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美国能源部授予普渡大学80万美元,用于推进使用人工智能的3D打印核反应堆

普渡大学获得了80万美元的资助美国能源部(DoE)加速3D打印核反应堆堆芯的开发。

这笔资金将允许普渡大学的工程师成为研究的关键贡献者转换挑战反应堆(TCR)示范项目,由橡树岭国家实验室。该项目旨在建立和引进世界上第一个3D打印微反应堆到2023年使用定向能量沉积(DED)技术。具体来说,普渡大学将参与一部小说的创作微堆关键部件核级质量的人工智能模型。

该项目的技术负责人、普渡大学核工程副教授哈尼·阿卜杜勒-哈利克解释说:“普渡将填补核工业的技术空白,反映了应用人工智能战略支持增材制造的更广泛趋势。AM可以在制造过程中调整设计,大大降低了生产成本和时间。我们的工作旨在通过使用人工智能驱动的软件系统来确保安全性和可靠性,推动添加剂制造反应堆组件的广泛采用。”

核反应堆用不锈钢直接沉积3D打印部件的热成像研究。视频来自ORNL/美国能源部。
核反应堆用不锈钢直接沉积3D打印部件的热成像研究。视频来自ORNL/美国能源部。

美国的核反应堆

微反应堆是一种新型的核反应堆,其特点是灵活性和多功能性,这在大型反应堆系统中是不存在的。目前,美国20%的电力供应来自核能,但所有提供电力的反应堆都是基于70年前的轻水技术。一旦建成并运行,TCR微型反应堆将成为该国40多年来运行的第一个先进反应堆。

Abdel-Khalik补充说:“微型反应堆为核工业引入了一种转型趋势,这一趋势使建设和部署过程更加简化,以解决国家的能源挑战,而这些挑战仅靠大型核反应堆是无法克服的。”

3D打印、人工智能和核科学的结合江南平台版江南平台版

该项目的核心目标之一是鼓励在核工业中使用3D打印、计算建模和人工智能。江南平台版江南平台版橡树岭公司希望这项工作还能显著降低制造成本和交货时间,同时提高安全性,增加可达性。

普渡大学声称在核工程、材料、数据分析和模拟方面拥有深厚的专业知识,使工程部门非常适合该项目。根据联合首席研究员张兴航表示,该大学的人工智能模型将利用强化学习,三种基本机器学习范式之一。使用该模型,研究人员将能够以自动化的方式微调和优化某些AM工艺参数,如打印速度和熔化温度。

橡树岭TCR项目主任Kurt Terrani总结道:“AM和人工智能技术的同步应用是提供数据最丰富和最具成本效益的核部件鉴定过程的关键。这是TCR项目的关键目标之一:利用现代技术提供一种新的、更好的方式来部署核能。该项目正在与行业、监管机构合作,在这种情况下,还包括大学,以确保开发并广泛采用最佳方法。”

用于原型反应堆的3D打印组件。图片来自Britanny Cramer/ORNL/美国能源部。
用于原型反应堆的3D打印组件。图片来自Britanny Cramer/ORNL/美国能源部。

人工智能在增材制造中的应用近年来在学术界和工业界都开始蓬勃发展。就在上个月,的研究人员阿贡国家实验室德州农工大学利用实时温度数据,结合机器学习算法,建立相互之间的关联热历史和亚表面缺陷的形成在激光粉末床聚变过程中。一旦模型建立得足够好,科学家们就可以仅仅根据后续构建的温度分布来预测缺陷的形成。

在其他地方,在意大利,医疗植入物制造商这里又介绍了大规模定制和个性化治疗在产品中使用人工智能。公司已经开始使用通用电气的添加剂EBM技术以及术中和术后数据的计算机化分析,为患者制造个性化的膝关节植入物。

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特色图像显示3D打印组件的原型反应堆。图片来自Britanny Cramer/ORNL/美国能源部。

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