4 мин. чтения
6/29/2024 6:40:04 AM

Моделирование 3D-распределений температуры в режиме реального времени в ядерных микрореакторах для улучшения систем безопасности

Article Preview Image Основная планировка конструкции микрореактора Westinghouse Evinci с увеличенной топливной чешуйкой.Кредит: Прайс и др., 2024.

Результаты, опубликованные в прикладном математическом моделировании, применимы везде, где требуется аналитика «большие данные», поскольку методы реконструкции подходят для распределений с высоким разрешением в 3D.

«Большая часть работы в скудных методах реконструкции сосредоточена на зависимых от времени цифровых сигналах, но это исследование фокусируется на распределениях, которые существуют в физическом пространстве»,-сказал Дин Прайс, докторант по ядерным и радиологическим наукам в U-M и соответствующий автор исследования.

Хотя оценка обнаружила, что общие базисные функции недостаточно точны для реального мониторинга температуры микрореактора, команда определила способы их улучшения.

Ядерные микрореакторы-широкие ядерные реакторы, способные быть вытащенными полукрикационным прицепом-могут работать независимо или как часть электрической сетки.Эти компактные реакторы могут генерировать до 20 мегаватт тепловой энергии, которая может быть использована непосредственно в качестве тепла или преобразована в электричество.

Более низкие авансовые затраты и меньшие требования к размещению микрореакторов должны открыть новые рынки для ядерной энергетики, что имеет значительный потенциал для дополнения возобновляемой энергии при переходе на декарбонизированную электрическую сетку.

«Одной из основных проблем для достижения этого является способность обеспечить, чтобы мы знали, что происходит внутри реактора в любой момент времени»,-сказал Брендан Кочунас, доцент кафедры ядерной инженерии и радиологических наук в U-M и старший автор исследованияПолем

Ядерные микрореакторы, способные идти годами без заправки, предлагают как надежность, так и гибкость эксплуатации для использования в оказании помощи стихийным бедствиям, военными операциями или отдаленными районами.Тем не менее, работа в удаленных районах требует сложных систем мониторинга для обеспечения безопасности.

«Цифровые близнецы, означающие представление физического реактора, реконструированного из данных датчиков, являются захватывающей новой проспективной технологией, которая может повысить как безопасность, так и экономическую жизнеспособность ядерных микрореакторов», - сказал Прайс.

3D 3D-реконструкция распределений температур в рамках ядерного микрореактора тепловой трубы позволяет системам мониторинга отслеживать метрики производительности и состояния безопасности, включая деградацию материала, допплеровую обратную связь и производительность тепловых труб, что при этом снижение потребности в высоких затратах от операторов человекаПолем

«Перед развертыванием мы должны убедиться, что наблюдение с использованием цифровых близнецов предоставило точную информацию для безопасной работы в основных рабочих пределах»,-сказал Маджди Рададех, доцент U-M в области ядерной инженерии и радиологических наук и автор исследования в исследовании

Как правило, методы реконструкции измеряют температуру с датчиками, расположенными в различных точках в пределах реактора, и интерполяция для оценки температуры в областях, не измеряемых непосредственно.

Поскольку разреженные методы создают распределение температуры, используя самое низкое количество фундаментальных режимов или паттернов в данных, различные подходы к определению этих режимов могут значительно повлиять на качество реконструкции.Это исследование предоставляет руководящие принципы для оценки этих подходов с демонстрацией на обобщенных базисных функциях.

Этот метод направлен на снижение вычислительной сложности и объем данных датчиков, требуемых при поддержании точности.Характер методов, осведомленный компьютерной памяти, будет особенно полезен при предоставлении подробной информации цифровым двум системам с ограниченными вычислительными возможностями.

Исследователи оценили метод с помощью многофизического моделирования - включать несколько физических процессов, таких как ядерные реакции, термодинамика и динамика жидкости - используя обобщенные базисные функции.

Хотя метод успешно захватил широкие тенденции, обобщенные базисные функции в конечном итоге потерпели неудачу из -за фундаментальных признаков реакторной системы, включая пространственное изменение поведения теплопередачи в материалах.

Двигаясь вперед, эти недостатки могут быть устранены с использованием индивидуальных базисных функций, что означает базисные функции, созданные специально из преданный распределение температуры для этого микрореактора.Это повысит точность с помощью надежной математической целостности.

«Наши методы особенно хорошо подходят для удаленной работы, поскольку они принимают во внимание память компьютера, что будет полезно для предоставления подробной информации цифровым системам двойного мониторинга с ограниченными вычислительными способностями», - сказал Прайс.

More information: Dean Price et al, Simplified matching pursuits applied to 3D nuclear reactor temperature distribution construction, Applied Mathematical Modelling (2024). DOI: 10.1016/j.apm.2024.04.011

Получи бесплатную еженедельную рассылку со ссылками на репозитории и лонгриды самых интересных историй о стартапах 🚀, AI технологиях 👩‍💻 и программировании 💻!
Присоединяйся к тысячам читателей для получения одного еженедельного письма

Подписывайся на нас:

Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.

Добавляй ЛРНЧ в свою ленту Google Новостей.
Читайте далее 📖

Исследователи электроники разрабатывают полностью эластичную литий-ионную батарею

7/18/2024 · 4 мин. чтения

Исследователи электроники разрабатывают полностью эластичную литий-ионную батарею

Повышение стабильности солнечных элементов перовскита в условиях обратного смещения

7/18/2024 · 4 мин. чтения

Повышение стабильности солнечных элементов перовскита в условиях обратного смещения