Применив к данным несколько моделей машинного обучения, исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа также смогли предсказать, когда реактор переключался между включением и выключением, и оценить уровни его мощности с точностью около 66%.

Полученные результаты предоставляют международному сообществу еще один инструмент для совместной проверки и мониторинга работы ядерных реакторов минимально инвазивным способом, сказал ведущий автор исследования Ченгпин Чай, геофизик из Ок-Риджа. "Ядерные реакторы могут использоваться как для благотворной, так и для гнусной деятельности. Поэтому проверка того, что ядерный реактор работает так, как заявлено, представляет интерес для сообщества по нераспространению ядерного оружия".

Хотя сейсмические и акустические данные уже давно используются для мониторинга землетрясений и структурных свойств инфраструктуры, таких как здания и мосты, некоторые исследователи теперь используют эти данные для более пристального изучения движений, связанных с промышленными процессами. В этом случае Чай и его коллеги разместили сейсмические и акустические датчики вокруг реактора с высоким потоком изотопов в Ок-Ридже, исследовательского реактора, используемого для производства нейтронов для исследований в области физики, химии, биологии, инженерии и материаловедения.

Состояние мощности реактора - это тепловой процесс с градирней, которая рассеивает тепло. "Мы обнаружили, что сейсмоакустические датчики могут регистрировать механические характеристики вибрирующего оборудования, такого как вентиляторы и насосы в градирне, с достаточной точностью, чтобы пролить свет на эксплуатационные вопросы", - сказал Чай.

Затем исследователи сравнили ряд алгоритмов машинного обучения, чтобы определить, какие из них лучше всего подходят для оценки состояния мощности реактора по конкретным сейсмоакустическим сигналам. Алгоритмы были обучены только с использованием сейсмических, акустических и обоих типов данных, собранных в течение года. Они обнаружили, что объединенные данные дали наилучшие результаты.

"Сейсмоакустические сигналы, связанные с различными уровнями мощности, демонстрируют сложные паттерны, которые трудно проанализировать традиционными методами", - объяснил Чай. "Подходы к машинному обучению способны определить сложную взаимосвязь между различными системами реакторов и их сейсмоакустическими отпечатками пальцев и использовать ее для прогнозирования уровней мощности".

Чай и его коллеги обнаружили несколько интересных сигналов в ходе своего исследования, в том числе вибрации шумного насоса в выключенном состоянии реактора, которые исчезли при замене насоса.

Чай сказал, что это долгосрочная и сложная цель - связать сейсмические и акустические сигнатуры с различными видами промышленной деятельности и оборудованием. Предварительные исследования изотопного реактора с высоким потоком показывают, что вентиляторы и насосы имеют разные сейсмоакустические отпечатки пальцев и что разные скорости вращения вентиляторов имеют свои собственные уникальные характеристики.

"Некоторые обычные, но менее частые виды деятельности, такие как ежегодное или эпизодическое техническое обслуживание, необходимо различать в сейсмических и акустических данных", - сказал Чай. Чтобы лучше понять, как эти сигнатуры связаны с конкретными операциями, "нам необходимо изучить как сейсмические, так и акустические сигнатуры приборов, а также фоновый шум на различных промышленных объектах".