Technologisches Denken Ausgelöst Durch Das Epische Drama „Tschernobyl“: Wie Lässt Sich Die Nächste Atomkatastrophe Verhindern?
Die Popularität der amerikanischen Fernsehserie „Tschernobyl“ hat beim Publikum die Angst vor Atomunfällen wieder geweckt. Der Einsatz künstlicher Intelligenztechnologie im Bereich des nuklearen Schutzes und der nuklearen Sicherheit wird fruchtbare Ergebnisse bringen. Vielleicht lässt sich der Wert der Ressourcen durch den rationalen Einsatz künstlicher Intelligenz zur „Einschränkung“ der Nutzung von Kernenergie besser maximieren.
Mit einer verheerenden Handlung fand „Game of Thrones“ schließlich ein abruptes Ende. Es ist traurig, dass ein so großes Drama auf diese Weise endete. Doch HBO ließ dem Publikum nicht viel Gelegenheit zur Entspannung, da ein weiteres großes Drama vor den Augen der Zuschauer erschien.
Die seit kurzem beliebte amerikanische Fernsehserie „Chernobyl“ wurde erst auf die dritte Folge aktualisiert (insgesamt fünf Folgen), hat aber auf den wichtigsten Bewertungswebsites bereits Bestnoten erhalten und ist schnell zu einem Meisterwerk geworden, das von Tausenden von Menschen begehrt wird.
Ein Grund für die Popularität des Films ist neben seinen Produktionsvorteilen auch die Aktualität des Reaktorunfalls von Tschernobyl selbst, da er die Erinnerung an einen katastrophalen Atomunfall wachruft.
Der Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl ereignete sich am 26. April 1986 in der Nordukraine, die damals Teil der Sowjetunion war.
An diesem Tag explodierte die vierte Generatoreneinheit des Kraftwerks, der Kernreaktor wurde vollständig zerstört und eine große Menge radioaktiven Materials trat aus. Es handelte sich um den größten Unfall (Stufe 7) in der Atomenergieära. Die Strahlengefahr war ernst und führte in den drei Monaten vor und nach dem Unfall zu 31 Todesfällen, in den darauffolgenden 15 Jahren zu 60.000 bis 80.000 Todesfällen und 134.000 Menschen, die an Strahlenkrankheiten unterschiedlichen Schweregrades litten.
Gibt es in der Atomindustrie eine Möglichkeit, mithilfe künstlicher Intelligenz für Sicherheitsvorkehrungen zu sorgen?
Effizienz oder Sicherheit sind nie eine Wahl
Der schwere Atomkraftwerksunfall verursachte eine Katastrophe großen Ausmaßes. Doch als eine der wichtigsten Energiequellen der Welt zieht die Kernenergie immer noch Menschen an, die sich für ihre Entwicklung interessieren.
Das Attraktivste an der Kernenergie ist ihre erstaunliche Energie: Die Energie, die bei der Spaltung eines Kilogramms Uran-235 (einem häufig verwendeten Kernbrennstoff) freigesetzt wird, entspricht der Energie, die bei der Verbrennung von 2.700 Tonnen Kohle freigesetzt wird.
Doch je größer die Energie, desto unkontrollierbarer ist sie, und wenn sie einmal außer Kontrolle gerät, desto größer ist der Schaden, den sie anrichtet.
Bei früheren Unfällen war menschliches Fehlverhalten für einen großen Teil der Unfallursachen verantwortlich. Daher ist die Frage, wie mithilfe der Technologie eine sicherere Nutzung der Kernenergie erreicht werden kann, das dringendste Problem, das gelöst werden muss.
Die Einführung automatisierter Bereitstellungs- und sogar künstlicher Intelligenzlösungen bietet die Möglichkeit, die Kernenergie zu einem gezähmteren Wildpferd zu machen, wenn es darum geht, die Sicherheit bei der Anlagenproduktion und -überwachung aufrechtzuerhalten.
Risse in Schutzschichten frühzeitig erkennen: Industrielle Bildverarbeitung
Die Vereinigten Staaten sind der weltweit größte Lieferant kommerzieller Atomenergie und decken etwa 20 % des gesamten Strombedarfs der Bevölkerung. Dennoch kam es zwischen 1952 und 2010 in den USA zu 56 Vorfällen unterschiedlicher Schwere, von denen 19 auf Risse oder Ausfälle der Schutzschicht zurückzuführen waren. Die Sanierungskosten beliefen sich auf 2 Milliarden Dollar.
Die eigentlich soliden Schutzkomponenten erleiden aufgrund innerer Alterung und anderer Ursachen wie Rissbildung, Materialermüdung, Versprödung, Verschleiß, Korrosion, Oxidation usw. Funktionseinbußen und Sicherheitsschäden. Dies beeinträchtigt die Sicherheit.
Um dieses Problem zu lösen. Ein Forschungsteam der Purdue University hat ein CRAQ-System (Crack Recognition and Quantification) entwickelt.
Das System kombiniert Grafikverarbeitung mit Deep Learning und nutzt die Videoanalyse der Schutzschicht, um Änderungen in der Metallstruktur zu erkennen und so Rissprobleme vorherzusagen und gezielt zu beheben.
Kernreaktoren müssen in der Regel unter Wasser getaucht werden, um sie kühl zu halten, und ihre Komponenten können aufgrund von Faktoren wie hohen Temperaturen und Strahlung nicht direkt manuell überprüft werden. Mithilfe fernaufgezeichneter Videos von der Oberfläche von Unterwasserreaktoren erkennt der Geheimdienst Risse.
Eine rein manuelle Überprüfung ist jedoch arbeitsintensiv und fehleranfällig. Um ein effizientes Erkennungssystem zu entwickeln, sammelten die Forscher Videos von 20 Unterwasserproben interner Komponenten von Kernkraftwerken. Die Proben wurden mit 30 Bildern pro Sekunde gescannt und jedes Bild mithilfe eines Convolutional Neural Network auf Risse überprüft.
Der Algorithmus beobachtet den Riss von einem Bild zum nächsten und kann die sich durch die bewegte Kamera verändernde Konfiguration berücksichtigen und so die Position des Risses genau bestimmen. Der Algorithmus simuliert die Fähigkeit des menschlichen Auges, Risse aus verschiedenen Winkeln sorgfältig zu untersuchen und dabei den Einfluss des Aufnahmelichts zu vermeiden.
Die Methode verwendet außerdem einen Datensatz mit ungefähr 300.000 Rissen und Nicht-Rissen, um das Modell zu testen. Tests haben gezeigt, dass das CRAQ-System eine Erfolgsquote von 98,3 Prozent beim Aufspüren von Rissen hat.
Die Strahlungsverteilung wird durch Modelle vorhergesagt
Das Kernkraftwerk kann nach Durchlaufen mehrerer Sicherheitskontrollen in Betrieb genommen werden. Wenn jedoch durch unerwartete Faktoren eine Gefahr entsteht, ist es neben der Suche des Managements nach Lösungs- und Reaktionsmöglichkeiten ein weiterer wichtiger Aspekt, die Evakuierung der Menschen rechtzeitig und angemessen zu organisieren.
Ein weiterer Atomunfall der Welt, der der Stufe sieben zugeordnet wurde, war die Katastrophe im Kernkraftwerk Fukushima im Jahr 2011 in Japan. Um die Auswirkungen solcher Vorfälle zu minimieren, werden bei der Evakuierung im Falle eines nuklearen Lecks auch maschinelles Lernen und andere damit verbundene Technologien eingesetzt.
Im Juli 2018 entwickelten Forscher der Universität Tokio eine Reihe von auf maschinellem Lernen basierenden Tools zur Vorhersage der geografischen Verteilung radioaktiver Materialien.
Kommt es zu einem Unfall in einem Kernkraftwerk und wird radioaktives Material freigesetzt, ist es lebenswichtig, die Anwohner so schnell wie möglich zu evakuieren. Allerdings lässt sich kaum unmittelbar vorhersagen, wo sich ausgetretenes radioaktives Material ablagern wird, um so zu verhindern, dass Menschen einer Gefahr ausgesetzt werden.
Das Forschungsteam trainierte ein maschinelles Lernmodell mithilfe eines Datensatzes bodennaher Windbedingungen, die durch meteorologische Simulationen gekennzeichnet waren. Mithilfe von Algorithmen konnte das Modell vorhersagen, wo radioaktive Stoffe verteilt werden, welchen Ausbreitungsweg sie nehmen usw.
Nach dem Training mit Daten zu historischen Wettermustern erreichte das Tool konstant eine Vorhersagegenauigkeit von über 85 Prozent und erreichte eine Genauigkeit von 95 Prozent, wenn Winter oder vorhersehbares Wetter vorherrschte. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass das Modell bereits 33 Stunden im Voraus genaue Urteile fällen kann.
Dieses System kann bei der sofortigen Evakuierung nach einem nuklearen Leckunfall helfen. Um im Katastrophenfall besser proaktiv handeln zu können.
Künstliche Intelligenz macht Atomenergie sicherer
Ma Yilong sagte einmal in einem Gespräch: „KI ist viel gefährlicher als Atomwaffen.“
Beim Einsatz von KI in der Kernenergie stehen derzeit weniger Schutz- oder Sicherheitstests im Vordergrund, sondern vielmehr die Gefahren, die von KI ausgehen können.
Tatsächlich stellt die Nutzung von KI für die Waffenforschung und andere Zwecke zwangsläufig eine ernsthafte Bedrohung dar. Aber vergessen Sie nicht, dass in diesem StadiumWo Technologie zum Einsatz kommt, liegt ausschließlich in der Verantwortung des Menschen.
Aus Großbritannien wurde über den Einsatz von KI und Robotern zur Unterstützung der Abholung und Verarbeitung von Abfällen aus Kernkraftwerken berichtet. Diese für den Menschen gefährliche Arbeit lässt sich durch den Einsatz neuer Technologien problemlos lösen. Dies ähnelt den Bemühungen der KI im Bereich des Atomschutzes. Beide zielen darauf ab, den Menschen bei der Nutzung der Kernenergie ein beruhigendes Gefühl zu geben.
Vielleicht kann KI, sofern sie am richtigen Ort eingesetzt wird, die Kernenergie eindämmen und unseren Heimatplaneten schützen.