AI能否安全控制核反應(yīng)堆？

核能提供了全世界超過10%的供電量，某些地區(qū)70%以上的電力生產(chǎn)都由核能提供。核的作用是非常大的從全世界范圍來看，從上世紀(jì)90年代中國(guó)開始發(fā)展核能，20年時(shí)間中國(guó)增長(zhǎng)速度超過了歐美，中國(guó)核能的快速發(fā)展，就意味著中國(guó)的核電發(fā)展將領(lǐng)先世界。

EmTech China峰會(huì)舉辦的第二天，即1月29日，來自MIT的核能實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人胡玲文發(fā)表演講，講述了核能安全可靠和低排放的有點(diǎn)，暢談了未來核能發(fā)展的機(jī)遇。以下為演講全文：

今天我想介紹核能相關(guān)的背景，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室的進(jìn)展和我們一些最先進(jìn)的反應(yīng)器、反應(yīng)堆的情況，我們?cè)趺礃討?yīng)對(duì)氣候變化，怎么樣處理環(huán)境的污染，以及怎么樣抓住未來的核發(fā)展的一些機(jī)遇，如何通過最新的技術(shù)，能夠幫助我們更好地降低核能的成本，讓它更加可持續(xù)、并且降低成本。

我首先想和大家簡(jiǎn)單地介紹一下核能在世界范圍內(nèi)的發(fā)展。自上世紀(jì)70年代，美國(guó)和歐洲就開始利用核能進(jìn)行發(fā)電。現(xiàn)在，核能提供了全世界超過10%的供電量?；茉从袃r(jià)格不穩(wěn)定的問題，核能沒有。因此發(fā)達(dá)國(guó)家在持續(xù)地發(fā)展核能，以美國(guó)為例，20%的供電是來自于核能，同時(shí)美國(guó)有超過100所核電站，而歐洲以法國(guó)為例，70%以上的電力生產(chǎn)都由核能提供。

從全世界范圍來看，歐美的核能發(fā)展在減速的同時(shí)，但從上世紀(jì)90年代開始，中國(guó)開始發(fā)展核能，而且這20年來，中國(guó)核電站數(shù)量的增長(zhǎng)速度超過了歐美。在2015年的時(shí)候，中國(guó)的核電發(fā)電能力僅為美國(guó)的1/4，如今在中國(guó)，總共有三十多座核電站，還有20所在建。中國(guó)核能的快速發(fā)展，就意味著中國(guó)的核電發(fā)展將領(lǐng)先世界，在2030年的預(yù)計(jì)圖中，中國(guó)的核電發(fā)電能力，將和美國(guó)持平，預(yù)計(jì)10%的電力由核電提供。

現(xiàn)在的核反應(yīng)堆的技術(shù)，主要是基于輕水反應(yīng)堆，該技術(shù)是上世紀(jì)60-70年代逐漸成熟的，基本上需要輕水來收集核能產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而推動(dòng)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，其效率大概是30-35%左右。

未來，在2030年左右，我們可以期待第四代的反應(yīng)堆的出現(xiàn)。它們的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的反應(yīng)堆不同，但核電的安全性、經(jīng)濟(jì)效益將得到進(jìn)一步改善。我們可以期待，高溫新型反應(yīng)堆的能源轉(zhuǎn)化效率應(yīng)該能夠提升45%以上。

那么下面我想和大家簡(jiǎn)單的介紹幾個(gè)創(chuàng)新案例。首先是來自比爾·蓋茨投資的Terra Power的快速增殖行波反應(yīng)堆。這種反應(yīng)堆使用液態(tài)金屬鈉作為工質(zhì)，可以顯著提升鈾的使用效率。

第二類是熔鹽反應(yīng)堆，其工質(zhì)為高溫熔鹽，溫度可達(dá)600-700℃。這種理念其實(shí)早在數(shù)十年前就在美國(guó)被提出來了，能源轉(zhuǎn)化效率能夠達(dá)到45%左右。幾年前，有人提出了MCFR（熔融氯鹽快堆）與IMSR（整體熔鹽堆）這兩種理念來提高鈾的整體使用效率。以上的兩種案例現(xiàn)在都獲得了投資，因?yàn)橥顿Y人意識(shí)到，核能是應(yīng)對(duì)氣候變化的重要清潔能源形式。

昨天的Emtech大會(huì)上，我們聽到了很多新的技術(shù)，我們也在考慮，這些新技術(shù)是否能夠幫助我們持續(xù)地提高下一代核電站的效率以及經(jīng)濟(jì)效益。我們一直覺得，其實(shí)核能能夠長(zhǎng)期地使用。核電站一般都可以運(yùn)行18個(gè)月而無需添加核燃料，大部分的運(yùn)行成本其實(shí)都在于運(yùn)維、調(diào)試等環(huán)節(jié)。因此，通過提高技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)降低成本、提高效率的目的。

首先，可以將傳感器、數(shù)字化控制、無線傳輸應(yīng)用于核電站的控制系統(tǒng)，能夠幫助我們更好地監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，包括控制反應(yīng)堆，確保整個(gè)反應(yīng)堆的安全。

此外，我們?cè)谠O(shè)計(jì)反應(yīng)堆的時(shí)候，還能夠利用先進(jìn)的計(jì)算模型進(jìn)行更好的設(shè)計(jì)。在這種計(jì)算模型里，我們可以關(guān)注到每一次的核裂變反應(yīng)和每一個(gè)中子的輸運(yùn)與輻射，從而更精確地模擬溫度變化與冷卻過程。我們已經(jīng)做得很好了，但我希望最終可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的模擬。

最新的人工智能領(lǐng)域也值得考慮。每一個(gè)核能反應(yīng)堆都有現(xiàn)場(chǎng)的操作員。我們?cè)谠O(shè)計(jì)反應(yīng)堆的時(shí)候，為了確保它的安全，可以安裝一套被動(dòng)的安全系統(tǒng)，我們是否能夠用AI來控制整個(gè)核反應(yīng)堆的安全？有沒有可能最終用人工智能去提高核電廠的自動(dòng)控制水平，讓人工智能操作員去評(píng)估系統(tǒng)狀況、做出合適的決定。

先進(jìn)制造技術(shù)也有應(yīng)用空間。比如是否可以設(shè)計(jì)一個(gè)小型的、可以用卡車和飛機(jī)運(yùn)輸?shù)姆磻?yīng)堆，去滿足大型核電站無法滿足的對(duì)于核能的需求。我們也正在設(shè)計(jì)一個(gè)10兆瓦的小型模組化的反應(yīng)堆。它的發(fā)電功率基本上是5年10兆瓦不需要額外添加任何的燃料，我們正在設(shè)計(jì)這樣的反應(yīng)堆，并且我們希望把前面提到的所有的新型技術(shù)都放在這個(gè)反應(yīng)堆當(dāng)中，將燃料棒的使用周期從5年延長(zhǎng)到10年。

在麻省理工，我們正努力在麻省理工6MW反應(yīng)堆的基礎(chǔ)上，興建一座亞臨界實(shí)驗(yàn)裝置，從而避免復(fù)雜、耗時(shí)、昂貴的許可申請(qǐng)的過程，從而節(jié)約數(shù)十億美元的成本，實(shí)現(xiàn)更快速的展示，集成各種各樣的功能，包括進(jìn)行儀表控制系統(tǒng)測(cè)試。

核反應(yīng)堆技術(shù)的發(fā)展，始終都是通過國(guó)際合作而推進(jìn)的。這樣的合作應(yīng)涵蓋政府、企業(yè)、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)等多種組織，通過一致的努力減緩氣候變化和減少污染，并且推廣更多的創(chuàng)新解決方案。