Les centrales nucléaires génèrent 20 % de l'électricité du pays et sont la plus grande source d'énergie propre aux États-Unis. Mais pour compenser davantage le changement climatique, le secteur de l'énergie nucléaire doit prolonger la durée de vie des installations existantes et en construire de nouvelles.

Cela nécessite que les États-Unis passent de la technologie analogique traditionnelle aux dernières avancées de la technologie numérique, un changement déjà opéré dans d'autres pays.

La Commission de réglementation nucléaire des États-Unis a autorisé Purdue University Reactor Number One (PUR-1) en tant que premier système d'instrumentation et de contrôle de réacteur nucléaire entièrement numérique du pays. Le réacteur et l'installation modernisés, construit à l'origine en 1962, ouvre la voie à une généralisation du numérique dans les réacteurs de recherche et industriels.

« La technologie de contrôle moderne dans le secteur nucléaire permettra des applications de mégadonnées et une fiabilité accrue, " dit Clive Townsend, le superviseur du réacteur de Purdue. "On part des tubes à vide et des fils soudés à la main des années 60, aux LED, câbles Ethernet et électronique de pointe."

Les consoles analogiques traditionnelles rendent difficile la prise de données de recherche avec précision et rapidité, tandis qu'un système numérique permet de mesurer instantanément les valeurs. Passer au numérique signifie que beaucoup plus de données peuvent être traitées et analysées, ouvrir la porte à des capacités qui n'ont pas encore été aussi possibles dans le nucléaire, comme l'analyse prédictive, apprentissage automatique et intelligence artificielle.

La technologie numérique permet également aux installations de réacteurs d'identifier les interruptions de performance qui peuvent survenir avant l'heure de maintenance programmée, en les rendant plus sûrs et en prolongeant leur durée de vie. Si des pièces devaient être remplacées, les pièces numériques sont beaucoup moins chères et plus disponibles dans le commerce que les pièces analogiques.

Alors que les réacteurs universitaires comme celui de Purdue ne sont pas utilisés pour alimenter des réseaux énergétiques comme les réacteurs industriels, ils fournissent une plate-forme pour la recherche. Des exemples qui pourraient vous surprendre incluent la compréhension de l'impact des métaux lourds sur la santé mentale, identifier les origines d'un 1, Artefact vieux de 000 ans ou prédisant éventuellement à quel point les pilotes piloteront de nouveaux avions.

La conversion numérique du PUR-1 a commencé en 2012, lorsque le département américain de l'Énergie a accordé à Purdue une subvention dans le cadre de son programme universitaire pour l'énergie nucléaire pour remplacer l'équipement du réacteur par un système de contrôle et d'instrumentation de pointe. Purdue a développé et construit le système entièrement numérique en collaboration avec Mirion Technologies et Curtiss-Wright Corp.

"L'utilisation du réacteur au cours des dernières années était passée de la recherche fondamentale en physique des réacteurs à une fonction principalement d'installation de soutien pédagogique, " a déclaré Seungjin Kim, le capitaine James F. McCarthy Jr. et Cheryl E. McCarthy chef de l'École de génie nucléaire de Purdue.

"Maintenant, nous pouvons revenir à cette recherche percutante tout en élargissant considérablement les capacités d'enseignement du réacteur, " il a dit.

PUR-1 comprend désormais un mur vidéo de 150 pieds carrés, qui améliore l'affichage des données et engage les futurs étudiants en génie nucléaire.

"Le réacteur nucléaire avec une instrumentation et un contrôle entièrement numérisés est une étape importante pour l'École d'ingénierie nucléaire de Purdue, " dit Mung Chiang, le doyen John A. Edwardson du Collège d'ingénierie de Purdue. "La recherche et l'enseignement permis par le nouveau PUR-1 contribueront également au prochain chapitre de l'énergie nucléaire, la sûreté et la sécurité dans le pays."

L'autorisation du NRC des États-Unis pour le système PUR-1 est sans précédent à d'autres égards, ainsi :certaines des pièces sont certifiées par la Commission allemande des normes de sûreté nucléaire (KTA), plutôt que selon les normes nationales.

Historiquement, le NRC des États-Unis n'a accepté que des pièces certifiées selon les normes nationales, dont le coût d'utilisation est généralement prohibitif. La NRC des États-Unis a accepté ces parties dans PUR-1 dans le cadre de l'initiative de l'agence pour un processus réglementaire tenant compte des risques et basé sur les performances.

« Le fait que le CNRC accepte une console numérique pour un petit réacteur de recherche, avec des pièces certifiées selon les normes KTA, signale à l'organisme de réglementation de se diriger vers l'approbation dans un réacteur de grande industrie, ", a déclaré Townsend.

Un réacteur universitaire numérique offre plusieurs avantages à la fois aux acteurs de l'industrie et aux milieux éducatifs. En tant que banc d'essai cyberphysique, les collaborateurs et les entreprises partenaires seront en mesure d'évaluer des simulations de réacteurs industriels en utilisant l'installation de Purdue comme modèle et d'appliquer les leçons apprises et les améliorations des meilleures pratiques à leurs propres réacteurs.

« Tester du code et des simulations dans des installations universitaires plus petites permet plus de flexibilité, facilité d'accès et cycles de développement plus rapides que ce qui serait disponible chez des partenaires industriels plus importants, " dit Robert Bean, le directeur de l'installation PUR-1 et un professeur adjoint de génie nucléaire à Purdue. "A moindre coût, les chercheurs pourront évaluer rapidement leur travail et réaliser un déploiement à grande échelle. »

La technologie numérique signifie également que Purdue peut utiliser le réacteur pour envoyer des données en direct à des emplacements distants, aider les chercheurs à faire correspondre en temps réel l'état du réacteur à leurs résultats expérimentaux, et les étudiants de visualiser à partir de leurs moniteurs comment un réacteur réagit.

"Nous pouvons envoyer des signaux aux zones, comme les écoles des pays en développement, qui n'ont pas le luxe de leur propre réacteur nucléaire et de l'infrastructure éducative associée. Tant qu'ils ont internet et ce partenariat avec Purdue, ils peuvent voir et étudier le fonctionnement du réacteur, ", a déclaré Kim.

Une cérémonie d'inauguration pour le PUR-1 nouvellement autorisé lancera un sommet de trois jours, « Des atomes pour l'humanité, " le 3 septembre à l'Université Purdue.