A Universidade Purdue, nos Estados Unidos, concluiu o primeiro teste de controle de potência autônomo remoto em tempo real de um reator nuclear em todo o país, construindo um ciclo fechado de gêmeo digital entre estados

De acordo com pt.wedoany.com-A Universidade Purdue (Purdue University), em conjunto com o Laboratório Nacional de Idaho (Idaho National Laboratory, INL) e a Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (UIUC), realizou pela primeira vez nos Estados Unidos o ajuste experimental remoto, automático e em tempo real da potência de um reator nuclear. Essa demonstração validou a construção de um ciclo fechado de controle abrangendo três localidades — os estados de Indiana, Idaho e Virgínia —, oferecendo um paradigma de engenharia de ponta para o monitoramento remoto centralizado e o despacho automatizado de reatores avançados a centenas ou até milhares de milhas de distância no futuro.

O teste foi realizado com base no Reator Número Um da Universidade Purdue (Purdue University Reactor Number One, PUR-1), com 64 anos de história. Esse reator de pesquisa tipo piscina, com potência nominal de aproximadamente 10 quilowatts (kW), passou por uma modernização digital em 2019, tornando-se o primeiro reator dos Estados Unidos com instrumentação e controle (Instrumentation and Control, I&C) totalmente digitais a obter licença de operação da Comissão Reguladora Nuclear dos Estados Unidos (Nuclear Regulatory Commission, NRC). Sobre essa base digital, o professor assistente da Universidade Purdue e vice-diretor do PUR-1, Stylianos Chatzidakis, liderou uma equipe que desenvolveu, em 2023, um gêmeo digital vivo de alta fidelidade (Live digital twin) e, em 2025, integrou uma camada de comunicação criptografada quântica-segura (Quantum-secure layer), fornecendo o suporte central para este teste de controle em ciclo fechado.

Nesta demonstração de ciclo fechado inter-regional, o Laboratório Nacional de Idaho executou os modelos centrais de análise e previsão em seu cluster de computação de alto desempenho localizado em Idaho, o Microsoft Azure forneceu a conexão de comunicação em nuvem na Virgínia, e a Universidade de Illinois auxiliou no fluxo de dados entre os múltiplos nós. O sistema de controle distribuído, por meio da plataforma avançada de dados e controle DeepLynx do INL, do sistema de gêmeo digital do PUR-1 e do centro de supercomputação, calculou remotamente e enviou comandos de deslocamento da barra de controle auxiliar (Auxiliary control rod) para o local em Indiana, atenuando assim pequenas perturbações de potência e mantendo a operação estável do reator, sem necessidade de intervenção manual de operadores no local para ajustar as barras de controle durante todo o processo.

O teste abordou especificamente a simulação de resposta dinâmica às flutuações severas de carga que podem surgir no futuro quando a energia nuclear alimentar diretamente grandes data centers de IA (Data centers), como a demanda de transientes de potência da ordem de 100 megawatts em uma única ocorrência. A equipe de desenvolvimento implantou um modelo de aprendizado por reforço (Reinforcement-learning model) no lado do algoritmo, a fim de verificar se o sistema poderia concluir de forma autônoma ajustes finos rápidos de acompanhamento de potência, sob a premissa de estar estritamente limitado pelo próprio sistema de proteção de hardware independente do PUR-1; durante o teste, o sistema original de proteção por intertravamento físico de segurança do reator manteve sempre a autoridade de controle final e a prioridade absoluta de desligamento.

Chatzidakis enfatizou que o foco de aplicação de curto prazo dessa tecnologia está atualmente no monitoramento remoto em nível de frota (Remote monitoring), por exemplo, a supervisão unificada de múltiplos pequenos reatores modulares (SMR) no mesmo sítio em uma única sala de controle centralizada, ou a coordenação, pela sede da concessionária, do estado operacional e dos dados de manutenção preditiva de centenas de unidades de pequenos reatores em todo o país, comprimindo significativamente os custos de operação e manutenção. Quanto à operação altamente autônoma (Autonomous operation), em reatores convencionais e SMRs comerciais ainda será necessário manter operadores no local por longo prazo, e a reserva técnica relacionada destina-se principalmente a cenários de aplicação especiais, como microrreatores na superfície lunar (Microreactors on the moon) ou ambientes de espaço profundo extremos onde não é possível manter pessoal por longos períodos.

Os resultados deste teste não apenas impulsionam a "Missão Genesis" (Genesis Mission) do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE), que explora a aceleração da inovação em todo o ciclo de vida da energia nuclear por meio da inteligência artificial, como também a experiência prática relacionada será profundamente integrada ao projeto nacional de P&D nuclear de segunda fase "Prometheus" (Prometheus), liderado pelo INL, com um montante total de 60 milhões de dólares.