2019-07-09 05:58:02
美国首个全数字核反应堆系统安装在普渡大学

核电站产生全国20%的电力,是美国最大的清洁能源。但为了进一步抵消气候变化,核能部门需要延长现有设施的使用寿命并建设新的设施。

这要求美国从传统的模拟技术转向数字技术的最新进展,这是其他国家已经发生的变化。

美国核管理委员会已批准普渡大学第一反应堆(PUR-1)作为全国第一个完全数字核反应堆仪表和控制系统。升级后的反应堆和设施最初建于1962年,为研究和工业反应堆中广泛实施数字技术铺平了道路。

“核部门的现代控制技术将允许大数据应用和提高可靠性,”普渡大学反应堆的主管Clive Townsend说。 “我们将从60年代的真空管和手工焊接的电线转向LED,以太网电缆和先进的电子设备。”

传统的模拟控制台使得难以准确,快速地获取研究数据,而数字系统可以立即测量数值。数字化意味着可以处理和分析更多数据,为核领域尚未实现的功能打开了大门,例如预测分析,机器学习和人工智能。

数字技术还允许反应堆设施识别可能在预定维护时间之前发生的性能中断,使其更安全并延长其使用寿命。如果需要更换部件,数字部件比模拟部件便宜得多且商用性更高。

虽然像Purdue这样的大学反应堆不用于为工业反应堆等能源网供电,但它们为研究提供了平台。可能让您感到惊讶的例子包括了解重金属如何影响心理健康,识别1000年历史的神器的起源或最终预测飞行员驾驶新飞机的程度。

PUR-1的数字化转换始于2012年,当时美国能源部通过其核能大学计划向普渡大学授予补助金,以用最先进的仪器和控制系统取代反应堆设备。 Purdue与Mirion Technologies和Curtiss-Wright Corp.合作开发并构建了全数字系统。

“近年来反应堆的使用已经从基础反应堆物理研究转向主要作为教育支持设施,”Jung上尉Seungjin Kim和核工程学院院长Cheryl E. McCarthy表示。普渡大学。

“现在,我们可以回到那个有影响力的研究,同时也大大扩展了反应堆的教学能力,”他说。

PUR-1现在包括一个150平方英尺的视频墙,它可以增强数据显示并吸引潜在的核工程学生。

“具有完全数字化仪器和控制的核反应堆是普渡大学核工程学院的一个里程碑,”普渡大学工程学院的John A. Edwardson院长Mung Chiang说。 “新PUR-1所带来的研究和教学也将有助于该国核能,安全和保障的下一章。”

美国NRC对PUR-1系统的许可在其他方面也是前所未有的:有些部件是通过德国核安全标准委员会(KTA)认证的,而不是根据国内标准。

从历史上看,美国NRC仅接受了根据国内标准认证的部件,这些部件通常成本过高,不能使用。美国NRC通过该机构的倡议接受了PUR-1中的这些部分,以实现基于风险和绩效的监管流程。

“NRC正在接受一个小型研究反应堆的数字控制台,其部件通过KTA标准认证,这标志着监管机构向大型工业反应堆的批准转变,”Townsend说。

数字大学反应堆为行业参与者和教育环境提供了多种好处。作为一个网络物理测试平台,合作者和企业合作伙伴将能够使用普渡大学的设施作为模型评估工业反应堆的模拟,并将经验教训和最佳实践改进应用于他们自己的反应堆。

“在较小的大学设施中测试代码和模拟可以提供比大型工业合作伙伴更大的灵活性,易于访问和更快的开发周期,”PUR-1设施主管兼Purdue核工程助理教授Robert Bean说。 “以低成本,研究人员将能够快速评估他们的工作并实现全面部署。”

数字技术还意味着Purdue可以利用反应堆将实时数据发送到远程位置,帮助研究人员将反应堆状态实时与实验结果相匹配,并让学生从他们的监测器可视化反应堆的响应情况。

“我们可以向发展中国家的学校发送信号,这些学校没有自己的核反应堆设施和相关的教育基础设施。只要他们有互联网和与普渡大学的这种伙伴关系,他们就可以看到和研究反应堆是如何工作的,“金说。

新获批PUR-1的剪彩仪式将于9月3日在普渡大学举行为期三天的“Atoms for Humanity”峰会。

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