近日，由中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院先進(jìn)核能技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“核工業(yè)智能科學(xué)計(jì)算”團(tuán)隊(duì)(AIDIND)牽頭，浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)合作的研究成果“純微分形式中子輸運(yùn)方程”已在中科院1區(qū)TOP頂刊《中國(guó)科學(xué)：物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)》英文版2025年第7期正式發(fā)表。此項(xiàng)研究成果開(kāi)發(fā)出一種利用人工智能結(jié)合“純微分”輸運(yùn)方程形式的新方法，讓核反應(yīng)堆中子輸運(yùn)計(jì)算變得更快速、更高效。

中子輸運(yùn)方程是核科學(xué)領(lǐng)域描述中子從產(chǎn)生到消亡輸運(yùn)過(guò)程的方程，精確高效的中子輸運(yùn)計(jì)算是國(guó)家重大需求牽引的基礎(chǔ)研究，也是核反應(yīng)堆物理研究的關(guān)鍵領(lǐng)域，對(duì)反應(yīng)堆的堆芯裝載與燃料管理起著至關(guān)重要的作用。

隨著人工智能的發(fā)展，利用深度學(xué)習(xí)方法求解中子輸運(yùn)方程在計(jì)算精度、連續(xù)性等方面表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為了確定論方法與統(tǒng)計(jì)模擬方法外的新路徑，但這條新路徑采用傳統(tǒng)的“積分-微分方程”輸運(yùn)方程形式，由于復(fù)雜的散射和源項(xiàng)積分項(xiàng)導(dǎo)致了大量數(shù)值計(jì)算，造成嚴(yán)重的算力損耗，效率亟待提升。

文章創(chuàng)新性地提出了“純微分”輸運(yùn)方程形式，在保持計(jì)算精度相似的條件下，大幅度提升了深度學(xué)習(xí)方法和傳統(tǒng)方法數(shù)值計(jì)算效率。文章從理論上分析了“純微分”輸運(yùn)方程形式計(jì)算復(fù)雜性下降的原因，并通過(guò)多個(gè)典型案例驗(yàn)證了該方法有效性，并給出新形式方程各項(xiàng)參數(shù)的物理意義。研究成果具有良好的推廣意義，除核領(lǐng)域外，還對(duì)天體物理中的輻射輸運(yùn)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)領(lǐng)域具有重要的參考價(jià)值。

先進(jìn)核能技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托中核集團(tuán)下屬中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院、中國(guó)原子能科學(xué)研究院、中國(guó)核電工程有限公司三家單位組建，實(shí)驗(yàn)室面向保障能源安全、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)等國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，整合國(guó)內(nèi)核能優(yōu)勢(shì)力量，系統(tǒng)性解決不同先進(jìn)核能系統(tǒng)底層的共性基礎(chǔ)問(wèn)題，支撐我國(guó)三代核電技術(shù)升級(jí)，四代核能及新概念反應(yīng)堆技術(shù)突破。

“核工業(yè)智能科學(xué)計(jì)算”團(tuán)隊(duì)(AIDIND)成立于2019年，長(zhǎng)期從事反應(yīng)堆先進(jìn)數(shù)值計(jì)算方法、核工業(yè)軟件、數(shù)字仿真與人工智能交叉前沿技術(shù)研究。團(tuán)隊(duì)由中核集團(tuán)首席科學(xué)家、核動(dòng)力院科技帶頭人、青年科技骨干等20余人組成，承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家、省部委重點(diǎn)科研項(xiàng)目，在核工業(yè)智能科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域取得了多項(xiàng)原創(chuàng)性技術(shù)突破，在各類高水平期刊上發(fā)表SCI/EI文章30余篇，申請(qǐng)專利20余項(xiàng)。