מחקריו של פרופ' גלעד עוסקים בקידום ההבנה הפיזיקלית והיכולות החישוביות של כורים גרעיניים מודרניים. מחקר זה מתבצע בצומת שבין תורת הטרנספורט של ניטרונים, פיזיקת כורים, אופטימיזציה ולמידת מכונה. קבוצת המחקר מפתחת תיאוריות בסיסיות וכלים חישוביים מתקדמים, שמטרתם לתכנן ולנתח מערכות אנרגיה גרעיניות בטוחות יותר, יעילות יותר וחדשניות יותר.

• תורת הטרנספורט של ניטרונים ושיטות חישוביות

מחקר זה עוסק ביסודות המתמטיים והפיזיקליים של תורת הטרנספורט של ניטרונים ומפתח שיטות דטרמיניסטיות וסטוכסטיות מתקדמות לפתרון משוואת הטרנספורט. מחקר בולט בתחום זה עוסק בפיתוח קירובים קוואזי-סטטיים חדשים וקירובי דיפוזיה מדויקים.

• פיזיקת ליבה וניהול דלק ואופטימיזציה

מחקר זה עוסק בפיתוח שיטות אופטימיזציה מבוססות פיזיקה לניהול הדלק הגרעיני בתוך ליבת הכור. שיטות אופטימיזציה אלו מתבססות על משוואת הטרנספורט הצמודה ופתרונותיה ואלגוריתמים אבולוציוניים והיברידיים. גישות אלו משלבות תובנה פיזיקלית עם אופטימיזציה נומרית מודרנית לשיפור תכן הליבה בכורים מתקדמים (SMRs ומיקרו-כורים).

• כורים מתקדמים וניתוח מצומד של מערכות בקרה

המחקר עוסק בניתוח ניטרוני ותרמו-הידראולי של מערכות בקרה בכורים מתקדמים. המחקר עוסק בפיתוח מודלים מצומדים המשלבים מנגנוני בקרה ומשובים. כלים אלו מאפשרים ניתוח טרנזיאנטים ותקלות ומסייעים בהערכת משובים וחקר מרחב התכן של ארכיטקטורות בקרה לכורים חדשים.

• בקרת ריאקטיביות ואינטראקציות ניטרוניות בין תופי בקרה במיקרו-כורים

מחקר חדשני זה עוסק בבקרת ריאקטיביות (תגובת השרשרת) במיקרו-כורים המבוססים על תופי בקרה מסתובבים. המחקר מתמקד בצימוד המרחבי והספקטרלי החזק בין תופי הבקרה לליבת הכור, בדגש על אינטראקציות ניטרוניות בין התופים והשפעתן על בקרת הריאקטיביות בליבה. עבודה זו חוקרת את קריסת הנחת הסופרפוזיציה הקלאסית בליבות קומפקטיות וצפופות, שבהן האינטראקציות בין אלמנטים בקרה הן לא-ליניאריות באופן מובהק.

• פיזיקה ניסויית של כורים

מחקרים אלו כוללים פעילות ניסויית בפיזיקת כורים. מחקר זה תורם לתכנון, ביצוע וניתוח ניסויים בהספק אפס, מחקרי רעש ניטרונים ופיתוח גלאים ייעודיים. פעילות זו מתבצעת בשיתוף פעולה עם שותפים בארץ ובחו"ל.

• למידת מכונה ובינה מלאכותית לפיזיקת כורים

מחקרים אלו משלבים למידת המכונה בניתוח כורים באמצעות רשתות נוירונים מונחות-פיזיקה (PINN), ארכיטקטורות היברידיות CNN-PINN, ומודלים מבוססי נתונים. כלים אלו מיועדים להאצת חישובי ליבה, לשחזור התפלגויות שטף והספק, לשיפור אמידת פרמטרים ופיתוח מודלי זמן-אמת של מערכות כור מורכבות.