濮励志：开发人工智能核电免灾系统 解决内陆空污问题

最近内陆核电是否在近期啓封话题趋热，世界核电运营者协会(WANO)官网WNN引用国家发展改革委员会文件，为达到2050年升温低於1.5℃，需要增建290 座机组约400GW，而反对者加码不仅卡死内陆，连渤海湾也有”难以承受之重”，要的是绝对安全保障，连亿万分之一也不允许。但是业界面临在建机组陆续完工，产业断链外销停滞和国际管制的严峻局势，大呼不能再折腾了！好吧，科技是在进歩的，笔者近年已经写过三篇稍露端倪，现在就直白一下，绝对安全是可以达到的。

自七十年代中期，美国麻省理工 采用航太工业的所谓 “或然率风险评估”Probability Risk Assessment (PRA) 理论，应用到核电站安全方面。计算一个複杂的系统工程出事率，把所有部件失效、人为失误加上天灾外因，详细加起来达到的整体失事率。例如民航机，近百年精益求精，其数徝可达到非常小，但是不是零。基本上人们出门不会怕搭飞机，对老旧机型或记录不良航空公司是有戒心的。用这种方法算出, 当时核电站堆心熔毁的可能性大约是每万年一次。1979 美国三哩岛事件时全世界有四百馀机组，距60年代起步约40年 (且不管出事的是不到四个月新机)，世界平均机龄约20年，所以400 x 20 = 8000，非常接近预估万年一次，Rasmussen 教授因而沾沾自喜且名扬国际，PRA 於是成为举世核电法定标凖。其後爲力求降低其值, 开发斦谓非能动式三代机，此值降低约一百倍，但永远不是零。

以上理论对飞机火箭适用，但是对我们现用的第二、三代核机组有一基本数学误区：就是它假定终极灾难的 “不可逆转性” (Irreversibility)。不久前长征5号第二次升空，不幸失败举国悗惜，痛定思痛严格审查应可找出事因，但改正後实在也难保證下次绝对成功。相对的核连锁反应在功率运转时变化慢缓，尤其轻水式堆心失控升温时，有功率自然减缓特性，加上保护装置自动停机，其后余热迅速下降，永远不会发生爆炸。不同於化学反应及机械碰撞意外，瞬间爆发无法挽回，且后果巨大不可收拾。

为什麽世界三大核灾：1979 三哩岛、1984 切尔诺贝利和 2011 福岛还是发生？切尔诺贝利不是轻水式无此特性除外，三哩岛後美国从教训中学习到洩压注水的必要，用法律规定 PRA 方法作电站安全的标準，除了美国一百馀机组 ，全世界除了日本以外几乎所有都做了。很不幸，国人一向以为律己严厉又技术先进的东隣，只是翻译閲读查照归档。如果他们也严格执行 PRA 的要求，应该很容易发现福岛 1到6号机的紧急柴油发电和电池位於面海的地下室裏，他们已考虑到海啸的可能性，但只有6米高的堤防，拦不住14 米高的海啸。在日本下议院调查报告裏，结论 “岛国民族性” 墨守成规、尊重团队精神和对长官指示从不质疑，事件发生纯粹属 “日本製造”。奇怪的是有些人专注到媒体宣传的所谓 “福岛50勇士”，如何发挥武士道精神捨己救机救国，进而延申为 “连日本人都做不到的事，我们更不行，早收摊子算了!” 的结论。 台湾4站 7台半机组已近全废了，难道也要跟进？

彩票上亿的大奨无论中奖率多低，开奨後中的幸运儿兴高采烈，千万人没中罔然若失，都接受事实，这就是彩票不可逆转的规则，不能允许任何人等到七八个数字摇出来，再拿张空白票子照填进去领奬。然而，算不上20世纪最伟大科技产业的轻水式核堆，却被世人至今忽略它无比的优点，就是因变化缓慢并且逐渐减弱，这世界最宝贵的大奬—绝对安全—却可以合理的在几个钟头甚至几天前, 用高速计算加人工智能程序在灾难到达前示告，优秀的操作人员可以及时洩压、注水，等於是填进中奖号码，甚至一次不成功再来一次，永远走在前面，终至平安冷却。

所谓 “如果、万一、一但” 核灾发生则万劫不复云云，实为唯心论的臆测，没有必然发生的根据。如果最先进的核国家也没什麽好办法, 我们现在就找个好办法：用早已成熟的电站仿真程式，开发一套人工智能 AI 系统，帮助侦测事故起点，预知后续状况并且提供缓解方式。只要有多重及备份的电源、水源及高素质人员，完全有时间去校正事故，永远避免辐射外洩。

人工智能 AI 系统早已普遍使用，下图示 “人工神经网络” (Artificial Neural Network) ANN 学习自动驾驶汔车，取材於 Tom Mitchell 1997 年版教科书 “Machine Learning”。 从驾驶座看前方路况，系统用左右两个声纳探测器，记录左右32和前後30共 960个影像神经元 (Neuron) 比重，时速在100公里以下时可以用AI 操作方向盘、油门和煞车，相对安全的自动行驶。如今特斯拉自驾车等已不是新闻，高挡的新车虽不自驾，也装有比较简单的防撞警示系统。

我们完全可以应用同样的原理和工具，开发一套人工智慧诊断核电异常并改正的系统。简介如下：

上图左边是输入电站参数，用ANN中 “误差反向传播”(back propagation) 算法，得知右边最重要的安全参数，例如堆心然料包鞘表面温度，然后与已知大数据库相关参数比对，如不一致则进入异常状况，大数据库为所有可能发生的事故分析成果，包含机件、人为、天灾等案例，预先输入此系统，让机器学习并且建立运算法则 (Algorithm)。其后步步为营，于是全盘掌控不在话下。我们已完成正常运转时发生小破管泄漏的 AI 侦测演算法，下图在降载 90%，稳压器顶端泄压阀发生泄漏，堆心热功率为了补偿热流损失自动抽棒上升，人工神经网络 ANN计算的功率比高速仿真和实际功率更大，ANN演算法明确指示并估算泄漏大小，操作员可及时采取应变措施。

同样起源於美国麻省理工，自七O年代起最早领头反核的 “科学家関心联盟” （Union of Concerned Scientists），有全世界为数最多的诺贝尔奖得主会员，和不收一文企业捐款的独立性。自两千年代中叶改变其政策, 舍弃单纯反核，改为监督政府核管执行，经常列席专项核安咨询聼证会，其主管David Lochbaum 曾徵询我公司，探索采用高速电脑分析可能性，我们就免费提供了，作他们自用工具。就在几天前 (2018.11.9) UCS 全面改弦更张宣佈： 鍳於美国三分之一的核电站将於十年内关闭，暖化将极端恶化，建议开徵碳税贴补非碳能源，包括核能免於过早除役。 该讯息可以很容易的在搜寻网站裏查證，所以国际主潮流转了180度，要明查！

下一步是累积所有事故案例，建立AI 训练整体算法，工作量当然很大，要反复测试确保整体运行和顺，可侦测任何非预知的事故，然后接上实体电站测试，目标是在不影响正常运转情况下装上此附加系统，从此一劳用逸永保无灾, 免得争辩不休。新建机组自然附上此原装系统，也算得上是新一代造福人类的重器。任重，事艰而道不甚远，是完全可行的。

濮励志简历

安徽安庆人，1946年生，台湾大学物理系本科，英国 Manchester大学物理博士，美国安娜堡密西根大学博士后, 核能热工水力及辐射研究。1980 年任职拥有三里岛的 GPU公司，参与二号机善后及一号机改良工程, 1985 年创办 Micro-Simulation Technology 公司，专业核能仿真软件开发，获联合国 IAEA及数十国百余机构采用。自1996年起，担任 IAEA 年度 “Advanced Reactor Simulation" 讲习班主任讲席 Lecturer Director。

Dr. Li-Chi C. Po , Micro-Simulation Technology 经理; 10 Navajo Court, Montville, New Jersey 07045, USA, Tel: 1-973-263-7327http://www.microsimtech.com/

本文仅代表作者个人观点，与本网无关。