微型核反应堆利用算法自主调节输出功率

美国密歇根大学研究团队开发出一项基于物理学的新算法，可控制微型核反应堆按需自主调节输出功率。相关研究成果发表于最新一期《核能进展》杂志。

研究团队表示，目前，美国多家初创企业与传统公司正积极推动微型核反应堆的规模化短期部署，最新成果让实现该目标变得为经济可行。

微型核反应堆热输出最高可达20兆瓦，具有便于运输、适用场景多样等优势，可用于供热或发电，适合偏远社区、灾区、军事基地乃至货运船舶等场景。若接入电网，也能提供稳定的零碳能源。

然而，这类反应堆需具备“负荷跟踪”能力，即根据实际需求动态调整输出功率。大型核电站通常依赖人工调节，但在偏远地区，人工操作成本高昂，成为制约微型反应堆推广的关键障碍。

本研究聚焦于高温气冷堆——一种可灵活扩展规模的先进堆型。基于其微型化设计，研究团队构建了一个简化模型，保留了功率密度、冷却剂入口温度、堆芯压力与流速等核心参数。

团队采用了模型预测控制（MPC）方法，即在设定约束与时间范围内实现对系统行为的预测与优化控制。他们专门设计了一款MPC控制器，通过调控反应堆中心控制鼓的旋转角度来调节功率：向内旋转降功率，向外旋转升功率。而且，为确保模型真实准确反映堆芯运行状态，他们还引入了高保真反应堆物理分析工具PROTEUS进行仿真验证。

测试表明，在每分钟增减20%功率的任务中，该控制算法的误差始终低于目标值的0.234%。整个过程未使用人工智能，完全基于物理原理与数学计算，结构清晰、可解释性强。这些特性有利于通过监管审查。大量灵敏度测试也进一步证实，该MPC控制器能适应多种模型输入条件，验证了自主控制的广泛适用性。

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