Un gruppo di scienziati statunitensi ha sviluppato un algoritmo basato sulla fisica che potrebbe aprire la strada a reattori nucleari in miniatura capaci di regolare automaticamente la produzione di energia. La ricerca, guidata dall’Università del Michigan e finanziata dall’U.S. Department of Energy, si concentra su un tema chiave: come far sì che i microreattori nucleari possano funzionare in autonomia, senza la presenza costante di operatori umani, soprattutto in contesti remoti o militari.
Questi impianti compatti, noti come microreattori, hanno il potenziale di produrre fino a 20 megawatt di energia termica, sufficiente a generare elettricità o fornire calore. La loro dimensione ridotta li rende interessanti per basi militari isolate, comunità lontane dalle reti principali o persino per applicazioni navali. Per essere realmente efficaci, tuttavia, devono poter modulare rapidamente la potenza, un compito che nei grandi reattori viene svolto da operatori esperti.
Il cuore dello studio è un sistema di controllo predittivo a modello (Model Predictive Control, MPC). Questa tecnica utilizza modelli matematici per anticipare il comportamento del reattore e regolare di conseguenza i parametri di funzionamento. Nel caso specifico, l’algoritmo ottimizza la rotazione dei “tamburi di controllo” che circondano il nucleo centrale: quando le superfici rivestite con materiale assorbente neutronico sono rivolte verso l’interno, la potenza diminuisce; al contrario, quando sono orientate verso l’esterno, l’energia prodotta aumenta.
Per garantire l’accuratezza delle simulazioni, i ricercatori hanno integrato il sistema con PROTEUS, un set di strumenti di analisi avanzata per la fisica dei reattori. I test hanno mostrato che, anche con variazioni rapide della potenza richieste – fino al 20% al minuto – l’algoritmo manteneva uno scostamento minimo rispetto al valore obiettivo (0,234%). Un risultato notevole, raggiunto senza ricorrere all’AI ma basandosi unicamente su principi di fisica e matematica, un aspetto considerato fondamentale per le future autorizzazioni di sicurezza.
Secondo Brendan Kochunas, professore associato di ingegneria nucleare all’Università del Michigan e autore principale dello studio, questa tecnologia può facilitare la progettazione di reattori più sicuri e autonomi, offrendo ai fornitori un percorso praticabile verso la diffusione commerciale. Il principio è semplice: costruire sistemi di controllo e reattori come un tutt’uno, anziché adattare strumenti già pronti a impianti quasi completati.
Negli Stati Uniti sono già in corso numerosi progetti: la US Air Force ha assegnato fondi a Nano Nuclear Energy per valutare l’uso del reattore modulare Kronos in una base militare di Washington, mentre l’azienda Last Energy ha annunciato la costruzione di 30 microreattori in Texas.
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