Reklama
Rozwiń

AI i kwanty łamią tajemnice reaktorów jądrowych. Przełom z USA

Amerykański superkomputer przeliczył bardzo szybko dane odnośnie zachowania reaktora jądrowego z kwantową dokładnością, co pozwala na ogromne zmiany w energetyce.

Publikacja: 28.06.2025 09:36

Superkomputer i AI sprawdziły, jak stopione sole zachowują się w ekstremalnych temperaturach wewnątr

Superkomputer i AI sprawdziły, jak stopione sole zachowują się w ekstremalnych temperaturach wewnątrz zaawansowanych reaktorów

Foto: Adobe Stock

Naukowcy z Oak Ridge National Laboratory wykorzystali sztuczną inteligencję do przewidywania zachowania stopionego chlorku litu z dokładnością zwykle zarezerwowaną dla zaawansowanych obliczeń kwantowych i w ułamku potrzebnego dotąd czasu. Zespół, który opublikował artykuł w czasopiśmie Journal Chemical Science, wykazał, że uczenie maszynowe z wykorzystaniem superkomputera Summit w laboratorium może odtworzyć kluczowe właściwości termodynamiczne soli zarówno w jej postaci ciekłej, jak i stałej.

Na czym polega kwantowy przełom?

Praca ma na celu rozwiązanie występującego od dawna problemu w inżynierii jądrowej, czyli zrozumienie, jak stopione sole zachowują się w ekstremalnych temperaturach wewnątrz zaawansowanych reaktorów. – Zadziwiająca jest prostota tego podejścia – mówi serwisowi Interestingengineering.com Luke Gibson, badacz z ORNL. – W mniejszej liczbie kroków niż w przypadku istniejących podejść uczenie maszynowe pozwala nam osiągnąć większą dokładność w szybszym tempie – dodał.

Aby przetestować metodę, naukowcy stworzyli model temperatury topnienia chlorku litu, traktując ciecz jako gaz swobodnie poruszających się jonów, a kryształ jako sieć sprężyn, które wibrują. Konwencjonalne symulacje chemiczno-kwantowe tego samego systemu mogą trwać dni i wymagać ogromnych zasobów obliczeniowych, ale model AI osiągnął porównywalną precyzję w ciągu kilku godzin.

Czytaj więcej

Przełomowe odkrycie niemieckich naukowców. To „drzwi do elektroniki przyszłości”

Zysk ten wynika z trenowania algorytmu na skromnym zestawie danych i umożliwienia mu nauczenia się szeregu zasad, które rządzą strukturą i energią soli.

Ponieważ Summit jest zoptymalizowany pod kątem ogromnych równoległych obciążeń, cykl treningowy przebiegał wystarczająco szybko, aby był praktyczny do zastosowania w badaniach inżynieryjnych. Zespół twierdzi, że w rezultacie powstało narzędzie, które może być bezpośrednio wykorzystane podczas pracy projektowej dla reaktorów nowej generacji, umożliwiając naukowcom wirtualne testowanie pomysłów przed zbudowaniem sprzętu.

Jaką rolę pełnią sole stopione?

Sole stopione to związki jonowe, które pozostają ciekłe w temperaturach, w których wiele innych materiałów uległoby awarii, co czyni je atrakcyjnymi chłodziwami, rozpuszczalnikami paliw jądrowych, jak i zdolnymi do magazynowania energii w wysokiej temperaturze. Ich przydatność zależy jednak od właściwości, takich jak temperatura topnienia, pojemność cieplna i zachowanie korozyjne – wielkości, które trudno zmierzyć bezpośrednio i których dokładne symulowanie jest kosztowne.

Tradycyjne techniki dynamiki molekularnej oferują szybkość, ale często pomijają subtelności skali kwantowej, które pojawiają się, gdy jony oddziałują w ekstremalnych temperaturach. Metody kwantowe o wysokiej dokładności rejestrują te szczegóły, ale przy gigantycznych kosztach obliczeniowych. Nowa droga uczenia maszynowego ORNL została zaprojektowana w celu zniwelowania tej luki, dostarczając prognozy na poziomie kwantowym bez typowych opóźnień lub kosztów.

Czytaj więcej

Holendrzy odkryli źródło taniej energii dla świata na dziesiątki lat. Zaskakujące miejsce

Dokładne dane dotyczące stopionych soli są kluczowe dla kilku celów w reaktorach jądrowych: rozpuszczania i ponownego przetwarzania paliw, wydłużania żywotności reaktorów i projektowania systemów chłodzonych solą, które działają bezpiecznie przez dziesięciolecia. Dzięki szybkiemu dostarczaniu wiarygodnych liczb termodynamicznych, struktura ORNL mogłaby zbliżyć teoretyczny eksperyment do symulacji, zmniejszyć ryzyka w zakresie marginesów bezpieczeństwa i ukierunkować wybór materiałów do środowisk podlegających korozji.

Dzięki wstępnym odkryciom naukowcy mogą teraz poszerzyć zestaw danych, aby objąć dodatkowe związki chemiczne soli i bardziej ekstremalne warunki, a nawet zbudować otwartą bibliotekę, z której będą mogły korzystać inne laboratoria i deweloperzy reaktorów. Jeśli się powiedzie, projekt ten może przekształcić kosztowny, pracochłonny zakątek nauki jądrowej w szybką, zorientowaną na dane dyscyplinę, przenosząc krytyczne pytania projektowe z gorącego laboratorium do komputera o wysokiej wydajności – z niespotykaną dotąd szybkością i precyzją.

Naukowcy z Oak Ridge National Laboratory wykorzystali sztuczną inteligencję do przewidywania zachowania stopionego chlorku litu z dokładnością zwykle zarezerwowaną dla zaawansowanych obliczeń kwantowych i w ułamku potrzebnego dotąd czasu. Zespół, który opublikował artykuł w czasopiśmie Journal Chemical Science, wykazał, że uczenie maszynowe z wykorzystaniem superkomputera Summit w laboratorium może odtworzyć kluczowe właściwości termodynamiczne soli zarówno w jej postaci ciekłej, jak i stałej.

Na czym polega kwantowy przełom?

Pozostało jeszcze 88% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Technologie
W kosmos poleciał jako pierwszy Polak. Wróciło zainteresowanie Mirosławem Hermaszewskim
Technologie
Google „otwiera” swojego bota. Gemini zyska nowe możliwości?
Technologie
„Gdzie leci Sławosz?” – internet oszalał na punkcie polskiego astronauty. I jego żony
Technologie
AI zmieni zasady gry w reklamie? Polacy mają pomysł
Technologie
Kiedyś zabijała, teraz ma leczyć. „Klątwa Tutenchamona” powstrzyma raka?
OSZAR »