美國的科學家們最近開發出一種基於物理學的算法，這項技術未來有望使核微反應堆能夠根據需求調整其功率輸出。這項研究由美國能源部核能辦公室資助，並由密西根大學主導。核微反應堆能夠產生高達 20 兆瓦的熱能，這些熱能可以用於提供熱量或電力。由於其小巧的體積，這些反應堆可能成為偏遠地區、軍事基地甚至船隻的高效能源來源。
此外，核微反應堆還能整合進電力網絡中，為其提供穩定的能源流。然而，為了符合電網不斷變化的需求，這些反應堆需要能夠調整功率輸出。在大型反應堆中，通常會有操作人員負責這些調整，但在偏遠地區部署人員來操作核微反應堆可能會變得困難甚至不切實際。因此，開發具備自動調整輸出能力的核微反應堆顯得尤為重要。
密西根大學研究團隊專注於高溫氣冷反應堆（HTGR），這種反應堆可以從微型反應堆擴展到大型模塊。該研究主要基於 Holos-Quad（第二代）模型，這是一種 HTGR 類型的微反應堆設計。研究團隊採用了模型預測控制（MPC）方法，這種方法可以預測未來行為，並在特定約束條件下優化控制過程。研究團隊開發了一種 MPC 控制器，該控制器優化了圍繞微反應堆核心的控制鼓的旋轉，當面向內部時降低功率，當面向外部時則增加功率。
在測試階段，當要求控制算法以每分鐘 20% 的速度調整功率時，該算法能夠在目標範圍內保持 0.234% 的誤差。此外，這一切都不依賴於人工智能（AI），這意味著自動控制系統的所有運作均基於物理和數學，且易於解釋，這對於通過監管審查至關重要。密西根大學核工程與放射科學的副教授 Brendan Kochunas 表示，許多美國的初創企業和傳統公司都在推進核微反應堆的近期和廣泛部署，而這項研究為以經濟可行的方式實現這一目標奠定了清晰的基礎。
目前，美國有多個公司正在推進核微反應堆項目。美國空軍最近向 Nano Nuclear Energy 頒發了一項直接進入第二階段的創新研究合同，以探討在華盛頓特區安科斯提亞-博林聯合基地（JBAB）部署其 Kronos 微模塊核反應堆的可行性。同時，位於華盛頓州的 Last Energy 也決定在德克薩斯州哈斯克爾縣建設 30 個核微反應堆。因此，這種基於物理的控制方法在長遠來看對於這些運營至關重要，一旦得到驗證，將能有效提升核微反應堆的運作效率。
進一步的敏感性測試證實了 MPC 控制器能夠針對廣泛的模型輸入進行有效操作，驗證了自動控制的可行性。Kochunas 表示，控制算法的成功與高保真模擬工具的整合，展示了我們現在能夠從零開始設計核反應堆及其儀器和控制系統，而不是試圖將控制系統適配於已完成的反應堆設計中。這項研究已發表在《核能進展》期刊上，標誌著核能技術向更自動化、安全和高效的方向邁出了重要一步。
