KI SpotlightNewsKI-gestützte Echtzeit-Überwachung für Wärmetauscher in Salzreaktoren entwickelt
Forschende des Argonne National Laboratory kombinieren faseroptische Temperaturmessung mit maschinellem Lernen, um verstopfte Kanäle frühzeitig zu erkennen und zu lokalisieren.
Mit KI erstellt◆ Fakten auf einen Blick
- Forschende des Argonne National Laboratory haben ein KI-gestütztes Überwachungssystem für Wärmetauscher in salzgekühlten Reaktoren entwickelt.
- Das System kombiniert faseroptische Temperaturmessung mit maschinellem Lernen, um Störungen im Kühlsystem in Echtzeit zu erkennen und zu lokalisieren.
- Die Studie wurde in Nature Scientific Reports veröffentlicht.
- Das Forschungsteam schlug einen kompakten Matrix-Wärmetauscher mit eingebettetem Hardware-Software-System vor, der eine effiziente Überwachung ermöglicht.
- Ein Matrix-Wärmetauscher dieser Bauart verfügt typischerweise über 2.000 bis 4.000 kleine Kanäle.
- Die faseroptischen Sensoren werden direkt an den internen Stützstrukturen (Trennplatten) angebracht, wodurch zusätzliche Durchbohrungen der drucktragenden Außenwände vermieden werden.
KI-gestützte Echtzeit-Überwachung für Wärmetauscher in Salzreaktoren entwickelt
Forschende des Argonne National Laboratory haben ein Überwachungssystem für salzgekühlte Hochtemperaturreaktoren entwickelt, das faseroptische Temperaturmessung mit maschinellem Lernen kombiniert, um Störungen im Kühlsystem in Echtzeit zu erkennen und zu lokalisieren. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Scientific Reports veröffentlicht. Ziel ist es, verstopfte Kanäle zu erkennen, zu lokalisieren und deren Schweregrad zu bestimmen. Verantwortlicher Forscher ist Alex Heifetz, Principal Electrical Engineer am Argonne National Laboratory.
Salzgekühlte Reaktoren arbeiten mit flüssigem Salz, das durch Wärmetauscher zirkuliert, um thermische Energie aus dem Reaktorkreislauf abzuführen und in Strom umzuwandeln. Kühlt das Salz lokal zu stark ab, kann es teilweise erstarren und einzelne der tausenden parallelen Strömungskanäle blockieren. Herkömmliche Temperatur- und Durchflussmessungen an den Ein- und Ausgängen der Anlage registrieren solche Blockaden anfangs kaum.
Für die Überwachung setzt das Team auf einen kompakten Matrix-Wärmetauscher, der mit verteilten faseroptischen Temperatursensoren ausgestattet ist. Die dabei gewonnenen Temperaturdaten werden mit maschinellem Lernen ausgewertet, um Störungen zu identifizieren. Heifetz beschreibt das Ziel so: „Wenn einer dieser Kanäle teilweise oder vollständig verstopft ist, wollen wir in der Lage sein, dies zu erkennen, zu lokalisieren und den Schweregrad zu bestimmen. Es ist wie ein hochauflösender Blick darauf, wo der Fehler im System auftritt.“
Sensoren an internen Trennplatten vermeiden zusätzliche Durchbohrungen
Die faseroptischen Sensoren werden direkt an den internen Stützstrukturen, den sogenannten Trennplatten, des kompakten Matrix-Wärmetauschers angebracht. Dadurch werden zusätzliche Durchbohrungen der drucktragenden Außenwände vermieden, während gleichzeitig ein detailliertes thermisches Abbild der Kanäle entsteht.
Ein Matrix-Wärmetauscher dieser Bauart verfügt typischerweise über 2.000 bis 4.000 kleine Kanäle. Herkömmliche Messungen an den Ein- und Ausgängen registrieren Blockaden anfangs kaum, weil das Salz bei lokaler Abkühlung teilweise erstarren und einzelne Kanäle blockieren kann. Die verteilten faseroptischen Temperatursensoren liefern daher eine räumlich genauere Überwachung des Inneren der Anlage. Das System wird als „first-of-its-kind“ für salzgekühlte Reaktoren beschrieben, deren Wärmetauscher-Design noch in der Forschungsphase ist.
