Национальная лаборатория Айдахо продемонстрировала цифрового двойника смоделированного микрореактора


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.

Новости Nuclear Engineering International, 19.07.2022