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基于物理算法助力核微反应堆实现自主功率调节

2025-09-25 11:44     来源:中国核技术网     美国 核微反应堆 自主功率调节 MPC控制器 高温气冷反应堆 核物理美国

美国科学家提出了一种创新的基于物理的算法,旨在使核微反应堆能够根据需求自动调整功率输出。该研究由美国能源部核能办公室资助,密歇根大学牵头,聚焦于高温气冷反应堆(HTGR)的研究,特别是Holos-Quad(Gen 2+)这一微反应堆设计。

爱达荷国家实验室的DOME微反应器试验台

核微反应堆以其小巧的体积和高效的能源产出,成为偏远地区、军事设施及船舶的理想能源选择。然而,其电力输出需灵活调整以适应电网需求的变化。为此,密歇根大学研究团队开发了一种模型预测控制(MPC)控制器,该控制器能够优化围绕微反应堆中心核心的控制鼓的旋转,实现功率的精准调节。当控制鼓面向内部时,功率降低;面向外部时,功率增加。研究团队还集成了PROTEUS模拟工具集,确保模型能准确反映核微反应堆的实际运行。

在测试阶段,该控制算法展现出了卓越的性能。当要求以每分钟20%的速度增减功率时,算法能将输出稳定在目标值的0.234%以内,且无需人工智能辅助。“这意味着负载跟踪操作的自动控制完全基于物理和数学原理,易于解释且符合监管审查要求。”密歇根大学核工程与放射科学副教授布伦丹·科丘纳斯表示。他进一步指出,这一成果为核微反应堆的广泛部署提供了经济可行的路径,有助于设计出更安全、可靠的自主控制系统。目前,仅在美国就有多家公司正推进多个核微反应堆项目,这种基于物理的算法验证后,将对长远操作至关重要。



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