美将用E级超算模拟核反应

科技日报记者 刘霞

据美国能源部下属阿贡国家实验室官网26日报道，该实验室科学家计划使用其即将推出的百亿亿级（E级）超级计算机“极光”，来深入研究各种核反应堆模型的内部力学原理。这些模拟将提供前所未有的细节，提高科学家对核燃料棒内复杂热流的理解，获得能彻底改变反应堆设计的见解，在使核反应堆安全发电的同时大幅节省成本。

核能约占美国总用电量的20%，可再生电力的50%，但美国现有反应堆大多数都是几十年前建造的。建造一个新核反应堆需要时间，而且要从严格的计算机模拟开始。鉴于此，阿贡国家实验室的科学家计划用最先进的超级计算机来模拟核反应堆模型，旨在为建造新型商业反应堆的公司提供更大的算力以验证其设计。

阿贡国家实验室核工程师狄龙·谢弗指出，“极光”真正的创新之处在于能够进行模拟的规模数量。利用E级超级计算机开展模拟，科学家将能以“高保真度”观察核反应堆堆芯的情况。从本质上讲，模拟将包含数千万个离散元素和数十亿个未知元素。谢弗指出，目前他们可以模拟整个堆芯，但要做到高保真度，确实需要一台E级超级计算机来计算最精细尺度上所有的物理要素。

研究人员表示，通过模拟反应堆中的湍流（燃料棒周围循环的热的漩涡和涡流），科学家可以有效地模拟反应堆的传热特性。此外，借助超级计算机模拟，解决反应堆中所有小细节，有望产生巨大的影响，比如催生用钠或熔盐冷却的反应堆。