世界上最强大的超级计算机“极光”(Aurora)即将让位，这是一个有望达到创纪录计算速度的怪物。特别是，他将参与新一代核反应堆的设计。

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　　在高性能计算(HPC)领域，橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的Frontier独占鳌头。这台强大的超级计算机是第一个超过传奇的每秒百亿亿次浮点运算的超级计算机。自2022年上任以来，他一直位居世界排名榜首。

　　但在高性能计算领域，竞争非常激烈，它占据领先地位的日子屈指可数。预计到今年年底，Frontier将把桂冠让给阿贡国家实验室(ANL)的新型超级计算机Aurora。这个硅怪物配备了超过18000个Xeon Max处理器，大约45000个Intel Max gpu和100亿GB的RAM，应该是第一个超过2exaflops的标志。

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　　在一份新闻稿中，该实验室给出了它将投入大部分时间的工作的新细节:核反应堆。

　　核聚变研究已经是奥罗拉项目的一部分。但是，尽管这项技术无疑具有巨大的潜力，但它离成熟还很遥远。因此，美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)将对其进行研究，但这并不是它的首要任务。该机构更倾向于关注裂变，这在今天已经被广泛使用。

　　这是一项已经被很好地掌握了多年的技术。但这并不意味着不可能改进现有的设备。工程师们一直在寻找新的概念来提高反应堆的安全性和效率。在这种情况下，奥罗拉将是一个强大的盟友。

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　　事实上，建造一座核反应堆不可能是临时的。设计开始于非常大规模的计算机模拟，这必须非常严格。显然，这需要强大的计算能力。设计人员能接触到的先进机械越多，他们就能获得更精确的细节，以优化反应堆的能源生产并保持其稳定性。

　　这就是奥罗拉的作用。它将在经典力学、流体物理和热力学的前沿进行极其先进的模拟。

　　更准确地说，它将模拟热量的移动方式，这取决于搅动不同反应堆模型的湍流。在这种情况下，这些湍流非常重要，因为它们是微妙平衡的基础，直接影响系统的性能。

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　　“一般来说，湍流越多，传热就越多，”美国国家实验室的核工程师Dillon Shaver解释说。“但湍流越多，你就越需要将反应堆推向极限，”他具体指出。“你需要确保你的反应堆和材料能够承受可能的振动。这被称为“多物理场问题”。在控制这些传热时，有必要将流体动力学与反应器的结构特性耦合起来。

　　在百亿亿次计算机时代之前，这几乎是一个无法解决的问题。当时根本没有强大到足以同时处理所有这些参数的超级计算机——至少没有足够的精度。因此，有必要使用利基软件进行几次孤立的模拟，然后将结果结合起来。我们可以引用模拟传热的moose，或者专门研究流体动力学的nekrs。

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　　这种方法效果很好，但它也有风险，一些降低反应有效性的相互作用会被忽视。另一方面，有了新的超级强大的机器，如Frontier或Aurora，就有可能完整地模拟这种复杂的动态。据Dillon Shave介绍，Aurora将能够同时运行MOOSE和NekRS。

　　换句话说，这台百亿亿次的超级计算机，将有可能以极高的保真度模拟整个反应堆核心的所有参数，精确到最小的尺度。工程师们已经开始摩拳擦掌了。ANL的新闻稿解释说:“能够以这种方式解决流动的所有小细节可能会产生巨大的不同。”这将使其成为可能，特别是，在新一代反应堆上进行大量创新，例如使用钠或熔盐冷却的反应堆。

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　　剩下的就是等待“极光”号的到来，计划在今年年底之前，从核物理学的进步中获益——但不仅如此。就像其他将通过百亿亿级的同行一样，它也将被用于亚原子粒子的研究、癌症机制的建模，或者在非常大的尺度上模拟宇宙现象。它也将是适当的观察木星的到来，第一个计算器百亿亿欧洲应该立即到达。