Исследователи из Университета Бригама Янга (BYU) продемонстрировали способ сократить время разработки ядерного реактора на десятилетие или более.
В настоящее время процессы проектирования и лицензирования современных ядерных реакторов занимают длительное время. В США лицензирование нового ядерного реактора может занять около 20 лет и стоить около 1 миллиарда долларов.
Кроме того, после получения лицензии строительство современного ядерного реактора может занять еще пять лет и стоить на миллиарды долларов дороже. Так, на разработку ядерного реактора в США, как отмечают исследователи, уходит около 25 лет.
Исследовательская группа под руководством профессора Мэтью Меммотта хочет сократить время и стоимость ввода в эксплуатацию новых атомных электростанций с помощью искусственного интеллекта (ИИ).
Команда продемонстрировала, как можно использовать ИИ для ускорения процессов проектирования и лицензирования современных ядерных реакторов.
«Идея состоит в том, чтобы сократить процесс, сделать его более безопасным, дешевым и быстрым для получения ядерной энергии, вместо того, чтобы тратить 20 лет на получение лицензии», — сказал профессор.
Растущий спрос на ядерный синтез
Поскольку спрос на энергию и устойчивое развитие растет в геометрической прогрессии, ученые всего мира работают над возобновляемыми источниками энергии.
В этом стремлении ядерный синтез оказался наиболее востребованным вариантом. Этот процесс, который питает Солнце, считается ключом к производству чистой и неограниченной энергии на Земле.
Вот почему правительственные и частные организации и учреждения по всему миру пытаются построить ядерные реакторы, способные успешно осуществлять процесс термоядерного синтеза.
«Наш спрос на электроэнергию в ближайшие годы резко возрастет, и нам нужно выяснить, как быстро производить дополнительную электроэнергию», — сказал Меммотт. сказал в пресс-релизе.
«Единственная базовая энергия, которую мы можем производить в необходимых гигаваттных количествах и которая имеет нулевые выбросы, — это ядерная энергетика. »
Сложность конструкции ядерного реактора
Сложность и время, необходимые для проектирования ядерного реактора, обусловлены многомасштабным характером процесса.
Он охватывает все: от нейтронов в квантовом масштабе до потока теплоносителя и теплопередачи в макроскопическом масштабе. Кроме того, несколько уровней физики тесно связаны между собой, что еще больше усложняет процесс проектирования.
Меммотт объяснил эти проблемы, ссылаясь на свой личный опыт.
«Когда я работал в Westinghouse, команде нейтронных ученых потребовалось шесть месяцев, чтобы разработать единую полную мультифизическую модель. А если через два месяца они допустили ошибку, они потеряли два месяца драгоценного вычислительного времени, и им пришлось начинать все заново. »
Новое исследование демонстрирует, как ИИ может облегчить это временное бремя. Команда заменила часть необходимого термогидравлического и нейтронного моделирования обученной моделью машинного обучения.
Эта модель предсказывает температурные профили в зависимости от изменения геометрических параметров реактора. Затем эти параметры оптимизируются для создания оптимальной конструкции ядерного реактора за небольшую часть вычислительных затрат, связанных с традиционными методами.
Тестирование и проверка
Интересно, что исследователи создали и протестировали дюжину алгоритмов машинного обучения, определили три лучших и усовершенствовали их, пока не нашли тот, который показал исключительно хорошие результаты на предварительном наборе данных.
Их результаты, опубликованные в журнале Nuclear Engineering and Design, показывают, что их усовершенствованная модель может геометрически оптимизировать элементы конструкции гораздо быстрее, чем традиционные методы.
Например, команда проверила свою идею, используя свой алгоритм искусственного интеллекта, чтобы попытаться воспроизвести щит, разработанный местной атомной компанией. Примечательно, что алгоритм создал почти идеальную копию щита компании всего за два дня.
«Это невероятно, потому что всего за несколько дней мы смогли выполнить ту же работу, на выполнение которой команде инженеров потребовалось шесть месяцев. » выразил исследователь.
Этот прорыв может проложить путь к более быстрому и экономически эффективному расширению ядерной энергетики.
ОБ ИЗДАТЕЛЬСТВЕ
Аман Трипати Активный и разносторонний журналист и главный редактор. Он освещал регулярные и последние новости для нескольких ведущих изданий и средств массовой информации, включая The Hindu, Economic Times, Tomorrow Makers и многих других. Аман обладает опытом в области политики, путешествий и технологий, особенно в области искусственного интеллекта, передовых алгоритмов и блокчейна, а также проявляет большой интерес ко всему, что связано с наукой и технологиями.
