Использование численной модели прогноза погоды WRF при моделировании развития аварийных ситуаций на Белорусской АЭС

The expediency of using Weather Research and Forecasting (WRF) numerical weather forecast model as a source of meteorological data during modeling of radioactive substances transfer in the atmosphere is considered, WRF technical details are briefly described. As the reference emergency scenario, the scenario of the maximum design accident hypothetically occurring at Belarusian Nuclear Power Plant (BelNPP) 12 UTC 21.03.2021 was chosen. Four numerical experiments with Global Forecast System (GFS) and WRF meteorological data and RIMPUFF and LASAT atmospheric diffusion models were performed in JRODOS Decision Support Systems (DSS). For each experiment, maps of underlying surface potential radioactive contamination of I 131 were created. The potential contamination of the underlying surface I 131 from 5 to 100 km from the BelNPP was assessed. The dependency graph of the maximum underlying surface contamination with I 131 on the distance from the BelNPP was plotted based on the experiments results. The obtained results indicate the prospects of using the WRF meteorological model in the DSS at various stages of the emergency situations development at the BelNPP

Использование численной модели прогноза погоды WRF при моделировании развития аварийных ситуаций на Белорусской АЭС

The expediency of using Weather Research and Forecasting (WRF) numerical weather forecast model as a source of meteorological data during modeling of radioactive substances transfer in the atmosphere is considered, WRF technical details are briefly described. As the reference emergency scenario, the scenario of the maximum design accident hypothetically occurring at Belarusian Nuclear Power Plant (BelNPP) 12 UTC 21.03.2021 was chosen. Four numerical experiments with Global Forecast System (GFS) and WRF meteorological data and RIMPUFF and LASAT atmospheric diffusion models were performed in JRODOS Decision Support Systems (DSS). For each experiment, maps of underlying surface potential radioactive contamination of I131 were created. The potential contamination of the underlying surface I131 from 5 to 100 km from the BelNPP was assessed. The dependency graph of the maximum underlying surface contamination with I131 on the distance from the BelNPP was plotted based on the experiments results. The obtained results indicate the prospects of using the WRF meteorological model in the DSS at various stages of the emergency situations development at the BelNPP. Рассмотрена возможность использования численной модели прогноза погоды Weather Research and Forecasting (WRF) как источника метеорологических данных при моделировании переноса радиоактивных веществ в атмосфере, обозначены технические детали использования WRF. Для моделирования аварийной ситуации был выбран сценарий максимальной проектной аварии, гипотетически произошедшей в 12.00 на Белорусской АЭС (БелАЭС) 21 марта 2021. Четыре численных эксперимента с метеорологическими данными Global Forecast System (GFS) и WRF и моделями атмосферной диффузии RIMPUFF и LASAT были выполнены в системах поддержки принятия решений JRODOS. Для каждого эксперимента созданы карты потенциального радиоактивного загрязнения подстилающей поверхности I131. Проанализировано потенциальное загрязнение подстилающей поверхности I131 на расстоянии от 5 до 100 км от БелАЭС. Построен график зависимости максимального загрязнения I131 подстилающей поверхности от расстояния от БелАЭС для проведенных экспериментов. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования метеорологической модели WRF в системах поддержки принятия решений на различных стадиях развития аварийных ситуации на БелАЭС

Автоматическая балансировка путей физически неклонируемой функции типа «арбитр»

The features of building on the basis of programmable logic integrated circuits of “arbiter” physical unclonable functions (APUF) are considered. The problem of asymmetry of pairs of APUF paths is indicated and the negative impact of this phenomenon on their characteristics is noted. A time measuring system based on a ring oscillator scheme, which is used to analyze the time characteristics of APUF paths, is described. A method for automatic balancing of signal propagation delays through the APUF paths based on the calculation of the corrective value is proposed. The consistency of the proposed balancing technique is experimentally confirmed based on the improvement in the characteristics of the APUF after its implementation. A digital scheme of this technique is presented, which can form the basis for the development of a delay auto correction scheme through APUF paths with different levels of autonomy.Рассмотрены особенности построения на базе программируемых логических интегральных схем физически неклонируемых функций типа «арбитр» (АФНФ). Обозначена проблема асимметрии пар путей АФНФ, отмечено негативное влияние данного явления на их характеристики. Приведено описание времяизмерительной системы на базе схемы кольцевого осциллятора, используемой для анализа временных характеристик путей АФНФ. Предложена методика автоматической балансировки задержек распространения сигнала через пути АФНФ на основе расчета корректирующего значения. Экспериментально подтверждена состоятельность методики балансировки исходя из улучшения характеристик АФНФ после ее применения. Представлено схематическое решение данной методики, которое может лечь в основу разработки схемы автокоррекции задержек через пути АФНФ с различным уровнем автономности

Построение и балансировка путей физически неклонируемой функции типа арбитр на FPGA

Objectives. The problem of constructing a new structure of paths of physically unclonable function of the arbiter type (APUF) on the FPGA is being solved, based on the full use of internal resources of LUT-blocks, which are functionally repeaters. The relevance of the study is associated with the rapid development of physical cryptography tools. Another goal is the developing a methodology for eliminating the asymmetry of the APUF paths associated with the peculiarity of the synthesis of such circuits on the FPGA.Methods. The methods of synthesis of digital devices, their parametric modeling and implementation on rapid prototyping boards are used. A ring oscillator circuit is used to measure the internal propagation delays of signals through the APUF paths.Results. A new structure of the basic element of APUF paths with the use of two functional repeaters is proposed. The necessity of balancing the delays of APUF paths is demonstrated. A technique has been developed to eliminate the asymmetry of signal propagation through APUF paths based on controlled delay lines. The disadvantages of classical approaches as an APUF arbitrator and the need for their modification are shown.Conclusion. The proposed approach to build APUF paths has shown its viability and promise. An improvement in the characteristics of APUF constructed according to the proposed method, as well as a reduction in hardware costs during their implementation compared to classical APUF schemes, is experimentally confirmed. It seems promising to develop the described methodology for constructing the APUF to improve the structure of the arbiter.Цели. Решается задача построения новой структуры путей физически неклонируемой функции типа арбитр (АФНФ) на FPGA (Field programable gate array), основанных на полном использовании внутренних ресурсов LUT-блоков (англ. Look up table), которые функционально являются повторителями. Актуальность исследования связана с бурным развитием средств физической криптографии. Также преследуется цель разработки способа устранения асимметрии путей АФНФ, связанной с особенностью синтеза подобных схем на FPGA.Методы. Используются методы синтеза цифровых устройств, их параметрического моделирования и реализации на платах быстрого прототипирования. Для измерения внутренних задержек распространения сигналов через пути АФНФ применяется схема кольцевого осциллятора.Результаты. Предложена новая структура базового элемента путей АФНФ с использованием двух функциональных повторителей. Продемонстрирована необходимость балансировки задержек путей АФНФ. Разработан способ устранения асимметрии распространения сигналов через пути АФНФ на базе управляемых линий задержки. Показаны недостатки использования в качестве схемы арбитра АФНФ классических подходов и необходимость их модификации.Заключение. Предложенный подход к построению путей АФНФ показал свою состоятельность и перспективность. Экспериментально подтверждается улучшение характеристик АФНФ, построенных по предложенным способом, а также снижение аппаратурных затрат при их реализации по сравнению с классическими схемами АФНФ. Представляется перспективным дальнейшее развитие описанного подхода АФНФ, связанное прежде всего с усовершенствованием структуры арбитра

Совершенствование методики классификации уровня пожарной опасности в лесах с использованием метеорологических и аэрокосмических данных

The article proposes improvements to the method for determining the fire hazard level in forests based on predictive meteorological and aerospace data. A brief analysis of various methods for the fire hazard level determining in forests and the sets of initial parameters used in this case was carried out in order to determine the final method's optimal characteristics and properties for further application. The calculation of the fire hazard assessment is based on the flammability basic indicator according to weather conditions and correction factors based on the vegetation indices values. Vegetation indices division into quartiles is proposed for a vegetation relative assessment in the territory under consideration. Maps of the forest blocks distribution by fire hazard classes for the Volozhinsky forestry enterprise territory were obtained according to the proposed and other methods. A comparative analysis of the numerical and spatial characteristics of the obtained assessments of forests fire hazard using various methods was carried out. According to the improved methodology assessment results, its application results correlate with the assessment according to the standardized methodology, but adjusted according to the vegetation assessment results. It is advisable to verify the proposed methodology during a fire hazard period in real conditions, followed by an assessment of the results and refinement if necessary.В статье предлагаются усовершенствования методики определения уровня пожарной опасности в лесах на основе прогнозных метеорологических и аэрокосмических данных. Проведен краткий анализ различных методик определения уровня пожарной опасности в лесах и используемых при этом наборов исходных параметров с целью определения оптимальных характеристик и свойств конечной методики для дальнейшего применения. Расчет оценки пожароопасности производится на основе базового показателя горимости по условиям погоды и корректирующих коэффициентов по значениям вегетационных индексов. Предложено разбиение вегетационных индексов по квартилям для относительной оценки растительности на рассматриваемой территории. Получены карты распределения лесных кварталов по классам пожарной опасности для территории Воложинского лесхоза согласно предложенной и иным методикам. Проведен сравнительный анализ численных и пространственных характеристик полученных оценок пожарной опасности в лесах по различным методикам. Согласно результатам оценки усовершенствованной методики, результаты ее применения коррелируют с оценкой согласно стандартизованной методике, позволяя скорректировать ее по результатам оценки растительности. Целесообразна верификация предложенной методики в пожароопасный период в реальных условиях с последующей оценкой результатов и доработкой в случае необходимости

Исследование временных параметров физически неклонируемой функции типа арбитр с использованием кольцевого осциллятора

The possibility of using a ring oscillator circuit for measuring the propagation delays of signals through symmetrical APUF paths of various lengths implemented on an FPGA is considered. The creation of the experimental setup and the course of the experiments are described. The dependence of the absolute values of the signal propagation delays and their statistical characteristics on the number of blocks of the symmetric paths under study is investigated. The metrics of stability and intercrystalline uniqueness are calculated based on the obtained experimental data of delay measurements. The improvement of APUF stability and uniqueness depending on the length of the symmetric paths is confirmed.Рассматривается возможность использования схемы кольцевого осциллятора для измерения задержек распространения сигналов через симметричные пути различных длин, реализованных на FPGA. Описывается создание экспериментальной установки и ход проведения экспериментов. Исследуется зависимость абсолютных значений задержек распространения сигналов и их статистических характеристик от количества блоков симметричных путей. Рассчитываются метрики стабильности и межкристальной уникальности на основе полученных экспериментальных данных измерений задержек. Подтверждается улучшение характеристик стабильности и уникальности значений задержек с увеличением длины симметричных путей АФНФ