شركة تدعمها بيل غيتس تُفعّل محاكي التوأم الرقمي في ولاية وايومنغ استعدادًا لتدريب تشغيل محطة الطاقة النووية الجديدة

قام المهندسون في ولاية وايومنغ بتركيب مجموعة من المحاكيات الرقمية بالحجم الكامل لتدريب مشغلي محطة الطاقة النووية من الجيل الجديد. وقد تم نقل المعدات إلى موقع بناء مفاعل Natrium التابع لشركة TerraPower المدعومة من بيل غيتس. تم بناء النظام بواسطة Curtiss-Wright ليكون توأمًا رقميًا دقيقًا للمرافق المستقبلية، مما يتيح للمهندسين التعرف على أنظمة التحكم في المحطة قبل بدء تشغيل المفاعل في عام 2030. إن تدريب المشغلين مسبقًا هو تحدٍ رئيسي لأي تصميم نووي غير تقليدي.

وظائف المحاكي وطريقة عمله

يعمل المحاكي على محرك برمجي يسمى 3KEYMASTER، الذي يمكنه محاكاة الظواهر الفيزيائية في الوقت الحقيقي، وحساب دوران السوائل، وتغيرات درجات الحرارة، وسلوك النواة في حالة حدوث توقف غير متوقع للمعدات. يمكن للمشغلين إجراء تدريبات طارئة، واختبار تدابير الأمان التلقائية، وتسجيل ساعات العمل المطلوبة للحصول على تصريح تشغيل اتحادي.

في الوقت نفسه، يعمل النظام أيضًا كمنصة اختبار للمهندسين. تقوم Curtiss-Wright أيضًا ببناء "العقل" الفيزيائي للمحطة، وهو نظام التحكم الموزع ونظام حماية المفاعل الآلي. من خلال تشغيل هذه البرامج التحكمية في المحاكي، يمكن للمهندسين تحديد الأخطاء البرمجية والتحقق من استجابة الأجهزة قبل عدة سنوات من تحميل الوقود. على عكس المفاعلات القياسية، فإن طريقة تشغيل هذه المنشأة تختلف عن معظم محطات الطاقة النووية في الولايات المتحدة. تستخدم معظم محطات الطاقة النووية الماء الخفيف تحت ضغط عالٍ لتبريد نواتها، بينما يستخدم تصميم Natrium الصوديوم السائل.

يمكن للصوديوم السائل نقل الحرارة بكفاءة، بينما يبقى في حالة سائلة عند درجات حرارة مرتفعة للغاية. نظرًا لأن نقطة غليانه تقترب من 900°C، فإن النظام يعمل بالقرب من الضغط الجوي العادي، مما يلغي الحاجة إلى قبة سميكة كبيرة كما هو مطلوب في محطات الطاقة النووية التقليدية.

ابتكارات تصميم Natrium

يكسر هذا التصميم أيضًا التقليد من خلال فصل توليد الطاقة عن إنتاج الحرارة النووية. تدعم الحرارة الناتجة عن المفاعل إنتاج طاقة أساسية تبلغ 345 ميغاوات، وتنقل الطاقة الحرارية عبر نظام تخزين الملح المنصهر. عندما يكون الطلب على الشبكة منخفضًا، يعمل المفاعل بكامل طاقته، بينما يتم تخزين الحرارة الزائدة في خزانات الملح الحراري. عندما يرتفع الطلب المحلي، يمكن للمشغلين استخراج هذه الحرارة المخزنة لتوليد بخار إضافي. يمكن للنظام زيادة إنتاج الطاقة إلى 500 ميغاوات دون تغيير الإنتاج الأساسي لنواة المفاعل، واستمرارية ذلك لأكثر من خمس ساعات.

يتطلب التعامل مع هذا التصميم من المشغلين إتقان مجالين مستقلين في آن واحد. يجب عليهم مراقبة الهيدروليكيات للصوديوم السائل في النواة، بينما يديرون نظام تخزين الحرارة سريع الاستجابة. يتيح المحاكي الجديد لهم ممارسة توازن هذه التحويلات الحرارية دون التأثير على استقرار المفاعل. تم بناء وحدة Kemmerer في إطار برنامج وزارة الطاقة الأمريكية للمفاعلات المتقدمة. إذا أثبت هذا الموقع جدواه، تخطط TerraPower لاستخدام هذا النموذج التشغيلي لنشر أسطول تجاري على مستوى البلاد. وخلص نائب رئيس العمليات في TerraPower، جورج بيكارد، إلى القول: "يتطلب بناء أكثر المفاعلات تقدمًا في العالم أساليب تدريب متقدمة بنفس القدر."

من خلال التعاون مع Curtiss-Wright لتسليم محاكي تدريب Natrium، وضعنا الأساس لتدريب الموارد البشرية المؤهلة في كل محطة Natrium المستقبلية، وضمان استعداد مشغلينا بشكل كامل قبل بدء تشغيل المحطة."

أهمية تقنية التوأم الرقمي في تدريب الطاقة النووية

إن إدخال تقنية التوأم الرقمي يعد أمرًا بالغ الأهمية لتدريب مشغلي محطات الطاقة النووية، خاصة في تشغيل المفاعلات النووية الجديدة. من خلال المحاكي، يمكن للمشغلين إجراء تدريبات طارئة واختبارات في بيئة آمنة، مما لا يعزز فقط قدراتهم العملية، بل يساعد أيضًا في تحديد الأخطاء البرمجية المحتملة مبكرًا. مع تقدم تكنولوجيا الطاقة النووية، ستصبح هذه الطريقة المتقدمة في التدريب عاملًا رئيسيًا لضمان التشغيل الآمن لمحطات الطاقة النووية، وقد تعزز من انتشار المنشآت النووية الجديدة على مستوى البلاد.