En busca de operaciones de plantas nucleares autónomas
Resulta que la investigación para la maestría fue solo la punta del iceberg. Aún quedaba trabajo por hacer.
Para la viabilidad futura de la energía nuclear, las pequeñas centrales ubicadas en zonas rurales son una clara posibilidad. Hasta ahora, las operaciones realizadas en plantas heredadas han implicado operaciones manuales intensivas, que son viables porque estas instalaciones operan al 100 por ciento de su capacidad y la energía entregada puede justificar los costos de mantener un gran personal. Pero los microrreactores distribuidos a escala y en áreas remotas no pueden permitirse una gran cantidad de talento humano. Es aquí donde ayudarán las operaciones autónomas supervisadas y examinadas minuciosamente.
Una pregunta principal fue: “¿Cómo hacemos la transición a operaciones autónomas en las centrales nucleares?” Fortier quería un enfoque integrado, un sistema de control de supervisión central en lugar de muchas partes interconectadas. Si bien era un requisito legítimo, el desafío aquí era modificar las operaciones que estaban destinadas principalmente a los humanos para que ahora también incluyan a las máquinas.
Fortier se dio cuenta de que no importa cuán completo fuera el marco de un sistema de control de supervisión, su alcance quedaría severamente limitado si su rigidez no podía adaptarse tanto a humanos como a máquinas. “Como todo está centrado en el ser humano, no permite elegir la mejor manera de realizar un procedimiento”, observa Fortier. ¿Qué pasaría si, en cambio, los humanos y las computadoras pudieran formar equipo y hacer lo que cada uno hace mejor, con intervención humana estratégica solo cuando sea necesario?
Colaboraciones facilitadas por el MIT
El objetivo era elegante, pero su alcance iba mucho más allá de una tesis de maestría. Un doctorado parecía una progresión natural, por lo que Fortier continuó su investigación hacia un doctorado después de completar su maestría en 2025.
Fue en la búsqueda de operaciones autónomas que Fortier descubrió el poder de las colaboraciones en el MIT. Su asesor de investigación, Sacit Cetiner, tiene un nombramiento conjunto con el MIT NSE y el Laboratorio Nacional de Idaho (INL). Para abordar el desafío de diseñar un sistema de control de supervisión autónomo con una interfaz hombre-máquina eficaz y de fácil adopción, Fortier trabajó con Katya Le Blanc, científica senior de factores humanos en INL. Una colaboración con el Laboratorio de Simulación de Sistemas Humanos del INL ayudó a Fortier a desarrollar una mejor comprensión del diseño de sistemas ciberfísicos.
“Soy principalmente un ingeniero y no tengo mucha experiencia en el comportamiento humano, por lo que la colaboración con INL fue un gran beneficio para mí. Obtuve mejores conocimientos sobre muchos aspectos, incluido lo que se quiere ver cuando un humano tiene que reemplazar una máquina cuando ya no está funcionando”, dice Fortier.
También aprovechó las colaboraciones con Westinghouse, una organización líder en diseño y proveedor de plantas de energía nuclear actual y de próxima generación (Fortier completó una pasantía de verano allí en 2025) para probar las ideas que tenía sobre soluciones de operaciones autónomas.
En el MIT, Fortier aprendió teoría de control de uno de sus coasesores, Anuradha Annaswamy, fundadora y directora del Laboratorio de Control Activo-Adaptable del Departamento de Ingeniería Mecánica. “Ella es una experta en sistemas de control, lo que realmente me beneficia porque, si bien puedo explicar qué hacer con una planta de energía nuclear, ella puede ayudarme a comprender mejor cómo realizar las operaciones desde la perspectiva de los sistemas de control”, dice Fortier.
Annaswamy asesora a Fortier sobre el marco y la ejecución del sistema de control de supervisión. Fortier también ha estado tomando clases relacionadas con sistemas de control para construir una base en la disciplina. Curtis Smith, ex director de la División de Investigación Reguladora y de Seguridad Nuclear del INL, y ahora Profesor KEPCO de Práctica de Ciencias e Ingeniería Nucleares en el MIT NSE, es el otro coasesor de Fortier.
Una progresión paso a paso hacia la autonomía
Fortier aclara que los sistemas operativos que está diseñando incorporarán un movimiento gradual y sistemático hacia la autonomía para generar confianza con los usuarios. “Cuando introducimos un procedimiento automatizado que le guía paso a paso a través de lo que estaría haciendo de todos modos, resulta tranquilizador y genera confianza”, señala Fortier. Su trabajo doctoral se centra en incorporar operaciones orientadas a objetivos donde un sistema de control puede crear la secuencia de eventos necesarios para alcanzar el objetivo, en lugar de seguir un procedimiento operativo predeterminado.
Otro punto tranquilizador es que Fortier está desarrollando una automatización basada en un proceso llamado autómatas de estados finitos que, a diferencia de la IA, es muy transparente en su ejecución. Las ventajas de los autómatas de estados finitos, que también estudió exhaustivamente durante una pasantía en INL en el verano de 2024, es que es un sistema de eventos discretos. Esto significa que cada movimiento en el marco de automatización está impulsado por eventos (si esto sucede, haz aquello), por lo que se ajusta a las condiciones actuales en la planta y las transiciones entre varios estados o eventos de manera muy clara. Se trata de abordar un problema complejo a través de la automatización convencional, no de la automatización impulsada por la IA. “No utilizamos un enfoque estadístico basado en datos como el aprendizaje automático porque todavía no tenemos las herramientas para validar el funcionamiento de dichos sistemas”, afirma Fortier.
Impacto futuro
El trabajo de Fortier en el desarrollo de la automatización de plantas nucleares es tan prometedor que fue una de las ganadoras de la edición de 2025 del Concurso Estudiantil de Investigación y Desarrollo de Innovaciones en Energía Nuclear del Programa Universitario de Energía Nuclear del Departamento de Energía.
El uso del programa de automatización de plantas nucleares en equipos de próxima generación brindará la tracción necesaria en el desarrollo y despliegue de microrreactores comerciales.
Pero primero vendrá el trabajo de ampliar el sistema de control de supervisión, tomando prestados los conocimientos adquiridos en el trabajo sobre un pequeño aspecto del control. Fortier está entusiasmado con el camino y las posibilidades que le esperan. “Las colaboraciones con otras personas y las relaciones que hemos establecido con las partes interesadas realmente han ayudado a generar un impacto y han respaldado la relevancia del trabajo”, dice. “A veces, cuando estás atrapado en tu propia burbuja, esa perspectiva exterior es realmente útil”.