Progrès dans le contrôle des réacteurs nucléaires : Un nouveau système de contrôle intelligent doté d’une plus grande capacité d’adaptation

Des chercheurs de l’université de Chine du Sud, de l’université Tsinghua et de l’université technique de Munich ont mis au point un modèle d’incertitude pour l’ensemble du système et un système intelligent de contrôle optimisé de la puissance du réacteur nucléaire spatial, avec une réponse plus rapide, une plus grande précision de contrôle et une meilleure capacité d’adaptation dans des conditions d’incertitude. Ces résultats de recherche fournissent de nouvelles idées et solutions pour améliorer le niveau d’intelligence et la capacité de contrôle autonome des systèmes d’énergie nucléaire avancés dans des environnements complexes.

Incertitude de couplage des multiparamètres du système et analyse de sensibilité

L’approximation de la simulation théorique et l’ajustement de la corrélation empirique dans le processus expérimental entraînent l’incertitude du modèle du système. En outre, le dispositif du réacteur spatial s’accompagnerait de mouvements à plusieurs degrés de liberté tels que des montées, des descentes, des oscillations et des inclinaisons dans l’environnement spatial changeant, ce qui entraîne l’incertitude des paramètres du modèle neutronique et thermohydraulique du réacteur. Dans le même temps, les capteurs et les actionneurs du système de contrôle présentent également une incertitude due aux perturbations environnementales. L’incertitude du système des réacteurs spatiaux doit être quantifiée pour garantir un fonctionnement sûr et fiable.

« Cette étude propose un nouveau modèle de réacteur nucléaire spatial qui peut être appliqué à des environnements complexes et incertains, et clarifie le mécanisme de couplage incertain des paramètres neutroniques, des paramètres thermohydrauliques et des paramètres du système de contrôle des réacteurs spatiaux dans des conditions de mouvement, ce qui peut améliorer la vitesse de réponse et la précision du suivi de la charge du réacteur spatial », a déclaré Run Luo, l’auteur correspondant. « Nous espérons que cette avancée éclairera les recherches futures et les pratiques de l’industrie nucléaire. »

Un contrôle plus stable et plus précis du réacteur nucléaire

il est difficile pour les contrôleurs PID traditionnels de s’adapter au contrôle des systèmes incertains du réacteur nucléaire et ils ne peuvent pas obtenir des performances de contrôle optimales. D’une part, compte tenu de l’incertitude du système et des caractéristiques variables dans le temps des réacteurs spatiaux, des méthodes d’optimisation intelligente multi-objectifs ont été appliquées à la conception du contrôleur des systèmes d’incertitude afin d’améliorer les capacités de contrôle adaptatif du réacteur spatial dans cette étude.

D’autre part, en raison de la complexité du système du réacteur spatial et du fort couplage entre les paramètres du sous-système, le processus d’acquisition expérimentale des paramètres de contrôle optimaux dans des conditions d’incertitude est très inefficace et prend beaucoup de temps, et il est difficile d’obtenir une solution optimale globale.Par rapport à la conception de l’optimisation du contrôleur qui repose sur l’expérience manuelle, la méthode intelligente NSGA-II est appliquée pour l’optimisation multi-objectifs des problèmes de conception du contrôleur. Cette étude a permis d’obtenir un contrôle plus stable et plus précis du réacteur spatial.

La conception intelligente de l’optimisation conduit à une meilleure adaptabilité

L’analyse de l’équipe de recherche a révélé un mécanisme de couplage incertain des paramètres neutroniques, des paramètres thermohydrauliques et des paramètres du système de contrôle des réacteurs spatiaux dans des conditions de mouvement. En outre, l’équipe de recherche a conçu un système de contrôle intelligent pour améliorer la vitesse de réponse du système et la précision du suivi de la charge dans des conditions d’incertitude. Les résultats de la recherche montrent que les erreurs de contrôle de IATE, MSE et MPD après optimisation sont toutes inférieures à celles des valeurs avant optimisation, et les contrôleurs intelligents optimisés ont un dépassement plus faible, moins d’oscillation et un temps plus court pour atteindre un nouvel état stable lorsque l’on considère l’incertitude du système.

Cette recherche peut fournir de nouvelles idées pour les problèmes de contrôle des systèmes d’énergie nucléaire avancés et améliorer les capacités de contrôle anti-interférence et adaptatif des réacteurs nucléaires dans des environnements complexes et incertains, ce qui pourrait être appliqué à la recherche future sur le contrôle intelligent des réacteurs avancés et aux pratiques de l’industrie nucléaire.

Légende illustration : Cheminée centrale nucléaire ( GEN AI )

Article : « Dynamic model uncertainty analysis and control system multi-objective optimization of space nuclear reactor » – DOI: 10.1007/s41365-025-01710-7

Source : U. Tsinghua