ИИ сделал сталь сверхпрочной: российские физики открыли новый сплав для ядерных реакторов

Российские учёные использовали искусственный интеллект, чтобы создать сверхпрочную сталь для атомных реакторов — материал, способный выдерживать экстремальные радиационные и температурные нагрузки. Что стоит за этим прорывом, как он меняет правила безопасности и чем он выгоден отечественной и мировой ядерной энергетике?

ИИ как инструмент прорыва

Российские физики, вдохновлённые успехами в материаловедении, применили методы машинного обучения к задаче подбора сплавов, устойчивых к радиации и нагрузкам. Аналогичные подходы уже с высоким успехом использовались при оценке прочности металлических сплавов (до 98% точности) и анализе аморфных сплавов с ошибкой около 12%.

ИИ анализирует состав стали — включая оксиды, легирующие элементы и микроструктуры — и на основе этого предсказывает её прочностные и эксплуатационные характеристики. Система перебирает тысячи вариантов, выявляя те, что оптимальны по стойкости к температуре, давлению и облучению. Такой подход позволяет создавать новые материалы гораздо эффективнее, чем традиционные методы.

Перспективы развития

В ближайшие годы технология будет внедрена на российских предприятиях, работающих в атомной энергетике. Новые стали смогут заменить устаревшие материалы в действующих реакторах, что продлит их срок службы и снизит расходы на обслуживание.

Помимо внутреннего применения, у разработки есть серьёзный экспортный потенциал. Россия активно строит и проектирует атомные станции за рубежом — в Турции, Египте, Индии, Бангладеш. Возможность предложить клиентам реакторы с элементами из сверхпрочной стали станет весомым конкурентным преимуществом, повышая безопасность и экономическую эффективность проектов.

В работе мы реализовали полный цикл поиска новых материалов: сбор базы данных, обучение моделей машинного обучения, разработку алгоритма поиска новых сталей (эволюционного алгоритма) и самое важное — экспериментальную верификацию найденных соединений. Крайне мало работ, в которых проводился подобный цикл исследований и в результате которых были бы обнаружены новые стали с улучшенными свойствами

Иван Круглов

Заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ

Долгосрочная перспектива — создание полностью автоматизированной системы, которая будет проектировать новые материалы под конкретные условия эксплуатации АЭС, включая климат, геологические особенности и уровень сейсмической активности.

Ретроспектива

До недавнего времени для ядерных реакторов использовались традиционные реакторные стали и дисперсно-упрочнённые оксидными частицами (ДУО), изученные в НИЯУ МИФИ. Они обеспечивали стабильность при высоких температурах, однако исследование их поведения в экстремальных условиях требовало сложных методов многомасштабного моделирования и современных технологий анализа.

Будущее атомной энергетики — за ИИ

ИИ уже доказал свою ценность в создании новых материалов для атомной отрасли. Он не только сокращает сроки поиска оптимальных сплавов, но и повышает их качество, делая реакторы более надёжными и долговечными.

В будущем подобные технологии могут выйти за рамки ядерной энергетики, найдя применение в авиации, космонавтике и строительстве инфраструктурных объектов. Российские учёные, обладая компетенциями как в металлургии, так и в искусственном интеллекте, способны закрепить лидерство на рынке высокотехнологичных материалов.

Если исследования будут развиваться такими же темпами, уже в течение ближайших десяти лет могут появиться реакторы, рассчитанные на беспрецедентно долгий срок службы без капитальной замены ключевых элементов.