MIT-Forscher versprechen dank selbstlernendem Ansatz deutliche Effizienzsteigerung
Mittlerweile bestreiten selbstlernende Systeme dank ihrer künstlichen Intelligenz (KI/AI) die Spiele Go oder Schach äußerst erfolgreich. Beiden Spielen ist in gewisser Weise gemein, dass Spielsteine (Achtung Wortwitz: Token!) optimal positioniert werden müssen. Ziel der optimierten Positionierung ist die maximale oder verbesserte Ausnutzung der Brennstäbe in Kernreaktoren, denn hierdurch können Betriebskosten im Umfang von rund 3 Mio US$ p.a. eingespart werden. Federführend in dieser Entwicklung ist das Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu in Kooperation mit dem US-Versorger Exelon http://exeloncorp.com.
Neutroneneinfang steuert Reaktor
Brennelemente bestehen aus hunderten schlanken Brennstäben, die mit angereichertem Uran gefüllt sind. Daneben gibt es Steuerstäbe, die Neutronen einfangen. Sie können mit Gadolinium gefüllt sein. Je tiefer diese im Reaktorkern stecken, desto geringer ist dessen Aktivität, bis hinunter zur völligen Abschaltung. Durch Ein- und Ausfahren dieser Elemente wird die Leistung des Reaktors gesteuert, sodass er möglichst gleichmäßig Wärme erzeugt, die außerhalb des Reaktordruckbehälters in Dampf umgewandelt wird, der zur Stromerzeugung dient.
Die Platzierung der Brennstäbe und -elemente, die unterschiedlich hoch angereichertes Uran enthalten sowie der Steuerstäbe ist entscheidend für die Effektivität der Anlage. Wie bei Schach oder Go gibt es schier unendlich viele Kombinationen der Positionierung. Menschen sind überfordert, wenn es darum geht, die unzähligen Möglichkeiten und die jeweiligen Folgen durchzuspielen. Die Stäbe stehen im Reaktorkern wie Schachfiguren auf dem Spielbrett. Bei einem idealen Layout beeinflussen sie sich gegenseitig so, dass die Neutronen, die die Atomkerne spalten, ideal über den gesamten Reaktorkern verteilt sind. Genau dieses Layout errechnet der smarte Computer.
Jeder Reaktor kann effektiver werden
“Dieses Verfahren kann auf jeden Kernreaktor der Welt angewendet werden”, sagt der leitende Autor der Studie, Koroush Shirvan, Assistenzprofessor am Lehrstuh für Nuklearwissenschaften und -engineering des MIT. “Durch die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Kernenergie, die allein 20 Prozent des in den USA erzeugten Stroms liefert, können wir dazu beitragen, das Wachstum der globalen Kohlenstoffemissionen zu begrenzen”, so der Nuklearwissenschaftler.