A inteligência artificial pode ganhar uma nova função dentro das futuras usinas nucleares. Em vez de gerar textos ou analisar documentos, ela será responsável por acompanhar milhares de canais de um reator e identificar pequenas anomalias antes que se transformem em problemas maiores.
Pesquisadores do Laboratório Nacional Argonne, ligado ao Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE), estão desenvolvendo uma tecnologia que combina IA com sensores de fibra óptica para monitorar os trocadores de calor de reatores refrigerados por sais fundidos.
O objetivo é detectar, localizar e avaliar possíveis obstruções em tempo real, permitindo que operadores intervenham antes que uma falha obrigue a interromper o funcionamento do reator.
O problema está escondido em milhares de pequenos canais
Os trocadores de calor desempenham uma função essencial nesses reatores. Eles retiram o calor produzido no núcleo e o transferem para outro fluido, que posteriormente pode ser usado para produzir vapor e movimentar uma turbina.
O desafio está na escala.
Um único trocador de calor pode possuir entre 2 mil e 4 mil pequenos tubos ou canais por onde circula o fluido. Em equipamentos maiores, esse número pode ser ainda mais elevado.
Nos reatores refrigerados por sais fundidos, existe outro complicador. O material utilizado como refrigerante trabalha em temperaturas muito altas, mas pode começar a se solidificar caso se aproxime de seu ponto de congelamento, situado em torno de 500 °C.
Quando isso acontece, um canal pode ficar parcial ou completamente bloqueado.
A obstrução reduz o fluxo do refrigerante e a eficiência do trocador. Se não for identificada rapidamente, pode afetar outros componentes e eventualmente exigir uma paralisação do reator.
Sensores de fibra óptica vão monitorar a temperatura
Os sistemas convencionais normalmente acompanham parâmetros como temperatura e vazão nas entradas e saídas do trocador de calor.
Isso oferece uma visão geral do equipamento, mas não revela exatamente o que está acontecendo dentro de cada um dos milhares de canais.
A solução proposta pelos pesquisadores utiliza sensores distribuídos de fibra óptica instalados nas estruturas mecânicas de suporte do trocador.
Eles seriam capazes de coletar grandes quantidades de dados sobre a distribuição da temperatura sem precisar atravessar as paredes dos canais ou interferir diretamente na circulação do refrigerante.
Essas informações seriam então analisadas continuamente por algoritmos de inteligência artificial.
A IA precisa encontrar diferenças quase imperceptíveis
O sistema procuraria padrões de temperatura fora do comportamento esperado. Uma pequena alteração poderia indicar que determinado canal está começando a ficar obstruído.
A tecnologia não serviria apenas para disparar um alerta.
Segundo Alex Heifetz, engenheiro elétrico principal do Argonne, o objetivo é descobrir qual canal apresenta o problema e determinar se a obstrução é parcial ou completa.
Existe, porém, uma dificuldade adicional: os dados produzidos durante uma falha inicial podem ser extremamente parecidos com aqueles registrados durante o funcionamento normal.
É justamente nesse ponto que entra a inteligência artificial.
O sistema poderá analisar simultaneamente enormes volumes de informações e identificar padrões difíceis de perceber manualmente.
A IA também terá que explicar por que detectou um problema
Outra característica importante será o uso de inteligência artificial explicável.
Em vez de simplesmente informar que existe uma anomalia, o sistema deverá mostrar aos operadores por que chegou àquela conclusão, quais dados chamaram sua atenção e qual seria a gravidade do problema.
Isso pode ser especialmente importante em instalações nucleares, onde decisões baseadas em sistemas automatizados precisam ser interpretadas e avaliadas por profissionais.
Segundo Konstantinos Prantikos, pesquisador da Universidade Purdue e pesquisador visitante no Argonne, um dos maiores desafios é justamente identificar falhas quando os dados são quase indistinguíveis daqueles produzidos durante uma operação normal.
Detectar cedo pode evitar uma paralisação do reator
Descobrir uma obstrução antes que ela se agrave também pode reduzir custos.
Um trocador de calor completamente danificado pode exigir reparos ou substituição, levando a uma paralisação não planejada do reator. Uma anomalia detectada antecipadamente permitiria preparar uma intervenção antes que o problema chegasse a esse estágio.
O projeto recebe apoio da Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E), vinculada ao Departamento de Energia dos Estados Unidos.
A proposta não é substituir os sistemas tradicionais de segurança nuclear por inteligência artificial. A tecnologia funcionaria como uma camada adicional de monitoramento, capaz de acompanhar continuamente milhares de pontos e alertar operadores sobre mudanças difíceis de detectar pelos métodos atuais.
Para Prantikos, essa capacidade permanente de monitoramento resume uma das principais vantagens da tecnologia: a IA pode permanecer observando os dados continuamente. Ela simplesmente não dorme.
[ Fonte: El Periódico de la Energía ]
