爱达荷国家实验室、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格兰杰工程学院和普渡大学的研究人员近日完成一项核能数字化演示：他们首次利用地理分布式控制系统，对研究堆功率进行远程、自动、实时调节。整个过程中，反应堆自身安全系统始终保持完全控制，远程系统只承担分析、预测和辅助调节功能。
此次演示对象是普渡大学低功率研究堆PUR-1。研究团队先通过一套名为“数字控制回路”的自动调节系统，完成远程功率调节演示;随后又引入运行在反应堆物理过程模拟软件中的强化学习模型，进一步提升控制回路的自主能力。演示连接了三个实时运行站点：爱达荷州的高性能计算系统、印第安纳州的PUR-1反应堆，以及位于弗吉尼亚州的微软Azure云环境。
爱达荷国家实验室科学计算与人工智能部门主管克里斯·里特表示，研究自主运行对核能未来非常关键，是提升未来核电站安全性、效率和可靠性的重要组成部分。他说，如果能够以足够高的精度模拟反应堆，人工智能就有望在安全边界内辅助运行;但安全论证是核心，系统可以分析、预测和调整，反应堆自身安全控制仍是最终决定因素。
在演示中，团队使用爱达荷国家实验室的DeepLynx数据和控制平台，通过云端把PUR-1数字孪生模型与高性能计算系统连接起来，计算并发送辅助控制棒移动指令。研究人员在爱达荷州爱达荷福尔斯远程微调反应堆功率，减少功率波动，并维持反应堆稳定运行。演示期间，现场无需人工操作控制棒即可完成实时自主调整。
普渡大学核工程学院助理教授、PUR-1副反应堆主任斯蒂利亚诺斯·查齐达基斯表示，这项进展显著拓展了PUR-1可开展的实验类型和控制系统研究范围，也增强了学校探索创新反应堆技术、培养下一代核工程师的能力。
这项成果建立在此前数字孪生和反应堆安全通信技术演示基础之上。相关系统由实验室定向研发计划资助，能够分析不同工况、预测结果并自主调整，相当于在虚拟模型和物理反应堆之间搭建了一座智能桥梁。同时，该方法与反应堆安全控制系统并行运行，而不是替代安全系统，因而符合美国核管理委员会相关要求。
伊利诺伊大学伊利诺伊核电研究所副主任蒂莫西·格伦洛表示，核能技术正在多个方向上被重新构想，该平台有助于理解和优化新兴反应堆设计，并推动其与实际应用相结合。微软美国联邦人工智能高级总监内莉·巴巴扬也表示，人工智能等先进技术可帮助能源等高影响力行业整合数据、加快创新，并提供更高效、更可持续的解决方案。
研究团队认为，PUR-1远程自主运行演示展现了数字基础设施对先进核科学和核技术的支撑作用，也推进了美国能源部“创世纪使命”相关挑战。该计划旨在利用人工智能和人机协同工作流程，加速核能设计、许可、制造、建设和运行。
