在當前能源格局中，核電站作為美國最大的無碳能源來源，其運營和維護成本高企成為一大挑戰。面對天然氣等能源的競爭和低電價壓力，部分核電站因經濟原因被迫關閉。為緩解這一困境，降低核電站運營成本，特別是物理安全相關費用，成為關鍵突破口。

在能源部輕水反應堆可持續性(LWRS)計劃的支持下，愛達荷國家實驗室(INL)與桑迪亞國家實驗室攜手合作，正開發創新工具，旨在提升全國核電站的安全、經濟性及長期運行能力。這些工具通過建模和仿真技術，幫助核電站以風險知情方法優化安全態勢，同時降低運營成本。

INL的研究團隊成功開發了能夠評估并優化核電站物理安全態勢的建模和仿真功能。這些功能不僅使現有核電站能夠高效部署額外安全功能或更新操作程序，還使公用事業公司能更精準地規劃未來投資，解決物理安全的監管難題。通過整合安全與保障措施，核電站有望進一步節省成本。

“我們的研究重點在于利用建模和模擬技術，幫助物理安全專家高效、有效地評估并優化其安全態勢，”INL的Vaibhav Yadav研究員表示。

為更好地集成多種安全軟件工具，INL研究人員還開發了名為“使用鏈接圖的事件建模風險評估”(EMRALD)的軟件框架。該框架不僅模擬攻擊場景，還評估預防性安全程序的有效性，并利用熱工水力工具分析攻擊可能導致的后果。結合動態EMRALD框架(MASS-DEF)，核電站操作員能夠精確評估降低堆芯損壞概率的應急措施效果。

INL的研究已證明，通過EMRALD框架優化物理安全布局，如防彈外殼和瞭望塔的位置，可顯著提升現有核電站的安全效率。此外，研究還探索了利用多樣化和靈活緩解(FLEX)策略等現有安全功能增強物理安全性的可能性，展示了在應對攻擊時保持核電站安全的潛力。

對于未來的小型先進反應堆，物理安全建模和仿真同樣具有重要意義。在規劃階段，這些工具可幫助開發人員設計出成本效益高且安全性能佳的物理安全系統，適應不同應用場景的需求。建模和仿真工作還揭示了一個重要發現：核電站抵御攻擊的能力往往超出預期，通過客觀評估可進一步優化其安全態勢，實現成本與性能的雙重提升。