Uso de métodos computacionais avançados para estimativa de reatividade e para segurança cibernética de sistemas de instrumentação e controle em sistemas energéticos nucleares

Resumo

A utilização do Filtro de Kalman (KF), um estimador ótimo para sistemas lineares, e os filtros derivados, tais como o filtro estendido de Kalman (EKF), não é comum na área nuclear. Este trabalho irá implementar uma ferramenta para estimativa da reatividade, usando uma abordagem estocástica, em diferentes posições do núcleo de reatores nucleares, durante operação normal (Hot Full Power - HFP) e quando a potência zero (Hot Zero Power - HZP), a partir de medições ruidosas, utilizando-se sistemas digitais de instrumentação e controle (I&C), para mitigar ou minimizar a incerteza e erros durante a medição. A medição da reatividade é realizada, nos reatores nucleares (Nuclear Power Plant - NPPs), utilizando-se o método determinístico de cinética pontual inversa (inverse point kinetic - IPK), que não leva em conta a natureza estocástica das interações do fluxo de nêutrons com a matéria. O método IPK também será modelado para benchmark. Além disso, o uso de ferramentas de estimativa de estado em segurança cibernética também não é comum. Este trabalho visa a implementação de ferramentas de estimativa de estado na segurança cibernética como opção de defesa de ponto contra ataques cibernéticos em sistemas digitais de automação e I&C em NPPs. Além de atividades de simulação, será implementada uma bancada do tipo hardware-in-the-loop (HIL), utilizando-se programmable logic controllers (PLC) e field programmable gate array (FPGA). O HIL será uma oportunidade para simular as condições de centrais nucleares, com base nos modelos desenvolvidos e adicionando o hardware necessário para a tarefa de controle, utilizando-se sistemas digitais de I&C. O comportamento da NPP será simulado por meio de modelos a serem desenvolvidos utilizando os códigos nucleares RELAP 5 ou/e PARCS 3D. (AU)