Американские исследователи из Национальной лаборатории Айдахо (INL) и студенты в области ядерной инженерии Университета штата Айдахо (ISU) совместно разработали первую в мире цифровую копию ядерного реактора (виртуальный реактор), как сообщили в INL. Она представляет собой виртуальную копию реактора AGN-201, созданную в университете ISU.
При моделировании ядерных реакторов цифровые копии позволяют исследователям понять, как определенные изменения влияют на целую систему, не внося при этом необратимых изменений в сам физический реактор. В INL отметили, что такие цифровые копии могут сэкономить время и деньги для исследователей в области атомной энергетики, особенно по мере появления новых инновационных реакторов.
Цифровая копия реактора AGN-201 получает данные из реактора в режиме реального времени, а затем использует машинное обучение для прогнозирования эффективности производительности. Используя цифровую копию, исследователи могут взаимодействовать с реальным реактором в гибридной реальности (реальном и виртуальном виде) путем отслеживания данных. Согласно информации от INL, цифровые копии ядерного реактора могут в конечном итоге позволить операторам управлять реактором дистанционно. «Преимущества цифровой копии ядерного реактора огромны, − сказал Кристофер Риттер, менеджер INL по цифровой инженерии. − Цифровые двойники обеспечивают всестороннее понимание операций на объектах ядерного топливного цикла, укрепляя усилия в области ядерной безопасности и нераспространения».
Ввод в эксплуатацию первой цифровой копии ядерного реактора потребовал проведения более десятка испытаний и значительного упорства и терпения. Проект начался с того, что инженер лаборатории INL по цифровым технологиям Райан Стюарт, выпускник университета ISU, рекомендовал использовать реактор AGN-201 для некоторых демонстрационных операций, запланированных его командой. Такой виртуальный реактор является идеальным испытательным стендом для самого проекта, поскольку его легко использовать, в отличие от реально существующих коммерческих энергетических реакторных установок.
Реактор AGN-201, который начал работать в 1965 г., вырабатывает менее пяти Вт тепла и не требует активного охлаждения. Физический реактор имеет простую и безопасную конструкцию, предназначенную для выполнения исследовательской деятельности и обучения студентов практическим аспектам эксплуатации ядерного реактора.
Студенты ISU установили в реакторе оборудование для сбора данных и разработали сценарии эксплуатации для тестирования цифровой копии реактора, получив уникальную возможность принять участие в передовых исследованиях. Лаборатория INL предоставила большую часть цифровой инженерной поддержки, включая сбор данных, IT-облако, машинное обучение и дополненную (виртуальную) реальность.