利用计算工具加强核安全

一旦发生核安全事件——例如，如果调查人员发现了被盗的核材料——就会出现许多紧迫的问题。

主要是谁对非法活动负责?是国家支持还是恐怖分子所为?

为了帮助回答这些问题，并最终追究肇事者的责任，核法医专家试图尽可能多地了解核材料或核武器。

一种方法是测量材料产生的伽马射线。

这些测量揭示了有关物质组成的重要信息，例如存在的同位素类型，这对指导调查很有帮助。

“了解一种材料的这些细节有助于调查人员推断它是如何进入某人手中制造炸弹的，”核工程和工程物理博士生、Grainger核工程教授保罗·威尔逊(Paul Wilson)研究小组的成员Arrielle Opotowsky说。“通过分析这些测量数据，你可以找到制造这些物质的反应堆技术，这对各个国家来说都足够具体，你可以从这一条信息中真正缩小责任人的范围。”

科学家们在实验室里对材料样本进行这些测量，但完成这项复杂的分析可能需要几个月的时间。在她的核取证研究中，Opotowsky正在探索一种利用计算方法而不是物理实验来加速这一过程的方法，该研究得到了美国国土安全部奖学金的支持。

具体来说，她正在研究机器学习方法，这种方法可以让我们根据对核材料的测量快速确定核材料的来源。这种机器学习方法最终可以使研究人员在现场使用小型仪器快速评估材料。

“它不会取代一个真正的科学家做实验，但它可能足够好，可以快速给出一些初步结果，这可以帮助指导调查朝着正确的方向更快，”Opotowsky说。

计算工具也是防止核武器扩散的强大资源——欧洲原子能机构博士生凯蒂·曼曼的研究有望帮助国际防扩散努力。

Mummah也是Wilson研究小组的成员，该小组开发了核燃料循环模拟工具。Mummah正在利用这些软件工具，对核材料在整个生命周期中如何通过各种途径，从一个设施到另一个设施，提供更多的见解。这些信息，比如物质在特定途径中积累的速度有多快，可以帮助防扩散界警惕可能出现的危险信号。

现在，环境保护部正在通过参与两个新的联盟——使能技术与创新联盟(ETI)和监测、技术与核查联盟(MTV)——来扩大其在核安全方面的研究和教育足迹。

美国能源部的国家核安全管理局(NNSA)正在资助这两个联盟，将大学的基础研究与美国国家实验室的能力联系起来，以推进NNSA的核科学、安全和不扩散目标，并培养其未来的工作人员。

在由佐治亚理工学院领导的由12所大学和10个国家实验室组成的ETI联盟中，威尔逊是数据科学研究领域的领导者。

该领域的研究人员将研究结合和分析许多不同类型数据的方法，以检测民族国家和非国家行为者的行为和异常行为，这些行为和异常行为表明核武器扩散。

威尔逊说，这些数据可能来自各种各样的地方，包括卫星图像、美国情报部门、在核设施测量的过程数据、来自新闻报道和社交媒体的数据，以及两国达成协议的核保障措施。

威尔逊说:“我们对现代算法感兴趣，这种算法可以将所有这些数据结合起来，推断出人们的行为是否符合我们的预期。”

ETI旨在吸引来自其他领域和学科的顶尖研究人员进入防扩散研究领域，威斯康星大学麦迪逊分校在ETI的三个核心研究领域拥有五名主要研究人员，为该联盟的跨学科实力做出了重大贡献。

此外，威尔逊还作为首席研究员参与了MTV联盟。该联盟由密歇根大学领导的14所大学组成，旨在提高美国监测核燃料循环的能力。

作为核政策负责人，威尔逊的目标是确保学生们了解他们的基础研究如何与核不扩散的实际监测和检测相关。特别是，他将提供关于政策问题如何在决定最终将实施哪些技术方面发挥关键作用的见解。

威尔逊说:“每次一项新技术出现，并不一定意味着它将被部署到现场。”“这是因为国际保障措施是通过公开、协商的过程实施的，受到监测的国家和公司必须同意在其设施中部署某些技术。他们可能有正当的理由反对某项技术，比如保护专有商业信息。所以我想帮助学生们理解这些政策问题的重要性，而不仅仅是纯粹的技术追求。”

威斯康星大学麦迪逊分校

www.wisc.edu

- Chris Vavra编辑，制作编辑，控制工程、CFE传媒科技;cvavra@cfemedia.com。查看更多控制工程网络安全的故事。

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