Vận hành cơ sở hạt nhân bằng công nghệ AI

[Hail the Judge]

Hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) đang len lỏi vào mọi ngóc ngách công nghệ, và nhà máy điện hạt nhân cũng không ngoại lệ. Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, dưới sự dẫn dắt của Bộ Năng lượng Mỹ, đã phát triển một công cụ AI tiên tiến mang tên Parameter-Free Reasoning Operator for Automated Identification and Diagnosis, hay PRO-AID, để hỗ trợ thiết kế và vận hành các nhà máy điện hạt nhân. Với khả năng giám sát thời gian thực, chẩn đoán lỗi và giải thích dễ hiểu, PRO-AID hứa hẹn nâng cao hiệu quả và an toàn cho cả nhà máy mới lẫn cũ.

PRO-AID là một phần mềm thông minh, kết hợp mô hình vật lý, lý luận tự động và AI để giám sát và chẩn đoán hệ thống kỹ thuật phức tạp như nhà máy điện hạt nhân. Công cụ này tự động tạo ra một “bản sao số” (digital twin) của nhà máy từ bản vẽ kỹ thuật, so sánh dữ liệu thời gian thực với trạng thái bình thường để phát hiện bất thường, theo trang web của Argonne. Khi có lỗi, PRO-AID đưa ra danh sách các lỗi có thể xảy ra, xếp hạng từ khả năng cao nhất đến thấp nhất, và giải thích nguyên nhân bằng ngôn ngữ tự nhiên, dễ hiểu cho nhân viên vận hành. Ví dụ, tại cơ sở thử nghiệm kim loại lỏng METL của Argonne, PRO-AID đã phát hiện một cảm biến lỗi và giải thích rõ vấn đề, chứng minh khả năng hỗ trợ đáng tin cậy, theo Enlit World. Hệ thống này không chỉ giúp nhân viên phản ứng nhanh mà còn giảm nguy cơ sai sót do con người, vốn là mối lo lớn trong ngành hạt nhân sau thảm họa Chernobyl, theo ScienceDirect.

Điểm đặc biệt của PRO-AID là sự kết hợp ba thành phần: công cụ chẩn đoán dựa trên vật lý, động cơ biểu tượng (symbolic engine), và mô hình ngôn ngữ lớn (LLM). Công cụ chẩn đoán phân tích dữ liệu từ cảm biến và mô hình vật lý để tìm lỗi. Động cơ biểu tượng đóng vai trò trung gian, sắp xếp dữ liệu theo logic để đảm bảo LLM không đưa ra thông tin sai lệch, hay “ảo giác” (hallucinations), theo AIWire. LLM, như GPT-4, sau đó dịch thông tin kỹ thuật phức tạp thành câu trả lời dễ hiểu, cho phép nhân viên đặt câu hỏi linh hoạt về hệ thống, theo ANS Nuclear Newswire. Thử nghiệm tại METL cho thấy PRO-AID có thể chẩn đoán lỗi cảm biến chính xác, cung cấp giải thích rõ ràng, giúp nhân viên ra quyết định nhanh hơn, theo Argonne National Laboratory. Công nghệ này còn hỗ trợ đào tạo nhân viên mới, đặc biệt khi nhiều kỹ sư hạt nhân Mỹ sắp nghỉ hưu, theo Wall Street Journal.

PRO-AID không chỉ dừng ở giám sát. Nó còn có tiềm năng tự động hóa các tác vụ cấp thấp, như kiểm tra thiết bị định kỳ, vốn tốn nhiều nhân lực, theo Federal News Network. Richard Vilim, kỹ sư hạt nhân cấp cao tại Argonne, cho biết PRO-AID có thể thay thế một số công việc đơn giản, giúp giảm nhu cầu tuyển dụng khi nhân viên cũ nghỉ hưu, theo Mint. Với 94 lò phản ứng hạt nhân tại Mỹ, trung bình 42 năm tuổi, việc nâng cấp công nghệ cho các nhà máy cũ là cấp thiết, đặc biệt khi nhu cầu điện tăng mạnh do trung tâm dữ liệu AI, theo Slashdot. PRO-AID cũng hỗ trợ thiết kế lò phản ứng mới, như lò làm mát bằng natri, bằng cách mô phỏng và tối ưu hóa hiệu suất, theo Argonne’s Nuclear Engineering Division. Dù chưa được triển khai tại nhà máy thương mại, PRO-AID đã đạt mức độ sẵn sàng công nghệ cao (TRL 8), cho thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi, theo Tom’s Hardware.

Tuy nhiên, PRO-AID đối mặt với thách thức. Việc tích hợp AI vào nhà máy cũ đòi hỏi đầu tư lớn, trong khi các nhà máy khí đốt hiện đại đã tự động hóa tốt hơn, theo Vilim trong Mint. Ngoài ra, đảm bảo độ tin cậy của AI trong môi trường nhạy cảm như hạt nhân là vấn đề then chốt, vì sai sót nhỏ có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng, theo ScienceDirect. Dù vậy, bằng cách dùng mô hình vật lý và động cơ biểu tượng, PRO-AID giảm thiểu rủi ro “ảo giác” của LLM, mang lại độ chính xác cao hơn so với các hệ thống AI thuần dữ liệu, theo Enterprise AI. Dự án này, được tài trợ bởi Văn phòng Năng lượng Hạt nhân của Bộ Năng lượng Mỹ, là bước tiến để hiện đại hóa ngành hạt nhân, đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch trong tương lai, theo Argonne National Laboratory.