致力于推动核能复兴

# 致力于推动核能复兴 来源：https://news.mit.edu/2026/working-to-advance-nuclear-renaissance-dean-price-0403 如今，美国有94座核反应堆正在运行，数量超过世界上任何其他国家，这些机组合计提供了全国近20%的电力。在Dean Price看来，这是一项重大成就，但他认为美国需要从核能中获得更多，尤其是在人们迫切寻找化石燃料发电厂替代方案的时刻。他正是出于这个原因成为了一名核工程师——确保核技术能够胜任这一重大需求时刻的任务。 "在过去60年里，核能一直是我国能源基础设施的重要组成部分，而维护这一基础设施的人员数量却极其有限，"Price说道。他是MIT核科学与工程系（NSE）助理教授，同时也是Atlantic Richfield能源研究职业发展教授。"成为一名核工程师，你就成为了美国负责无碳能源发电的少数精英中的一员。" 这是他热切希望参与的一项使命，而他为自己设定的目标也绝不 modest：他希望帮助设计并推动新一代核反应堆，在现有核电机组的安全性、经济性和可靠性基础上更进一步。 Price从未动摇过这一目标，而且一路上不断获得鼓舞。他说，核工程界"规模不大，紧密团结，非常热情。一旦你进入这个领域，大多数人就不想做别的了。" **揭示物理过程之间的关联** 在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校读本科期间，Price的第一个研究项目是分析钢制和混凝土储存容器（用于储存反应堆乏燃料棒，这些燃料棒通常需要在水池中冷却数年）的安全性。他的分析表明这种储存方式相当安全，尽管这些燃料容器最终应如何处置的长期问题在美国仍有待解决。 2020年在密歇根大学开始研究生学习后，Price开始了另一项研究，至今仍在继续。这个研究领域被称为多物理场建模，它着眼于核反应堆堆芯中各种物理过程的相互作用——这与逐一研究这些过程的方式形成对比。 一个关键过程是中子学，它研究的是中子如何在反应堆堆芯中运动并引发核裂变，这正是产生能量的过程。第二个过程被称为热工水力学，涉及对反应堆进行冷却以提取中子产生的热量。多物理场模拟分析这两个过程的相互作用，可以展示反应堆发电时带走的热量如何影响中子的行为，因为燃料温度越高，越不容易引发裂变。 "如果你想改变功率水平，或者对反应堆进行任何操作，燃料温度都是一个你需要知道的关键输入参数，"Price说。"多物理场建模使我们能够将裂变中子学过程与热力学属性——温度——关联起来。这反过来可以帮助我们预测反应堆在不同条件下的行为。" Price表示，针对目前在运的轻水反应堆（装机容量约为1000兆瓦）的多物理场建模已经相当成熟。但针对先进反应堆——小型模块化反应堆（SMR，装机容量约20至300兆瓦）和微型反应堆（额定功率1至20兆瓦）——的建模方法则远不够先进。目前只有极少数这类反应堆在运行，但Price正将精力集中在它们身上，因为它们有望更廉价、更安全地发电，同时在功率和尺寸方面具有更大的灵活性。 尽管多物理场模拟为核工业界提供了大量信息，但它们可能需要超级计算机来求解或寻找耦合且极其困难的非线性方程的近似解。为了大幅减轻计算负担，Price正在积极探索人工智能方法，以期在完全绕过那些繁琐方程的情况下提供类似的答案。这已成为他2025年9月加入MIT教职以来的研究核心主题。 **人工智能的关键作用** 人工智能和机器学习方法尤其擅长的是在数据中找出隐藏的模式，例如核电站运行关键变量之间的相关性。例如，Price说，"如果你告诉我反应堆的功率水平，它（AI）就能告诉你燃料温度是多少，甚至能告诉你堆芯内三维温度分布。"而且如果这能在不解任何复杂微分方程的情况下完成，计算成本就可以大幅降低。 Price正在研究AI可能特别有用的几个应用场景，比如帮助设计新型反应堆。"这样我们就可以依靠过去50年发展起来的安全框架来对拟议设计进行安全分析，"他说。"这样一来，AI就不会直接与任何安全关键系统直接交互。"在他看来，AI的作用是增强既定程序，而非取代它们，帮助填补现有知识空白。 当机器学习模型获得足够多的数据进行学习时，它可以帮助我们更好地理解关键物理过程之间的关系——同样无需解非线性微分方程。 "通过真正厘清这些关系，我们可以在早期阶段做出更好的设计决策，"Price说。"当技术成熟并部署后，AI可以帮助我们做出更智能的控制决策，使我们能够更安全、更经济地运行反应堆。" **回馈培育他的社群** 简而言之，他的主要目标之一是将AI的优势带入核工业，他认为这方面的可能性广阔且 largely untapped。Price还认为，作为MIT教授，他处于有利位置，能够让我们更接近他所设想的核能未来。在他看来，他不仅在致力于开发下一代反应堆，还在帮助培养该领域的下一代领导者。 Price在去年秋季与Curtis Smith（https://nse.mit.edu/people/curtis-smith/，KEPCO核科学与工程实践教授）联合教授的一门设计课程中，结识了这批"下一代"的潜在成员。对Price来说，这次相识只有短短几个月，但足以让他发现MIT学生异常积极、勤奋且有能力。毫不奇怪，这些正是他希望在自己研究团队的成员身上找到的品质。 Price清晰地记得自己在这个领域迈出第一步时 tentative 的步伐所获得的支持。如今，他已从本科生晋升为教授，并在此过程中积累了大量知识，他希望自己的学生"能体验到我刚进入这个领域时的那种感受。"除了改进核反应堆设计和运行的具体目标外，Price说，"我希望传承那种让我最初爱上核工程的有趣而健康的氛围。"