位于伊利诺伊州莱蒙特市的阿贡国家实验室即将获得一台新的超级计算机，名为Aurora，其科学家将利用它来研究最优化的核反应堆设计。目前，该实验室使用的是名为Polaris的系统，这台拥有44千万亿次浮点运算能力的机器，每秒可进行约4.4千万亿次计算。
Aurora目前正在安装中，将拥有超过2百亿亿次（exaflops）的计算能力，每秒可进行2万亿亿次（quintillion）计算——几乎是旧系统的50倍。一旦这台前所未有的机器上线，预计将位居全球最强大计算机排名榜TOP500的首位。它本应更早投入使用，但由于制造问题而有所延迟。
更强大的超级计算机意味着核科学家可以尽可能详细地模拟反应堆核心下方的基础物理学，从而能够更好地评估新反应堆设计的整体安全性和效率。反应堆是核电站的核心。在这里，发生了一个称为裂变的过程，导致一系列核链式反应产生巨大的热量，这些热量用于将水转化为蒸汽，驱动涡轮机发电。
阿贡国家实验室首席核工程师Dillon Shaver在接受《Popsci》采访时表示：“任何正在积极设计反应堆的人都会使用我们称之为‘运行更快’的工具，这些工具可以从系统层面观察事物，并对反应堆堆芯本身进行近似计算。（在阿贡），我们正在进行尽可能接近基础物理计算的工作，这需要极高的分辨率和大量的未知数。这转化为巨大的计算能力。”
简而言之，Shaver的工作是进行数学计算，以防止反应堆熔毁。这需要深入了解不同类型的冷却剂的性能、流体如何在不同的反应堆组件周围流动以及发生何种热传递。
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根据能源部的说法，“美国所有商业核反应堆都是轻水反应堆。这意味着它们使用普通水作为冷却剂和中子慢化剂。”而大多数在用的轻水反应堆都采用燃料棒几何设计，将大量燃料棒（含有裂变反应所需燃料，通常是铀的管状物）排列成矩形栅格。
Shaver及其团队正在研究的下一代反应堆设计包括带绕丝的液态金属快中子反应堆。这些反应堆不像以前那样排列成矩形栅格，而是排列成三角形栅格，并且在燃料棒周围缠绕着细线，形成螺旋状。“这导致了非常复杂的流动行为，因为（钠等液态金属）必须绕过这些导线，通常会产生螺旋模式。这对传热有有趣的意义，”Shaver解释道。“很多时候可以增强传热，这是非常理想的”，因为它能够从有限的燃料中获得更多能量。
然而，他补充说，与简单的开放式模型相比，像绕丝这样的先进设计“在这些导线周围泵送流体要复杂一些”，这意味着可能需要更多的输入能量。
另一个流行的选择是球床反应堆，它涉及到将大约网球大小的石墨球嵌入核燃料。“你只是将它们随机地堆积在一个开放的容器里，让流体在它们周围流动，”Shaver说。“这与我们习惯的轻水反应堆情况截然不同，因为现在所有的流体都可以穿过这些随机的空隙。”这样的系统在低能耗冷却方面有许多优势。
Shaver说，通过新提出的设计，目标是最终在输入更少能量的情况下产生更多能量。“你试图增强从中获得的传热，而付出的代价是泵送它所需的能量。这里存在一个有趣的成本效益权衡。”一些权衡可能很显著，而这些超级计算机模拟有望提供前所未有的精确数据，从而使未来的核电站能够使用尽可能高效和安全的反应堆。
