« Ces mini-réacteurs s’ajustent tout seuls automatiquement » : l’Amérique dévoile ses robots nucléaires secrets qui fonctionnent sans surveillance humaine

Les micro-réacteurs nucléaires, avec leur potentiel de production d’énergie jusqu’à 20 mégawatts, suscitent un intérêt croissant. Leur taille compacte leur permet de s’adapter à des environnements variés comme les zones éloignées, les installations militaires, voire les navires. Toutefois, l’ajustement de leur puissance en fonction des besoins énergétiques fluctuants pose un défi. Alors que les grands réacteurs bénéficient de l’intervention humaine pour ces ajustements, cela devient compliqué, voire impossible, pour les micro-réacteurs dans les lieux reculés. C’est dans ce contexte que des chercheurs américains ont développé un algorithme basé sur la physique pour permettre aux micro-réacteurs d’ajuster automatiquement leur production d’énergie.

Optimisation autonome des micro-réacteurs

Le projet, dirigé par l’Université du Michigan, s’est concentré sur les réacteurs à haute température refroidis au gaz (HTGR), pouvant évoluer de micro-réacteurs à des modules plus importants. Le modèle utilisé, Holos-Quad (Gen 2+), est un exemple de ces micro-réacteurs. Les chercheurs ont appliqué le contrôle prédictif basé sur un modèle (MPC), une méthode qui prédit le comportement futur pour optimiser le contrôle sur une période définie. L’algorithme développé ajuste la rotation des tambours de contrôle entourant le cœur du micro-réacteur, diminuant la puissance lorsqu’ils sont tournés vers l’intérieur, et l’augmentant lorsqu’ils sont tournés vers l’extérieur. L’intégration de PROTEUS, un outil de simulation avancé pour l’analyse des réacteurs, a permis d’assurer la précision du modèle dans la représentation du fonctionnement des micro-réacteurs.

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Tests de l'algorithme

Lors de tests, l'algorithme a démontré une précision remarquable, maintenant la puissance à seulement 0,234 % de l'objectif lorsqu'il était ajusté de 20 % par minute. Ce succès a été atteint sans recours à l'intelligence artificielle, ce qui signifie que tout le contrôle automatisé repose sur des principes de physique et de mathématiques, un atout majeur pour passer les examens réglementaires. Brendan Kochunas, professeur associé à l'Université du Michigan, a souligné que cette approche offre aux fabricants de réacteurs une voie claire vers une conception économiquement viable, avec des systèmes de contrôle autonomes plus sûrs et sécurisés. Plusieurs projets de micro-réacteurs nucléaires sont en cours aux États-Unis, et cette méthode basée sur la physique pourrait jouer un rôle crucial dans leur succès futur.

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Impact sur l'industrie des micro-réacteurs

De nombreuses entreprises, des jeunes pousses aux sociétés établies, se tournent vers le déploiement des micro-réacteurs. Par exemple, la société d'énergie nucléaire Nano Nuclear Energy a reçu un contrat d'innovation de la US Air Force pour explorer la faisabilité de déployer son réacteur modulaire Kronos dans une base militaire à Washington D.C. De même, Last Energy, basée à Washington, prévoit de construire 30 micro-réacteurs nucléaires au Texas. Ces développements témoignent de l'importance de solutions comme l'algorithme basé sur la physique pour assurer un contrôle autonome efficace. Les tests de sensibilité ont confirmé le bon fonctionnement du contrôleur MPC pour une large gamme d'entrées, validant ainsi la faisabilité du contrôle autonome.

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Vers une conception intégrée des réacteurs

Le succès de l'algorithme de contrôle et son intégration avec des outils de simulation haute fidélité ouvrent une nouvelle voie dans la conception des réacteurs nucléaires. Il est désormais possible de concevoir les réacteurs ainsi que leurs systèmes d'instrumentation et de contrôle de manière intégrée, plutôt que d'adapter ces systèmes à un design de réacteur déjà existant. Cette approche pourrait révolutionner la manière dont les réacteurs sont construits et validés, offrant une plus grande flexibilité et sécurité. La recherche, publiée dans la revue Progress in Nuclear Energy, représente une avancée significative dans le développement et le déploiement de micro-réacteurs nucléaires.

Alors que ces avancées technologiques soulèvent de nouvelles possibilités pour les micro-réacteurs nucléaires, elles posent également des questions importantes. Comment ces systèmes autonomes seront-ils intégrés dans les infrastructures existantes et quelles seront les implications pour la réglementation et la sécurité ?