Digital Twin per il futuro nucleare USA

Il Dipartimento per l’Energia statunitense ha erogato un notevole stanziamento (27 M$), per finanziare una serie di studi volti alla diminuzione dei costi O&M (Operational & Manutention) dei futuri reattori nucleari. Come noto uno dei problemi che devono affrontare i sistemi di potenza nucleari è la concorrenza (più o sleale…) delle altre fonti energetiche. Prima di tutto i fossili, gas e carbone e poi le varie fonti rinnovabili.

Una delle componenti rilevanti del costo finale del kWh nucleare sono gli oneri di manutenzione e gestione, che fra oneri fissi e variabili possono arrivare ad incidere per il 20%. Il programma di ricerca ha l’obiettivo di arrivare ad una drastica riduzione dei costi fissi di O&M. In particolare si cita un obiettivo di 2 $/MWh, da confrontare con un costo attuale intorno ai 13$/MWh.

GEMINA

Molto interessante è poi il programma di ricerca, denominato GEMINA. Esso mira a sviluppare dei “gemelli digitali” per il design avanzato del reattore, come base della loro strategia di O&M. Gli attori progetteranno strumenti che introducono una maggiore flessibilità nei sistemi dei reattori, una maggiore autonomia operativa e una più rapida iterazione della progettazione. A tale scopo, i team applicheranno diverse tecnologie che promuovono l’efficienza in altri settori, come l’intelligenza artificiale (AI), i sistemi di controllo avanzati, la manutenzione predittiva e il rilevamento dei guasti basato su modelli.

I progetti si concentreranno sulle soluzioni O&M per il nocciolo del reattore, il bilanciamento dell’impianto (BOP) o l’intero sistema dell’impianto del reattore (compresi sia il nocciolo del reattore che il BOP). Poiché i reattori avanzati sono ancora in fase di progettazione, senza unità fisiche operative, i team svilupperanno anche sistemi cyber-fisici. Questi simuleranno le dinamiche operative avanzate del core del reattore, utilizzando una combinazione di strutture sperimentali non nucleari (ad es. circuiti di prova o di flusso ) e software. I team useranno questi sistemi come “risorsa reale”, un surrogato per testare le loro piattaforme gemelle digitali.

Una lista delle aziende/enti di ricerca che beneficeranno degli stanziamenti, insieme ad una descrizione delle attività di ricerca previste, è disponibile a questo LINK.

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