論文の概要: Constrained optimization of sensor placement for nuclear digital twins
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.13637v2
- Date: Fri, 16 Feb 2024 23:28:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-21 06:35:31.750270
- Title: Constrained optimization of sensor placement for nuclear digital twins
- Title（参考訳）: 核デジタル双生児におけるセンサ配置の制約付き最適化
- Authors: Niharika Karnik, Mohammad G. Abdo, Carlos E. Estrada Perez, Jun Soo
Yoo, Joshua J. Cogliati, Richard S. Skifton, Pattrick Calderoni, Steven L.
Brunton, and Krithika Manohar
- Abstract要約: センサ配置のための最適化フレームワークに制約を組み込んだデータ駆動手法を開発した。
低次元力学系に対する全ての実現可能な構成を網羅的に計算することで最適化されたセンサの有効性を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7247618645684337
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The deployment of extensive sensor arrays in nuclear reactors is infeasible
due to challenging operating conditions and inherent spatial limitations.
Strategically placing sensors within defined spatial constraints is essential
for the reconstruction of reactor flow fields and the creation of nuclear
digital twins. We develop a data-driven technique that incorporates constraints
into an optimization framework for sensor placement, with the primary objective
of minimizing reconstruction errors under noisy sensor measurements. The
proposed greedy algorithm optimizes sensor locations over high-dimensional
grids, adhering to user-specified constraints. We demonstrate the efficacy of
optimized sensors by exhaustively computing all feasible configurations for a
low-dimensional dynamical system. To validate our methodology, we apply the
algorithm to the Out-of-Pile Testing and Instrumentation Transient Water
Irradiation System (OPTI-TWIST) prototype capsule. This capsule is electrically
heated to emulate the neutronics effect of the nuclear fuel. The TWIST
prototype that will eventually be inserted in the Transient Reactor Test
facility (TREAT) at the Idaho National Laboratory (INL), serves as a practical
demonstration. The resulting sensor-based temperature reconstruction within
OPTI-TWIST demonstrates minimized error, provides probabilistic bounds for
noise-induced uncertainty, and establishes a foundation for communication
between the digital twin and the experimental facility.
- Abstract（参考訳）: 原子炉への広範囲なセンサーアレイの配備は、困難な運転条件と固有の空間制限のために不可能である。
センサを定義された空間制約内に戦略的に配置することは、原子炉の流れ場の再構築と核デジタルツインの生成に不可欠である。
センサ配置の最適化フレームワークに制約を組み込んだデータ駆動手法を開発し,ノイズセンサ計測による再構成誤差の最小化を主目的とする。
提案アルゴリズムは,センサ位置を高次元格子上に最適化し,ユーザ指定制約に適応する。
低次元力学系の全ての実現可能な構成を徹底的に計算することにより、最適化されたセンサの有効性を実証する。
提案手法を検証するため,本アルゴリズムをOPTI-TWIST(Out-of-Pile Testing and Instrumentation Transient Water Irradiation System)の試作カプセルに適用した。
このカプセルは、核燃料の中性子効果をエミュレートするために電気的に加熱される。
最終的にイダホ国立研究所(inl)の過渡的原子炉試験施設(treat)に挿入されるツイストのプロトタイプは、実用的なデモンストレーションとして機能する。
OPTI-TWIST内のセンサによる温度再構成は、最小限の誤差を示し、ノイズによる不確実性の確率的境界を提供し、デジタル双対と実験施設間の通信の基礎を確立する。
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