Digital twins for nuclear power plants

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-12-13

Department

Major/Subject

Kone- ja rakennustekniikka

Mcode

ENG3043

Degree programme

Insinööritieteiden kandidaattiohjelma

Language

en

Pages

23

Series

Abstract

Teollisuuden voima Oyj is planning to extend the service life of the nuclear power plant units, Olkiluoto 1 and 2, by an additional 25 years. The extension of service life requires the modernization of the structural monitoring system of the containment building. The vision is to retrofit the units with sensors and create a digital twin on both of the units. The first goal of this thesis is to map out what a digital twin is. This thesis will also investigate the current state and applications of digital twins in nuclear power plant environments. Thesis will focus primarily on sources from three regions: the United States, Europe, and Sweden. Thesis will also discuss the reality and what challenges could be expected in creating such systems. This literature review uses sources on digital twins from the last ten years, to establish a foundation for what digital twins are and clear up distinctions between similar concepts. Digital twins are used in a multitude of different fields, but the focus of this thesis lies in construction and building, but also implementations of nuclear power plants. Digital twins are a growing topic on many fields, and the possibilities in the future are vast. This thesis concludes that digital twins can already be used to monitor the health of structures of many different kinds. In an nuclear power plant environment there are still some regulatory and technical challenges to overcome.

Industrins Kraft Abp planerar att förlänga användningstiden för kärnkraftverken Olkiluoto 1 och Olkiluoto 2 med ytterligare 25 år. Olkiluoto 1 har producerat el sedan år 1987 alltså i cirka femtio år. Förlängningen av användningstiden kräver en modernisering av instrumenteringen för tillståndsbedömningen av reaktorinneslutningen. Reaktorinneslutningen är en cylindrisk struktur, byggd av armerad betong. Dess uppgift är att under en nödsituation förhindra att radioaktiva ämnen kommer ut och sprider sig i naturen. Målet är att installera sensorer i båda anläggningarna och bilda en digital tvilling av båda kraftverken. Målet med detta kandidatarbete är att reda ut vad digital tvilling som koncept innebär. Dessutom undersöker arbete hur och var digitala tvillingar används i en kärnkraftverks miljö. Detta kandidatarbete fokuserar primärt på tre regioner: USA, Europa samt Sverige. I arbetet diskuteras verkligheten och utmaningar som kan förekomma då digital tvilling-system planeras och implementeras. Arbetet genomförs som en litteraturgranskning. I arbetet används källor som behandlar digitala tvillingar från de senaste tio åren för att bilda en uppfattning av vad en digital tvilling är och för att klargöra skillnader mellan tidigare liknande koncept. Digitala tvillingar används inom många olika branscher, men materialet som används i detta arbete behandlar konstruktion och byggnader samt implementeringar inom kärnkraft. Största utmaningarna för att digitala tvillingar ska kunna etableras fullständigt i kärnkraftsmiljö ligger i reglering, som i Finland upprätthålls av strålsäkerhetscentralen (STUK). Reglering gäller främst trådlösa nätverk på kärnkraftverk. Trådlösa nätverk kan orsaka störningar i kärnkraftverkets utrustning. Dessutom finns det många risker gällande informationssäkerheten. Andra utmaningar som identifierades i arbetet är säkerställning av digitala och fysiska tvillingarnas likformighet och valideringen av data som digitala tvillingen producerar. Digitala tvillingar är ett nytt och växande koncept, som har stora möjligheter att adapteras i många olika branscher. Användningen av digitala tvillingar är redan idag mångfaldigt. Användningen inom kärnkraftverk förväntas följa trenden.

Description

Supervisor

Vornanen-Winqvist, Camilla

Thesis advisor

Niiranen, Jarkko

Keywords

digital twin, nuclear power plant, containment building

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202501282027

Collections

[kand] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG