原発産業は、利益の減少、予算超過、原子炉の停止などの危機に瀕しています。規制の強化を受けて発電所の認可プロセスを合理化する必要に迫られるなか、再生可能エネルギーとの競争が激化し、より安価なガスの需要が高まって発電所の経済的意義は上昇しています。原発メーカーに今求められているのは、革新的な原子炉技術と迅速な開発です。シーメンスの幅広いシミュレーションツールを活用すれば、設計サイクルをデジタル化して次世代の原子力発電所の設計、建設、運用を最適化できます。
原発産業は、利益の減少、予算超過、原子炉の停止などの危機に瀕しています。規制の強化を受けて発電所の認可プロセスを合理化する必要に迫られるなか、再生可能エネルギーとの競争が激化し、より安価なガスの需要が高まって発電所の経済的意義は上昇しています。原発メーカーに今求められているのは、革新的な原子炉技術と迅速な開発です。シーメンスの幅広いシミュレーションツールを活用すれば、設計サイクルをデジタル化して次世代の原子力発電所の設計、建設、運用を最適化できます。
原発産業は、少なくとも理論上は、ほぼ無制限に低炭素エネルギーを供給することができます。ところが、プラントの経済性、信頼性、環境、安全性の問題により原子力発電所の評判は失墜し、既存の発電所は早期閉鎖に追い込まれ、次世代原子炉の試運転の機会も減少しています。課題は、設計サイクルを3年未満に短縮し、認可と建設にかかる時間を半減することです。同時に、原子力発電所の効率を改善し、規制 / 認可プロセスを合理化しなければなりません。既存の原発メーカーや革新的な新興企業は、こうしたエネルギー環境下でどのように対応すべきでしょうか。原子力発電所の設計は、マルチフィジックスのモデリングとシミュレーションを広範囲に活用することが不可欠です。マルチフィジックスのモデリングとシミュレーションを行えば、認可プロセスの加速から、効果的な運用、最適な経済性まで、原子炉のあらゆる性能を予測して完成させることができます。
このソリューションを詳しく見てみましょう。
新規の原子炉の試運転では、新しいコンセプトの安全性と経済的実行可能性を実証し、長期に渡る認可プロセスを加速するために、幅広いシミュレーションを実行する必要があります。このプロセスには、従来型のシミュレーションツールに代わる、多次元の流れと熱挙動を効率的かつ正確にモデル化できるシミュレーションツールが不可欠です。「デジタル・ツイン」や「仮想原子炉モデル」の構築で、複雑な原子炉システムをすべて表現できるツールなら理想的です。
原子炉の安全と効率を実証できる幅広い運転シナリオを使用して必要な物理特性をすべて取得し、冷却システムの熱水力性能を正確に予測できる実証済み機能を持つのは、最先端のシミュレーションツールだけです。
提案された使用済み燃料の保管 / 廃棄ソリューションを、信頼性が高く財政的にも安全なものとするには、数千年という超長期のタイムスケールで貯蔵施設の構造、熱伝達、放射挙動を包括的に熱機械シミュレーションすることが必須です。
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このホワイトペーパーは、原子力の発展と導入にデジタル・ツイン技術がどのように寄与できるかを実例で紹介しています。原子力業界が直面している具体的な課題と、原子力エンジニアリング関係者がこれらの課題に対応するため、仮想原子炉モデルとデジタル・ツインをどのように使用しているかを詳しく取り上げます。
