USA: Erfolgreicher Testlauf mit digitalem Zwilling eines Mikroreaktors

Im Rahmen des Mikroreaktorprogramms des amerikanischen Department of Energy (DOE) hat das INL einen thermisch-hydraulischen Prüfstand, das sogenannte Microreactor agile non-nuclear experimental testbed (Magnet) entwickelt. Magnet simuliert einen Mikroreaktor und verwendet dazu elektrische Heizelemente anstelle von Kernbrennstoff. So können die Forschenden das thermische Verhalten des Reaktorkerns, die Leistung des primären Wärmetauschers und die passive Ableitung der Nachzerfallswärme aus Mikroreaktoren mittels Wärmerohren (engl. heat pipes) oder Gaskühlung simulieren.

Am 14. Juli hat das DOE bekanntgegeben, dass am INL ein virtuelles Modell von Magnet entwickelt worden sei, um mehr Einblicke, Echtzeitdaten und verbesserte Vorhersagen bei Leistungstests, einschliesslich der autonomen Steuerung von Kernreaktorsystemen, zu erhalten. «Dieser digitale Zwilling ermöglichte es den Forschenden, das Verhalten des Mikroreaktors unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu testen, zu bewerten und vorherzusagen», so das DOE. Dies könne dazu beitragen, «die Betriebskosten von Mikroreaktortechnologien zu senken und ihre Sicherheit zu erhöhen».

Laut DOE ermöglichen digitale Zwillinge es den Forschenden, potenzielle Gefahrenquellen mithilfe von Modellierung und Simulation zu lokalisieren, zu bewerten und zu beheben. Die gesammelten Daten könnten dann genutzt werden, um technische Unsicherheiten zu verringern und Reaktorkonzepte zu optimieren, bevor sie in der realen Welt gebaut würden.

Der erste Test des digitalen Zwillings sei positiv verlaufen (YouTube-Video). «Durch integriertes maschinelles Lernen konnte der digitale Zwilling erfolgreich künftige Temperaturen im Wärmerohr vorhersagen und Trends zu ungünstigen Grenztemperaturen erkennen. Das virtuelle Modell steuerte daraufhin das Wärmerohr autonom, indem es seine Temperatur anpasste, um mögliche Komplikationen zu vermeiden», so das DOE.