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打造虚拟反应堆:核能数字化双胞胎的诞生

在本白皮书中,我们将通过多个事例介绍数字化双胞胎技术如何支持日益广泛的核能应用。我们将探讨核工业目前所面临的挑战,以及核工程领域如何使用虚拟反应堆模型和数字化双胞胎技术来解决这些挑战。

未来的核反应堆

目前老旧的核反应堆基础设施较为庞大,通常位于人口聚居地以外的偏远地区。

但今后就不必这样了。在不久的将来,核反应堆将成清洁安全的便携式模块化能源。与其位于距离城市数百公里的偏远地带,倒不如将它们安置在用电需求量、产电量最大的便捷位置。

然而,如果不广泛使用数字化双胞胎技术,许多下一代反应堆设计将永远无法通过许可和调试阶段。

核能数字化双胞胎

在本白皮书中,我们将探讨如何将已在其他行业应用中大获成功的数字化双胞胎技术应用于核能领域,满足其有关验证、物理场精确表示以及不确定性量化等特别要求。

我们认为,采用数字化双胞胎(或虚拟反应堆)方法,既可以将新型核能技术的设计周期缩短一半,同时又可以大幅降低相关许可所需的测试成本。

核物理场仿真

我们还将讨论目前 Simcenter 数字化双胞胎技术在第四代核反应堆(例如由 X-energy、Kairos Power 和 TerraPower 提出的反应堆方案)设计中的应用,并探讨如何对复杂物理场进行计算流体力学仿真,例如:

  • 球床反应堆的温度预测
  • 新型冷却剂(如熔盐和金属)中的流动和热传导
  • 热震荡
  • 燃料棒的流动和热致振动

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未来的核反应堆

目前老旧的核反应堆基础设施较为庞大,通常位于人口聚居地以外的偏远地区。

但今后就不必这样了。在不久的将来,核反应堆将成清洁安全的便携式模块化能源。与其位于距离城市数百公里的偏远地带,倒不如将它们安置在用电需求量、产电量最大的便捷位置。

然而,如果不广泛使用数字化双胞胎技术,许多下一代反应堆设计将永远无法通过许可和调试阶段。

核能数字化双胞胎

在本白皮书中,我们将探讨如何将已在其他行业应用中大获成功的数字化双胞胎技术应用于核能领域,满足其有关验证、物理场精确表示以及不确定性量化等特别要求。

我们认为,采用数字化双胞胎(或虚拟反应堆)方法,既可以将新型核能技术的设计周期缩短一半,同时又可以大幅降低相关许可所需的测试成本。

核物理场仿真

我们还将讨论目前 Simcenter 数字化双胞胎技术在第四代核反应堆(例如由 X-energy、Kairos Power 和 TerraPower 提出的反应堆方案)设计中的应用,并探讨如何对复杂物理场进行计算流体力学仿真,例如:

  • 球床反应堆的温度预测
  • 新型冷却剂(如熔盐和金属)中的流动和热传导
  • 热震荡
  • 燃料棒的流动和热致振动