Исследователи из Университета имени Бригама Янга (BYU) продемонстрировали способ сократить время разработки ядерного реактора на десятилетие и более.
В настоящее время процессы проектирования и лицензирования современных ядерных реакторов занимают много времени. Лицензирование нового проекта ядерного реактора в Соединенных Штатах может занять около 20 лет и стоить около 1 миллиарда долларов.
Кроме того, строительство современного ядерного реактора может занять еще пять лет и миллиарды долларов после процесса лицензирования. Таким образом, на разработку ядерного реактора в США уходит около 25 лет, как подчеркивают исследователи.
Исследовательская группа под руководством профессора Мэтью Меммотта хочет сократить продолжительность и стоимость ввода в эксплуатацию новых атомных электростанций с помощью искусственного интеллекта (ИИ).
Группа продемонстрировала, как можно использовать ИИ для ускорения процессов проектирования и лицензирования современных ядерных реакторов.
«Идея состоит в том, чтобы сократить этот срок, сделать его более безопасным, дешевым и быстрым, а не тратить 20 лет на получение лицензии», — заявил профессор.
Растущий спрос на ядерный синтез
Поскольку спрос на энергию и устойчивое развитие стремительно растет, ученые по всему миру работают над возобновляемыми источниками энергии.
В этом поиске ядерный синтез оказался наиболее желанным вариантом. Этот процесс, который питает солнце, считается ключом к созданию безграничной, чистой энергии на Земле.
Поэтому как государственные, так и частные организации и учреждения по всему миру пытаются построить ядерные реакторы, которые могли бы успешно осуществлять процесс термоядерного синтеза.
«В ближайшие годы наш спрос на электроэнергию резко возрастет, и нам нужно придумать, как быстро производить дополнительную энергию», — сказал Меммотт. сказал в пресс-релизе.
«Единственная базовая мощность, которую мы можем производить в необходимых количествах в несколько гигаватт, не производя при этом никаких выбросов, — это атомная энергетика».
Сложность конструкции ядерного реактора
Сложность и длительность проектирования ядерного реактора обусловлены многомасштабностью процесса.
Он включает в себя все: от нейтронов в квантовом масштабе до макромасштабного потока охлаждающей жидкости и теплопередачи. Несколько слоев физики также тесно взаимосвязаны, что еще больше усложняет процесс проектирования.
Меммотт объяснил эти проблемы, сославшись на свой личный опыт.
«Когда я работал в Westinghouse, команде специалистов по нейтронам требовалось шесть месяцев, чтобы запустить одну полноценную многофизическую модель ядра. И если они допускали ошибку через два месяца, они теряли два месяца ценного вычислительного времени и им приходилось начинать все заново».
Новое исследование демонстрирует, как ИИ может облегчить эту временную нагрузку. Команда заменила часть требуемых теплогидравлических и нейтронных симуляций обученной моделью машинного обучения.
Эта модель предсказывает температурные профили на основе переменных геометрических параметров реактора. Затем эти параметры оптимизируются для создания оптимальной конструкции ядерного реактора за долю вычислительных затрат традиционных методов.
Тестирование и проверка
Интересно, что исследователи создали и протестировали дюжину алгоритмов машинного обучения, выделив три лучших и совершенствуя их до тех пор, пока не нашли тот, который показал исключительные результаты на предварительном наборе данных.
Результаты их исследований, опубликованные в журнале Nuclear Engineering and Design, показывают, что усовершенствованная модель позволяет геометрически оптимизировать элементы конструкции значительно быстрее, чем традиционные методы.
Например, команда проверила свою идею, используя свой алгоритм ИИ, чтобы попытаться воспроизвести щит, разработанный местной ядерной компанией. Примечательно, что алгоритм создал почти идеальное соответствие щиту компании всего за два дня.
«Это удивительно, потому что за пару дней мы смогли выполнить ту же работу, на которую у команды инженеров ушло шесть месяцев», выраженный исследователь.
Этот прорыв может проложить путь к более быстрому и экономически эффективному расширению ядерной энергетики.
О РЕДАКТОРЕ
Аман Трипати Активный и разносторонний журналист и редактор новостей. Он освещал регулярные и экстренные новости для нескольких ведущих изданий и новостных СМИ, включая The Hindu, Economic Times, Tomorrow Makers и многие другие. Аман обладает экспертными знаниями в области политики, путешествий и технологических новостей, особенно в области искусственного интеллекта, передовых алгоритмов и блокчейна, а также проявляет большой интерес ко всему, что относится к науке и технологиям.
