Stworzyli mikroreaktory, które same będą się ustawiać. Przełom
Nowy algorytm oparty na fizyce pozwala mikroreaktorom jądrowym samodzielnie dostosowywać moc. To rozwiązanie może zmienić energetykę w trudno dostępnych miejscach.
Amerykańscy naukowcy opracowali inteligentny algorytm sterujący mikroreaktorami jądrowymi bez użycia AI. Dzięki niemu reaktory potrafią samodzielnie dostosować swoją moc do zapotrzebowania w sposób całkowicie oparty na prawach fizyki i matematyki. To może otworzyć drzwi do ich masowego wdrożenia tam, gdzie dotąd energetyka atomowa była nieosiągalna.
Reaktory, które myślą fizyką
W świecie opanowanym przez algorytmy sztucznej inteligencji najnowsze osiągnięcie zespołu z Uniwersytetu Michigan wyróżnia się czymś zupełnie przeciwnym – oparciem się na twardej nauce. Naukowcy stworzyli system sterowania mikroreaktorem jądrowym, który potrafi autonomicznie dostosowywać swoją moc do aktualnego zapotrzebowania energetycznego. Nie korzysta przy tym z AI, lecz z czystych obliczeń fizycznych. A co najważniejsze – działa z precyzją sięgającą 0,234 proc. błędu.
Mikroreaktory jądrowe to małe jednostki zdolne do produkcji do 20 MW mocy cieplnej. Ich bezsprzeczną zaletą jest duża mobilność. Bez problemu można je przetransportować do miejsc, gdzie nie dociera tradycyjna sieć energetyczna. Sprawdzą się w odległych wsiach i miasteczkach, na bazach wojskowych, statkach, a także w rejonach dotkniętych katastrofami naturalnymi. Jednak by mogły pracować efektywnie i bezobsługowo, muszą być zdolne do elastycznego reagowania na zmieniające się zapotrzebowanie na energię.
Problem kosztów i bezpieczeństwa
Duże reaktory jądrowe mają załogi, które ręcznie regulują ich moc. W przypadku mikroreaktorów zlokalizowanych w trudno dostępnych miejscach takie rozwiązanie jest zwyczajnie nieopłacalne i niepraktyczne. Właśnie dlatego konieczne było stworzenie systemu, który będzie działał całkowicie autonomicznie, ale również bezpiecznie i w sposób możliwy do certyfikowania. AI, choć potężna, często działa w sposób nieprzewidywalny, co może stanowić przeszkodę w uzyskaniu zgody regulatorów. Nowy algorytm jest w pełni przewidywalny. Opiera się na matematyce i fizyce, a jego działanie można dokładnie przeanalizować i uzasadnić.
Jak to działa?
Przy tworzeniu zespół skoncentrował się na modelu reaktora typu HTGR (High-Temperature Gas-Cooled Reactor), konkretnie jego mikroreaktorowej wersji Holos-Quad. To konstrukcja, w której zamiast klasycznych prętów kontrolnych zastosowano obracające się bębny sterujące otaczające rdzeń reaktora. Gdy są ustawione do wnętrza, moc maleje, a gdy odwracają się plecami – rośnie.
Działaniem tych bębnów steruje algorytm oparty na tzw. modelu predykcyjnym. Metoda ta zakłada przewidywanie przyszłych stanów reaktora na podstawie aktualnych danych i dobieranie takich działań, które zminimalizują odchylenie od celu. W tym przypadku odpowiedniej mocy cieplnej.
Rozwiązanie zostało przetestowane z pomocą zaawansowanego zestawu narzędzi symulacyjnych PROTEUS, który służy do analizy fizyki reaktorowej z wysoką dokładnością. W trakcie symulacji reaktor był w stanie zwiększać lub zmniejszać swoją moc o 20 proc. na min, zachowując przy tym wręcz ekstremalną precyzję i nie przekraczając założonych limitów bezpieczeństwa.
To może być koniec kompromisów
Do tej pory projektowanie reaktorów i ich systemów sterowania odbywało się oddzielnie. Najpierw powstawała konstrukcja reaktora, a dopiero później próbowano do niej dopasować odpowiedni system kontroli. Zespół z Michigan postawił na zupełnie inne podejście – zaprojektowanie obu elementów równolegle. Dzięki temu mikroreaktory nowej generacji będą nie tylko niezawodne, ale i znacznie tańsze w utrzymaniu.
Przeczytaj także:
Co równie istotne, badania przeszły pomyślnie testy wrażliwości. Algorytm zachowywał się stabilnie i skutecznie w szerokim zakresie parametrów wejściowych. To otwiera drzwi do dalszych prac nad wdrożeniem mikroreaktorów z autonomicznym systemem sterowania, które będą mogły działać nawet w ekstremalnych warunkach. I to bez udziału człowieka.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
