Дослідники з Аргонської національної лабораторії повідомили, що вони розробили та застосували нову методологію для створення цифрових двійників для двох ядерних реакторів: старого експериментального реактора-розмножувача II (EBR-II) та нового універсального високотемпературного реактора з фторидним охолодженням (gFHR). Як зазначає Американське ядерне товариство, EBR-II більше не працює, але дослідницька група створила його цифровий двійник, який слугує тестовим випадком для перевірки моделей моделювання. Для демонстрації точності цифрових двійників у прогнозуванні операційних перехідних процесів були використані приклади з обома реакторами.

Технологія цифрових двійників — це точне віртуальне представлення складної системи. Вона оновлюється за допомогою даних у реальному часі, що надходять від датчиків, встановлених на фізичній системі, наприклад, ядерному реакторі. Завдяки таким передовим технологіям, як машинне навчання та штучний інтелект, цифрову модель можна використовувати для проведення симуляцій, аналізу проблем з продуктивністю та вдосконалення системи.

За допомогою Argonne Leadership Computing Facility команда дослідників на чолі з головним інженером-ядерником в Аргонській лабораторії Руї Ху використовували тип штучного інтелекту, який називається графічними нейронними мережами (GNN), комп'ютерні моделі, які обробляють компоненти системи як різні типи вузлів графа, а їх фізичні взаємозв'язки — як ребра. За словами Ху та його співавторів, «графічна нейронна мережа, що поєднує графічну згортку та тимчасову увагу вузлів, розроблена як DT [цифровий двійник], що сприяє всебічному розумінню динамічної поведінки системи».

«Використовуючи код модуля системного аналізу (SAM), розроблений ANL, для моделювання різних операційних перехідних процесів, — йдеться у дослідженні, — ми розробляємо базу даних на основі графів, яка навчає DT. Цей DT характеризується двома основними функціями: він може робити висновки про стан всієї системи, використовуючи розріджену інформацію про вузли, і може прогнозувати хід перехідних процесів на основі поточної та історичної інформації про систему».

За даними ANL, навчена модель може робити точні прогнози на основі обмежених даних датчиків у реальному часі. Ця здатність надавати швидкі, достовірні відомості сприяє кращому плануванню реакції реакторів на зміни та кращому прийняттю рішень щодо їхньої конструкції та експлуатації. Вона також може допомогти зменшити витрати на технічне обслуговування та експлуатацію.

Цифровий двійник також може використовуватися для постійного моніторингу реактора з метою виявлення аномалій. Якщо щось здається незвичайним, система може запропонувати зміни для забезпечення безпеки реактора або його безперебійної роботи.

Новий тип технології цифрового двійника може надавати більш надійні прогнози, ніж попередні методи моделювання. Така підвищена надійність матиме багато переваг, зокрема в плануванні дій у надзвичайних ситуаціях, прийнятті обґрунтованих рішень та автономній експлуатації реакторів.