Les niveaux de puissance des réacteurs nucléaires peuvent être surveillés à l’aide de données sismiques et acoustiques

Crédit : domaine public CC0

Selon une nouvelle étude publiée dans Lettres de recherche sismologique.

En appliquant plusieurs modèles d’apprentissage automatique aux données, les chercheurs du Laboratoire national d’Oak Ridge ont également pu prédire quand le réacteur passait de l’activation à l’arrêt et estimer ses niveaux de puissance, avec une précision d’environ 66 %.

Les résultats fournissent un autre outil à la communauté internationale pour vérifier et surveiller en coopération les opérations des réacteurs nucléaires de manière peu invasive, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Chengping Chai, géophysicien à Oak Ridge. “Les réacteurs nucléaires peuvent être utilisés à la fois pour des activités bénignes et néfastes. Par conséquent, vérifier qu’un réacteur nucléaire fonctionne comme déclaré est d’intérêt pour la communauté de la non-prolifération nucléaire.”

Bien que les données sismiques et acoustiques soient utilisées depuis longtemps pour surveiller les tremblements de terre et les propriétés structurelles des infrastructures telles que les bâtiments et les ponts, certains chercheurs utilisent désormais ces données pour examiner de plus près les mouvements associés aux processus industriels. Dans ce cas, Chai et ses collègues ont déployé des capteurs sismiques et acoustiques autour du réacteur isotopique à haut flux d’Oak Ridge, un réacteur de recherche utilisé pour produire des neutrons pour des études en physique, chimie, biologie, ingénierie et science des matériaux.

L’état de puissance du réacteur est un processus thermique, avec une tour de refroidissement qui dissipe la chaleur. “Nous avons découvert que les capteurs sismo-acoustiques peuvent enregistrer les signatures mécaniques des équipements vibrants tels que les ventilateurs et les pompes de la tour de refroidissement avec une précision suffisante pour éclairer les questions opérationnelles”, a déclaré Chai.

Les chercheurs ont ensuite comparé un certain nombre d’algorithmes d’apprentissage automatique pour découvrir lesquels étaient les meilleurs pour estimer l’état de puissance du réacteur à partir de signaux sismo-acoustiques spécifiques. Les algorithmes ont été formés avec des données sismiques uniquement, acoustiques uniquement et les deux types de données collectées sur une année. Les données combinées ont produit les meilleurs résultats, ont-ils constaté.

“Les signaux sismo-acoustiques associés à différents niveaux de puissance montrent des modèles compliqués qui sont difficiles à analyser avec les techniques traditionnelles”, a expliqué Chai. “Les approches d’apprentissage automatique sont capables de déduire la relation complexe entre différents systèmes de réacteurs et leur empreinte sismo-acoustique et de l’utiliser pour prédire les niveaux de puissance.”

Chai et ses collègues ont détecté des signaux intéressants au cours de leur étude, notamment les vibrations d’une pompe bruyante à l’état d’arrêt du réacteur, qui ont disparu lorsque la pompe a été remplacée.

Chai a déclaré que c’est un objectif à long terme et stimulant d’associer des signatures sismiques et acoustiques à différentes activités et équipements industriels. Pour le réacteur isotope à haut flux, des recherches préliminaires montrent que les ventilateurs et les pompes ont des empreintes sismo-acoustiques différentes et que différentes vitesses de ventilateur ont leurs propres signatures uniques.

“Certaines activités normales mais moins fréquentes telles que la maintenance annuelle ou fortuite doivent être distinguées dans les données sismiques et acoustiques”, a déclaré Chai. Pour mieux comprendre comment ces signatures sont liées à des opérations spécifiques, “nous devons étudier à la fois les signatures sismiques et acoustiques des instruments et le bruit de fond dans diverses installations industrielles”.


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Plus d’information:
Chengping Chai et al, Surveillance des états opérationnels d’un réacteur nucléaire à l’aide de signatures sismoacoustiques et d’apprentissage automatique, Lettres de recherche sismologique (2022). DOI : 10.1785 / 0220210294

Fourni par la société sismologique d’Amérique

Citation: Les niveaux de puissance des réacteurs nucléaires peuvent être surveillés à l’aide de données sismiques et acoustiques (16 mars 2022) récupérées le 19 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-nuclear-reactor-power-seismic-acoustic.html

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