Мікрореактор eVinci/Westinghouse
У дослідженні американських науковців з Мічиганського університету стверджується, що новий фізичний алгоритм відкриває шлях до створення ядерних мікрореакторів, здатних автономно регулювати вихідну потужність залежно від потреби.
Подібні реактори легко транспортувати та вони здатні генерувати до 20 МВт теплової енергії для потреб опалення та електрозабезпечення. Вони можуть стати корисними у віддалених сільських районах, зонах стихійних лих, на військових базах та навіть вантажних суднах.
Під’єднані до електромережі, ці реактори здатні генерувати стабільну та чисту енергію, однак вони повинні мати змогу регулювати вихідну потужність, адаптуючись до змін попиту. На великих АЕС це регулюється вручну робітниками. Однак у віддалених районах це було б дуже дорого та завадило б комерційному використанню подібних мікрореакторів.
“Багато стартапів та компаній у США прагнуть короткострокового та широкого впровадження ядерних мікрореакторів, і наша робота відкриває чіткий шлях до досягнення цієї мети економічно життєздатним способом. Наш метод може допомогти постачальникам проєктувати реактори з автономними системами управління, які будуть безпечнішими та надійнішими”, — переконує один з авторів дослідження, професор кафедри ядерної інженерії та радіологічних наук Брендан Кочунас.
Дослідження зосереджене на високотемпературних газоохолоджуваних реакторах (HTGR) — сучасних ядерних реакторах, представлених у різних масштабах. На основі конструкції мікрореактора типу HTGR, моделі Holos-Quad (Gen 2+), автори пропонують спрощену конструктивну модель, яка при цьому зберігає ключові параметри, зокрема, питому потужність, вхідну температуру теплоносія, тиск в активній зоні та швидкість потоку.
Дослідники використовували метод предиктивного керування (моделювання), який передбачає майбутню поведінку системи, для оптимізації управління протягом заданого періоду часу за певних обмежень. Вони створили контролер, який оптимізував обертання керуючих барабанів, що оточують центральну зону мікрореактора. Контролер зменшував потужність під час спрямування всередину та збільшував за спрямування назовні.
Для того, аби модель була максимально реалістичною і точно відображала роботу мікрореактора, дослідники інтегрували у неї набір інструментів PROTEUS для моделювання та високоточного аналізу фізики мікрореактора. Під час виконання завдань з підвищення або зменшення потужності на 20% на хвилину алгоритм керування зберігав точність у межах 0,234% від цільового показника.
Процеси виконуються без залучення штучного інтелекту. Вся автоматична система управління відстеження навантаження заснована на фізиці та математиці та зрозуміла, що спрощує регуляторні процедури. Численні випробування на чутливість підтвердили, що контролер MPC працює з широким діапазоном вхідних даних моделі, підтверджуючи можливість його автономного керування.
“Успішність алгоритму управління та його інтеграція з високоточними інструментами моделювання демонструє, що тепер ми можемо проєктувати ядерні реактори та їхні системи контролю та управління спільно з нуля, замість того, щоб намагатися адаптувати системи контролю та управління до практично готової конструкції реактора”, — пояснює Брендан Кочунас.
Результати дослідження опубліковані у журналі Progress in Nuclear Energy
Джерело: TechXplore
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.