The development of next-generation autonomous control of fission systems, such as nuclear power plants, will require leveraging advancements in machine learning. For fission systems, accurate prediction of nuclear transport is important to quantify the safety margin and optimize performance. The state-of-the-art approach to this problem is costly Monte Carlo (MC) simulations to approximate solutions of the neutron transport equation. Such an approach is feasible for offline calculations e.g., for design or licensing, but is precluded from use as a model-based controller. In this work, we explore the use of Artificial Neural Networks (ANN), Gradient Boosting Regression (GBR), Gaussian Process Regression (GPR) and Support Vector Regression (SVR) to generate empirical models. The empirical model can then be deployed, e.g., in a model predictive controller. Two fission systems are explored: the subcritical MIT Graphite Exponential Pile (MGEP), and the critical MIT Research Reactor (MITR). Findings from this work establish guidelines for developing empirical models for multidimensional regression of neutron transport. An assessment of the accuracy and precision finds that the SVR, followed closely by ANN, performs the best. For both MGEP and MITR, the optimized SVR model exhibited a domain-averaged, test, mean absolute percentage error of 0.17 %. A spatial distribution of performance metrics indicates that physical regions of poor performance coincide with locations of largest neutron flux perturbation -- this outcome is mitigated by ANN and SVR. Even at local maxima, ANN and SVR bias is within experimental uncertainty bounds. A comparison of the performance vs. training dataset size found that SVR is more data-efficient than ANN. Both ANN and SVR achieve a greater than 7 order reduction in evaluation time vs. a MC simulation.


翻译:开发下一代裂变系统自主控制,例如核电厂,将需要在机器学习中利用杠杆优势。对于裂变系统来说,准确预测核运输对于量化安全比值和优化性能十分重要。最先进的方法是成本昂贵的蒙特卡洛(MC)模拟,以近似中子运输方程式的解决办法。这种方法对于离线计算是可行的,例如设计或许可,但不能用作基于模型的控制器。在这项工作中,我们探索人工神经网络(ANN)、渐进推进回归(GBR)、高斯进程回归(GPR)和支持矢量回归(SVR)对于量化实验模型来说非常重要。这个实验模型可以被部署,例如用于模型预测控制器。两个裂变系统被探索:亚临界的MIT图表比模型模型7级指数Pile(MGEP) (MIT) 和关键最大神经网络反应堆(MITR) (MITR) (VNEW) (V) (VR) (VG) (VA-RB) (G) (GR) (G) (G) (G) (GL) (G) (G) (G) (G) (后退后回归回归(G) (G) (G) (G) (G) (R) (G) (R) (的精确回归(G) (G) (P) (P) (的精确回归(G) (G) (G) (G) (G) (G) (G) (P) (P) (P) (的精确回归(G) (P) (P) (S) (P) (P) (的) (的) (的) (S) (S) (的) (的) (S) (S) (S) (S) (和(S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (O(S) (O) (O) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S)

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
计算机类 | PLDI 2020等国际会议信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月8日
计算机 | 国际会议信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月3日
计算机 | ICDE 2020等国际会议信息8条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
计算机 | EMNLP 2019等国际会议信息6条
Call4Papers
18+阅读 · 2019年4月26日
人工智能 | SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年3月12日
人工智能 | CCF推荐期刊专刊约稿信息6条
Call4Papers
5+阅读 · 2019年2月18日
人工智能 | 国际会议信息10条
Call4Papers
5+阅读 · 2018年12月18日
人工智能 | PRICAI 2019等国际会议信息9条
Call4Papers
6+阅读 · 2018年12月13日
人工智能 | 国际会议/SCI期刊约稿信息9条
Call4Papers
3+阅读 · 2018年1月12日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月9日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月7日
Arxiv
0+阅读 · 2021年8月6日
Arxiv
3+阅读 · 2015年5月16日
VIP会员
相关资讯
计算机类 | PLDI 2020等国际会议信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月8日
计算机 | 国际会议信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月3日
计算机 | ICDE 2020等国际会议信息8条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
计算机 | EMNLP 2019等国际会议信息6条
Call4Papers
18+阅读 · 2019年4月26日
人工智能 | SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年3月12日
人工智能 | CCF推荐期刊专刊约稿信息6条
Call4Papers
5+阅读 · 2019年2月18日
人工智能 | 国际会议信息10条
Call4Papers
5+阅读 · 2018年12月18日
人工智能 | PRICAI 2019等国际会议信息9条
Call4Papers
6+阅读 · 2018年12月13日
人工智能 | 国际会议/SCI期刊约稿信息9条
Call4Papers
3+阅读 · 2018年1月12日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员