I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.  14 ,   No .   6 ,  Dec em b er   20 24 ,   p p .   6 2 8 7 ~ 6 2 9 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 14 i 6 . p p 6 2 8 7 - 6 2 9 9          6287       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   O ptima l  efficienc y  on nuclea r re a c tor seco nda ry  coo ling  proces s  using  ma chine lea rning  mo del       I bn u H a j a r 1, 4 ,   M uriza h K a s s im 1, 2 ,   M o hd   Sa bri Mi n ha t 3 ,   I nta n Na bin a   Azm i 1   1 S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   Te k n o l o g i   M A R A ,   S h a h   A l a m,   M a l a y s i a   2 I n st i t u t e   f o r   B i g   D a t a   A n a l y t i c s a n d   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   ( I B D A A I) ,   U n i v e r si t i   Te k n o l o g i   M A R A ,   S h a h   A l a m ,   M a l a y s i a   3 R e a c t o r   T e c h n o l o g y   C e n t r e ,   M a l a y si a n   N u c l e a r   A g e n c y ,   K a j a n g ,   M a l a y si a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c i t y   a n d   R e n e w a b l e   E n e r g y ,   P LN   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   J a k a r t a ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 2 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u l 1 7 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Au g   6 ,   2 0 2 4       Th is  re v iew   d e l v e s  in t o   th e   q u e st  fo r  o p ti m a l  e fficie n c y   i n   th e   se c o n d a ry   c o o li n g   p r o c e ss   o f   n u c lea r  re a c to r  wa ter  p lan t   c o o lan t   sy ste m s.   M o d e li n g   se c o n d a ry   c o o li n g   n u c lea r  p ro c e ss e s  is  h a rd ly   p e rf o rm e d .   T h u s,  Ne u ra l  n e two rk s  wit h   trad i ti o n a l  sta ti stic a l  m e th o d o lo g ies   a re   in teg ra ted   t o   in n o v a te  a   h y b rid   m o d e l  to   re v o l u ti o n ize   n u c lea r  re a c to r  c o o li n g   sy ste m s'   p e rfo rm a n c e ,   re li a b il it y ,   a n d   sa f e ty .   A  to tal  o f  6 3   i n d e x e d   p a p e rs  we r e   re v iew e d   in   t h e   n u c lea r  field   th a t  a n a ly z e d   c rit ica l  re se a rc h   g a p s,   in c lu d in g   th e   n e e d   f o r  u n c e rtain ty   m o d e li n g   a n d   re sili e n c e   a g a in st  e x tern a l  h a z a rd s.  In sig h ts  i n to   se n so r   tec h n o l o g ies ,   d a ta   a n a ly t ics ,   a n d   re a l - ti m e   m o n it o rin g   u n d e rsc o re   th e   imp o rtan c e   o f   c o n ti n u o u s  o p t imiz a ti o n   a n d   p re d ictiv e   m a in ten a n c e   we re   re v iew e d .   A  d e sc rip ti v e   a n a l y sis  f o r  a   m o n t h   o f   sa m p li n g   d a ta  wa s  p re se n ted   fo r  th e   p a ra m e ters   o f  tem p e ra tu re   fo r  TT 0 0 3   a n d   TT 0 0 4   a n d   p re ss u re   fo r   P T 0 0 2   a n d   P T0 0 3   o f   t h e   se c o n d a r y   p ro c e ss .   Th e   c o n fi d e n c e   lev e l  o f  9 5 . 0 %   is  i d e n ti fied   fo r  th e   tem p e ra tu re   a n d   p re ss u re   p a ra m e ters .   Th e   lo we st  sta n d a rd   e rro r  wa s  re c o g n ize d   a t  0 . 0 0 0 3 2   a n d   0 . 0 1 6 9 1 ,   re sp e c ti v e ly .   Th e   re v iew   c u lmin a tes   with   a   f o rwa rd - lo o k in g   p e rsp e c ti v e ,   re c o g n izin g   th e   p iv o tal  r o le  o f   h y b ri d   m a c h in e   lea rn in g   m o d e ls  i n   s h a p in g   t h e   fu t u re   o f   se c o n d a ry   c o o li n g   p ro c e ss e s  fo r  n u c lea r  re a c to r  wa ter  c o o lan t   p lan ts  t o   imp ro v e   t h e   e fficie n c y   a n d   s u sta in a b il it y   o f  n u c lea r  re a c to r  sy ste m s.   K ey w o r d s :   Hy b r id   m o d el   Ma ch in e  lear n in g   Nu clea r   r ea cto r   Op tim al  ef f icien cy   Seco n d ar y   c o o lin g   p r o ce s s   W ater   p lan t    T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mu r izah   Kass im   I n s titu te  f o r   B ig   Data   An aly tic s   an d   Ar tific ial  I n tellig en ce   ( I B DAAI ) ,   Un iv er s iti T ek n o lo g i M AR A   4 0 4 5 0   Sh ah   Alam ,   Selan g o r ,   Ma lay s ia   E m ail: m u r izah @ u itm . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Nu clea r   en er g y   h as  b ec o m e  a n   ess en tial  r o le  in   th e  g lo b al  en er g y   la n d s ca p e  s in ce   it  is   a   s tab le  an d   s u s tain ab le  s o u r ce   o f   elec tr icity .   T h e  f is s io n   r ea ctio n   b etwe en   th er m al  n eu tr o n s   an d   u r an i u m   p r o d u c es in ten s e   h ea t  in   th e  r ea cto r   co r e,   wh ich   ca u s es  h ea t  to   escap e  f r o m   th e  h ea t  ex ch an g er   an d   co o la n t  to   b e  u s ed .   T h e   tu r b in e,   wh ich   is   co n n ec te d   to   th e  g en er ato r ,   is   th en   tu r n e d   o n   b y   s team ,   p r o d u cin g   elec tr icity .   Fu el  elem en ts ,   m o d er ato r s ,   an d   co n tr o l  r o d s   ar e  u n q u esti o n a b ly   ess en tial  p ar ts   o f   a  n u clea r   r ea cto r .   R ea cto r   co o lan t  p u m p   ( R C P):  th e  o n ly   h ig h - s p ee d   r o tatin g   d ev ice   in   a  p r ess u r ized   wate r   r ea cto r ' s   p r im ar y   c o o lan t  lo o p   s y s tem   an d   a   v ital  co m p o n e n t  o f   n u clea r   r e ac to r s   [ 1 ] .   T h e  o p tim izatio n   a p p r o ac h   f o r   th e  h ig h - s p ec if ic  s p ee d   m ix ed - f l o w  r ea cto r   c o o lan t   p u m p   h as  b ee n   d e m o n s tr ated   b y   r esear ch ,   an d   it   h as  b ee n   f o u n d   th at  th e  h y d r au lic   p er f o r m an ce   o f   t h e  R C P  is   s ig n if ican tly   in f lu en ce d   b y   th e  ty p es  o f   im p eller s   u s e d   [ 2 ] .   T h e  p r im ar y   co m p o n en ts   o f   p r ess u r ized   wa ter   r ea cto r   ( PW R )   n u clea r   p o wer   p lan ts   ar e,   i n   f ac t,  t h e  p r e s s u r e  wate r   r ea cto r ,   r ea cto r   co o lan t  s y s tem   in   th e  p r im ar y   ci r cu it,  s team   an d   p o wer   co n v e r s io n   s y s tem   in   th e   s ec o n d ar y   cir cu it ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 8 7 - 6 2 9 9   6288   cir cu latin g   wate r   s y s tem ,   tu r b in es,  tr an s m is s io n   an d   d is tr ib u tio n   s y s tem s ,   an d   au x iliar y   s y s tem   co m p o n en ts   [ 3 ] .   T h e  p r o ce s s   s p r ea d s   to   th e   n u clea r   r esear ch   r ea ct o r   d ig it al  in s tr u m en tatio n   m o n ito r in g   s y s tem   th r o u g h   th e   p r im ar y   an d   s ec o n d ar y   co o la n t  s y s tem s .   On   J u n e  2 8 ,   1 9 8 2 ,   th e  Ma lay s ian   Nu clea r   Ag en cy   r ec o g n ized   th e  PUSP AT I   T R I GA  r ea cto r   ( R T P)  as  a  cr itical  ac h iev em e n t.   T h e  r ea ct o r   co m p r is es  a  s in g le  1 - MW  s h ell - an d - tu b e  h ea t  ex c h an g er ,   th r ee   c en tr if u g al  p u m p   u n its ,   an d   a   p ip in g   s y s tem .   T h e  p r o p o s e d   ch an g es  in clu d e   r ep lacin g   th e  s in g le  1 - MW  s h ell - an d - tu b e  h ea t  ex ch a n g er   with   two   1 . 5 - MW  p late - ty p e  h ea t  ex ch an g e r s ,   r ep lacin g   th e   cu r r en t  ce n tr if u g al  p u m p   s y s tem   with   th r e e  n ew  u n its ,   an d   u p g r ad in g   th e   two   in s tr u m en tatio n   an d   co n tr o l  u n its   to   a  n ew  s i n g le - u n it  in te g r ated   co n tr o l  s y s tem ,   also   k n o wn   as  th e  s u p er v is o r y   co n tr o l  an d   d ata  ac q u is itio n   ( SC ADA)   s y s tem   [ 4 ] .   I n   ad d itio n   to   th e  p r im ar y   co o lin g   s y s tem ,   a  s ec o n d ar y   co o lin g   s y s tem   is   a ls o   n ec ess ar y   to   m ain tain   th e  co o l n ess   o f   th e   r ea ctan t   p r o ce s s   in   a  p o wer   p lan t  r ea cto r .   Nev er th eless ,   n o   ca s e  s tu d y   em p lo y in g   v a r iab le   m o d elin g   h as  b ee n   ca r r ied   o u t  u p   to   th is   p o i n t.  Pre v io u s   r e s ea r ch   h as  id en tifie d   th r ee   is s u es  wh ich   ar e  th e  lik elih o o d   o f   R T P' s   co n tin u ed   o p er atio n .   T h e  d aily   p r o ce s s es  f o r   th e  d ata  o n   R T P  ar e  s till   m an u al  o p er atio n s   an d   in s p ec tio n   ch ec k in g   n o wa d ay s .   T h is   is   b ec a u s e  th er e  a r e   not   as  m a n y   s taf f   o n   d u ty   to   o v er s ee   o p er atio n s   ar o u n d   th e  clo c k ,   wh ich   in cr e ases   th e  r is k   o f   an   u n in ten tio n al  m is h ap .   W h ile  er o s io n   is   a  m ec h an ical  s u r f ac e   d ef o r m atio n   b y   liq u id   at  h ig h   f lo w  v elo cities,  ty p ical  m ater ial  co r r o s io n   r eq u i r es  ch em ical  an d   elec tr o ch em ical  r ea ctio n s   [ 5 ] .   T h e  p r ac tical  ap p licatio n   o f   th is   tech n o lo g y   d ep e n d s   cr itically   o n   n u clea r   r ea cto r   s af ety   an d   ef f icien c y .   T h e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   is   an   ess en tial  o p er atio n   in   t h e  co m p le x   n etwo r k   o f   a  n u clea r   r ea cto r   s y s tem   b ec au s e  it  d ir ec tly   af f ec ts   th e  wate r   co o lan t  s y s tem ' s   o v er all  p er f o r m an ce   a n d   th er m al  s tab ilit y   [ 6 ] .   Dete r m in is tic  m o d els  h av e  h is to r ically   b ee n   u s ed   t o   o p tim iz e  co o lin g   p r o ce d u r es  in   n u clea r   r ea cto r s .   Ho wev er ,   th ese  m o d els  m ay   f in d   it  d if f icu lt  to   ac c o u n t  f o r   th ese  in tr icate   s y s tem s '   d y n am ic  an d   n o n lin ea r   ch ar ac ter is tics   [ 7 ] .   T h e  n ee d   f o r   n o v el  ap p r o ac h es  th at  ca n   p r ec is ely   f o r ec ast  an d   o p ti m ize  th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   in   r ea l - tim e  is   r is in g   as  th e  n ee d   f o r   g r ea ter   ef f icien cy   an d   s af ety   b ec o m es  m o r e  p r ess in g .   T h e  s ig n if ican ce   o f   th e   p r o ject  to war d   e x ec u tio n   in   ce r tai n   n u clea r   r esear c h   r ea ct o r   s e ctio n s   is   d iv er g i n g   ac co r d in g   t o   p r ed ictiv e  a n aly s is   d ata.   T h e  in f o r m atio n   in d icate s   th e  n ee d   f o r   f u tu r e  r ec o m m en d atio n s   f o r   p o ten tial  ev en ts   an d   s ce n ar io s .   Usi n g   v ar io u s   p er tin e n t  tech n iq u es,  s o m e  p r o jects  h av e   b e en   im p lem en te d   in   p r im ar y   co o la n t  f o r   m o n ito r i n g   s y s tem s .   Fo llo win g   th e   r e p lace m en t  o f   th e   h ea t   ex ch a n g er   in   Ap r il   2 0 1 0 ,   r esear ch er s   f r o m   Ma lay s ia' s   n u clea r   r esear ch   r ea ct o r   s u g g ested   in cr ea s in g   th e  e f f ec tiv en ess   o f   t h e  R T P  p r im ar y   c o o lin g   s y s tem   r ec o n s tr u ctio n .   T h e  in cr ea s in g   er r o r   in   s y s tem   s tab ilit y ,   s y s tem   in d icatio n s ,   n o n - f u n ctio n al  f u n ctio n s ,   in ter m i tten t  s ig n als  in   th e  s y s tem ,   in cr ea s ed   r ea cto r   d o wn ti m e,   an d   in cr ea s ed   m ain ten an ce   tim e  ar e  th e  r ea s o n s   b eh in d   t h e  R T P's   p r o p o s al  to   im p r o v e  R T P  in s tr u m en tati o n   an d   c o n tr o l  [ 8 ] .  No wad ay s ,   d ata  an aly s is   is   cr u cial,   p ar ticu lar ly   f o r   p r o jectio n s   ab o u t  th e  f u tu r e.   Nu m er o u s   p latf o r m s   f o r   p r e - an aly s es  an d   an aly tics   h av e  b ee n   cr ea ted   o n   o cc asio n .   T h e s e  m eth o d s   ar e  ap p lied   b y   s e v er al  to o ls   th at  u s e   h is to r ical  o r   co n tem p o r ar y   d ata  to   ass ess   th e  in f o r m atio n .   T h is   in itial  d ata  c h ar ac te r izatio n   will  allo w  m o d elin g ,   s im u latin g ,   an d   a n aly zin g   d y n a m ical  s y s tem s   in   a   f lo w  s h ee tin g   co n tex t .   C o n tin u o u s   tim e,   s am p lin g   tim e,   o r   a  co m b in atio n   o f   th e  two   ca n   d escr ib e  lin ea r   an d   n o n lin ea r   s y s tem s   [ 9 ] .   Pre d ictiv e   m ain ten an ce   esti m atio n   was  d o n e  u s in g   s tatis tically   b ased   m o d els  b u ilt  f r o m   p r o ce s s   d ata  b y   f itti n g   a   p r o b a b ilis tic  m o d el  to   th e  d at a  with o u t  d ep en d in g   o n   en g i n ee r in g   o r   p h y s ics  p r in cip les  [ 1 0 ] .   Gen er al  p at h   m o d els ( GPMs)  an d   s to ch asti c  p r o ce s s   m o d els ( SP Ms)   ar e  t wo   m ajo r   s tatis tically - b ased   m o d el  ty p es  [ 1 1 ] .   T h e  p r ed ictiv e  an aly s is   s tr o n g ly   s u g g ests   th e  i s s u e ' s   lik ely   r em ed y .   Mo d el  p ar a m eter   d ete r m in atio n   m ay   b en ef it  f r o m   th e  s am e  p r o ce s s es  th at  h elp   s tan d ar d ize  q u ality   p ar am eter s   [ 1 2 ] .   Pre d ictiv e  an aly s is   m eth o d o l o g ies  f r eq u en tly   em p lo y   m ac h in e  lear n in g   alg o r ith m s   s u ch   as  f u zz y   l o g ic,   d ec i s io n   tr ee s ,   ar tific ial   n eu r al  n etwo r k s ,   a n d   e v o lu tio n ar y   p r o g r am m in g .   T h u s ,   u tili zin g   th e  c o m b in atio n   o f   two   o r   m o r e   m ac h in e   lear n in g   m o d els  ca lled   h y b r id   m ac h in e   lear n in g   m o d els,  th e  p r ed ictio n   d ata   in   t h is   s tu d y   will  b e  p r esen ted   u s in g   tem p er atu r e ,   f lo w,   an d   p r ess u r e  p ar am eter s   f r o m   d ata  g en er ated   in   th e  s ec o n d a r y   co o lin g   s y s tem .   An aly s ts   u s e  p atter n s   in   h is to r ical  d ata  a n d   cu r r e n t  ev e n t s   to   p r e d ict  f u tu r e  e v en ts .   E v en   th o u g h   ac cu r ate   p r ed ictio n   d o es n o t e x is t,  an aly s ts   s tan d   a  b etter   ch an ce   o f   s u cc ess   if   th ey   p o s s ess   th o r o u g h   k n o wled g e .   T h r ee   p r im ar y   d ata  m in i n g   tech n iq u es,  clu s ter in g ,   class if icatio n ,   an d   r eg r ess io n   ar e   ap p lied   in   v ar io u s   s ettin g s .   C lu s ter in g   is   an   u n s u p er v is ed   lear n in g   tech n i q u e  in   wh ic h   th e  alg o r ith m   p r o ce s s es  th e  d ata  s im u ltan eo u s ly .   T h e  in f o r m atio n   m u s t  b e  d i v id ed   in t o   d ata   clu s ter s   b y   t h e  alg o r ith m .   M o s t  well - clu s ter in g   m eth o d s   ar e   d en s ity - b ased   s p atial  clu s ter in g   o f   ap p licatio n s   with   n o is e  ( DB S C AN) ,   h ier ar ch ical  clu s ter in g ,   k - m ea n s   clu s ter in g ,   an d   k - m e d o id s   cl u s ter in g .   C lass if icatio n ,   o r   s u p er v is ed   lear n i n g ,   r e q u ir es  a  s u b s et  o f   r ec o r d ed   s am p les  ca lled   tr ain in g   d ata.   A  class if icatio n   m o d el   is   co n s tr u cted   a n d   f itted   to   th e   an aly s is   to   an ticip ate  th e   p r o s p ec t.  T h is   m o d el  is   th en   u s ed   f o r   a  s ep ar ate  s et  o f   s to r ed   r ec o r d s   d esig n ated   test in g   d at a  [ 1 3 ] .   On e   k in d   o f   s u p er v is ed   m ac h i n e  lear n i n g   p r o b lem   is   r eg r ess io n ,   wh ic h   p r ed icts   a  co n ti n u o u s   o u tp u t  v ar iab le  u s in g   o n e  o r   m o r e  in p u t  f ea tu r es.  R eg r ess io n   aim s   to   co n n ec t  th e   in p u t  f ea tu r es  an d   th e  o u tp u t  v ar ia b le  s o   th at  t h e  m o d e l   ca n   f o r ec ast p r ev io u s ly   u n o b s er v ed   d ata  [ 1 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Op tima l e fficien cy   o n   n u clea r   r ea cto r   s ec o n d a r y  co o lin g   p r o ce s s   u s in g   ma ch in e   …   ( I b n u   Ha ja r )   6289   T h e  ef f icien cy   o f   n u clea r   r ea c to r   wate r   co o lan t  s y s tem s   i s   c r itical  f o r   m ain tain in g   s af e  an d   o p tim al   o p er atio n   with in   n u clea r   p o wer   p lan ts .   T h is   s tu d y   aim s   t o   e n h an ce   th e   u n d er s tan d in g   an d   p er f o r m a n ce   o f   t h e   s ec o n d ar y   c o o lin g   p r o c ess   th r o u g h   a  co m p r eh en s iv e  r ev iew   an d   ad v an ce d   an aly tical  m et h o d s .   Fo cu s in g   o n   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   th e  p ar am eter s   in f lu en cin g   th eir   ef f icien cy ,   we  s ee k   to   id en tify   o p tim al  o p e r atio n al  p r ac tices  an d   p r ed ictiv e  m o d els.  E m p lo y in g   a  co m b in atio n   o f   tr ad itio n al  s tatis tical   ap p r o ac h es  an d   m o d er n   m ac h in e  lear n in g   tec h n iq u es,  we  aim   to   d ev el o p   r o b u s t  m o d els  th at  ca n   p r e d ict  an d   im p r o v e   th e  e f f icien cy   o f   th is   co o lin g   s y s tem .   T h e  m a n u s cr ip t  is   o r g an ized   as  f o llo ws:   t h e  m eth o d   s ec tio n   d etails th e  r ev iew  o f   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s ,   d ata  co llectio n   p ar am eter s ,   th e  ap p licatio n   o f   a  m ax im u m   lik elih o o d   esti m ato r   f o r   o p ti m al  ef f icien cy ,   an d   d ep lo y in g   v ar io u s   m ac h in e   lear n in g   m o d els,  in clu d i n g   a   h y b r id   ap p r o ac h   an d   p er f o r m an ce   m ea s u r em e n t.  T h e   r esu lts   an d   d is cu s s io n   s ec tio n   p r esen ts   f in d in g s   r elate d   to   th e  co o lan t  s y s tem ,   m ac h in e  lear n in g   m o d el,   tim e  s er ies  an aly s is ,   p r ed ictiv e  m o d els,  an d   cr itical  p ar am eter s ,   alo n g s id e  ex p lo r in g   r esear c h   g a p s   an d   s ec o n d ar y   d ata   an aly s is .   Fin ally ,   th e   co n clu s io n   s u m m ar izes th e  in s ig h ts   an d   i m p licatio n s   o f   o u r   s tu d y .       2.   M E T H O D   T h e  p r o m in en t  p u b lis h in g   d at ab ases '   o n lin e  s ea r ch   to o ls   ar e  th e  m o s t  p r ef er r ed   m eth o d   o f   f in d i n g   r ev iew  s tr u ctu r es.  T h e  r ev iew   s tr u ctu r e  f o r   th e  o p tim al  ef f i cien cy   o f   t h e  s ec o n d a r y   co o lin g   p r o ce s s   f o r   th e   n u clea r   r ea cto r   wate r   p la n t  c o o lin g   s y s tem   u s in g   a  h y b r id   m ac h in e   lear n i n g   m o d el   is   d ep icted   in   Fig u r e   1 .   Mo s t  jo u r n als  an d   p r o ce e d in g s   ch o s en   f o r   in clu s io n   in   liter atu r e  r ev iews  h av e  b ee n   s o u r ce d   f r o m   th e  I E E E   Xp lo r e  d atab ase,   wh ich   is   in d ex ed   in   SC OPUS  an d   Scie n ce   Dir ec t.  Go o g le  Sch o lar   h as  also   b ee n   u s ed   b ec au s e  it  o f f er s   a  wid e   v a r iety   o f   p ap e r s   p r o v id in g   p ee r   a s s es s m en ts   o f   p r o d u cts  f r o m   s elec ted   d atab ases .   T h e  r esear ch   f r am ewo r k   s er v e d   as  th e  b asis   f o r   d ef in in g   th e  s ea r ch   k ey wo r d s .   T h e  c r itical  co m p o n en ts   o f   th e   f o llo win g   s ea r ch   q u e r y   ar e  t h e  n u clea r   r ea cto r ,   s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s ,   wate r   p lan t  co o lin g   s y s tem ,   o p tim al  ef f icien cy ,   an d   h y b r i d   m ac h in e  lear n in g   m o d el.   E v e r y   r ev iew  p ap er   m u s t  in clu d e  t er m s   r elate d   to   th e   n u clea r   r ea ct o r ,   s u ch   as  th e  p r im ar y   an d /o r   s ec o n d ar y   co o la n t  s y s tem ,   m ac h in e  lea r n in g ,   an d   h y b r id   m ac h in e   lear n in g   m o d el.   All  r e v iew  p a p er s   wer e  ch o s en   d u r in g   a   f iv e - y ea r   p e r io d   t h at  r an   f r o m   2 0 1 9   to   2 0 2 3 .   Fr o m   2 0 1 9   to   2 0 2 3 ,   m o s t  o f   th e  jo u r n als  an d   p r o ce ed i n g s   wer e  s e lecte d .   Pap er s   p u b lis h ed   b ef o r e  y ea r s   o f   2 0 1 9 ,   a  f ew  jo u r n als  an d   p r o ce ed in g s   wer e  s elec ted .   T h e r e  ar e   r o u g h ly   6 3   r e v iews,  in clu d i n g   5 0   f r o m   jo u r n als  a n d   1 2   f r o m   p r o ce ed i n g s .           Fig u r e  1 .   T h e  r ev iew  s tr u ctu r e   o f   o p tim al  ef f icien cy   o n   a   s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   f o r   n u clea r   r ea cto r   wate r   p lan t c o o lan t sy s tem       2 . 1 .     Nuclea r  re a ct o r  wa t er   c o o la nt  pla nt  s ec o nd a ry   co o lin g   pro ce s s   re v iew   Pre co n d itio n s   a r e  a p p lied   to   s p ec if ic  p h ases   o f   th e  d ec is io n   tr ee   tec h n iq u e ,   th e   p r im ar y   e x p er im en t  u s ed   in   p r ed ictiv e  an aly s is .   T h is   en s u r es  th at  th e  s ec o n d ar y   co o lin g   s y s tem   o p er ates  s m o o th ly   an d   p r o v id es  p r ec is e  d ata.   As  a  r esu lt,  th e   p r im ar y   co o lin g   s y s tem   an d   s ec o n d ar y   co o lin g   s y s tem   c o m p r is e  th e  n u clea r   co o lin g   s y s tem .   T h e r ef o r e ,   th e  s ec o n d ar y   c o o lin g   s y s tem   i s   o n ly   d eter m in e d   in   th is   wo r k   co n ce r n i n g   t h e   an aly s is   o f   th e   p r im a r y   g o al.   T h e  s y s tem   p r o ce s s   o p er atin g   in   th e   R T P  s ec o n d ar y   c o o lin g   s y s tem   is   d ep icte d   in   Fig u r e   2 .   T h e   s ec o n d a r y   wate r   co o la n t  p lan t   is   th e   r ed - c o lo r ed   s u b s tan ce   th at   r u n s   f r o m   th e   co o lin g   to wer   to   th e  h ea t e x c h an g e r   an d   v ice   v er s a .    T h e  p a r am eter   to o ls   u tili ze d   in   t h e  s ec o n d ar y   wate r   co o lan t  p lan t   p r o ce s s   ar e  f u n d a m en tal  f o r   ef f ec tiv ely   m o n ito r in g   an d   co n tr o llin g   cr itical  o p er atio n a l  p ar am eter s .   T h ese  to o ls   in clu d e  tem p er atu r e   s en s o r s   f o r   r ea l - tim e  m o n ito r in g   o f   co o lan t te m p er at u r es,  p r ess u r e  g au g es to   en s u r e  s af e  o p er atin g   co n d itio n s ,   an d   f lo w  m eter s   f o r   ac c u r ate  m ea s u r em en t o f   c o o lan t f lo w  r ates  [ 1 5 ] .   T h e  in te g r atio n   o f   t h ese  p ar am eter   to o ls   en ab les  co m p r eh e n s iv e  m o n i to r in g   an d   co n tr o l  o f   th e  s ec o n d ar y   wate r   co o lan t  p lan t   p r o ce s s ,   en s u r in g   o p tim al  p er f o r m an ce ,   r eliab ilit y ,   an d   s af ety   in   p o wer   g en er atio n   o p er atio n s .   T h e  wate r   co o lan t  p r o ce s s   is   illu s tr ated   in   Fig u r e   2 .   W ater   f r o m   th e   r ea cto r   f l o ws  in to   th e  h ea t   ex ch a n g er   in   th e  p r i m ar y   l o o p   o f   th e  s y s tem ,   wh ile  wate r   f r o m   th e  co o lin g   t o wer   f lo ws  in to   th e  h ea t  ex ch an g er   in   th e  s ec o n d ar y   lo o p .   T h e   p r o ce s s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 8 7 - 6 2 9 9   6290   b eg in s   wh en   th e  c o ld   wate r   f r o m   t h e  co o lin g   t o wer   p ass es  v ia  th e  s en s o r s '   p r ess u r e  PT0 0 3 ,   tem p er atu r e   T T 0 0 4 ,   an d   f lo w  s en s o r s   FT 0 0 2   t o   h ea t  e x ch an g er   c h an n el - A  ( HE - A) .   Su b s eq u en tly ,   t h e  co ld   wate r   f r o m   HE - A  m o v es  to   R T P  b y   th e   f lo w  FT0 0 1 ,   tem p er atu r e  T T 0 0 5 ,   an d   p r ess u r e  PT0 0 4   c h ar ac ter is tics .   Af ter   en ter in g   R T P,  th e  ch illy   wate r   b ec am e  h o t.  Af ter   p ass in g   th r o u g h   th e  tem p er atu r e  T T 0 0 1 ,   p r ess u r e  PT0 0 1 ,   an d   tem p er atu r e  T T 0 0 2 ,   th e  h o t  wate r   f r o m   R T P  g o es  to   th e  HE - A.   At  p o in t  4 ,   th e  t em p er atu r e  c o n tr o l   v ar iab le  is   T C V0 0 4 .   Af ter   th a t,  th e  s ec o n d a r y   s tag e' s   tem p er atu r e  T T 0 0 3   an d   p r ess u r e  PT 0 0 2   will  r etu r n   t h e   h o t w ater   f r o m   HE - A  to   t h e  co o lin g   to wer   [ 1 6 ] .           Fig u r e  2 .   T h e  s ec o n d a r y   p la n t  ( r ed   co l o r ed   lin e )   wate r   co o la n t sy s tem   at  R T P       2 . 2 .     RT P   co o lin g   s y s t e m   pa r a m et er   a nd   da t a   co llect io n   T h e  p r o ce s s   o f   co llectin g   d a ta  f o r   r ea l - tim e  o r   liv e  tim e  f r o m   a n   in ter ac tiv e  p h y s ical  s y s tem   is   ess en tial  f o r   co n tr o l  e n g in ee r i n g   an d   wate r   co o lin g   in   n u clea r   r ea cto r   p lan ts .   T h is   co llecti o n   m et h o d   is   a  k e y   co m p o n en t  o f   th e   p r e d ictiv e  m ac h in e  lear n in g   m o d el,   d esi g n ed   t o   o p tim ize  th e  s ec o n d a r y   co o lin g   p r o ce s s   wo r k f lo w.   Fig u r e   3   illu s tr ates  th is   p r o ce s s   in   d etail,   h ig h lig h tin g   th e   in teg r atio n   o f   r ea l - ti m e  d ata  c o llectio n   with in   th e  b r o a d er   c o n tex t o f   t h e  m ac h in e  lear n in g   m o d el’ s   a p p licatio n .     Alth o u g h   th e  n u clea r   p lan t  m a y   id en tify   a  v ar iety   o f   s en s o r s ,   th is   s tu d y   will   g ath er   th e  p ar a m eter s   o f   th e  wate r   co o lan t,  in clu d i n g   tem p er atu r e,   wate r   f lo w  r at e,   an d   p r ess u r e,   in   o n lin e  o r   o f f lin e  o b s er v ab le   s y s tem s .   All   s en s o r   an d   q u an t itativ e  d ata  ar e  g ath er ed   f r o m   th e  f u n ctio n in g   n u clea r   r ea ct o r   p lan t.  An   in ter - ar r iv al  tim e  n u m b er   o f   cy cl es  is   co llected   to   co m p ile  th e  d ata.   Data   co llectio n   an d   p r o ce s s in g ,   f ea tu r e  ex tr ac tio n ,   er r o r   d ata,   an d   m o d el  cr ea tio n   will  all  b e  s tatis t ically   p r e - an aly ze d   to   ascer tain   p r ed ictio n   m ain ten an ce .   T h e  co m p lex ity   an d   n o n lin ea r ity   o f   s en s o r   s i g n als  n ec ess itate  f ilter in g   th e  r aw  d ata.   T h u s ,   th e   m ain   o b jectiv e  o f   f ea t u r e  e x tr ac tio n   is   to   u s e  th e   p atter n s   an d   tr en d s   in   th e  s en s o r   o u tp u ts   to   f o r esee  er r o r s   in   d ata  g ath er in g   o r   m alf u n ctio n s .   Data   is   th en   ab s tr ac ted   to   im p r o v e   p er f o r m an ce   m o d elin g .   T h e  co llected   d ata   will  b e  s tatis t ically   an aly ze d ,   an d   cr itical  p ar a m eter s   will  b e  f o u n d .   T h e  b est  m o m en t  t o   is s u e  an   aler t  f o r   d ec is io n   m ain ten an ce   is   th en   d eter m in ed   b y   f ee d in g   th e  ex tr ac ted   in f o r m atio n   in to   th e  p r ed ictio n   m o d el  th a t   h as b ee n   co n s tr u cted .   T h e  co ld - wate r   cy cles  th r o u g h   th e  f ir s t  th r ee   s tep s   o f   th e   c o o lin g   s y s tem   p r o ce s s ,   wh ile  ch an n el   A  ( HE - A)   o r   c h an n el   B   ( HE - B )   is   u s ed   th r o u g h   a   v alv e   to   c o n tr o l   tem p er atu r e,   p r ess u r e,   an d   f lo w  f r o m   th e  co o lin g   t o wer   to   th e  h ea t  ex c h an g er .   E v er y   d ay ,   t h e  Hea t  E x ch an g e r   v a r ies  in   d if f er en t   way s .   As  s tated   in   T ab le  1 ,   th e  p r ec o n d itio n s   ar e  in   p lace   f o r   th e  s tag es o f   c o u n t er b alan cin g .   T h e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   in v o lv ed   s en s o r   ca lib r atio n   an d   wate r   tem p er atu r e,   p r e s s u r e,   an d   f lo w  r ate  m o n ito r in g   s y s tem s .   Daily   an d   m o n th ly   ch ec k lis ts   will  in v esti g ate  s af ety   an d   o p er atio n al  ch an n els  in v o lv in g   wate r   tem p er atu r e,   p r ess u r e,   an d   f lo w  r ate   p a r am eter s .   T ab le  1   p r esen ts   th e   o p tim al  r an g e   f o r   t h e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Op tima l e fficien cy   o n   n u clea r   r ea cto r   s ec o n d a r y  co o lin g   p r o ce s s   u s in g   ma ch in e   …   ( I b n u   Ha ja r )   6291   p ar am eter   o p e r atio n   at  R T P.  T h e  d ata  s am p les  ar e  ab o u t  2 ×1 , 0 4 8 , 5 7 5   in   J an u a r y   an d   J u n e  2 0 2 3 ,   f o r   a  to tal  o f   ab o u t   2 , 0 9 7 , 1 5 0   d ata   s am p les.           Fig u r e  3 .   W o r k f lo w  o f   a  p r e d i ctiv e  m ac h in e  lear n in g   m o d el  f o r   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o c ess       T ab le  1 .   Par am eter s   with   p a r a m eter s   u n d er   n o r m al  co n d itio n   P a r a me t e r s   P r e c o n d i t i o n s   Te mp e r a t u r e   Th e   c o l d - w a t e r   t e m p e r a t u r e   a f t e r   t h e   h e a t   e x c h a n g e r   m u st   b e   l e ss  t h a n   3 2   ° C .   T h e   ma x i mu m  h o t   w a t e r   t e m p e r a t u r e   a f t e r   t h e   t a n k   ( o r   b e f o r e   t h e   h e a t   e x c h a n g e r )   i s l e ss  t h a n   4 5   ° C.   F l o w   Th e   me a su r e me n t   o f   t h e   f l o w   s e n so r   a t   t h e   p r i mar y   a n d   se c o n d a r y   l o o p   i s   r e l a t i v e l y   e q u i v a l e n t   t o :   N o mi n a l   f l o w   p r i m a r y :   8 0   m 3 /h   N o mi n a l   f l o w   s e c o n d a r y :   1 8 0   m 3 /h   P r e ssu r e   D i f f e r e n t   w a t e r   p r e ss u r e s   c r e a t e   t h e   f l o w   o f   w a t e r .   Y e t ,   t h e   f l o w   c a n   r e g u l a t e   t h e   p r e ssu r e   b y   c o n t r o l l i n g   t h e   p u m p .   8 0   k P a   i n   t h e   p r i m a r y   l o o p   1 8 0   k P a   i n   t h e   se c o n d a r y   l o o p       2 . 3 .     O pti m a l e f f iciency   wit h dis t rib utio n m o del us ing   m a x im um   lik eliho o d e s t i m a t o r   T h e  g e n er al  p ath   m o d el   ( GPM) ,   a  u n it - s p ec if ic  p r ed ictio n   m o d el,   en tails   ch o o s in g   a n   ac ce p tab le   d eg r ad atio n   m etr ic  to   d escr ib e  th e  s y s tem 's  d ec lin e  to war d   f ailu r e.   T h e  r esid u al  u s ab le  l if e  o f   th e  s y s tem   o r   co m p o n en t  is   th en   esti m ated   b y   ex tr ap o latin g   a  f u n ctio n al  f it  o f   th is   p ar am eter   to   a  p r e - estab lis h ed   f ailu r e  th r esh o ld .   GPM  was  p r o p o s ed   to   id en tify   a  s u itab le  p ar am etr ic  r eg r ess io n   m o d el  th at   wo u ld   ca p tu r e  th e   d eter io r atio n   tr en d   o v er   tim e.   T h e  g en er ic   r o u te  m o d el  ca p tu r es  th e  u n it - wis e  v o latilit y   i n   d eg r ad atio n   d ata ,   wh ich   also   p er m its   th e  d ir ec t  u s e  o f   d eg r ad atio n   d ata.   T h e   d eter io r atio n   p ath   o f   u n it    is   s p ec if ied   f o r   ev er y   g iv en   tim e    as  ( 1 ) ,      ( ) = ( , ,  ) +    ( 1 )     T h e  v ec to r     r ep r esen ts   th e  f ix ed   ( p o p u latio n )   ef f ec ts   f o r   e v er y   u n it,     r ep r esen ts   th e  r an d o m   ( in d i v id u al)   ef f ec ts   f o r   th e   th   u n it,  an d   th e  n o r m ally   d is tr ib u ted   m ea s u r e m en t  er r o r s   ar e  r ep r esen ted   b y      ( 0 , 2 ) .   T h r e e   p r im ar y   p r esu m p tio n s   u n d er p i n   th is   ap p r o ac h .   I n itially ,   it  is   n ec ess ar y   to   tr an s f er   th e  d eter io r atio n   d ata  to   a   ( ∙ )   f u n ctio n   b y   ca p tu r in g   it  u s in g   v alid   f ailu r e  m o d els.  Fu r th er m o r e,   t h e  h is to r ical  d ata  m u s t  b e  g ath er e d   u n d er   co m p ar ab le  cir c u m s tan ce s ,   co n s id er in g   a  f ai r   v a r ian c e  o f   e v er y   elem en t.   W h en   a  c o m p o n e n t  o r   p r o ce s s   f ails ,   a  f in al,   p r e d eter m in e d   cr itical  d eg r ee   o f   d eter io r atio n   i s   k n o wn   as  a  "so f t  f ailu r e" .   V ar io u s   d is tr ib u tio n s   ca n   b e  c o n s id er ed   f o r   t h e  ( ∙ )   p ar am eter s ,   lik e  W eib u ll,  n o r m al,   lo g - n o r m al,   an d   o th er s .   E r r o r s   in   d ata  co llectio n   in   tim e  ca n   b e  id en tifie d   with   m o d el  p ar am eter s .   Pre d ictio n   m ain ten an ce   ca n   b e  d o n e  wh er e  th e   p ar am eter s   in   th e  m o d el  n ee d   to   b e  esti m ated   at  th e  o f f lin e  s tag e.   T h is   r esear ch   is   liv e  d ata  co llected   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 8 7 - 6 2 9 9   6292   u p d ated   at  th e  o n lin e  s tag e,   tak en   f r o m   tim e  to   tim e.   Ma x im u m   lik elih o o d   esti m atio n   ( ML E )   m ay   b e  u s ed   f o r   liv e  d ata  p ar a m eter   esti m atio n ,   an d   th e  e x p ec tatio n - m ax i m izatio n   ( E M)   a p p r o ac h   y ield s   ac cu r ate  r esu lts .   Acc o r d in g   to   th e  r ev iew,   th e   o n lin e  p ar am eter s   a r e  b est  d et er m in ed   u s in g   t h e  B ay esian   f r am ewo r k ,   in   w h ich   p o s ter io r   d is tr ib u tio n s   o f   th e  m o d el  p ar a m eter s   ar e  p r o d u ce d   u s in g   r ec e n tly   g ath e r ed   d ata .     2 . 4 .     M a chine le a rning   deplo y m ent s   A  m ac h in e  lear n i n g   m o d el  d e p lo y m en t  is   a  c r u cial  p h ase  in   th e  m ac h in e   lear n in g   life cy cl e  wh er e  a  tr ain ed   m o d el  is   av ailab le  in   a  p r o d u ctio n   en v ir o n m e n t  [ 1 7 ] .   Dep lo y i n g   a   m ac h in e   lear n i n g   m o d el  in v o lv es  tr an s itio n in g   f r o m   a  d ev elo p m en t  o r   r esear ch   s ettin g   to   a  p r ac tical,   r ea l - wo r ld   ap p licatio n   [ 1 8 ] .   Dep lo y in g   a   m ac h in e  lear n i n g   m o d el  f o r   o p tim izin g   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   in   a  n u clea r   r ea cto r   wate r   co o lan t   p lan t   is   a  co m p lex   task   th at  r eq u ir es  ca r ef u l   p lan n i n g   an d   c o n s id er atio n   o f   s af ety ,   ac cu r ac y ,   an d   r ea l - tim e   p er f o r m an ce .   Dep lo y in g   a  m a ch in e  lear n in g   m o d el  f o r   o p ti m izin g   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   in   a  n u clea r   r ea cto r   wate r   co o la n t  p lan t  is   a  m eticu lo u s   p r o ce s s   th at  in v o lv es  ad d r ess in g   th e  s p ec if ic  ch allen g es  an d   s af ety   co n s id er atio n s   in h er e n t  to   n u clea r   f ac ilit ies.  T h e  in itial  s t ep s   in clu d e  d ef in in g   th e  o p ti m izatio n   g o als  an d   co llectin g   h is to r ical  d ata  r elate d   to   th e   s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s ,   wh ich   ty p ically   co m p r is es  tem p er atu r e ,   p r ess u r e,   an d   f lo w   r ate  v a r iab l es.  Featu r e  en g in ee r in g   b ec o m es  cr u cial  to   e n h an ce   th e  m o d el' s   u n d er s tan d in g ,   an d   ch o o s in g   a n   ap p r o p r iate  m ac h in e  lear n in g   m o d el,   s u c h   as  r ec u r r en t  n eu r al  n etwo r k s   ( R NN s )   o r   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   n etwo r k s ,   is   v ital  f o r   ca p tu r in g   tem p o r al  p atter n s   in   th e  d ata.   T r ain in g   th e  m o d el   in v o lv es  s p litt in g   th e  d ataset  in to   tr ain in g   a n d   v alid atio n   s ets,  em p h asizin g   f in e - tu n in g   h y p er p ar am eter s   f o r   im p r o v e d   ac cu r ac y .   E v alu atin g   th e  m o d el' s   p er f o r m an ce   wit h   m etr ics  lik e  en er g y   ef f icien cy   an d   tem p er at u r e   s tab ilit y   is   p ar am o u n t.  Saf ety   an d   r eg u lato r y   c o m p lian ce   ar e  in teg r al  co m p o n en ts ,   en s u r i n g   th e  m o d el  alig n s   with   s tr in g en t  s tan d ar d s   ap p licab le  to   n u clea r   f ac ilit ies.  W h eth er   o n - p r e m is es,  clo u d ,   o r   ed g e  d e v ices,  th e   d ep lo y m e n t  en v ir o n m en t  m u s t  s u p p o r t  r ea l - tim e  p r ed ictio n s   an d   in teg r ate  s ea m less ly   with   th e  p lan t' s   co n tr o l  s y s tem s .   T h e  cr u cial  asp ec ts   in clu d e  s ca lab ilit y   co n s id er atio n s ,   m o n ito r i n g   m ec h an is m s   f o r   r ea l - tim e  p er f o r m an ce   tr ac k in g ,   s ec u r ity   m ea s u r es,  an d   co n tin u o u s   im p r o v em en t   th r o u g h   a  f ee d b ac k   lo o p .   C o llab o r atio n   b etwe en   d ata  s c ien tis ts ,   en g in ee r s ,   an d   d o m ai n   ex p er ts   is   ess en tial  f o r   s u cc ess f u l  d ep lo y m en t,   an d   r e g u lar   m ain ten a n ce   c h e ck s ,   u s er   tr ai n in g ,   an d   an   e m er g en cy   r esp o n s e  p lan   co n tr ib u te  to   th e   o v er all   r o b u s tn ess   o f   th e  d ep lo y ed   m a ch in e  lear n in g   m o d el.     2 . 5 .     H y brid m a chine le a rning   I n teg r atin g   a  h y b r id   m ac h in e   lear n in g   m o d el  f o r   o p tim izin g   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   in   a   n u clea r   r ea cto r   wate r   co o lan t  p lan t  in v o l v es  a  n u an ce d   an d   s o p h is ticated   ap p r o ac h .   T h e   d ep lo y m en t  s tr ateg y   b eg in s   with   a  m eticu lo u s   d ef i n itio n   o f   t h e  o p tim izatio n   o b j ec tiv es  an d   th e  ac q u is itio n   o f   p er tin en t  h is to r ical   d ata  en co m p ass in g   v ar ia b les  lik e  tem p er atu r e,   p r ess u r e,   an d   f lo w  r ates.  T h e  h y b r id   m o d el  wh ich   co m b in es  elem en ts   o f   n eu r al  n etwo r k s   a n d   tr ad itio n al  s tatis tical  ap p r o ac h es  is   ad ep t  at  ca p tu r in g   th e  in tr icate   d y n am ics  o f   th e   s ec o n d a r y   co o lin g   p r o ce s s .   Featu r e  en g in ee r in g   b ec o m es  p iv o tal,   allo win g   th e   m o d el   to   ex tr ac t   m ea n in g f u l  p atter n s   an d   r ela tio n s h ip s   f r o m   th e  d ata.   T h e   m o d el' s   s e lectio n   in v o lv es  an   astu te  f u s io n   o f   s u p er v is ed   an d   u n s u p er v is ed   lear n in g   tec h n iq u es  to   h a r n ess   p r ed ictiv e   ca p ab ilit ies  an d   e x p lo r ato r y   in s ig h ts .   T r ain in g   a n d   v alid atio n   p h ases   ar e  d ed icate d   t o   r ef in i n g   t h e  m o d el' s   p ar am eter s   f o r   o p tim al  ac cu r ac y   a n d   ef f icien cy .   Key   ev al u atio n   m etr ics,  s u ch   as  en er g y   ef f icien cy   an d   tem p er at u r e  s tab ilit y ,   g u id e  th e  th o r o u g h   ass es s m en t  o f   th e  m o d el' s   p er f o r m a n ce .   Dep lo y m en t  co n s id er atio n s   in clu d e  s ea m less   in teg r atio n   in to   th e   p lan t' s   in f r astru ctu r e,   wh eth er   o n - p r e m is es  o r   in   th e  clo u d ,   e m p h asizin g   r ea l - tim e  ca p ab ilit ies  an d   s ca lab ilit y .   C o n tin u o u s   m o n ito r in g ,   r o b u s t  s ec u r ity   m ea s u r es,  s u s tain ed   co llab o r atio n   ac r o s s   d iv er s e  ex p er tis e,   an d   a  co m p r eh e n s iv e  m ain ten an ce   s tr ateg y   co n tr i b u te  to   th e  ef f ec tiv en ess   o f   th e  h y b r id   m ac h in e  lear n in g   m o d el,   en s u r in g   o p tim al  ef f icien c y   in   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   o f   a  n u clea r   r ea cto r   wate r   co o l an t p lan t.     2 . 6 .     M a chine le a rning   perf o rm a nce  m e a s ure   Desig n in g   ef f ec tiv e  p er f o r m a n ce   m ea s u r es  f o r   m ac h in e  le ar n in g   m o d els  d ep lo y ed   to   o p tim ize  th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   in   a  n u clea r   r ea cto r   wate r   co o l an t  p lan t  is   cr u cial  f o r   en s u r in g   ef f icien cy   an d   s af ety   in   n u clea r   o p e r atio n s .   On e  o f   th e   k ey   m etr ics  is   e n er g y   ef f icien cy ,   r e f lectin g   th e   m o d el' s   ab ilit y   to   s tr ik e  a  b alan ce   b etwe en   ef f ec tiv e  co o lin g   a n d   en e r g y   c o n s er v atio n .   I n   a  n u clea r   r e ac to r ,   m ain tain in g   tem p er atu r e   s tab ilit y   is   cr itical  to   p r ev en t   f lu ctu atio n s   t h at  co u l d   co m p r o m is e  th e  r ea cto r ' s   s af ety   an d   s tab ilit y .   T h e  m o d el' s   ca p ac ity   to   ac c u r ately   p r ed ict   an d   c o n tr o l  tem p er atu r e   v a r iatio n s   is   in teg r al  to   th e   o v er all  s u cc ess   o f   th e   co o lin g   s y s tem .   Ad d itio n ally ,   th e  s y s tem ' s   r esp o n s iv en ess   to   d y n am ic  c h an g es  i n   o p er atin g   co n d itio n s   is   a  cr u c ial  p er f o r m an ce   m ea s u r e,   en s u r in g   t h at  th e  m ac h in e  lear n i n g   m o d el  ca n   ad ap t   s wif tly   to   v ar y in g   d em an d s .   T h is   ad ap tab ilit y   is   p a r ticu lar ly   s ig n if ican t  in   a  n u clea r   r ea ct o r ,   wh e r e  r ea l - tim e   r esp o n s es  to   o p er atio n al  c h an g es  ar e   ess en tial  f o r   m a in tain in g   o p tim al  e f f icien cy   an d   s af ety .   T h e   p er f o r m an ce   e v alu atio n   p r o ce s s   in v o lv es  a  co m p r eh e n s iv e  an aly s is   o f   th ese  m etr ics,  co n s id er in g   im m ed iate   an d   lo n g - ter m   im p ac ts   o n   th e  n u clea r   r ea cto r ' s   o p er atio n al  s tab ilit y .   Fin e - tu n in g   th e  m ac h in e  lear n in g   m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Op tima l e fficien cy   o n   n u clea r   r ea cto r   s ec o n d a r y  co o lin g   p r o ce s s   u s in g   ma ch in e   …   ( I b n u   Ha ja r )   6293   b ased   o n   th ese  p er f o r m an ce   m ea s u r es  b ec o m es  a n   iter ativ e   p r o ce s s ,   aim in g   to   ac h iev e   an   o p tim al  eq u ilib r i u m   b etwe en   ef f icien c y   an d   s af ety .   C o n tin u o u s   m o n ito r in g   an d   a d ap tatio n   to   ev o lv in g   co n d itio n s   co n tr ib u te  to   t h e  m o d el' s   r o b u s tn ess   in   n a v ig ati n g   th e   co m p lex ities   o f   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o c ess   in   a  n u clea r   r ea cto r   wate r   co o lan t  p lan t.  I n   ess en ce ,   estab lis h in g   an d   r ef in i n g   p er f o r m an ce   m ea s u r es  ar e  f u n d a m en tal  to   m ac h in e  lear n in g   m o d els'   s u cc ess f u l  d ep lo y m e n t  an d   s u s tain ed   ef f ec tiv en ess   in   en h an cin g   th e   ef f icien cy   o f   th e   s ec o n d ar y   c o o lin g   p r o ce s s   in   n u clea r   f ac ilit ies.       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N    T h is   s ec tio n   p r o v id es a   d etailed   d is cu s s io n   o f   th e  n u clea r   co o lan t sy s tem   p ar am eter s .   T h e  d etails an d   co m p ar is o n   o f   th e   m ac h in e   lear n in g   m o d el  wer e  d ef in e d   an d   co m p ar e d .   Pre d ictio n s   u s in g   th e  m ac h in e  lear n in g   m eth o d   wer e  e x am in ed   u s in g   v a r io u s   p ar a m eter s .   L astl y ,   r esear ch   g ap s   wer e  p r esen ted   in   T ab les  in   th e  d esig n ,   a n d   th e   n ex t   p r e d ictio n   s y s tem   was  d ep lo y e d   to   id en tif y   o p tim al   ef f icien cy   f o r   th e  n u clea r   r ea cto r ' s   s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s .       3 . 1 .     Co o la nt  s y s t em   a t   t he  n uclea r  re a ct o r   T h e  p r im a r y   c o o lin g   s y s tem   h as  a  p iv o tal  r o le  in   n u clea r   r e ac to r s .   I t  allo ws  r ea cto r   co o la n t  to   cir c u late  in   a  lo o p   f r o m   th e  r ea cto r   c o r e   to   a  s ec o n d a r y   c o o lin g   s y s tem   [ 1 9 ] .   I t  also   e n s u r es  th at  th e   r ea cto r   c o r e  is   k ep t   co o l  en o u g h   to   av o id   d am a g e  d u r in g   o p e r atio n .   I n   a  PW R ,   th e  p r im ar y   co o lin g   s y s tem   cir cu lates  p r ess u r ized   wate r   h ea ted   f r o m   th e  r ea cto r   co r e  an d   tr an s f er s   th e  h ea t  to   a  s ec o n d ar y   s y s tem   in   th e   s team   g en er ato r   [ 2 0 ] .  T h e  wate r   in   th e  s ec o n d ar y   s y s tem   is   h ea ted   an d   co n v er ted   to   s team ,   wh ich   d r iv es  th e  tu r b in e.   T h en ,   th e   s team   co o ls   d o wn   an d   r etu r n s   to   wate r   in   th e  co n d en s er   [ 2 1 ] .   Dif f er e n t  ty p es  o f   r e ac to r s   u s e  d if f er en t  co o lan ts   in   th eir   c o o lin g   s y s te m s .   T ab le  2   s h o ws th e  k i n d   o f   r ea cto r   with   its   r ea cto r   co o lan t .       T ab le  2 .   T y p e  o f   r ea cto r   co o la n ts   R e a c t o r   T y p e   C o o l a n t   R e f e r e n c e s   P r e ssu r i z e d   w a t e r   r e a c t o r   Li g h t   w a t e r   [ 2 2 ]   G a s - c o o l e d   r e a c t o r   H e l i u m  g a s   [ 2 3 ] – [ 2 5 ]   Li q u i d   me t a l - c o o l e d   r e a c t o r   Le a d - b i sm u t h   e u t e c t i c   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ]   P o o l - t y p e   r e a c t o r   W a t e r   [ 2 8 ]       3 . 2 .     M a chine le a rning   m o de l   Ma ch in e  lear n in g   ( ML )   is   a  s u b s et  o f   ar tific ial  in tellig en ce   ( AI )   th at  s im u lates  th e   lear n in g   p r o ce s s   b y   estab lis h in g   a   p r e d ictiv e  m o d el,   an aly zin g   its   o u tp u t   g iv en   s p ec if ied   p a r am eter s ,   an d   p r o g r ess iv ely   u p d atin g   t h e  m o d el  t o   in cr ea s e  its   ac cu r ac y   [ 2 9 ] .   A  m ac h in e  lear n in g   ap p licatio n   c o m p r is es  th r ee   m ajo r   co m p o n en ts :  m o d el,   p a r am et er s ,   an d   lear n e r .   T h e  p r o ce s s   o f   cr ea tin g   a n aly tical  m o d el s   is   au to m ated   b y   m ac h in e  lear n in g .   T h e  elem e n t  o f   th e  s y s tem   th at  r ec eiv es  in p u ts   an d   p r o d u ce s   id en tific atio n s   o r   p r e d ictio n s   is   ca lled   th e  m o d el.   Par am eter s   in   m ac h in e  lear n in g   ar e  d ata  in p u ts   f o r   an aly tical  m o d els  u s ed   to   p r o ce s s   u s in g   th e  m o d el.   An y   s ig n al,   co m p o n en t,  o r   d ata  item   th e  m o d el  m ay   em p lo y   f o r   d ec is io n - m ak i n g   is   ca lled   a   p ar am eter .   T h e  lear n e r   is   th e  co m p o n en t  o f   th e  s y s tem   th at  ev alu ates  ac tu al  r esu lts   ag ain s t  p r ed ictio n s   m ad e  b y   th e   m o d el  a n d   m o d if ies  t h e  m o d el' s   p ar am eter s   a n d ,   co n s eq u en tly ,   its   o v er all  s tr u ct u r e   in   r esp o n s e  to   th e   f in d in g s .   Fo r   alg o r ith m s ,   a  v a r iety   o f   m ac h in e   lear n in g   m o d el  ty p es  ar e   f r eq u en tly   u s ed .   Ma ch in e  lear n in g   alg o r ith m s   d if f e r   in   th e  is s u es  th ey   ca n   s o lv e ,   h o w  th ey   a p p r o ac h   p r o b lem s   d if f er en tly ,   an d   wh at   k in d s   o f   d ata  th ey   n ee d   to   wo r k   at  th e ir   b est.  T h e  th r ee   m o s t  co m m o n   alg o r ith m s   ar e  s u p er v is ed ,   u n s u p er v is ed ,   an d   r ein f o r ce m e n t  lear n i n g ,   as  in   s tu d y   [ 3 0 ] .   Su p er v is ed   lear n i n g   alg o r ith m s   a r e  ch a r ac ter ized   u s in g   tr ain in g   d ata,   a  s et  o f   tr ain in g   ex am p les  co n tain in g   s ev er al  in p u ts   an d   th e  d esire d   o u tp u t.  As  th e  tr ain in g   d ata  ar e  p r o ce s s ed   b y   th e  m ac h in e  lear n i n g   alg o r i th m ,   a  f u n ctio n   o r   m o d el  is   o p tim ized   th at  ca n   b e  u s ed   to   p r ed ict  th e  o u tp u t  f o r   in p u ts   th at   wer e  n o t   p r esen t   in   th e   in itial  tr ain in g   d ata  [ 3 1 ] .   C las s if icatio n ,   r eg r ess io n ,   an d   s im ilar ity   lear n i n g   ar e  th r ee   ty p es  o f   s u p er v is e d   lear n in g   alg o r ith m s   [ 3 2 ] ,   wh ile  s u p er v is ed   lear n in g   al g o r ith m s   r ef in e  a   p r ed ictiv e  m o d el  b ased   o n   d a ta  with   in p u ts   an d   o u tp u ts ,   u n s u p er v is ed   lear n in g   alg o r ith m s   ar e  u s ed   to   f i n d   s tr u ctu r es,  p atter n s ,   a n d   r ela tio n s h ip s   in   ca s es  with o u t  t r ain in g   d ata.   Un s u p e r v is ed   alg o r ith m s   s u ch   as  g r o u p in g   o r   cl u s ter in g   o f   d ata  p o in ts   ar e  h elp f u l  i n   an al y zin g   d ata  th at  h as  n o t y et  b ee n   ca t eg o r ized   o r   la b eled   [ 3 3 ] .   T h e   alg o r ith m s   u s ed   i n   r ein f o r ce m e n t  lear n in g   d i f f er   f r o m   th o s e  in   s u p er v is ed   an d   u n s u p e r v is ed   lear n in g .   T h ey   d esig n ate  a   s ettin g   wh e r e  th e   s o f twar e   ag en t   wo r k s   to war d   a   s p ec if ic  aim ,   an d   th e y   o p tim ize  a   m o d el  o r   f u n ctio n   th o s e   aid s   i n   th e  s o f twar e  ag e n t' s   ac h iev em en t  o f   th e   g o al.   I n   th e  c o n te x t  o f   an   ap p licatio n   lik e  Go o g le' s   A lp h a  Z er o ,   th e   en v ir o n m e n t  co u ld   b e  a  ch es s   g am e,   an d   th e  aim   co u ld   b e   win n in g   th e  g am e  [ 3 4 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 8 7 - 6 2 9 9   6294   3 . 3 .     T im e  s er ies m a chine le a rning   m o del   A  tim e  s er ies   m ac h in e  lear n in g   m o d el  is   d esig n ed   to   m ak e  p r ed ictio n s   o r   class if icatio n s   b ased   o n   d ata  th at  v ar ies  with   tim e.   T i m e  s er ies  d ata  co n s i s ts   o f   o b s er v atio n s   o r   m ea s u r em en ts   co llected   an d   r ec o r d e d   o v er   r e g u lar   in ter v als,  s u ch   a s   h o u r s ,   d ay s ,   a n d   m o n th s .   T h e  m ain   g o al  o f   a  tim e  s er ie s   m ac h in e  lear n in g   m o d el  is   to   ca p tu r e  p atter n s ,   tr en d s ,   an d   d e p en d e n cies  with in   h is to r ical  tim e - o r d er ed   d ata  to   m ak e  in f o r m e d   p r ed ictio n s   ab o u t  f u tu r e  v al u es  [ 3 5 ] .   T im e   s er ies  m o d els  ex p licitly   co n s id er   th e  tem p o r al  o r d er   o f   o b s er v atio n s   [ 3 6 ] .   T h e   r elati o n s h ip   b etwe en   cu r r en t   an d   p ast  o b s er v atio n s   is   c r u cial  f o r   m a k in g   ac cu r ate   p r ed ictio n s .   T im e  s er ies  d at a  is   in h er en tly   s eq u en tial,  a n d   th e  s eq u en ce   o f   o b s er v at io n s   m atter s .   T h is   s eq u en tial  n atu r e   d is tin g u is h e s   tim e  s er ies  m o d els f r o m   tr ad itio n al  m ac h in e   lear n i n g   m o d e ls   th at  ass u m e  ea c h   o b s er v atio n   is   in d ep e n d en t   [ 3 6 ] .   Ma n y   tim e  s er ies  m o d els  u s e  lag   f ea tu r es,  wh ich   in v o l v e  u s in g   p ast  v alu es  o f   th e  tim e  s er ies  as  in p u t  f ea tu r es  f o r   p r ed ictin g   f u tu r e  v al u es.  T h e  id ea   is   to   ca p tu r e  te m p o r al  p atter n s   an d   tr en d s .   T im e   s er ies  o f ten   e x h ib it  tr en d s   ( l o n g - te r m   ch a n g e s )   an d   s ea s o n ality   ( r ep ea tin g   p atter n s ) .   E f f ec tiv e   m o d els  s h o u ld   b e  ab le  to   ca p t u r e  an d   ac co u n t  f o r   th ese  co m p o n e n ts .   T im e  s er ies  m o d el s   ar e  u s ed   in   v ar io u s   d o m ain s   wh er e  o b s er v atio n s   ar e  co llected   o v er   r e g u lar   i n ter v als,  s u ch   as  s to ck   p r ices  [ 3 7 ] ,   [ 3 8 ] ,   wea th er   d ata   [ 3 9 ] ,  an d   en er g y   co n s u m p tio n   [ 4 0 ] ,   [ 4 1 ] .   W h en   wo r k in g   with   tim e  s er ies   d ata,   it   i s   es s en tial  to   co n s id er   f ac to r s   s u ch   as  s ea s o n ality ,   t r en d s ,   s tatio n ar ity ,   a n d   th e   s p ec if ic  ch ar ac ter is tics   o f   th e   d ata  [ 4 2 ] .   M o d el   s elec tio n   s h o u ld   b e  b ased   o n   th e  p r o b lem ' s   n atu r e  an d   th e   f o r ec asti n g   task ' s   r eq u ir em en ts .   E x p er im en tin g   with   d if f er en t  m o d els  an d   tu n in g   h y p e r p ar am ete r s   is   o f ten   n ec ess ar y   to   ac h iev e  th e  b est  p er f o r m an ce   f o r   a   p ar ticu lar   tim e  s er ies d ataset  [ 4 3 ] – [ 4 5 ] .     3 . 4 .     P re dict iv e   m a chine le a r nin g   m o del f o r  s ec o nd a ry   co o lin g   s y s t em s   Pre d ictiv e  m ain ten an ce   ca n   b e  d ef in ed   as  m ain ten an ce   s tr ateg ies  th at  u s e  th e  ac tu al   o p er atin g   co n d itio n   o f   an   eq u ip m en t  to   p r ed ict  its   f u tu r e  s tates  b ased   o n   its   p ast  o p e r atio n .   T h is   m ax im izes  th e  tim e   in ter v al  b etwe en   m ai n ten an ce   task s   an d   p r e v en ts   u n n ec ess ar y   m ain ten a n ce   [ 4 6 ] .   Pre d ictiv e  m ain ten an ce   in   th e  p r im ar y   co o lin g   s y s tem   h as  b ee n   s tu d ied   in   s ev er al  liter a tu r e.   Data - d r iv en   p r ed ictiv e  m ain ten an ce   m o d els  ty p ically   ap p ly   m ac h in e   lear n in g   tech n iq u es  to   estab lis h   a  m o d el  th at  ca n   tak e  o p er atio n   d ata.   T h is   m o d el   r eq u ir es  a  lar g e  am o u n t  o f   d a ta  f o r   th e   p r e d ictio n   to   b e  ac cu r ate  [ 4 7 ] .   T ab le  3   s h o ws  s o m e  o f   t h e  m ac h i n e   lear n in g   m eth o d s   ap p lied   in   p r ev io u s   s tu d ies  an d   th e  f o c u s   o f   th e  s tu d ies.  T h e  ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   ( ANN)   is   a  m ac h i n e  lear n in g   m o d el  b ased   o n   th e   h u m an   n er v o u s   s y s tem   t h at  ca n   lin k   a   s y s tem ' s   in p u t  an d   o u tp u t.  Patter n   r ec o g n itio n ,   d ata  r elatio n s h ip s ,   an d   lear n i n g   th r o u g h   e x p er ien ce   a r e  all  way s   in   wh ich   an   ANN  o b tain s   k n o wled g e.   I t   i s   a  co llectio n   o f   co m p u tatio n al   n o d es  o r g a n ized   in t o   v a r io u s   lay er s .   T h e   b etter   th e  n o d es  in   a   n etwo r k   ar e  c o n n ec ted ,   th e  b etter   t h e  p r e d ictio n   as  an   o u t p u t  [ 4 8 ] .   Su p p o r t  v ec to r   m ac h in e   ( SVM)   is   a  s u p er v is ed   lear n in g   alg o r ith m   th at  is   u s ef u l  f o r   class if icatio n   an d   r eg r ess io n   a n d   s ea r ch es  f o r   t h e  o p tim al  s ep ar atin g   h y p e r p lan e   [ 4 9 ] .   Usi n g   m ac h in e  lear n in g   tech n iq u es  in   m ain ten an ce   p r o ce s s es  ca n   b r in g   s ev er al  ad v an tag es to   t h e  m o n ito r in g   p r o ce s s   o f   a  p o wer   p la n t.        T ab le  3 .   Ma ch i n e  lear n in g   tec h n iq u es f o u n d   in   s ev er al  liter a tu r e   A u t h o r s   M L  Te c h n i q u e s   O b j e c t i v e   G u i l l e n   e t   a l .   [ 5 0 ]   Lo n g   sh o r t - t e r m m e m o r y   ( L TSM )   To   a ssi s t   i n   t h e   d e t e c t i o n   o f   a n o m a l i e s   i n d i c a t i v e   o f   c u r r e n t   o r   p e n d i n g   f a i l u r e   o f   c r i t i c a l   p r o c e ss   e q u i p me n t   i n   a   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t .   S a n t o s   e t   a l .   [ 5 1 ]   D e e p   r e c t i f i e r   n e u r a l   n e t w o r k   ( D R N N )   U si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   t o   n u c l e a r   a c c i d e n t   i d e n t i f i c a t i o n   p r o b l e m i n   a   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t   A y o - I mo r u   a n d     C i l l i e r s   [ 5 2 ]   F e e d   f o r w a r d   b a c k   p r o p a g a t i o n   ( F F B P )   Ea r l y   d e t e c t i o n   o f   a n o mal i e s   d u r i n g   t r a n s i e n t   o p e r a t i o n   o f   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t   S a e e d   e t   a l .   [ 5 3 ]   C o n v o l u t i o n   n e u r a l   n e t w o r k   ( C N N )   a n d   LTSM   A   f a u l t   m o n i t o r i n g   i n st a n c e   f o r   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t   t o   c o r r e c t l y   d e t e c t   a n d   c l a ss i f y   f a u l t s   a t   a n y   p l a n t   st a t e   Ti a n   e t   a l .   [ 5 4 ]     M u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   ( M LP)   To   p r e d i c t   t h e   b r e a k   si z e   i n   l o ss - of - c o o l a n t   a c c i d e n t   ( LO C A )   i n   a   n u c l e a r   r e a c t o r   Li u   a n d   Z i o   [ 5 5 ]   S u p p o r t   v e c t o r   r e g r e ss i o n   C a se   st u d i e s  u se d   o n   r e a c t o r   c o o l a n t   p u mp s i n   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t   t o   p r e d i c t   l e a k a g e .   A y o d e j i   a n d   Li u   [ 5 6 ]   M u l t i c l a ss   S V M   F a u l t   d e t e c t i o n   a n d   d i a g n o si s   o n   e a c h   su b - u n i t   o f   t h e   r e a c t o r   c o o l a n t   s y s t e m   o f   t h e   p r e ss u r i z e d   w a t e r   r e a c t o r .       T ab le  4   s h o ws  s o m e  o f   t h e  ad v an tag es  a n d   lim itatio n s   f o u n d   i n   th e   liter atu r e   wo r k .   Mo s t  o f   th e   ad v an tag es  o f   m ac h in e  lear n i n g   ar e  r elate d   t o   th e  ab ilit y   to   p r ed ict  an d   d etec t  f au lts   i n   p lan t  o p er atio n s .   Ho wev er ,   s o m e  lim itatio n s   w er e  f o u n d ,   s u ch   as  th e  i n ab ilit y   to   g et   th e  s u itab le  p a r am ete r   to   b e   u s ed   an d   th e   m eth o d   im p lem en ted   f o c u s in g   o n   a  p a r ticu lar   co m p o n en t   o f   a   s y s tem   wh en   th e r e  ar e   a  lo t  o f   elem en ts   in v o lv ed   th at  m ak e  u p   th e   wh o le  co o lin g   s y s tem .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Op tima l e fficien cy   o n   n u clea r   r ea cto r   s ec o n d a r y  co o lin g   p r o ce s s   u s in g   ma ch in e   …   ( I b n u   Ha ja r )   6295   T ab le  4 .   Sev er al  a d v an ta g es a n d   lim itatio n s   o f   m ac h in e  lear n in g   m o d el   A u t h o r s   M e t h o d   A d v a n t a g e s   Li mi t a t i o n   A y o d e j i   a n d   Li u   [ 5 6 ]   S V M   A b l e   t o   p r e d i c t   f a u l t s   f o r   a   d i f f e r e n t   l o c a t i o n   i n   t h e   p l a n t   Th e   se n s o r   p l a c e m e n t   i s  n o t   s u i t a b l e   f o r   o b t a i n i n g   a p p r o p r i a t e   p a r a me t e r   G u i l l e n   [ 5 0 ]   ANN   En a b l e   t h e   p l a n t   t o   d e t e c t   a n   a n o ma l y   t h a t   i s  h i d d e n   i n   t h e   p r o c e ss  d a t a   O n l y   f o c u ses  o n   t h e   d r y w a l l   f a n   c o i l   u n i t s   o f   a   p o w e r   p l a n t   A y o - I mo r u   a n d   C i l l i e r s  [ 5 2 ]   ANN   D e t e c t i n g   f a u l t   d u r i n g   t r a n si e n t   N e e d   t o   m e e t   se v e r a l   r e q u i r e me n t s   t o   e n a b l e   t h e   u se   o f   d y n a m i c   r e f e r e n c e   S a n t o s   e t   a l .   [ 5 1 ]   ANN   A b l e   t o   a c h i e v e   b e t t e r   p r e c i s i o n   r e su l t s  a f t e r   a   p e r i o d   o f   l e a r n i n g   U n a b l e   t o   p r o v i d e   t h e   c o r r e c t   r e s p o n s e   t o   a n   u n t r a i n e d   e v e n t       3 . 5 .     I m po r t a nt  pa ra m et er s   f o r  s ec o nd a ry   co o lin g   s y s t ems   T h e  n u clea r   r ea cto r   is   a  s af ety - cr itical  s y s tem   th at  d ep e n d s   o n   s en s o r   r ea d in g s   o n   cr itical  p ar am eter s   to   m ain tain   th e  s af ety   o f   its   o p er atio n   [ 1 5 ] .   Sev e r al  p ar am et er s   wer e  f o u n d   in   m an y   p r e v i o u s   s tu d ies.  T ab le  5   s h o ws  s ev er al  p ast   liter atu r e  s tu d ies  an d   th e  p ar am eter s   u s ed   in   th e  r esear ch   o f   m o n ito r in g   th e  co o lin g   s y s tem .   T h e  m o s t  p ar am eter s   u s ed   in   th e  liter atu r e  ar e   tem p er atu r e,   f lo w,   a n d   p r ess u r e.   T h is   s h o ws  th at  th ese   p ar am eter s   ar e   ess en tial  in   n u clea r   r ea cto r   m o n ito r in g .   T h e  tem p er atu r e   d ictates  if   t h e  h ea t  ex ch an g es  with in   th e  co o lin g   s y s tem   ar e   ef f icie n t  an d   ca n   p r ev en t   th e   r ea cto r   co r e   f r o m   m eltd o wn .   T h e   p r e s s u r e  o f   th e  c o o lan t   s h o ws  if   th e   co o lan t  is   p r o p er l y   d is tr ib u te d   th r o u g h   th e  c o o li n g   s y s tem   a n d   p r o v id es  g o o d   co o lan t  f lo w  in   th e   s y s tem .     T h u s ,   th er e  is   a  lack   o f   h y b r id   m ac h in e  lear n in g   m o d elin g ,   esp ec ially   a  co m b in atio n   o f   s ea s o n al  au to r eg r ess iv e  in teg r ate d   m o v in g   av er a g e  ( SAR I MA )   an d   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   m o d elin g   u s ed   to   p r ed ict  th e  s ec o n d ar y   c o o lin g   p r o ce s s   at  a  n u clea r   r ea ct o r .   I m p lem en tin g   s u c h   a  h y b r id   m o d el  co u l d   s ig n if ican tly   en h a n ce   th e  ac cu r ac y   an d   r eliab ilit y   o f   p r ed icti o n s .   T h is   ap p r o ac h   f o c u s es  o n   id en tify in g   f au lty   p r o ce s s es   an d   o p t im iz in g   e f f i cien cy   p er f o r m an c e  in   a   n u clea r   r ea cto r .       T ab le  5 .   Sev er al  p ast liter atu r e   s tu d ies an d   th e  k e y   p ar a m eter s   A u t h o r s   Ti t l e   K e y   p a r a me t e r   I o a n n o u   e t   a l .   [ 5 7 ]   I n t e l l i g e n t   t e c h n i q u e s   f o r   a n o ma l y   d e t e c t i o n   i n   n u c l e a r   r e a c t o r   C o o l a n t   f l o w ,   c o o l a n t   t e mp e r a t u r e   Ze n g   e t   a l .   [ 5 8 ]   M a c h i n e   l e a r n i n g   b a s e d   sy s t e m   p e r f o r man c e   p r e d i c t i o n   mo d e l   f o r   r e a c t o r   c o n t r o l   F u e l   t e mp e r a t u r e ,   c o o l a n t   t e m p e r a t u r e ,   c o o l a n t   f l o w   Zh a n g   e t   a l .   [ 5 9 ]   P r e d i c t i o n   o f   l e a k   b e f o r e   b r e a k   ( LB B )   l e a k a g e   f o r   v a r i o u s   c o n d i t i o n s   b y   g e n e t i c   n e u r a l   n e t w o r k   a n d   g e n e t i c   a l g o r i t h ms   P r e ssu r e ,   t e mp e r a t u r e ,   c r a c k   d e p t h ,   c r a c k   l e n g t h   A y o - I mo r u   a n d   C i l l i e r s  [ 5 2 ]   C o n t i n u o u s ma c h i n e   l e a r n i n g   f o r   a b n o r mal i t y   i d e n t i f i c a t i o n   t o   a i d   c o n d i t i o n - b a se d   ma i n t e n a n c e   i n   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t   P r e ssu r e ,   t e mp e r a t u r e ,   f e e d w a t e r   f l o w ,   p r e ss u r i z e r   l e v e l   W a n g   e t   a l .   [ 2 5 ]   I n f l u e n c e   o f   c o o l i n g   w a t e r   p a r a m e t e r s   o n   t h e   t h e r m a l   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   s e c o n d a r y   c i r c u i t   sy st e m  o f   a   mo d u l a r   h i g h - t e m p e r a t u r e   g a s - c o o l e d   r e a c t o r   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t   Te mp e r a t u r e   a n d   mas s fl o w   r a t e   N o r   e t   a l .   [ 1 5 ]   Li n e a r   r e g r e s si o n   a n d   R - s q u a r e d   c o r r e l a t i o n   a n a l y s i s  o n   ma j o r   n u c l e a r   o n l i n e   p l a n t   c o o l i n g   s y st e m   Te mp e r a t u r e ,   c o n d u c t i v i t y ,   f l o w   r a t e       3 . 6 .     Resea rc h g a ps     I d en tify in g   r esear c h   g a p s   in   t h e  s ec o n d a r y   c o o lin g   p r o ce s s   o f   n u clea r   r ea ct o r   wate r   co o la n t  p lan ts   is   cr u cial  f o r   ad v a n cin g   th ese  s y s tem s '   u n d er s tan d in g ,   ef f icien cy ,   an d   s af ety .   T ab le  6   s h o ws  r esear ch   g ap s   in   s ev er al  s tu d ies  o f   n u clea r   r ea cto r   wate r   co o lan t  p lan ts   u s in g   m ac h in e  lear n in g   m o d els .   Ad d r ess in g   th ese  r esear ch   g ap s   will  co n tr ib u te  to   th e  d ev elo p m en t  o f   m o r e  ef f icien t,  r esil ien t,  an d   s u s tain ab le  s ec o n d ar y   co o lin g   s y s tem s   f o r   n u clea r   r e ac to r   wate r   co o lan t p lan ts ,   en s u r in g   th eir   s af e  an d   r eliab le  o p er atio n   in   th e  lo n g   ter m .     3 . 7 .     Sa m pli ng   re v iews o n seco nd a ry   da t a   a na ly s is   Descr ip tiv e  an aly s is   f o r   t h e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   in   a  n u clea r   r ea cto r   wate r   c o o lan t  p lan t  in v o lv es  ex am in in g   a n d   s u m m ar izin g   k ey   ch ar ac te r is tics   a n d   b eh av i o r s   o f   th e  s y s tem   w ith o u t  d elv in g   in to   co m p lex   s tatis tical  in f er en ce s .   T h is   an al y s is   p r o v id es  a   co m p r eh en s iv e   o v e r v iew  an d   u n d er s tan d in g   o f   th e   s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s .   T ab le  7   an d   T ab le  8   s h o w  th e  te m p er atu r e  an d   p r ess u r e  p a r am eter s ,   r esp ec tiv ely ,   wh er e  th e  T T 0 0 3   an d   T T 0 4   ar e  tem p er atu r e  tr an s m itter s   o f   t h r ee   ( 3 )   a n d   f o u r   ( 4 ) ,   an d   PT0 0 2   an d   PT0 0 3   ar e   p r ess u r e  tr an s m itter s   o f   two   ( 2 )   a n d   t h r ee   ( 3 )   wh ich   ar e   in   t h e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   s y s tem   an d   t r an s m it  th e  d ata  f r o m   th e  f ield   o f   th e  s ec o n d ar y   p lan t   to   th e   SC ADA  as  co llected   d ata.   Desc r ip tiv e  an aly s is   is   a  f o u n d atio n al  s tep   f o r   f u r th er   i n v esti g atio n s .   I t   ca n   g u id e   d e cisi o n - m ak in g   p r o ce s s es  r elate d   to   th e  o p er atio n ,   m ain ten an ce ,   an d   o p tim izatio n   o f   th e   s ec o n d ar y   co o lin g   s y s tem   in   a   n u clea r   r ea cto r   wat er   co o lan t  p lan t.  I t   p r o v id es  v alu ab le  i n s ig h ts   in to   th e  s y s tem ' s   b eh av io r   a n d   f o r m s   th e   b asis   f o r   m o r e   a d v an ce d   an aly tical  ap p r o ac h es.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :  6 2 8 7 - 6 2 9 9   6296   T ab le  6 .   R esear ch   g a p s   R e se a r c h   O b j e c t i v e   P a r a me t e r   u se d   M L  m e t h o d   S u p p o r t   v e c t o r   e n se mb l e   f o r   i n c i p i e n t   f a u l t   d i a g n o si s  i n   n u c l e a r   p l a n t   c o m p o n e n t s   [ 5 6 ]   F a u l t   d e t e c t i o n   o f   r e a c t o r   c o o l a n t   sy st e m   F l o w ,   t e mp e r a t u r e ,   p r e ss u r e   M u l t i c l a ss   S V M s   D e t e c t i n g   l o ss - of - c o o l a n t   a c c i d e n t s w i t h o u t   a c c i d e n t - sp e c i f i c   d a t a   [ 6 0 ]   F a u l t   d e t e c t i o n   o f   l o ss - of - c o o l a n t   a c c i d e n t   F l o w ,   t e mp e r a t u r e   ANN   A   R ELA P 5 - 3 D / LST M   m o d e l   f o r   t h e   a n a l y si s   o f   d r y w e l l   c o o l i n g   f a n   f a i l u r e   [ 5 0 ]   A n o m a l i e s  d e t e c t i o n   o n   d r y w e l l   c o o l i n g   f a n   Te mp e r a t u r e ,   f l o w   LSTM   C o n t i n u o u s ma c h i n e   l e a r n i n g   f o r   a b n o r mal i t y   i d e n t i f i c a t i o n   t o   a i d   c o n d i t i o n - b a s e d   mai n t e n a n c e   i n   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t   [ 5 2 ]   Ea r l y   d e t e c t i o n   o f   a n o mal i e s   o f   n u c l e a r   r e a c t o r   d u r i n g   t r a n s i e n t   o p e r a t i o n   P r e ssu r e ,   t e m p e r a t u r e ,   f l o w ,   p r e ss u r i z e r   l e v e l   F F B P   P r e d i c t i o n   o f   L B B   l e a k a g e   f o r   v a r i o u s   c o n d i t i o n s   b y   g e n e t i c   n e u r a l   n e t w o r k   a n d   g e n e t i c   a l g o r i t h ms  [ 5 9 ]   P r e d i c t   LB B   l e a k a g e   o f   t h e   n u c l e a r   r e a c t o r   a t   v a r i o u s   c o n d i t i o n s   P r e ssu r e ,   t e mp e r a t u r e   G e n e t i c   N e u r a l   N e t w o r k   a n d   F F B P   A   st u d y   o n   t h e   r o b u s t n e ss  o f   n e u r a l   n e t w o r k   mo d e l s   f o r   p r e d i c t i n g   t h e   b r e a k   si z e   i n   LO C A   [ 5 4 ]   P r e d i c t   b r e a k   si z e   l o ss - of - c o o l a n t   a c c i d e n t   i n   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t   P r e ssu r e ,   i n l e t / o u t l e t   t e m p e r a t u r e ,   f l o w   M u l t i l a y e r   p e r c e p t r o n   P r e d i c t i v e   m a i n t e n a n c e   t e c h n i q u e   f o r   p r i mar y   c o o l i n g   s y s t e m  u s i n g   a u g m e n t e d   r e a l i t y   a t   R TP  [ 6 1 ]   P r e d i c t   e q u i p m e n t   f a i l u r e   i n   R TP' s  p r i mar y   c o o l i n g   sy s t e m   u s i n g   a u g me n t e d   r e a l i t y .   Te mp e r a t u r e ,   f l o w ,   c o n d u c t i v i t y   ANN   D a t a   d r i v e n   me t h o d s fo r   b r e a k   si z e   a n d   l o c a t i o n   e s t i m a t i o n   i n   LO C A   b a se d   o n   d e e p   l e a r n i n g   [ 6 2 ]   P r e d i c t   t h e   s i z e   a n d   l o c a t i o n   o f   t h e   b r e a k   i n   LO C A   Te mp e r a t u r e ,   p r e ss u r e ,   f l o w   r a t e ,   w a t e r   l e v e l   C N N   O p t i mal   e f f i c i e n c y   o n   n u c l e a r   r e a c t o r   sec o n d a r y   c o o l i n g   p r o c e ss   u si n g   ma c h i n e   l e a r n i n g   m o d e l   ( H a j a r   e t   a l .   2 0 2 4   –   t h i s  r e sea r c h )   P r e d i c t   f a u l t y   e q u i p m e n t   a n d   o p t i mi z e   i t s  e f f i c i e n c y   p e r f o r ma n c e   i n   t h e   R TP  sec o n d a r y   c o o l i n g   s y s t e m   u s i n g   a   h y b r i d   m a c h i n e   l e a r n i n g   mo d e l .   Te mp e r a t u r e ,   f l o w ,   a n d   p r e ss u r e   S A R I M A ,   LST M ,   M LE ,   ma x i mu m  l i k e l i h o o d   e st i mat o r .       T ab le  7 .   T em p er atu r e   ch ar ac te r is tics   T ab le  8 .   Pre s s u r e  ch a r ac ter is tics   C h a r a c t e r i s t i c s  k e y   TT0 0 3   TT0 0 4   M e a n   3 1 . 7 0 0 9 0 7 3 4   3 1 . 3 2 4 4 7 7 7 7   S t a n d a r d   e r r o r   0 . 0 0 0 3 4 4 7 3 1   0 . 0 0 0 2 9 4 8 9 7   M e d i a n   3 1 . 7 4 1 9   3 1 . 3 5 8 5 1   M o d e   3 1 . 8 9 0 1 9   3 1 . 4 8 8 7 1   S t a n d a r d   d e v i a t i o n   0 . 2 1 8 0 2 7 0 3   0 . 1 8 6 5 0 9 2 9 4   S a mp l e   v a r i a n c e   0 . 0 4 7 5 3 5 7 8 6   0 . 0 3 4 7 8 5 7 1 7   K u r t o si s   - 0 . 8 4 0 4 8 9 8 6 6   - 0 . 8 7 8 4 2 0 4 3   S k e w n e ss   - 0 . 3 1 2 2 7 9 8 0 1   - 0 . 2 9 1 4 2 4 5 9 7   R a n g e   0 . 8 1 7 4 2   0 . 8 1 0 1 8   M i n i m u m   3 1 . 2 2 8 3   3 0 . 8 3 4 0 6   M a x i m u m   3 2 . 0 4 5 7 2   3 1 . 6 4 4 2 4   S u m   1 2 6 8 0 3 6 2 . 9 3   1 2 5 2 9 7 9 1 . 1 1   C o u n t   4 0 0 0 0 0   4 0 0 0 0 0   La r g e st   ( 1 )   3 2 . 0 4 5 7 2   3 1 . 6 4 4 2 4   S mal l e st   ( 1 )   3 1 . 2 2 8 3   3 0 . 8 3 4 0 6   C o n f i d e n c e   l e v e l   ( 9 5 . 0 %)   0 . 0 0 0 6 7 5 6 6 2   0 . 0 0 0 5 7 7 9 8 9     C h a r a c t e r i s t i c   k e y   P T0 0 2   P T0 0 3   M e a n   7 3 . 4 8 4 4 0 9 7   1 8 4 . 4 5 6 6 0 9 4   S t a n d a r d   e r r o r   0 . 0 2 4 5 4 2 0 9 1   0 . 0 0 9 2 8 5 2 6 5   M e d i a n   7 0 . 4 8 6 1 1   1 8 6 . 1 4   M o d e   7 1 . 9 9 0 7 4   1 8 9 . 6 2 6 7   S t a n d a r d   d e v i a t i o n   1 5 . 5 2 1 7 8 1 0 8   5 . 8 7 2 5 1 7 0 2 9   S a mp l e   v a r i a n c e   2 4 0 . 9 2 5 6 8 8   3 4 . 4 8 6 4 5 6 2 6   K u r t o si s   8 . 3 2 2 6 4 0 1 1 9   - 0 . 8 6 2 8 6 9 2 2 8   S k e w n e ss   2 . 5 9 0 8 1 7 5 5   - 0 . 6 5 0 2 9 2 8 3 3   R a n g e   9 9 . 9 2 7 6 5   2 0 . 2 5 4 7   M i n i m u m   5 0 . 8 6 8 0 5   1 7 1 . 4 5 5 4   M a x i m u m   1 5 0 . 7 9 5 7   1 9 1 . 7 1 0 1   S u m   2 9 3 9 3 7 6 3 . 8 8   7 3 7 8 2 6 4 3 . 7 7   C o u n t   4 0 0 0 0 0   4 0 0 0 0 0   La r g e st   ( 1 )   1 5 0 . 7 9 5 7   1 9 1 . 7 1 0 1   S mal l e st   ( 1 )   5 0 . 8 6 8 0 5   1 7 1 . 4 5 5 4   C o n f i d e n c e   l e v e l   ( 9 5 . 0 %)   0 . 0 4 8 1 0 1 7 6   0 . 0 1 8 1 9 8 8 3 9         4.   CO NCLU SI O N    I n   co n clu s io n ,   th is   r ev iew  illu m in ates th e  p ar ad ig m   s h if t to war d s   o p tim al  ef f icien cy   in   th e  s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s   o f   n u clea r   r ea cto r   wate r   co o lan t  s y s tem s   b y   in teg r atin g   h y b r id   m ac h in e  le ar n in g   m o d els.  B y   f u s in g   SAR I MA ,   L STM ,   an d   ML E   m eth o d o lo g ies,  th is   h y b r id   ap p r o ac h   em e r g es  as  a  tr an s f o r m ativ e  f o r ce ,   u s h er in g   in   a  n ew  er a  o f   en h an ce d   p er f o r m a n ce ,   r eliab ilit y ,   an d   s af ety   f o r   n u clea r   r ea ct o r   co o lin g   s y s tem s .   T h e  r ev iew  u n d er s co r es  th e  s i g n if ican ce   o f   d y n am ic  m o d elin g ,   an d   ad v a n ce d   c o n tr o l  s tr at eg ies  in   ac h iev in g   h eig h ten ed   ef f icien cy .   Mo r e o v er ,   ex p lo r in g   r esear ch   g ap s ,   in clu d in g   u n ce r tain t y   m o d el in g   an d   r esil ien ce   ag ain s t  ex ter n al  h az ar d s ,   s ets   th e  s tag e  f o r   f u t u r e  in v esti g atio n s .   T h is   p ap er   h ig h lig h ts   th e  cr u cial  r o le  o f   s en s o r   tech n o l o g ies,  d ata   an aly tics ,   an d   r ea l - tim e  m o n it o r in g   in   e n s u r in g   co n tin u o u s   o p tim izatio n   a n d   p r ed ictiv e  m ai n ten an ce ,   wh i ch   ar e  c r itical  co m p o n en ts   f o r   s u s tain ed   e f f icien cy   g ai n s .   L o o k in g   a h ea d ,   in teg r atin g   h y b r id   m ac h i n e  lear n in g   m o d els em er g es a s   a  co r n er s to n e  s h ap in g   th e  f u tu r e  o f   s ec o n d ar y   co o lin g   p r o ce s s es  in   n u clea r   r ea cto r   wate r   co o lan t  p la n ts   to   im p r o v e  th e  e f f icien cy   a n d   s u s tain ab ilit y   o f   n u clea r   en er g y   s y s tem s .       ACK NO WL E DG E M E NT S    Au th o r s   ac k n o wled g e  th e  Un iv er s iti  T ek n o lo g i   MA R A  f o r   th e  s u p p o r t  f u n d in g   u n d e r   Stra teg ic  R esear ch   Par tn er s h ip   g r an t  n o   100 - R MC 5 /3 /SR P I NT   ( 0 4 0 / 2 0 2 3 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.