I livelli di potenza del reattore nucleare possono essere monitorati utilizzando dati sismici e acustici

Credito: CC0 Pubblico Dominio

I dati sismici e acustici registrati a 50 metri da un reattore nucleare di ricerca potrebbero prevedere se il reattore fosse acceso o spento con una precisione del 98%, secondo un nuovo studio pubblicato su Lettere di ricerca sismologica.

Applicando diversi modelli di apprendimento automatico ai dati, i ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory hanno anche potuto prevedere quando il reattore stava passando dall’accensione allo spegnimento e stimarne i livelli di potenza, con una precisione di circa il 66%.

I risultati forniscono un altro strumento per la comunità internazionale per verificare e monitorare in modo cooperativo le operazioni del reattore nucleare in modo minimamente invasivo, ha affermato Chengping Chai, geofisico di Oak Ridge, autore principale dello studio. “I reattori nucleari possono essere utilizzati sia per attività benigne che nefaste. Pertanto, verificare che un reattore nucleare funzioni come dichiarato è di interesse per la comunità della non proliferazione nucleare”.

i dati sismici e acustici sono stati a lungo utilizzati per monitorare i terremoti e le proprietà strutturali di infrastrutture come edifici e ponti, sebbene alcuni ricercatori ora utilizzino i dati per esaminare più da vicino i movimenti associati ai processi industriali. In questo caso, Chai e colleghi hanno implementato sensori sismici e acustici attorno all’High Flux Isotope Reactor di Oak Ridge, un reattore di ricerca utilizzato per produrre neutroni per studi di fisica, chimica, biologia, ingegneria e scienza dei materiali.

Lo stato di alimentazione del reattore è un processo termico, con una torre di raffreddamento che dissipa il calore. “Abbiamo scoperto che i sensori sismo-acustici possono registrare le firme meccaniche di apparecchiature vibranti come ventilatori e pompe nella torre di raffreddamento con una precisione sufficiente per far luce su questioni operative”, ha affermato Chai.

I ricercatori hanno quindi confrontato una serie di algoritmi di apprendimento automatico per scoprire quali erano i migliori per stimare lo stato di alimentazione del reattore da specifici segnali sismo-acustici. Gli algoritmi sono stati addestrati con solo dati sismici, solo acustici ed entrambi i tipi di dati raccolti nell’arco di un anno. I dati combinati hanno prodotto i risultati migliori, hanno trovato.

“I segnali sismo-acustici associati a diversi livelli di potenza mostrano schemi complicati che sono difficili da analizzare con le tecniche tradizionali”, ha spiegato Chai. “Gli approcci di apprendimento automatico sono in grado di dedurre la complessa relazione tra i diversi sistemi di reattori e la loro impronta sismo-acustica e utilizzarla per prevedere i livelli di potenza”.

Chai e colleghi hanno rilevato alcuni segnali interessanti nel corso del loro studio, comprese le vibrazioni di una pompa rumorosa nello stato spento del reattore, che è scomparsa quando la pompa è stata sostituita.

Chai ha affermato che è un obiettivo a lungo termine e impegnativo associare le firme sismiche e acustiche a diverse attività e attrezzature industriali. Per l’High Flux Isotope Reactor, la ricerca preliminare mostra che le ventole e le pompe hanno impronte sismo-acustiche diverse e che le diverse velocità delle ventole hanno le loro firme uniche.

“Alcune attività normali ma meno frequenti come la manutenzione annuale o accidentale devono essere distinte nei dati sismici e acustici”, ha affermato Chai. Per capire meglio come queste firme si riferiscono a operazioni specifiche, “dobbiamo studiare sia le firme sismiche che acustiche degli strumenti e il rumore di fondo in vari impianti industriali”.


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Maggiori informazioni:
Chengping Chai et al, Monitoraggio degli stati operativi di un reattore nucleare utilizzando firme sismoacustiche e apprendimento automatico, Lettere di ricerca sismologica (2022). DOI: 10.1785/0220210294

Fornito dalla Società Sismologica d’America

Citazione: I livelli di potenza del reattore nucleare possono essere monitorati utilizzando dati sismici e acustici (2022, 16 marzo) recuperati il ​​19 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-nuclear-reactor-power-seismic-acoustic.html

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