Ученые Московского физико-технического института, Всероссийского НИИ автоматики имени Духова и Центрального НИИ технологии машиностроения разработали новые рецептуры стали для атомных реакторов. Какие ингредиенты добавить в металл, специалистам подсказал искусственный интеллект (ИИ).
Исследователи создали марки стали, более долговечной для реакторов, с помощью машинного обучения. Сначала они собрали обширную базу, включающую 294 различных состава металла и 4247 их свойств. На основе базы компьютерные модели научили предсказывать свойства стали по ее составу.
В результате получился алгоритм, который работает по принципу эволюции, имитируя естественный отбор: создает случайные составы, отбирает лучшие на основе ожидаемых свойств, «скрещивает» их между собой и добавляет «мутации» (изменения), постепенно улучшая свойства металла. Таким путем алгоритм предложил пять рецептур, по которым можно получить сталь, превосходящую по свойствам ту, что используются для реакторов сегодня. Все относятся к классу легированных сталей — в их составе есть хром и никель (наибольшее содержание), а также молибден, марганец, углерод, кремний (не считая одного образца) и ванадий. Количество углерода во всех составах низкое (0,08–0,2%) — это позволяет улучшить сварку.
По пяти лучшим, с точки зрения ИИ, рецептурам изготовили образцы, чтобы проверить их на практике. Эксперименты показали, что они обладают высоким пределом длительной прочности — параметром, определяющим, какую нагрузку может выдержать сталь в течение заданного времени при определенной температуре. Также образцы стали показали высокие ударную вязкость (способность материала не ломаться при резком ударе) и предел текучести (максимальную нагрузку, которую сталь выдерживает без необратимой деформации) — он составил 980 мегапаскалей против 720 у аналогов.
Для двух рецептур из пяти ученые выявили расхождение между предсказанием алгоритма и результатами эксперимента. Специалисты связывают это с тем, что ИИ выучил паттерн: чем больше никеля в составе, тем выше предел текучести. Алгоритм также не учел все аспекты — например, этапы выплавки стали. Исследователи планируют исправить эти недостатки, создав более точные модели. Их можно будет использовать для поиска рецептур разных материалов.
Найденные составы стали, по мнению ученых, позволят создавать более долговечные атомные реакторы.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».