פיתוח שיטה לניהול חכם של הדלק הגרעיני בכור קטן ומודולרי (SMR) לצורך השגת יתרון כלכלי, תפעולי ובטיחותי

שיטת המחקר מתבססת על פיתוח גישת אופטימיזציה מקורית העושה שימוש באלגוריתמים אבולוציוניים (כגון אלגוריתמים גנטיים המבוססים על אופטימיזציה סטוכסטית) וליישמה עבור תחנת כוח גרעינית מסוג NuScale SMR . זוהי גישה חדשנית ביחס למתודולוגיה הנפוצה כיום, ומטרתה היא אופטימיזציה של תכנון של שני מחזורי הקרנה ומעלה בו זמנית. מתודולוגיית המחקר מסתמכת במידה רבה על חישובים עיוניים וסימולציות מחשב מורכבות של תגובת השרשרת המתרחשת בליבה. החישובים כוללים גדלים פיסיקליים רלוונטיים דוגמת התפלגות שטף הניטרונים בליבה והתפלגות ההספק הגרעיני. מחקר זה הוא בעל אופי בינתחומי אמיתי במובן זה שנדרש שילוב של מומחיות הן באלגוריתמים אבולוציוניים והן בפיסיקת כורים.
ניהול חכם ומיטבי של הדלק הגרעיני בליבה היא בעיית אופטימיזציה מורכבת המאופיינת במרחב חיפוש ענק. החדשנות המרכזית במחקר זה היא השימוש בתכונות המתמטיות של המשוואות המתארות את תגובת השרשרת בליבה להאצת תהליך האופטימיזציה של תצורת הליבה תוך חיסכון משמעותי בזמן, כסף ובחישובים.
הוכחה עקרונית של פוטנציאל החדשנות הנ"ל פורסם לאחרונה כאשר חוקרים הדגימו כי השימוש במשוואות הטרנספורט הצמודות (Adjoint Neutron Transport Equations) מאפשר אופטימיזציה של תצורת ליבה במהירות רבה. מחקר זה מציע ליישם את השימוש במשוואות הצמודות לצורך האצת אלגוריתמים אבולוציוניים, המשמשים למשימות של ניהול הדלק בליבה. מחקר זה מהווה את הפעם הראשונה שמתודולוגיה מסוג זה תפותח ותיושם לניהול הדלק בתחנת כוח גרעינית מסוגSMR .
* תחנת כוח גרעינית קטנה ומודולרית (SMR – Small Modular Reactor) מסוג NuScale יכולה לספק עד כ-840 מגה-וואט חשמל באופן רציף (baseload) וללא פליטות פחמן. התחנה כוללת בין 1 ל-12 כורים קטנים הפועלים בנפרד, כאשר כל שנתיים כל כור עוצר למשך כשבועיים לצורך תדלוק. מלאי הדלק הגרעיני נמצא בבריכה ייעודית בתחנת הכוח עצמה. תחנת כוח חדשנית זו היא הראשונה לקבל את אישור הרגולטור האמריקאי (NRC) מזה כ-40 שנה ומהווה הבטחה גדולה מבחינת בטיחות, אמינות וקיימות של ייצור חשמל. אב-טיפוס ראשון נבנה כיום באיידהו בארה"ב.