Así es como el sector nuclear aprovecha el potencial de la Inteligencia Artificial - World Energy Trade

Así es como el sector nuclear aprovecha el potencial de la Inteligencia Artificial

Así es como el sector nuclear aprovecha el potencial de la Inteligencia Artificial

Conozca el papel de la IA en el sector de la energía nuclear

Investigación, Desarrollo e Innovación

La inteligencia artificial (IA) ofrece un enorme potencial para acelerar el desarrollo tecnológico en los campos nucleares, desde la ciencia hasta la energía y la medicina, y el sector está avanzando a buen ritmo para aprovechar esas oportunidades, según los ponentes de los seminarios web organizados por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) en colaboración con el OIEA.

La IA para la energía nuclear, celebrada el 24 de noviembre y que atrajo a más de 1.200 participantes, fue una de las sesiones más populares de la Cumbre Mundial 2021 de IA para el bien de la UIT. En ella se expusieron los esfuerzos para capitalizar los avances tecnológicos en materia de inteligencia artificial para mejorar el desarrollo y el despliegue de la energía nuclear, permitiendo que esta fuente de energía baja en carbono desarrolle su potencial en la lucha contra el cambio climático y cumpla los objetivos de la Agenda 2030 y el Acuerdo de París.

"Para ser competitivas, así como para integrarse en el conjunto de los sistemas energéticos modernos, las centrales nucleares -además de ser seguras y fiables- también deben ser económicas y eficientes", dijo Mikhail Chudakov, Director General Adjunto del OIEA y Jefe del Departamento de Energía Nuclear, en su discurso de bienvenida. "Los enfoques basados en la IA pueden contribuir a estas áreas".

Aplicación de la IA en el sector nuclear

El análisis predictivo industrial para el mantenimiento, que a menudo utiliza sus propias réplicas digitales, es una de las áreas en las que se aplica la IA. Estos gemelos digitales mejorados por la IA pueden proporcionar valiosas perspectivas basadas en los datos recopilados para mejorar y optimizar las operaciones.

La IA también puede ayudar a reducir los costes de explotación relacionados con el combustible, el desmantelamiento y la eliminación de residuos, así como a reducir los costes de ingeniería, fabricación y construcción de plantas.

Boris Makevnin, director general de Cifrum Private Enterprise, filial del holding nuclear estatal ruso Rosatom, dio una muestra del potencial de la IA para reducir los costes operativos y de mantenimiento, diciendo a los participantes en el seminario web que una parada de emergencia de un turbogenerador en una central nuclear cuesta al operador una media de un millón de euros por cada día que está fuera de servicio.

"Si se utiliza la gestión del mantenimiento predictivo y se predice cómo puede funcionar el turbogenerador de forma incorrecta, se puede hacer una parada planificada antes, utilizando un tiempo de reparación más corto", dijo Makevnin.

"Comparando el coste del mantenimiento y el de la reparación, la inversión en un algoritmo de machine-learning bastante sencillo es incomparablemente pequeña, casi un error de redondeo".

Hablemos de los beneficios de la IA para la energía nuclear

La IA puede aportar importantes beneficios a las operaciones de la energía nuclear en términos de conocimiento, optimización, pronóstico y automatización, según Heather Feldman, Directora de Innovación Nuclear del Instituto de Investigación de la Energía Eléctrica (Electric Power Research Institute, EPRI), una organización estadounidense sin ánimo de lucro que realiza actividades de I+D relacionadas con la generación, el suministro y el uso de la electricidad.

Por ejemplo, la IA puede ayudar a aumentar la eficacia y el diseño de procedimientos y operaciones complejas, como la programación de las paradas, la gestión del combustible en el núcleo y los parámetros del ciclo del combustible, dijo Feldman. En la automatización, la IA puede aumentar la fiabilidad de las tareas que normalmente realiza el personal en situaciones de alta presión y exigencia, mitigando los errores humanos y los riesgos para la seguridad personal.

"La detección de anomalías, la toma de decisiones y el análisis de informes son algunos de los beneficios muy tangibles que tenemos de la automatización en las centrales nucleares hoy en día", añadió Chudakov.

El sector de la energía nuclear ha estado a la vanguardia de la aplicación de la IA a sus procesos y operaciones, gracias en parte a su naturaleza colaborativa, de gran supervisión y basada en datos.

"Lo que hemos visto es que la industria nuclear está muy avanzada, no hay un solo cliente nuclear de Metroscope que no tenga un centro de monitorización y diagnóstico", dijo Aurelian Schwartz, director general de Metroscope, una empresa de IA para diagnósticos industriales.

Aun así, sigue habiendo un importante potencial sin explotar para la IA, y la normalización y la cooperación se consideran fundamentales.

"La colaboración internacional en el desarrollo de normas es muy importante para permitir la amplia adopción de la IA para la energía nuclear de una manera eficiente y eficaz. No queremos reinventar la rueda; podemos partir de las normas actuales, por ejemplo las de la ISO/CEI y la UIT, y centrarnos en lo que es único para la energía nuclear", dijo Daowei Bi, Director del Departamento de Ingeniería de la Digitalización del Instituto de Investigación y Diseño de Ingeniería Nuclear de Shanghai (SNERDI).

El papel de la IA en las ciencias y aplicaciones nucleares

En el seminario web anterior, AI for Atoms, celebrado el 18 de noviembre, los participantes analizaron el potencial de la IA para acelerar el desarrollo tecnológico en muchos campos nucleares, desde la medicina nuclear hasta la industria, pasando por la gestión de los recursos hídricos.

La IA se utiliza en varias fases de la investigación fundamental en la ciencia nuclear, que sustenta los descubrimientos tecnológicos. Los algoritmos de IA pueden predecir el comportamiento de los sistemas y realizar experimentos, y son una herramienta especialmente útil para mejorar el diseño de los instrumentos científicos y el funcionamiento de las instalaciones, explicó Michelle Kuchera, profesora adjunta de Física en el Davidson College de Estados Unidos. Los enfoques basados en la IA permiten la reproducibilidad de los resultados, mejoran la calidad de los haces y permiten aumentar el tiempo de los mismos y realizar más experimentos.

El machine learning es esencial para avanzar también en la investigación de la fusión, que se rige por enormes cantidades de datos, explicó Cristina Rea, investigadora del MIT Plasma Science and Fusion Center (Estados Unidos). La IA puede colmar las lagunas en la comprensión teórica mediante la identificación de los efectos que faltan en las bases de datos y, en última instancia, ayudar a los expertos a optimizar los diseños de las futuras instalaciones de fusión.

Georg Langs, catedrático de Machine Learning in Medical Imaging de la Universidad Médica de Viena (Austria), destacó cómo los enfoques basados en la IA permiten un diagnóstico novedoso y el tratamiento asociado de las enfermedades al tiempo que ahorran costes. "La IA no solo permite la automatización, sino que también nos ayuda a identificar valores predictivos y estructuras particulares y a comprender mejor la biología fundamental de los seres humanos".

Las aplicaciones de la IA dependen de la disponibilidad de datos y de su calidad. Cuanto más datos clasificados estén disponibles, más fácil será para los algoritmos identificar patrones sobre determinados fenómenos. Por ello, la cooperación internacional para obtener, desarrollar, mantener y analizar datos globales con la ayuda de la IA en diversos campos nucleares es clave para acelerar el desarrollo tecnológico y aprovechar todo el potencial de la IA, concluyeron los expertos del seminario web.

También destacaron que es necesaria la colaboración entre diferentes disciplinas para mejorar el uso de las aplicaciones de la IA en la ciencia y la tecnología nucleares. Esto incluye el establecimiento de plataformas comunes de intercambio de conocimientos para coordinar y apoyar las asociaciones entre investigadores de distintos ámbitos para el desarrollo de directrices relacionadas con la regulación, la educación y la formación en IA. Estas plataformas permitirán a los investigadores de todo el mundo compartir experiencias, conocimientos y buenas prácticas.

Los oradores también subrayaron la importancia de formular directrices sobre las cuestiones éticas relacionadas con el uso de enfoques basados en la IA en la ciencia y la tecnología nucleares. Este aspecto es especialmente relevante para los proyectos que tienen como objetivo el desarrollo sostenible equitativo.

Garantizar la accesibilidad y la transparencia de los datos, desarrollar bases de datos adecuadas y educar a los investigadores y científicos sobre los beneficios de la IA son esenciales para promover el uso de esta tecnología, dijeron los oradores. El OIEA está tratando de mejorar el uso de las innovaciones actuales y futuras de la IA en las ciencias y aplicaciones nucleares mediante el establecimiento de una plataforma de intercambio de conocimientos sobre la IA en relación con los átomos, así como mediante el apoyo a la educación, la formación y la creación de comunidades en este ámbito, dijo Melissa Denecke, Directora de la División de Ciencias Físicas y Químicas del OIEA.

La colaboración entre la UIT y el OIEA va a continuar.

"Esperamos seguir trabajando con el OIEA para garantizar que la IA sea una fuerza positiva que nos ayude a alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible", dijo Chaesub Lee, Director de la Oficina de Normalización de las Telecomunicaciones de la UIT, que organizó los eventos.

 

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