网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

推进核能复兴事业的重要使命

0
分享至


今天,美国有94座核反应堆在运行,数量超过世界上任何其他国家,这些机组共同提供了全国近20%的电力。迪恩·普莱斯认为这是一项重大成就,但他相信我们国家需要从核能中获得更多,特别是在迫切寻求化石燃料发电厂替代方案的时刻。他成为核工程师正是出于这个原因——确保核技术能够胜任在这个急需的时代交付能源的任务。

"核能在过去60年中一直是我们国家能源基础设施的重要组成部分,而维护这一基础设施的人数极其有限,"MIT核科学与工程系助理教授、大西洋里奇菲尔德能源研究职业发展教授普莱斯说。"成为核工程师,你就成为负责美国无碳能源发电的少数精英之一。"

这是他渴望参与的使命,他为自己设定的目标绝非适度:他希望帮助设计并引入新一代核反应堆,在现有核电机组的安全性、经济性和可靠性基础上更进一步。

普莱斯从未偏离这一目标,沿途他只找到了鼓励。他说,核工程社区"规模小、关系密切且非常欢迎新人。一旦进入其中,大多数人都不愿意做其他任何事情。"

阐明物理过程之间的关系

在伊利诺伊大学香槟分校的第一个本科研究项目中,普莱斯研究了用于储存废核燃料棒的钢铁和混凝土容器的安全性,这些燃料棒通常在水箱中冷却数年后存储。他的分析表明这种储存方法相当安全,尽管这些燃料容器的最终长期处置方案在美国仍然是个悬而未决的问题。

2020年在密歇根大学开始研究生学习后,普莱斯开始了他至今仍在从事的不同研究方向。这个研究领域被称为多物理建模,涉及观察核反应堆堆芯中发生的各种物理过程如何相互作用——这是研究这些过程逐一分析的替代方法。

一个关键过程是中子学,涉及中子如何在反应堆堆芯中移动引起核裂变,这正是产生能量的过程。第二个过程称为热工水力学,涉及冷却反应堆以提取中子产生的热量。多物理仿真分析这两个过程如何相互作用,可以显示反应堆产生功率时带走的热量如何影响中子的行为,因为燃料越热,越不容易引起裂变。

"如果你想改变功率水平,或对反应堆做任何操作,燃料温度是你需要知道的关键输入,"普莱斯说。"多物理建模让我们能够将裂变中子过程与热学属性——温度相关联。反过来,这可以帮助我们预测反应堆在不同条件下的行为。"

普莱斯说,轻水反应堆(目前运行的反应堆,容量约为1000兆瓦)的多物理建模已经相当成熟。但先进反应堆的建模方法——小型模块化反应堆(容量约20至300兆瓦)和微型反应堆(额定功率1至20兆瓦)——远不够先进。目前只有极少数这样的反应堆在运行,但普莱斯将努力重点放在它们身上,因为它们具有更便宜、更安全地产生电力的潜力,以及在功率和尺寸方面更大的灵活性。

尽管多物理仿真为核能界提供了丰富的信息,但它们可能需要超级计算机来求解或找到耦合且极其困难的非线性方程的近似解。为了大大减少计算负担,普莱斯正在积极探索人工智能方法,这些方法可以在完全绕过那些繁重方程的情况下提供类似的答案。这一直是他自2025年9月加入MIT教员以来研究议程的核心主题。

人工智能的关键作用

人工智能和机器学习方法特别擅长发现隐藏在数据中的模式,比如核电厂运行关键变量之间的相关性。例如,普莱斯说,"如果你告诉我你的反应堆功率水平,它(AI)可以告诉你燃料温度是多少,甚至告诉你堆芯中的三维温度分布。"如果这可以在不求解任何复杂微分方程的情况下完成,计算成本可能大大降低。

普莱斯正在调查AI可能特别有用的几个应用,比如帮助设计新型反应堆。"然后我们可以依靠过去50年发展起来的安全框架对所提出的设计进行安全分析,"他说。"这样,AI不会直接接触任何安全关键的东西。"在他看来,AI的作用是增强已建立的程序,而不是取代它们,帮助填补现有的知识空白。

当机器学习模型获得足够的数据进行学习时,它可以帮助我们更好地理解关键物理过程之间的关系——同样无需求解非线性微分方程。

"通过真正确定这些关系,我们可以在早期阶段做出更好的设计决策,"普莱斯说。"当该技术被开发和部署时,AI可以帮助我们做出更智能的控制决策,使我们能够以更安全、更经济的方式运营反应堆。"

回馈培养他的社区

简单地说,他的主要目标之一是将AI的好处带给核工业,他认为这些可能性是巨大的且基本未开发。普莱斯还相信,作为MIT的教授,他处于有利位置,能够让我们更接近他所设想的核能未来。在他看来,他不仅致力于开发下一代反应堆,还要帮助培养该领域的下一代领导者。

普莱斯在去年秋天与KEPCO核科学与工程实践教授柯蒂斯·史密斯共同教授的设计课程中结识了"下一代"的一些准成员。对普莱斯来说,那次介绍只持续了几个月,但足以让他发现MIT学生异常积极、勤奋和有能力。毫不奇怪,这些正是他希望在加入他研究团队的学生身上找到的品质。

普莱斯清楚地记得在这个领域迈出第一步时得到的支持。现在他已经从本科生升至教授,并在此过程中获得了大量知识,他希望他的学生"体验到我刚进入这个领域时的同样感受。"除了改进核反应堆设计和运行的具体目标外,普莱斯说,"我希望延续让我最初爱上核工程的那种有趣和健康的环境。"

Q&A

Q1:什么是多物理建模?它在核工程中有什么作用?

A:多物理建模是研究核反应堆堆芯中各种物理过程如何相互作用的方法,包括中子学和热工水力学等过程。它能帮助预测反应堆在不同条件下的行为,比如分析燃料温度如何影响中子活动和核裂变过程。

Q2:人工智能如何改进核反应堆的设计和运行?

A:人工智能擅长发现数据中的隐藏模式,可以在不求解复杂微分方程的情况下预测燃料温度和三维温度分布。它能帮助设计新型反应堆,做出更好的早期设计决策,并在运行时提供更智能的控制决策。

Q3:小型模块化反应堆相比传统反应堆有什么优势?

A:小型模块化反应堆(20-300兆瓦)和微型反应堆(1-20兆瓦)相比传统的1000兆瓦轻水反应堆,具有更便宜、更安全产生电力的潜力,在功率和尺寸方面也更加灵活,但目前的建模方法还不够成熟。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
预计“白海豚”明晚将在浙江舟山到福建福鼎一带沿海登陆

预计“白海豚”明晚将在浙江舟山到福建福鼎一带沿海登陆

上观新闻
2026-08-08 06:53:21
活久见!湖南宜章悬赏8万通缉组织卖淫集团主犯!网友:第一次听说卖淫还有集团,那么集团规模有多大

活久见!湖南宜章悬赏8万通缉组织卖淫集团主犯!网友:第一次听说卖淫还有集团,那么集团规模有多大

火山詩话
2026-08-07 07:26:54
中国女孩回忆加拿大留学经历!半数同学是印度人,一上课铺天盖地的臭味

中国女孩回忆加拿大留学经历!半数同学是印度人,一上课铺天盖地的臭味

小徐讲八卦
2026-08-07 13:33:54
温州女子带女儿桨板漂流意外落水,“事发教练员说有漩涡不敢捞人,打捞队称水深15米”;俱乐部此前称“包捞包安全”,楠溪江工作人员回应

温州女子带女儿桨板漂流意外落水,“事发教练员说有漩涡不敢捞人,打捞队称水深15米”;俱乐部此前称“包捞包安全”,楠溪江工作人员回应

扬子晚报
2026-08-08 08:39:58
“老人天天吃保心丸,孩子病倒在酒店!” 16万高端河轮游,变每天赶大巴拉练,游轮公司道歉

“老人天天吃保心丸,孩子病倒在酒店!” 16万高端河轮游,变每天赶大巴拉练,游轮公司道歉

21世纪经济报道
2026-08-08 00:22:16
29岁克拉克死因正式公布!法医认定意外死亡:吸食海洛因与可卡因

29岁克拉克死因正式公布!法医认定意外死亡:吸食海洛因与可卡因

罗说NBA
2026-08-08 05:56:23
佛山一中学招聘物理教师,笔试前13名均遭淘汰?教育局:已叫停招聘,成立调查组全面核查

佛山一中学招聘物理教师,笔试前13名均遭淘汰?教育局:已叫停招聘,成立调查组全面核查

极目新闻
2026-08-07 15:53:23
广东大爷突然接到陌生电话用潮汕乡音冒充孙子,哭喊“阿公快救我”,吓得赶紧凑了10万元交给骗子,结果对方立马上车逃跑,警方:已抓获

广东大爷突然接到陌生电话用潮汕乡音冒充孙子,哭喊“阿公快救我”,吓得赶紧凑了10万元交给骗子,结果对方立马上车逃跑,警方:已抓获

环球网资讯
2026-08-08 07:18:53
看完U17国足3‑1点杀河床!不得不承认5个事实,决赛再战阿森纳!

看完U17国足3‑1点杀河床!不得不承认5个事实,决赛再战阿森纳!

田先生篮球
2026-08-07 22:34:42
竹知了竟然被说成是“日本玩具”,这节奏越来越离谱了

竹知了竟然被说成是“日本玩具”,这节奏越来越离谱了

历史总在押韵
2026-08-08 00:47:50
余承东:鸿蒙智行全系交付168万辆,至今保持电池零燃烧事故记录

余承东:鸿蒙智行全系交付168万辆,至今保持电池零燃烧事故记录

映射生活的身影
2026-08-06 08:53:46
西方:工业母机卡你40年!中国:卡个锤子,我连传动轴都不用了!

西方:工业母机卡你40年!中国:卡个锤子,我连传动轴都不用了!

影孖看世界
2026-08-07 16:46:49
真凉凉了!美国正式封堵“赴美生子”!撤签、终身禁入,连孩子美国籍都要动!您支持吗?

真凉凉了!美国正式封堵“赴美生子”!撤签、终身禁入,连孩子美国籍都要动!您支持吗?

华人生活网
2026-08-08 01:49:08
约4.2米长、30公斤重!广西一农户家惊现缅甸蟒,吞食十余只鸡!消防十几秒制服:无毒但具有强攻击性

约4.2米长、30公斤重!广西一农户家惊现缅甸蟒,吞食十余只鸡!消防十几秒制服:无毒但具有强攻击性

环球网资讯
2026-08-08 07:13:17
北京我最推荐的景区!没有之一,强烈推荐每个来北京的人都要去!

北京我最推荐的景区!没有之一,强烈推荐每个来北京的人都要去!

尼古拉斯Nana
2026-08-07 00:58:15
情侶公路肉搏被拍下!社交网络疯传终被罚

情侶公路肉搏被拍下!社交网络疯传终被罚

环球趣闻分享
2026-08-07 20:25:06
震惊!300多人大群公开“摊牌”,聊城一金融基层员工长文怒斥被长期压榨

震惊!300多人大群公开“摊牌”,聊城一金融基层员工长文怒斥被长期压榨

火山詩话
2026-08-08 06:56:40
真的杀疯了!连斩三大欧洲豪门,4名中国小将被全球球探锁定

真的杀疯了!连斩三大欧洲豪门,4名中国小将被全球球探锁定

林子说事
2026-08-08 06:04:51
众星炮轰周星驰

众星炮轰周星驰

新民周刊
2026-08-07 11:12:44
太难伺候了!水均益33岁女儿又崩溃了,原因是保姆辞职不干了,这已经是第6个保姆了,网友:肯定是雇主的问题。

太难伺候了!水均益33岁女儿又崩溃了,原因是保姆辞职不干了,这已经是第6个保姆了,网友:肯定是雇主的问题。

谭谈社会
2026-08-07 20:14:11
2026-08-08 09:27:00
至顶科技 incentive-icons
至顶科技
科技产业媒体与 AI 产业服务机构
20782文章数 49726关注度
往期回顾 全部

科技要闻

突然涨价,"只收电费钱"的梁文锋,变了吗

头条要闻

超360个问题 投资者涌进宇树交流会提问王兴兴

头条要闻

超360个问题 投资者涌进宇树交流会提问王兴兴

体育要闻

去年信誓旦旦3000万 今年NBA查无此人

娱乐要闻

周也热恋结束,六个字暴露单身状态

财经要闻

一枚“回旋镖”,击中王思聪

汽车要闻

越7全球首秀 传祺开始进攻方盒子越野

态度原创

亲子
本地
数码
旅游
公开课

亲子要闻

这可是你自己说的哟

本地新闻

课本里的童年,绍兴正上演

数码要闻

三星发布首款搭载DeepPix技术的ISOCELL HPC图像传感器

旅游要闻

闪电锐评|名山大川要“名”更要“明”

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版