根据密歇根大学主导发表在《核能进展》杂志上的一项研究，一种基于物理的新算法为可按需自主调整功率输出的核微反应堆开辟了道路。

核微反应堆便于运输，能产生高达20兆瓦的热能或电能，除其他用途外，还可应用于农村社区、灾区、军事基地甚至货船等偏远地区。若将核微反应堆并入电网，可提供稳定、无碳的能源，但需具备负荷跟踪能力，即能根据需求变化调整功率输出。在大型反应堆中，需工作人员手动调整，这在偏远地区成本过高，阻碍了其推广。

密歇根大学核工程与放射科学副教授、该研究通讯作者布伦丹·科丘纳斯(Brendan Kochunas)称：“美国许多初创企业和传统公司都在推动近期广泛部署核微反应堆，我们的工作为以经济可行的方式实现这一目标开辟了清晰途径，还能帮助供应商设计出更安全、可靠的自主控制系统反应堆。”

本研究聚焦高温气冷堆(HTGR)，这是一种规模可从微型扩展到大型的先进核反应堆。研究人员基于Holos-Quad(第二代+)模型(一种HTGR型微反应堆设计)，概述了保留功率密度、入口冷却剂温度、堆芯压力和流速等关键参数的简化微反应堆模型。

研究团队利用模型预测控制(MPC)方法，在特定约束条件下优化特定时间段内的控制。他们开发了一种MPC控制器，用于优化围绕微反应器中心核心的控制鼓旋转，向内旋转降低功率，向外旋转增加功率。

为确保模型基于现实且准确代表微反应器运行，研究人员集成了PROTEUS——一套用于高保真反应堆物理分析的模拟工具集。当以每分钟20%的速度增减功率时，控制算法误差保持在目标值的0.234%以内。且所有操作无需人工智能，负载跟踪运行的自动控制均基于物理和数学，易于解释，这是通过监管审查的必要条件。

广泛的敏感性测试证实，MPC控制器适用于广泛的模型输入，验证了自主控制的可行性。科丘纳斯表示：“控制算法的成功以及与高保真模拟工具的集成表明，我们现在可以从头开始设计核反应堆及其仪表和控制系统，而非试图将I&C(仪表和控制)系统改装到几乎完整的反应堆设计中。”

更多信息：Sooyoung Choi 等人，基于模型预测控制的高保真微反应器负荷跟踪模拟，《核能进展》(2025)