As usinas nucleares geram 20% da eletricidade do país e são a maior fonte de energia limpa dos EUA. Mas, para compensar ainda mais as mudanças climáticas, o setor de energia nuclear precisa estender a vida útil das instalações existentes, bem como construir novas.

Isso exige que os EUA mudem da tecnologia analógica tradicional para os mais recentes avanços em tecnologia digital, uma mudança já feita em outros países.

A Comissão Reguladora Nuclear dos EUA licenciou o Reator Número Um da Universidade de Purdue (PUR-1) como o primeiro sistema de instrumentação e controle de reator nuclear inteiramente digital do país. O reator e instalação atualizados, originalmente construído em 1962, abre o caminho para a implementação generalizada de tecnologia digital em reatores de pesquisa e indústria.

"A tecnologia de controle moderna no setor nuclear permitirá aplicações de big data e maior confiabilidade, "disse Clive Townsend, o supervisor do reator de Purdue. "Estamos indo dos tubos de vácuo e fios soldados à mão dos anos 60, para LEDs, cabos Ethernet e eletrônicos avançados. "

Os consoles analógicos tradicionais dificultam a obtenção de dados de pesquisa com precisão e rapidez, enquanto um sistema digital permite que os valores sejam medidos instantaneamente. Tornar-se digital significa que muito mais dados podem ser processados ​​e analisados, abrindo a porta para capacidades que ainda não eram possíveis no setor nuclear, como análise preditiva, aprendizado de máquina e inteligência artificial.

A tecnologia digital também permite que as instalações do reator identifiquem interrupções de desempenho que podem ocorrer antes do tempo de manutenção programada, tornando-os mais seguros e estendendo sua vida útil. Se as peças precisarem ser substituídas, os digitais são muito mais baratos e mais disponíveis comercialmente do que as peças analógicas.

Embora reatores universitários como o de Purdue não sejam usados ​​para alimentar redes de energia como reatores industriais, eles fornecem uma plataforma de pesquisa. Exemplos que podem surpreendê-lo incluem a compreensão de como os metais pesados ​​afetam a saúde mental, identificando as origens de um 1, Artefato de 000 anos ou, eventualmente, prevendo quão bem os pilotos voarão em novos aviões.

A conversão digital de PUR-1 começou em 2012, quando o Departamento de Energia dos EUA concedeu a Purdue uma bolsa por meio de seu Programa da Universidade de Energia Nuclear para substituir o equipamento do reator por um sistema de instrumentação e controle de última geração. Purdue desenvolveu e construiu o sistema totalmente digital em colaboração com Mirion Technologies e Curtiss-Wright Corp.

"O uso do reator nos últimos anos mudou da pesquisa fundamental da física do reator para servir principalmente como uma instalação de apoio educacional, "disse Seungjin Kim, o Capitão James F. McCarthy Jr. e Cheryl E. McCarthy Chefe da Escola de Engenharia Nuclear em Purdue.

"Agora, podemos retornar a essa pesquisa impactante ao mesmo tempo em que também expandimos significativamente as capacidades de ensino do reator, " ele disse.

PUR-1 agora inclui uma parede de vídeo de 150 pés quadrados, que aprimora a exibição de dados e envolve os alunos em potencial de engenharia nuclear.

"O reator nuclear com instrumentação e controle totalmente digitalizados é um marco para a Escola de Engenharia Nuclear de Purdue, "disse Mung Chiang, John A. Edwardson Dean da Purdue's College of Engineering. “A pesquisa e o ensino possibilitados pelo novo PUR-1 também contribuirão para o próximo capítulo da energia nuclear, segurança e proteção no país. "

O licenciamento do sistema PUR-1 do NRC dos EUA não tem precedentes em outras formas, também:algumas das peças são certificadas pela Comissão Alemã de Padrões de Segurança Nuclear (KTA), em vez de segundo os padrões domésticos.

Historicamente, o NRC dos EUA aceitou apenas peças certificadas de acordo com os padrões domésticos, que geralmente têm um custo proibitivo para uso. O NRC dos EUA aceitou essas partes no PUR-1 por meio da iniciativa da agência para um processo regulatório baseado em desempenho e risco informado.

"O fato de que o NRC está aceitando um console digital para um pequeno reator de pesquisa, com peças certificadas sob os padrões KTA, sinaliza que o órgão regulador está se movendo em direção à aprovação em um grande reator da indústria, "Townsend disse.

Um reator universitário digital oferece vários benefícios tanto para os participantes da indústria quanto para os ambientes educacionais. Como uma base de teste ciberfísica, Colaboradores e parceiros corporativos poderão avaliar simulações de reatores industriais usando as instalações de Purdue como modelo e aplicar lições aprendidas e melhorias de melhores práticas em seus próprios reatores.

"Testar o código e as simulações em instalações universitárias menores permite mais flexibilidade, facilidade de acesso e ciclos de desenvolvimento mais rápidos do que estaria disponível em grandes parceiros industriais, "disse Robert Bean, o diretor da instalação PUR-1 e professor assistente de engenharia nuclear em Purdue. "A baixo custo, os pesquisadores serão capazes de avaliar rapidamente seu trabalho e conseguir uma implantação em grande escala. "

A tecnologia digital também significa que Purdue pode utilizar o reator para enviar dados ao vivo para locais remotos, ajudando os pesquisadores a combinar o status do reator em tempo real com seus resultados experimentais, e os alunos visualizem de seus monitores como um reator responde.

"Podemos enviar sinais para áreas, como escolas em países em desenvolvimento, que não têm o luxo de suas próprias instalações de reator nuclear e a infraestrutura educacional associada. Desde que tenham internet e esta parceria com a Purdue, eles podem ver e estudar como o reator funciona, "Kim disse.

A cerimônia de inauguração do recém-licenciado PUR-1 dará início a um encontro de três dias, "Atoms for Humanity, "em 3 de setembro na Purdue University.