinskij R.N., Krajnij A. A., Matjuhin P. V., Tarasov D. G. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2013. №6. S.145-148.
28. Strukturoobrazovanie metallooligomernyh vodnyh dispersij / Jastrebinskij R. N., Pavlenko V. I., Jastrebinskaja A. V., Matjuhin P. V. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2012. № 2. S. 121-123.
29. Mehanicheskaja aktivacija polimernyh dijelektricheskih kompozicionnyh materialov v nepreryvnom rezhime / Jastrebinskaja A. V., Pavlenko V. I., Matjuhin P. V., Voronov D. V. // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2009. № 3. S. 74-77.
30. Ogrel' L. Ju. Polimerizacija jepoksidnogo svjazujushhego v prisutstvii dobavki polimetilsiloksana / Ogrel' L. Ju., Jastrebinskaja A. V., Bondarenko G. N. / Stroitel'nye materialy. 2005. № 9. S. 82-87.
67
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь
Пархоменко С.С.1, Леденёва Т.М.2
1 Аспирант, 2доктор технических наук, Воронежский государственный университет СОСТАВЛЕНИЕ РАСПИСАНИЯ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
В УСЛОВИЯХ НЕТОЧНЫХ ДАННЫХ
Аннотация
В статье предлагаются альтернативные подходы для решения NP-полной задачи распределения работ по исполнителям на основе генетических алгоритмов в условиях неточных исходных данных.
Ключевые слова: генетические алгоритмы, неточные величины.
Parkhomenko S.S.1, Ledeneva T.M.2 Postgraduate student, 2PhD in Engineering, Voronezh State University SCHEDULING WITH ROUGH DATA USING GENETIC ALGORITHM FOR A GRID COMPUTING
Abstract
The article demonstrates a solving a NP-hard scheduling problem using the genetic algorithm adapted for rough values. Keywords: genetic algorithm, rough values.
1. Введение
Распределённые вычислительные сети (РВС) являются одним из популярных направлений развития информационных технологий. Замечено, что чем слабее связь между компонентами системы, тем проще аккумулировать вычислительные ресурсы, но сложнее поддерживать высокий уровень эффективности их использования. Основными способами оптимизации работы РВС является сокращение издержек передачи данных и оптимальное распределение нагрузки. Слияние работ в более крупную независимую единицу является одним из способов решения обоих проблем, при этом становится возможным сведения процесса распределение нагрузки к одной из задач теории расписания.
В широком смысле на время работы независимой единицы могут влиять обрабатываемые ей данные. Если принять, что это влияние сложно оценить, то из-за неопределённости в исходных данных становится невозможным прямое использование классических методов составления расписаний.
С популяризацией мягких вычислений одним из направлений современных исследований является разработка методов составления расписаний в условиях неопределённости. Планирование в рамках случайных величин подробно рассмотрено в [1]. В [2] показано применение комбинации нейронных сетей с генетическими алгоритмами для решении различных задач со случайными, нечёткими и неточными данными в условии.
Представив процесс распределения нагрузки для минимизации времени обработки независимых единиц в РВС как задачу распределения работ по исполнителям, работающих параллельно, и допустив, что
а) производительность исполнителей различна,
б) каждая работа неделима и независима,
в) процесс выполнения работы непрерывен,
г) в некоторый момент времени исполнитель может выполнять только одну работу,
д) работа не требует предварительных операций,
е) идентичные работы группируются по типам работ
можно наглядно продемонстрировать специфику решения задач с неопределенностью.
2. Постановка задачи
Пусть дано m исполнителей, обладающих разной производительностью, и П работ, сгруппированных в p
типов. Каждый исполнитель k е |1,.. ,,т) может выполнить любую работу, но для выполнения работы I -го типа исполнители могут затрачивать разное время. Этот факт учитывается технологической матрицей
(t t /А
*11 *12 *1т
T =
(1)
где t, - время выполнения работы типа i исполнителем к. Необходимо распределить П работ по m
исполнителям (составить план работ) так, чтобы общее время выполнения работ, отсчитывая с начала загрузки хотя бы одного исполнителя и заканчивая по факту освобождения всех исполнителей, было минимальным. В соответствии с нотацией, описанной в [1], сформулированную задачу обозначим в виде Rm || С .
В классическом случае, где t е R, задачу можно свести к задаче дискретного программирования следующего
вида
max
к
^ Ciktik
i=1
^ min,
m
cik = ni, 1 <i < p,
к =1
cik > 0, 1 < i < p, 1 < к < m,
(2)
68
