AI驱动自主核反应堆示范启动

Idaho美国国家实验室(INL)已与人工智能(AI)计算巨头NVIDIA合作，共同推进“PROMETHEUS”——这是INL首次展示由AI驱动的自主核反应堆，以执行美国能源部(DOE)创世使命下的一项关键挑战。此举为DOE推动AI在完整反应堆生命周期——包括设计、许可、制造、建设和运营——的应用增添了动力，旨在压缩部署时间表并实质性降低运营成本。

该合作伙伴关系标志着DOE“提供更快、更安全、更便宜的核能”创世使命挑战的首次公开执行。该机构上周在一份28页的技术路线图中概述了此项挑战，该路线图详细说明了能源、科学和国家安全领域的26项AI挑战。创世使命于2025年11月在特朗普政府的第14363号行政命令下启动，旨在通过让科学家和工程师与能够在DOE国家实验室和用户设施中进行推理、仿真和实验的AI系统配对，在十年内“使美国科学与工程的生产力和影响力翻倍”。

正如《POWER》杂志所报道，DOE的核能部署挑战设想通过覆盖完整电站生命周期的人机回环AI工作流，实现商业核电“至少2倍的进度加速”和超过50%的运营成本降低。DOE表示，计划在设计、许可、建设和运营中部署“可解释AI”，包括替代模型、智能体工作流、自主实验室和数字孪生，以压缩部署周期并扩大美国稳定的发电容量，同时利用包括INL的先进试验堆(ATR)和瞬态反应堆试验(TREAT)设施在内的国家实验室基础设施。

INL于2月17日表示，其与NVIDIA就PROMETHEUS的合作将侧重于在反应堆设计、许可、制造和运营中应用AI，并通过DOE超级计算机上的大规模模型训练以及针对INL设施真实数据的验证提供支持。该努力还包括在NVIDIA图形处理器(GPU)上加速关键核仿真代码，并围绕数字化和日益自主的能力扩大行业和监管机构的接洽。

该实验室指出，PROMETHEUS将应对“两个关键的国家优先事项：利用人工智能推动新的工业和科学革命；以及满足激增的电力需求，为下一个世纪的经济提供动力。”它表示，与NVIDIA的合作“旨在创造一个良性循环，其中AI能够实现快速的核能部署，而核能则为下一代AI基础设施提供所需的基荷电力。”

据负责核反应堆的能源部副部长助理Rian Bahran称，该倡议反映了DOE将AI直接嵌入大规模核能部署的更广泛战略。“这种公私合作伙伴关系提出了一种超越渐进式‘提升’改进的AI加速针对性方法，”他于周二表示。“它有可能改变我们部署核能的范式，以及我们推进研发和发现的方式。”

Bahran将AI和核能描述为相互强化的系统，推动他所称的“快速和平核能部署”。紧迫性部分源于激增的商业需求，包括越来越多的购电协议、直接融资承诺，以及超大规模企业、数据中心运营商和核能开发商之间的合用一处厂址合作伙伴关系——Bahran指出，随着AI公司寻求核能能够提供的稳定、可靠、高可用性的基荷容量，这些交易“每个月”都成为头条新闻。Bahran解释说，在此背景下，在能源部长Chris Wright领导下的DOE被赋予了提供联邦政府所能提供的“一切助力”以加速核能部署的任务，而创世使命的AI平台——该平台整合了DOE的17个国家实验室、总计1万亿美元的联邦和私人研发投资，以及4万名科学家和工程师——正是为了大规模应对这一挑战而设计的。

“这是果断推进AI加速核能部署的时刻，在提高美国能源可负担性的同时，也催化美国人工智能的发展，”Bahran于周二表示。

NVIDIA-PROMETHEUS合作详情

在1月7日的众议院听证会上，INL主任John Wagner将PROMETHEUS描述为“美国的核能登月计划”，这是自主反应堆的首次同类示范，将“由AI系统以最少的人工干预进行设计、分析、制造和运营。”通过验证“一个完整的AI驱动流程——从生成式设计和自主安全分析到先进制造和运营——PROMETHEUS承诺实现高达五倍的进度加速和数十亿美元的成本节约，从而能够为AI数据中心和国家安全任务等关键应用快速部署反应堆，”他表示。

周二，INL概述了与NVIDIA在PROMETHEUS下合作的若干战略举措。这些举措包括“AI驱动的核能设计、许可、制造、建设和运营”，涵盖生成式AI、数字孪生和“智能体工作流”。生成式AI工具可能会提出并优化电站和组件设计，而数字孪生——本质上是反应堆系统的高保真虚拟副本——可以让工程师在建设前在广泛的运行和安全场景下测试这些设计。智能体工作流是AI系统，它们在仿真代码和数据集之间协调和交接任务，在连续的工作流中将设计、安全分析、制造数据和运营信息联系起来。

INL表示，一个关键目标是扩大行业对加速计算和AI工具的采用，并为监管机构提供对“最先进的自主和数字化核能能力”的更清晰洞察。它指出，该合作“可能会扩大到包括其他利益相关方，如核反应堆开发商、电力公司、投资者和其他国家实验室，以建立全面的AI驱动核能部署生态系统。”

目前，该实验室表示项目的计算工作将按规模划分。合作伙伴计划使用DOE领导级超级计算机进行大规模模型训练和高保真多物理场仿真，同时评估本地部署的NVIDIA AI系统用于实时运营，可能是在模型直接与电站数据和操作员输入交互的地方。

而且，为了使模型贴近实际，PROMETHEUS将利用“遗留核数据、实验室数据和现场反应堆——包括中子照相反应堆(NRAD)和微堆应用研究验证与评估反应堆(MARVEL)，”INL表示。NRAD在2020年大修后重新上线，是一座建于1977年的300千瓦TRIGA研究堆，用于对核燃料和材料样品进行无损辐照后检验。MARVEL是一座钠钾冷却的微堆，设计发电功率为85千瓦，预计将在2027年底或2028年初连接到INL的首个核能微电网。（2025年12月，INL选择了五个商业团队——包括AWS、GE Vernova、Radiation Detection、DCX USA和Shepherd Power[现为Natura Resources的一部分]——将使用MARVEL来演示包括数据中心集成在内的先进应用。）NRAD和MARVEL将“为数字孪生验证提供真实世界数据，”INL指出。