Valor real esperado de un gemelo digital en el desarrollo del microreactor eVinci™

Los gemelos digitales, que combinan la simulación del proceso con los datos en tiempo real, ofrecen un gran potencial para mejorar el diseño y el rendimiento de un reactor nuclear. Sin embargo, hasta la fecha no se ha realizado un estudio riguroso que demuestre el valor real de un gemelo digital de un reactor nuclear. Para abordarlo, el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), a través de su Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E), ha apoyado a Westinghouse en la construcción de un gemelo digital para una instalación de prueba del microrreactor eVinci® con el fin de cuantificar los beneficios de un gemelo digital durante la fase de diseño y la operación.

El microrreactor eVinci es un reactor de unos 15 MWt que suministra calor a alta temperatura desde el núcleo del reactor, a través de heat pipes y un intercambiador de calor principal, a un sistema de conversión de energía basado en un ciclo abierto de Brayton. Además, se están considerando diseños de eVinci para la producción de hidrógeno, calor de proceso industrial y la producción de radioisótopos, entre otras aplicaciones. El reactor utiliza combustible TRISO (isotrópico tri-estructural) dentro de un núcleo de grafito y está diseñado para una seguridad pasiva e inherente, así como la capacidad de integrarse en microrredes.

Se ha desarrollado un gemelo digital de la Unidad de Demostración Eléctrica (EDU) para demostrar su funcionalidad predictiva y analítica en tiempo real al sincronizarse con los datos durante su funcionamiento. La EDU se construyó y probó antes del desarrollo del gemelo digital, por lo que éste se ha desarrollado utilizando datos de simulación y pruebas existentes.

Como resultado de este trabajo, se han identificado varios beneficios económicos a corto y largo plazo en el uso de gemelos digitales. Entre los beneficios a corto plazo se encuentran la identificación de una metodología para el desarrollo de gemelos digitales y la reducción del número de sensores necesarios en las instalaciones de prueba o reactores. Los posibles beneficios a largo plazo incluyen la reducción del personal en el emplazamiento, la mejora en la monitorización de la condición, un mejor uso del combustible y una mayor capacidad de mejora continua de la operación.

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