美國(guó)科學(xué)家近期開(kāi)發(fā)出一款名為格里芬的新型數(shù)字測(cè)試平臺(tái)，用于核反應(yīng)堆物理建模與仿真。這一工具由愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室共同創(chuàng)建，有望加速先進(jìn)核反應(yīng)堆的研發(fā)過(guò)程。

格里芬核反應(yīng)堆模擬器能夠?qū)Σ煌O(shè)計(jì)的反應(yīng)堆性能進(jìn)行精確預(yù)測(cè)，使工程師可以更細(xì)致地模擬復(fù)雜的反應(yīng)堆行為，從而減少對(duì)昂貴原型和漫長(zhǎng)測(cè)試周期的依賴。

阿爾貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首席核工程師常浩·李博士表示：“格里芬能夠模擬真實(shí)運(yùn)行反應(yīng)堆中發(fā)生的許多過(guò)程。它更接近真實(shí)場(chǎng)景，在反應(yīng)堆堆芯惡劣環(huán)境中，高溫、高壓和中子通量正在導(dǎo)致燃料和反應(yīng)堆材料發(fā)生變化。”

作為2025年研發(fā)100獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)軟件，格里芬核反應(yīng)堆模擬器被核能研究人員、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)廣泛應(yīng)用。它模擬運(yùn)行反應(yīng)堆內(nèi)部的核心過(guò)程，包括中子輸運(yùn)、熱流、燃料通道和材料應(yīng)力。

李博士補(bǔ)充說(shuō)：“運(yùn)行起來(lái)更便宜、更安全，讓你能夠探索多種場(chǎng)景。”該平臺(tái)基于獲獎(jiǎng)的MOOSE平臺(tái)開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)上允許與其他代碼耦合，用于熱流體、熱化學(xué)和熱力學(xué)分析。

愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室輻射輸運(yùn)方法開(kāi)發(fā)研究員喬什·哈諾菲博士指出：“它具備與MOOSE框架內(nèi)或框架外的其他物理相互作用的能力。”該系統(tǒng)通過(guò)整合中子學(xué)、熱工水力、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料行為和燃料性能來(lái)模擬核反應(yīng)堆。

格里芬核反應(yīng)堆模擬器跟蹤同位素變化，幫助評(píng)估燃料演變和反應(yīng)堆運(yùn)行方式。它利用核數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)中子相互作用，加速模擬過(guò)程，并支持研究人員在快速、低保真模型和較慢、高保真模型之間選擇。

由于其技術(shù)深度和跨反應(yīng)堆類(lèi)型的靈活性，該系統(tǒng)可以分析球床、棱柱狀高溫、熔鹽、鈉和鉛冷卻反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)，以及微型反應(yīng)堆和其他先進(jìn)概念。

格里芬還被用于幫助設(shè)計(jì)美國(guó)國(guó)家航空航天局的核系統(tǒng)，包括核熱推進(jìn)火箭、用于月球和火星裂變表面動(dòng)力的微型反應(yīng)堆，以及為航天器和遠(yuǎn)程操作提供熱和電的設(shè)備。

例如，在DARPA的敏捷地月操作演示火箭項(xiàng)目中，格里芬?guī)椭M了核火箭內(nèi)緊密耦合的物理系統(tǒng)。該平臺(tái)的靈活性也擴(kuò)展到聚變研究，可以模擬產(chǎn)生氚燃料的增殖包層內(nèi)的中子相互作用。

愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室前研發(fā)科學(xué)家哈維爾·奧爾滕西博士在新聞稿中總結(jié)道：“格里芬旨在通過(guò)將先進(jìn)計(jì)算能力與深入的科學(xué)理解相結(jié)合，徹底改變核能，引領(lǐng)更安全、更高效的能源未來(lái)。”