По данным Управления ядерной энергетики Министерства энергетики США (DOE), исследователи из Национальной лаборатории Айдахо (INL) провели первое испытание цифрового двойника смоделированного микрореактора. В рамках испытаний были отработаны возможности удаленного мониторинга, автономного управления и прогнозирования, что способствует снижению эксплуатационных затрат микрореакторов и повышению их безопасности.
Исследователями была создана виртуальная модель быстрорегулируемого неядерного экспериментального стенда микрореактора (Microreactor Agile Non-nuclear Experimental Testbed, MAGNET) с использованием сенсорных данных и технологий, реализованных в открытом исходном коде, что обеспечивает согласованность потока информации и возможность обмена данными в реальном времени. Цифровой двойник позволил исследователям испытать, оценить и спрогнозировать поведение микрореактора в различных условиях работы.
Благодаря интегрированному программному обеспечению цифровой двойник спрогнозировал температуры тепловых труб и выявил тенденции возникновения критических пороговых значений температур. Во избежание потенциальных осложнений виртуальная модель микрореактора автономно управляла тепловой трубой, регулируя ее температуру. Исследователи использовали отдельную компьютерную систему для работы с полной 3D-моделью тепловой трубы и показателями температуры датчиков.
«Успех использования цифрового двойника мог бы коренным образом повлиять на усовершенствование технологий ядерной промышленности», — сказал Джерен Браунинг, специалист по исследованию цифровых технологий проектирования лаборатории INL, выступающий в поддержку проекта MAGNET. — «Автономное управление существенно влияет на снижение расходов и предусматривает технические средства обеспечения безопасности, которые позволят обеспечить более быстрое внедрение микрореакторов и их соответствие установленным нормам».
Цифровые двойники позволяют исследователям делать выбор площадки, проводить оценку и рассматривать возможные риски, используя программы моделирования и имитации условий. Собранные данные могут затем использоваться для снижения количества технических неопределенностей и оптимизации проектов реакторов, прежде чем они будут построены в реальности. Демонстрация проекта MAGNET была профинансирована в рамках проекта «Целенаправленных исследований и разработок INL» и создала основу для разработки будущих виртуальных моделей и получения преимуществ от виртуального моделирования для оценки проектов реакторов.
Проект MAGNET был разработан в рамках Программы по созданию микрореакторов Министерства энергетики США, которая обеспечивает поддержку исследованиям, разработкам и последующей демонстрации концептуальных проектов микрореакторов. Этот проект расширяет возможности национальных лабораторий, университетов и промышленных партнеров в области проведения испытаний технологий микрореакторов.
Поскольку MAGNET представляет собой неядерный испытательный стенд, он использует электрические нагревательные элементы и тепловые трубы, чтобы моделировать поведение и условия основных компонентов концептуальных проектов микрореакторов. Такая интегрированная возможность проведения испытаний использует технологии создания цифровых двойников, чтобы получить большее понимание процессов, проанализировать актуальные данные и обеспечить улучшенное прогнозирование при проведении функциональных испытаний, включая автономное управление системами ядерных реакторов.