杨百翰大学(BYU)的研究人员展示出了一种能把核反应堆开发时间缩短十年甚至更久的办法。
在美国,新核反应堆设计要获得许可,大概得花 20 年左右的时间,成本约 10 亿美元。
另外,许可流程结束后,现代核反应堆的建设可能还得额外花五年时间以及数十亿美元。
所以,就像研究人员着重指出的那样,在美国开发一个核反应堆大概需要 25 年。
由马修·梅莫特教授带领的研究团队期望借助人工智能(AI)来降低新核电站上线所牵涉的时间和成本。
“这个想法是缩短流程,让获取核能更安全、更便宜、更快,而不是花 20 年获得许可证,”这位教授说道。
随着对能源和可持续性的需求急剧增长,世界各地的科学家都在研究可再生能源。
在这种探索下,核聚变已成为最理想的选择。太阳的这一供能过程,被认为是在地球上产生无限清洁能源的关键。
因此,世界各地的政府、私人组织和机构都在努力建造能够成功实现核聚变的核反应堆。
“在未来几年,我们对电力的需求将猛增,我们需要弄清楚如何迅速生产额外的电力,”Memmott 在新闻稿中说。
“我们能够以所需的千兆瓦的量生产且完全零排放的唯一基本负荷电力是核能。”
它涵盖了从量子尺度的中子到宏观尺度的冷却剂流动和热传递等所有方面。而且多层物理紧密相连,这让设计过程变得更复杂了。
“当我在西屋公司工作时,一个中子专家团队要花六个月时间才能运行一个完整的堆芯多物理模型。要是他们在两个月的时候犯了个错误,那就浪费了两个月宝贵的计算时间,还得从头再来。”
这项新的研究展示了人工智能如何减轻这种时间负担。该团队使用训练有素的机器学习模型替换了部分所需的热工水力和中子学模拟。
该模型依据可变的几何反应堆参数来预测温度分布。然后对这些参数加以优化,以传统方法计算成本的一小部分来打造出最优的核反应堆设计。
有趣的是,研究人员构建并测试了十几种机器学习算法,确定了排名前三的算法,并对其加以改进,直到他们在初步数据集上找到一种表现异常出色的算法。
他们的研究结果发表在《核工程与设计》杂志上,表明他们改进后的模型在对设计元素进行几何优化方面,比传统方法快得多。
例如,该团队利用他们的人工智能算法来检验他们的想法,试图复制一家当地核公司所设计的屏蔽层。值得注意的是,该算法在短短两天内就产生了与该公司屏蔽层近乎完美的匹配。
“这太神奇了,因为在几天内我们就能完成一组工程师需要六个月才能完成的相同工作,”研究人员说道
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