核電站產生全國20%的電力，是美國最大的清潔能源。但為了進一步抵消氣候變化，核能部門需要延長現有設施的使用壽命并建設新的設施。

　　這要求美國從傳統的模擬技術轉向數字技術的最新進展，這是其他國家已經發生的變化。

　　美國核管理委員會已批準普渡大學第一反應堆(PUR-1)作為全國第一個完全數字核反應堆儀表和控制系統。升級后的反應堆和設施最初建于1962年，為研究和工業反應堆中廣泛實施數字技術鋪平了道路。

　　“核部門的現代控制技術將允許大數據應用和提高可靠性，”普渡大學反應堆的主管Clive Townsend說。“我們將從60年代的真空管和手工焊接的電線轉向LED，以太網電纜和先進的電子設備。”

　　傳統的模擬控制臺使得難以準確，快速地獲取研究數據，而數字系統可以立即測量數值。數字化意味著可以處理和分析更多數據，為核領域尚未實現的功能打開了大門，例如預測分析，機器學習和人工智能。

　　數字技術還允許反應堆設施識別可能在預定維護時間之前發生的性能中斷，使其更安全并延長其使用壽命。如果需要更換部件，數字部件比模擬部件便宜得多且商用性更高。

　　雖然像Purdue這樣的大學反應堆不用于為工業反應堆等能源網供電，但它們為研究提供了平臺。可能讓您感到驚訝的例子包括了解重金屬如何影響心理健康，識別1000年歷史的神器的起源或最終預測飛行員駕駛新飛機的程度。

　　企業合作伙伴可以使用Purdue的設施作為測試改進工業反應堆方法的模型。圖片來源：普渡大學/文森特沃爾特

　　PUR-1的數字化轉換始于2012年，當時美國能源部通過其核能大學計劃向Purdue授予一筆贈款，用最先進的儀器和控制系統取代反應堆設備。Purdue與Mirion Technologies和Curtiss-Wright Corp.合作開發并構建了全數字系統。

　　“近年來反應堆的使用已經從基礎反應堆物理研究轉向主要作為教育支持設施，”Jung上尉Seungjin Kim和核工程學院院長Cheryl E. McCarthy表示。普渡大學。

　　“現在，我們可以回到那個有影響力的研究，同時也大大擴展了反應堆的教學能力，”他說。

　　PUR-1現在包括一個150平方英尺的視頻墻，它可以增強數據顯示并吸引潛在的核工程學生。

　　“具有完全數字化儀器和控制的核反應堆是普渡大學核工程學院的一個里程碑，”普渡大學工程學院的John A. Edwardson院長Mung Chiang說。“新PUR-1所帶來的研究和教學也將有助于該國核能，安全和保障的下一章。”

　　美國NRC對PUR-1系統的許可在其他方面也是前所未有的：有些部件是通過德國核安全標準委員會(KTA)認證的，而不是根據國內標準。

　　從歷史上看，美國NRC僅接受了根據國內標準認證的部件，這些部件通常成本過高而無法使用。美國NRC通過該機構的倡議接受了PUR-1中的這些部分，以實現基于風險和績效的監管流程。

　　“NRC正在接受一個小型研究反應堆的數字控制臺，其部件通過KTA標準認證，這標志著監管機構向大型工業反應堆的批準轉變，”Townsend說。

　　數字大學反應堆為行業參與者和教育環境提供了多種好處。作為一個網絡物理測試平臺，合作者和企業合作伙伴將能夠使用普渡大學的設施作為模型評估工業反應堆的模擬，并將經驗教訓和最佳實踐改進應用于他們自己的反應堆。

　　“在較小的大學設施中測試代碼和模擬可以提供比大型工業合作伙伴更大的靈活性，易于訪問和更快的開發周期，”PUR-1設施主管兼Purdue核工程助理教授Robert Bean說。“以低成本，研究人員將能夠快速評估他們的工作并實現全面部署。”

　　數字技術還意味著Purdue可以利用反應堆將實時數據發送到遠程位置，幫助研究人員將反應堆狀態實時與實驗結果相匹配，并讓學生從他們的監測器可視化反應堆的響應情況。

　　“我們可以向發展中國家的學校發送信號，這些學校沒有自己的核反應堆設施和相關的教育基礎設施。只要他們有互聯網和與普渡大學的這種伙伴關系，他們就可以看到和研究反應堆是如何工作的，“金說。

　　新獲批PUR-1的剪彩儀式將于9月3日在普渡大學舉行為期三天的“Atoms for Humanity”峰會。

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