Группа исследователей из Национальной лаборатории ядерной энергетики (NEAL) при Университете Южного Китая сделала значительный шаг вперёд в разработке радиационной защиты для будущих ядерных реакторов. Впервые в мире созданы два уникальных алгоритма — RP-NSGA и RP-MOABC, которые используют методику выбора опорных точек для одновременного уменьшения веса и объема защитных конструкций при максимальной радиационной защите. Эти алгоритмы успешно решают многокритериальные задачи и превосходят традиционные подходы, что делает их идеальными для современных реакторов, включая транспортные, морские и космические. Данное исследование, опубликованное 1 мая 2025 года, обещает кардинально изменить процесс проектирования ядерных систем, делая их более лёгкими, компактными и безопасными.
Традиционные методы создания радиационной защиты основывались на экспертной интуиции и не удовлетворяли требованиям новых реакторов, нуждающихся в лёгких и компактных конструкциях. Алгоритмы RP-NSGA и RP-MOABC объединяют стратегии выбора опорных точек с генетическими алгоритмами (NSGA) и искусственными алгоритмами пчелиного роя (MOABC). Это позволяет автоматически находить оптимальные конфигурации, учитывающие более четырёх целей, такие как снижение веса, объема и уровня радиационной защиты. «Эти алгоритмы решают задачи, которые ранее были недоступны из-за множества параметров и целей», — отмечают исследователи.
Алгоритмы были проверены в двух экспериментах. В первом, на простой трехмерной структуре, RP-NSGA сократил объем и вес до 24,5% и 14,5% соответственно по сравнению с традиционными методами. Результаты RP-MOABC — сокращение объёма на 17,3% и веса на 9,77%. Во втором эксперименте, с многослойной структурой, алгоритмы достигли уменьшения объёма на 19,12% и веса на 24,50%. Эти результаты демонстрируют, что новые алгоритмы могут значительно облегчить защиту при соблюдении строгих стандартов радиационной безопасности.
Новые реакторы, предназначенные для морских судов, космических аппаратов и мобильных установок, требуют компактных и лёгких решений радиационной защиты. Традиционные методы не могли эффективно сбалансировать размер, вес и безопасность. Алгоритмы RP-NSGA и RP-MOABC автоматизируют процесс проектирования, снижая сложность и предоставляя инженерам необходимые решения на этапе концептуального проектирования. «Это открытие предоставляет техническую поддержку для создания новых типов реакторов», — подчёркивают учёные.
Алгоритмы применимы не только в ядерной энергетике, но и в других сферах, где требуется многокритериальная оптимизация, таких как авиация и материаловедение. Учёные планируют адаптировать их для более сложных структур и повысить точность. «Мы предлагаем новый подход к проектированию, который улучшит качество и безопасность ядерных технологий», — заключают исследователи.
Источник: iXBT
