Tag: Argonne National Laboratory

  • JAV reaktorių saugą perrašo DI: „ChatGPT“ principas leidžia simuliacijas pagreitinti kartais

    JAV reaktorių saugą perrašo DI: „ChatGPT“ principas leidžia simuliacijas pagreitinti kartais

    DI ateina į reaktorių analizę

    JAV Argonne nacionalinė laboratorija kuria sprendimus, kurie į pažangių branduolinių reaktorių analizę įneša didžiųjų kalbos modelių išpopuliarintą transformatorių architektūros principą. Šįkart jis taikomas ne tekstui, o fiziniams duomenims, aprašantiems skysčių judėjimą reaktoriaus sistemose.

    Mokslininkų tikslas yra pagreitinti skysčių dinamikos ir turbulencijos skaičiavimus, kurie reikalingi vertinant reaktorių saugą ir efektyvumą. Tokie skaičiavimai tradiciškai reikalauja daug skaičiavimo resursų, todėl net ir modernioms sistemoms gali būti per lėti.

    Kas konkrečiai modeliuojama?

    Branduoliniuose reaktoriuose skysčiai ir dujos perneša šilumą, daro įtaką temperatūrų pasiskirstymui ir sąveikauja su įvairiais įrenginiais visoje elektrinėje. Norint patikimai prognozuoti režimus, avarines būsenas ar sistemos apkrovas, būtina suprasti sudėtingus srautus ir turbulenciją.

    Argonne komanda transformatorių idėją pritaiko duomenims, kurie apima erdvines koordinates, greičius, srautų kryptis ir kitus parametrus. Taip DI gali atpažinti svarbiausius fizinius ryšius, kurie lemia sistemos stabilumą, aušinimo efektyvumą ir galimus rizikos scenarijus.

    Integracija į SAM ir kas toliau

    Tyrėjai transformatoriais paremtus metodus integruoja į SAM sistemų analizės modulį, skirtą pažangių reaktorių tyrimams. Idėja yra sujungti DI suteikiamą greitį su fizikinio modeliavimo logika, kad būtų galima atlikti realesnes ir greitesnes simuliacijas.

    Laboratorija teigia, kad tai atvertų kelią modeliuoti ne tik atskiras reaktoriaus dalis, bet ir visos elektrinės darbą: nuo reaktoriaus šerdies iki pagalbinių kontūrų, aušinimo, saugos ir kitų sistemų. Kartu svarstoma ir skaitmeninių dvynių kryptis, kai virtualus modelis realiuoju laiku atspindi fizinės sistemos būseną.

    „Su dirbtiniu intelektu galime būti tokie tikslūs, kaip sudėtingi metodai, ir tokie greiti, kaip paprasti metodai. Tai tikslumo ir greičio derinys“, – sakė Argonne branduolinės inžinerijos specialistas Rui Hu.

    Artimiausi darbai orientuojami į modelių tikslumo didinimą, lankstesnį pritaikymą skirtingoms reaktorių konfigūracijoms ir glaudesnę DI integraciją į SAM simuliavimo procesą. Tokie sprendimai svarbūs dėl augančio susidomėjimo pažangiais reaktoriais, kai saugos argumentai ir projektavimo terminai tampa kritiškai svarbūs.

  • Minesotos saulės parkai pasėjo vietines pievas: per 5 metus laukinių bičių padaugėjo 20 kartų

    Minesotos saulės parkai pasėjo vietines pievas: per 5 metus laukinių bičių padaugėjo 20 kartų

    Pietų Minesotoje, JAV, dviejuose saulės energijos parkuose po fotovoltiniais moduliais vietoj įprastos nupjautos vejos ar žvyro buvo suformuota vietinių žolių ir laukinių gėlių danga. Per penkerius metus mokslininkų stebėsena parodė ryškų pokytį: vietinių bičių gausa išaugo 20 kartų, o bendras vabzdžių skaičius padidėjo maždaug tris kartus.

    Tyrimas vyko teritorijose, kurios anksčiau buvo intensyviai dirbama žemė. Įrengus saulės parkus arimas sustoja, tačiau dažnai paliekamas sterilus paviršius, menkai naudingas biologinei įvairovei. Šiuo atveju pasirinktas kitas kelias: teritorijos buvo apsėtos vietinėmis prerijų rūšimis, kurios natūraliai žydi skirtingu metu ir sukuria ilgą maitinimosi sezoną apdulkintojams.

    Kaip buvo atlikta stebėsena?

    Apželdinimas pradėtas 2018 metais, o nuo tų metų rugpjūčio tyrėjai kas vasarą kelis kartus grįždavo fiksuoti augalų ir vabzdžių gausą bei įvairovę. Per stebėjimo laikotarpį atlikta 358 atskiri apskaitos vizitai, leidę palyginti, kaip keičiasi buveinė ir kokios rūšys joje įsitvirtina.

    Pirmaisiais metais rezultatai nebuvo įspūdingi: prerijų augalams reikia laiko įsitvirtinti, o žydinčių rūšių gausa didėja palaipsniui. Vis dėlto kasmet augalų rūšių įvairovė plėtėsi, daugėjo skirtingų vabzdžių grupių, o kartu stabiliau formavosi maisto ir slėptuvių tinklas, būtinas apdulkintojams.

    Nauda peržengė tvorą

    Vienas įdomiausių pastebėjimų buvo tai, kad poveikis neapsiribojo saulės parko teritorija. Tyrėjai nustatė, kad apdulkintojai iš žydinčių plotų lankėsi ir kaimyniniuose sojų laukuose, prisidėdami prie žiedų apdulkinimo, o tai gali turėti reikšmės derliaus formavimuisi.

    Tokia „išsiliejanti“ nauda ypač aktuali žemdirbystės regionuose, kur intensyvus žemės naudojimas dažnai sumažina natūralių buveinių plotus. Net palyginti nedidelės, bet nuosekliai prižiūrimos žydinčios salos gali tapti svarbiomis stotelėmis vabzdžiams, kurie kitaip rastų mažiau maisto ir prieglobsčio.

    Kodėl tai svarbu saulės parkams?

    Mokslininkai pabrėžia, kad tokie rezultatai nėra automatiškai pritaikomi visiems saulės parkams: efektą lemia sąmoningas buveinių kūrimas ir priežiūra. Skirtumas tarp biologiškai vertingos pievos ir tvarkingai nupjautos vejos dažnai yra aktyvus valdymas, tinkamas sėklų mišinys ir kantrybė, nes ekosistemai reikia laiko.

    Praktinis argumentas taip pat svarbus: žydinčios pievos gali sumažinti šienavimo poreikį, o tai ilgainiui mažina priežiūros kaštus. Didėjant saulės energetikos mastui, sprendimas, kas augs po moduliais, tampa ne tik estetikos, bet ir poveikio gamtai klausimu.

    „Šie rezultatai rodo, kad tinkamai parinktas apželdinimas gali pagerinti buveinių kokybę ir padidinti vabzdžių įvairovę net pramoninės infrastruktūros teritorijose“, – sakė vienas iš tyrimo autorių, kraštovaizdžio ekologas Leroy J. Walston.

  • Saulės elektrinės užėmė laukus, bet po panelėmis netikėtai suklestėjo vabzdžiai ir bitės

    Saulės elektrinės užėmė laukus, bet po panelėmis netikėtai suklestėjo vabzdžiai ir bitės

    For years, one worry has shadowed the rise of solar power. To make serious amounts of electricity, you need serious amounts of land.

    And the critics have a point. Large scale solar farms swallow real space, and the fear is simple: cover enough open fields with panels and you smother whatever used to live there.

    But on a handful of farms, something strange has been happening in the dirt between the rows. It started slowly, almost invisibly, in the strips of earth the panels were supposed to shade into uselessness. Something the engineers never designed, and at first did not even notice.

    The fear that solar power comes at nature’s cost

    The concern is not baseless. A field of panels can look, at first glance, like a field that has simply been paved over.

    To hit the clean energy targets the world keeps setting, developers have to build fast and build big. That means more land, and more of those vast, silent arrays stretching off toward the horizon.

    So an assumption took hold: every solar farm is a small piece of nature lost. It seemed like plain common sense. Panels go up, the living world goes down. For a long time, almost nobody bothered to question it.

    But a growing pile of research has started pointing the other way.

    An experiment on two farms in Minnesota

    To find out what really happens to the land under the panels, researchers at the US Department of Energy’s Argonne National Laboratory and the National Renewable Energy Laboratory turned to two solar farms in southern Minnesota and tracked them carefully across a five year study. What they found there has been rewriting the rulebook ever since.

    These two sites were different by design. Instead of bare gravel or closely mown grass, the panels were raised higher off the ground, leaving room underneath for something to grow.

    Then the builders did something unusual. They carefully chose native grasses and wildflowers and planted them right under and around the rows, hoping to rebuild the habitat that used to be there and to hold the soil and water in place. It was a small, almost gardener like decision, the sort of thing that rarely survives an engineering plan.

    And then they waited, and watched, year after year.

    Then the count began to climb

    Each season, the researchers came back to tally what was living on the two sites. And season after season, the numbers kept rising.

    By the end of the study, the abundance of insects had tripled at both farms, and the variety of flowering plants had jumped about sevenfold. Where there had once been little more than gravel and stubble, the ground now hummed with life right through the warm months.

    Among them were the ones that matter most: bees. Bees have been collapsing for years, squeezed out by vanishing meadows and the steady loss of the wild corners they depend on. Yet the very pollinators in trouble across the country were not merely hanging on beneath the panels. The number of native bees climbed around twentyfold over the five years. They were not surviving. They were flourishing.

    A structure built to capture sunlight had become a refuge for the insects that a paved over, warming world has been pushing toward the brink. And it turns out this was not the only gift these sites handed back.

    The bees did not stay on the farm

    Here is the part almost nobody saw coming. The life the panels sheltered did not stay penned inside the fence.

    The researchers found that pollinators raised in the solar meadow fanned out into the land around it, visiting the soybean flowers in the cropland next door. Their visits to those crops held up against the bee traffic around land set aside purely for conservation, and ran far busier than inside the bean fields themselves.

    In plain terms, the bees living under the panels were quietly going to work for the farm next door, pollinating the very crops that feed people. A site built to make power was also helping grow food on the land around it.

    Why this could change how we build solar

    Here is the part that should make developers sit up straight. Going pollinator friendly is not only kind to the bees. It can be kind to the budget too.

    Land planted with hardy native species needs far less mowing and maintenance than a closely cropped lawn. Those savings can be enough to offset the extra cost of raising the panels in the first place. In plain terms, the version that helps wildlife does not have to be the expensive one.

    According to Johanna Neumann of the Environment America Research and Policy Center, with bees in serious trouble and the world racing to switch to clean energy as fast as it can, designing solar farms to feed and shelter native pollinators is close to an obvious move.

    And the timing could hardly matter more. As solar spreads across millions of acres in the years ahead, each new site becomes a choice between bare, lifeless ground and a living meadow that happens to make electricity.

    And that is the revelation hiding out in those Minnesota fields. A solar farm does not have to be a hole punched in the living world. Built with a little thought, it can answer several of our hardest problems at once, powering our lives, feeding the crops next door, and giving the bees somewhere to come home to.

  • Saulės elektrinės ir gamta: po moduliais atkurta pieva netikėtai padidino vabzdžių ir bičių gausą

    Saulės elektrinės ir gamta: po moduliais atkurta pieva netikėtai padidino vabzdžių ir bičių gausą

    Saulės energetikos plėtra dažnai susiduria su kritika dėl žemės naudojimo: didelėms elektrinėms reikia didelių plotų, o laukai, uždengti moduliais, daug kam atrodo kaip prarasta buveinė. Vis dėlto vis daugiau tyrimų rodo, kad poveikis priklauso nuo to, kaip tokie parkai įrengiami ir prižiūrimi.

    Vienas ryškesnių pavyzdžių fiksuotas JAV Minesotos valstijoje, kur mokslininkai kelerius metus stebėjo, kas vyksta po ir tarp saulės modulių eilių. Dvi aikštelės buvo suprojektuotos taip, kad po pakeltomis konstrukcijomis liktų vietos augalijai, o teritorija nebūtų paversta pliku žvyru ar nuolat trumpai šienaujama veja.

    Ką pakeitė pieva po moduliais?

    Vietoje įprasto „sterilaus“ dangos sprendimo parkuose buvo pasėtos vietinės žolės ir laukinės gėlės, kurios geriau prisitaikiusios prie regiono klimato ir dirvožemio. Tokia augalija ne tik sutvirtina gruntą ir gerina vandens įsigėrimą, bet ir sukuria maisto bei slėptuvių šaltinį vabzdžiams.

    Ilgalaikėje stebėsenoje fiksuota, kad vabzdžių gausa abiejose vietose per kelerius metus padidėjo kelis kartus, o žydinčių augalų įvairovė išaugo dar sparčiau. Ypač išsiskyrė vietinės bitės: jų skaičius tyrimo laikotarpiu šoktelėjo dešimtimis kartų, o tai rodo ne vien išgyvenimą, bet ir sėkmingą populiacijos atsikūrimą.

    Nauda išėjo už tvoros ribų

    Mokslininkai pastebėjo dar vieną svarbią detalę: apdulkintojai neliko tik saulės parko teritorijoje. Jie išsisklaidė į aplinkinius laukus ir ėmė lankyti šalia augančių kultūrų žiedus, taip prisidėdami prie apdulkinimo ten, kur jo dažnai trūksta dėl buveinių nykimo.

    Tokie rezultatai svarbūs žemės ūkiui, nes apdulkintojų stygius kai kuriuose regionuose tiesiogiai siejamas su mažėjančia biologine įvairove ir intensyviu žemės naudojimu. Kitaip tariant, elektros gamyba tame pačiame kraštovaizdyje gali būti suderinta su ekosisteminėmis paslaugomis, kurios padeda auginti maistą.

    Kodėl tai aktualu planuojant parkus?

    Praktiškai tai keičia požiūrį į saulės parkų kaštus ir priežiūrą. Vietinės pievos tipo danga dažnai reikalauja mažiau nuolatinio šienavimo, mažiau techninės priežiūros ir gali būti atsparesnė sausroms, todėl ilgainiui sumažėja eksploatacinės išlaidos.

    Tuo pat metu toks sprendimas gali tapti argumentu, kai bendruomenės nerimauja dėl gamtos praradimo ar kraštovaizdžio supaprastėjimo. Kuo daugiau saulės elektrinių planuojama, tuo svarbiau, kad projektavimas apimtų ne tik energijos gamybą, bet ir dirvožemio, vandens bei biologinės įvairovės klausimus.

    Minesotos pavyzdys rodo, kad saulės elektrinė nebūtinai turi reikšti „negyvą“ plotą po moduliais. Tinkamai parinkta augalija ir konstrukcijų sprendimai gali paversti šias teritorijas gyvomis pievomis, kurios vienu metu gamina elektrą ir stiprina vietos ekosistemą.