Pour la première fois, des chercheurs de l’Idaho National Laboratory, du Grainger College of Engineering de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et de l’Université Purdue ont utilisé un système de contrôle géographiquement distribué pour ajuster à distance et automatiquement la puissance d’un réacteur de recherche en temps réel, tandis que les systèmes de sécurité du réacteur ont conservé le contrôle total tout au long de l’opération.
En travaillant avec PUR1, un réacteur de recherche de faible puissance à Purdue, l’équipe a d’abord démontré des ajustements de puissance à distance via un système d’ajustement automatique appelé boucle de contrôle numérique, puis a rendu la boucle davantage autonome à l’aide d’un modèle d’apprentissage par renforcement fonctionnant dans un logiciel qui simule l’interaction des forces physiques au sein du réacteur. La démonstration a relié trois sites opérant ensemble en temps réel : des systèmes de calcul haute performance dans l’Idaho, le réacteur PUR1 dans l’Indiana et un environnement cloud Microsoft Azure en Virginie.
« Rechercher des opérations autonomes est essentiel pour l’avenir de l’énergie nucléaire ; c’est un élément clé pour rendre les futures centrales nucléaires plus sûres, plus efficaces et plus fiables », a déclaré Chris Ritter, directeur de la division Calcul scientifique et IA à l’INL. « L’idée est que si l’on peut modéliser un réacteur avec suffisamment de fidélité, on peut éventuellement laisser l’IA assister en toute sécurité son fonctionnement. L’analyse de sûreté est ce qui rend cela réel : le système analyse, prédit et ajuste, mais les contrôles de sécurité du réacteur ont toujours le dernier mot dans cette expérience. »
Au cours de cette démonstration, l’équipe a calculé et délivré des instructions pour le mouvement d’une barre de contrôle auxiliaire via la plateforme avancée de données et de contrôle DeepLynx de l’INL, en utilisant une connectivité cloud avec le jumeau numérique de PUR1, et les systèmes de calcul haute performance de l’INL. Depuis Idaho Falls, dans l’Idaho, l’équipe a ajusté la puissance du réacteur pour minimiser les petites fluctuations de puissance et a maintenu un fonctionnement stable du réacteur. L’équipe a démontré ces ajustements autonomes en direct sans aucune manipulation manuelle des barres de contrôle sur site.
« Cette avancée élargit considérablement le type d’expériences et de recherches sur les systèmes de contrôle que nous pouvons réaliser à PUR1 », a déclaré Stylianos Chatzidakis, professeur assistant à l’École de génie nucléaire et directeur associé du réacteur PUR1 à Purdue. « Les collaborations avec les laboratoires nationaux renforcent notre capacité à explorer des technologies de réacteurs innovantes et à former la prochaine génération d’ingénieurs nucléaires. »
Cette étape importante repose sur la technologie du jumeau numérique initialement démontrée en 2023 et sur les communications sécurisées du réacteur démontrées en 2025. Financé par le programme Recherche et développement dirigé par le laboratoire (LDRD), ce système analyse les conditions, prédit les résultats et s’ajuste de manière autonome, agissant comme un pont intelligent reliant les modèles virtuels aux systèmes physiques sans outrepasser les protections de sécurité essentielles. Cette approche est conforme aux exigences de la Nuclear Regulatory Commission en opérant parallèlement aux systèmes de contrôle de sécurité du réacteur, sans les remplacer.
« La technologie de l’énergie nucléaire est réimaginée sous tous les angles. Cette plateforme jouera un rôle clé dans la compréhension et l’optimisation des détails de l’intégration de ces conceptions émergentes avec les applications qui construisent l’épine dorsale de notre économie », a déclaré Timothy Grunloh, directeur associé de l’Illinois Nuclear Power Institute à l’Université de l’Illinois.
« Nos capacités permettent aux organisations d’exploiter des technologies avancées, en particulier l’IA, pour conduire des changements réels et évolutifs dans le secteur de l’énergie et d’autres industries à fort impact », a déclaré Nelli Babayan, directrice principale de l’IA fédérale américaine chez Microsoft. « Nous unifions les données, accélérons l’innovation et proposons des solutions plus efficaces et durables. »
La démonstration montre comment l’infrastructure numérique peut soutenir la science et la technologie nucléaires avancées. L’exploitation à distance et autonome du réacteur PUR1 fait directement progresser le défi Genesis Mission « Fournir une énergie nucléaire plus rapide, plus sûre, moins chère », l’effort national du Département de l’Énergie visant à utiliser l’IA pour accélérer la conception, l’octroi de licences, la fabrication, la construction et l’exploitation des réacteurs nucléaires avec des flux de travail intégrant l’humain dans la boucle.
Source : Idaho National Laboratory
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