Автор оригинала: Walker Payne. На Хабре часто выкладывают туториалы по разным областям знаний. Сегодня, к старту нового потока курса по machine learning, поделимся с вами туториалом… по ядерной физике, работе реакторов и прогнозной аналитике с использованием Python.

По данным Комиссии по ядерному регулированию, в США находится 31 исследовательский ядерный реактор. У автора есть лицензия на эксплуатацию одного из них, и в этой статье он продемонстрирует, как применил методы машинного обучения и общего анализа данных для прогнозирования уровней мощности импульсов и повышения показателя воспроизводимости наших экспериментов.

Предпосылки

Реактор ядерного распада работает на энергии расщепления атомов. Когда уран-235 поглощает нейтрон, появляется шанс расщепления и распада, высвобождаются продукты деления, нейтроны и кинетическая энергия. Эта энергия нагревает теплоноситель, который обычно подаётся в теплообменник, а затем в вырабатывающую электричество паровую турбину. На моем объекте находится реактор TRIGA, который не производит никакого электричества — он используется исключительно для исследований и экспериментов.

Забавный факт: один килограмм Урана-235 содержит примерно в 3 миллиона раз больше энергии, чем один килограмм угля. Ах да, реакция деления не приводит к выбросам углерода. (Я вовсе не предвзят.)

В сравнении с коммерческим реактором TRIGA уникален во многих отношениях, например, он может выполнять “импульс”. Большой отрицательный коэффициент реактивности топлива означает, что с повышением температуры реактивность — и, следовательно, скорость цепных реакций деления — уменьшается. Это означает, что реактор ограничивает сам себя в смысле уровня мощности и, благодаря идее топлива, после импульса отключается физически без участия оператора. Вот почему они позволяют таким людям, как я, им управлять!

Импульс работает путём пневматического (с использованием сжатого воздуха) выталкивания одного из стержней управления из активной зоны реактора, что вызывает быстрое увеличение уровня мощности. Следующие события происходит за нескольких миллисекунд.