在阿岡國家實驗室，研究人員正在用強大的超級計算能力取代傳統的近似方法，證明掌握混沌數學是實現更安全的無碳未來的關鍵。研究團隊透過高性能計算來模擬湍流，這是流體和氣體的混亂運動，影響反應堆內的熱傳遞和氣體混合。該團隊使用開源的計算流體力學（CFD）代碼，雖然 Nek5000 是基於 CPU，但更新的 NekRS 專為 GPU 優化，能進行更快速和更複雜的模擬。這些工具特別針對預測關鍵問題進行了調整，例如氫氣在圍護結構中的行為，這在福島事故後成為主要的安全關注點。
阿岡團隊在國際 PANDA 實驗中證明了其模型的準確性，在未獲得實驗數據的情況下成功預測了流動結果。湍流無處不在，它存在於早晨咖啡的漩渦中，也存在於飛機機翼的擺動中。然而，在核圍護建築內，這關乎國家安全。在罕見的事故中，如 2011 年的福島災難，氫氣與空氣的混合方式可以決定整個設施的完整性，影響熱的傳遞及氣體在反應堆內的混合。
但舊有的計算模型往往難以提供複雜情況所需的精確度，這些模型會將混沌平滑化，可能會錯過那些小而劇烈的渦流，這些渦流會改變熱的移動方式。為了解決這個問題，阿岡團隊使用了兩個強大的工具：Nek5000 和其快速的年輕兄弟 NekRS。如何信任數位模擬結果來應對現實世界的災難？研究團隊參加了一個國際盲基準測試，名為 PANDA。在只給定一個罐子的形狀及其起始條件的情況下，他們必須在看到實際實驗結果之前，準確預測氣體的流動方式，而團隊成功了。
這項研究不僅幫助預測罕見事故情況，如氫氣混合，還加速了下一代反應堆設計的批准，減少了昂貴實驗的需求。這一成功引起了美國核能監管委員會（NRC）的注意，特別是針對傳統工具經常失效的複雜圍護幾何形狀。通過這次合作，NRC 工作人員與阿岡研究人員直接合作，掌握這些模擬技術，以驗證複雜的流體動力數據。
“監管機構需要可以信任的工具，特別是針對難以測試的罕見情況，”阿岡的計算科學家 Aleksandr Obabko 說。這可以確保他們擁有最準確的工具來評估核安全和罕見事故情況。此任務現在已轉移至 Aurora，這是有史以來最強大的超級計算機之一。通過將模擬從 CPU 轉移到高速 GPU，團隊正在將數周的計算縮短為數天。
除了提升安全性外，阿岡的模擬還提供了顯著的經濟優勢，通過用數位雙胞胎取代昂貴的物理實驗，從而加速新反應堆設計的監管批准過程。作為美國能源部核能先進建模和模擬（NEAMS）計劃的一部分，該團隊現在正尋求整合 AI 和機器學習，進一步提升預測能力和速度。這種方法旨在現代化整個核能產業，使監管機構和商業夥伴能夠自信地採用下一代清潔能源技術。
