Lauren Fortier do MIT Desenvolve Automação para Operações de Usinas Nucleares

A energia nuclear, embora reconhecida como uma fonte de energia limpa, enfrenta o desafio de se tornar economicamente competitiva e viável para uma adoção mais ampla. É nesse cenário que Lauren Fortier, estudante de doutorado do segundo ano no Departamento de Ciência e Engenharia Nuclear (NSE) do MIT, está fazendo a diferença. Fortier está na vanguarda do desenvolvimento de protocolos de operação remota para o controle autônomo de usinas nucleares, um passo crucial para o futuro da energia atômica.

Experiência da Marinha e a busca por eficiência

A jornada de Fortier começou muito antes de seu ingresso no MIT. Após concluir sua graduação em ciência e engenharia de materiais na Northwestern University, ela supervisionou as operações de usinas nucleares em um porta-aviões da Marinha dos EUA no Mar da China Meridional. Essa experiência única a fez perceber a dependência total da energia nuclear para a movimentação da embarcação, e a fez se apaixonar pelos aspectos operacionais e pela ciência por trás do funcionamento das usinas.

"Foi uma experiência única que você não vê facilmente em nenhum outro lugar, especialmente a completa dependência da energia nuclear. A única maneira de se mover pelo oceano é se você tiver aquele reator nuclear funcionando", afirma Fortier.

No entanto, essa vivência também a tornou ciente das deficiências dos processos existentes. Fortier notou que muitas operações das usinas eram intensamente manuais, o que a levou a questionar se poderiam ser menos dependentes da intervenção humana.

Do Mestrado ao Doutorado: O Caminho para a Autonomia

A Marinha ofereceu a Fortier a oportunidade de cursar um mestrado, e ela escolheu engenharia nuclear no MIT para aprofundar seu trabalho. "Minhas experiências na área nuclear até então tinham sido esmagadoramente positivas, então pensei em desenvolvê-las e sair do reino das operações para o acadêmico", explica Fortier. Seu intenso treinamento na Marinha a preparou para o rigor acadêmico do MIT.

Para seu mestrado, Fortier desenvolveu um sistema de controle supervisório para a operação de usinas nucleares, utilizando um simulador que apresentava uma forte resposta termo-hidráulica. A premissa era que as lições aprendidas nas simulações poderiam ser aplicadas a situações do mundo real.

No entanto, a pesquisa do mestrado foi apenas o começo. Fortier percebeu que havia muito mais a ser feito para tornar a energia nuclear viável no futuro, especialmente com a ascensão dos pequenos reatores, ou microrreatores, que poderiam ser distribuídos em larga escala e em áreas rurais. As operações em usinas legadas dependem de um grande número de funcionários devido à sua capacidade total e aos custos justificáveis. Mas microrreatores em larga escala e remotos não podem arcar com uma equipe tão vasta, o que torna as operações autônomas supervisionadas e rigorosamente verificadas essenciais.

A questão central se tornou: "Como fazemos a transição para operações autônomas em usinas nucleares?". Fortier buscou uma abordagem integrada, um sistema de controle supervisório centralizado, em vez de muitas partes interligadas. O desafio era adaptar operações projetadas principalmente para humanos para incluir também máquinas. Ela percebeu que um sistema rígido limitaria o escopo, e propôs uma colaboração estratégica onde humanos e computadores trabalham juntos, com intervenção humana apenas quando necessário.

Esse objetivo ambicioso levou Fortier a prosseguir para o doutorado após concluir o mestrado em 2025.

Colaborações Estratégicas e Abordagem Transparente

Na sua pesquisa de doutorado, Fortier tem se beneficiado de diversas colaborações no MIT e com instituições externas. Seu orientador, Sacit Cetiner, possui um cargo conjunto no MIT NSE e no Idaho National Laboratory (INL). Para abordar a interface humano-máquina em um sistema de controle supervisório autônomo, Fortier trabalhou com Katya Le Blanc, cientista sênior de fatores humanos no INL, e com o Laboratório de Simulação de Sistemas Humanos do INL.

"Sou muito engenheira e não tenho muita experiência em comportamento humano, então a colaboração com o INL foi um grande benefício para mim. Obtive melhores insights em muitos aspectos, incluindo o que você quer ver quando um humano precisa assumir o controle de uma máquina quando ela não está mais funcionando", afirma Fortier.

Ela também colaborou com a Westinghouse, uma organização líder em projeto e fornecimento de usinas nucleares de gerações atuais e futuras, onde completou um estágio de verão em 2025 para testar suas ideias. No MIT, Fortier aprendeu teoria de controle com Anuradha Annaswamy, co-orientadora e diretora do Active-Adaptive Control Laboratory, e também é co-orientada por Curtis Smith, professor no MIT NSE.

Fortier esclarece que os sistemas operacionais que ela está projetando incorporarão um movimento gradual e sistemático em direção à autonomia, a fim de construir confiança com os usuários. "Quando introduzimos um procedimento automatizado que o guia passo a passo pelo que você faria de qualquer maneira, isso é tranquilizador e constrói confiança", observa Fortier.

Crucialmente, a automação desenvolvida por Fortier é baseada em um processo chamado autômatos de estados finitos. Ao contrário da inteligência artificial (IA) ou do aprendizado de máquina, este método é extremamente transparente em sua execução. É um sistema de eventos discretos, o que significa que cada movimento na estrutura de automação é orientado por eventos – "se isso acontecer, faça aquilo" – ajustando-se às condições atuais da usina e fazendo transições claras entre vários estados ou eventos.

"Não estamos usando uma abordagem estatística baseada em dados como aprendizado de máquina porque ainda não temos as ferramentas para validar a operação de tais sistemas", explica Fortier, destacando a importância da segurança e da validação no setor nuclear.

O trabalho promissor de Fortier foi reconhecido com um prêmio na edição de 2025 da Competição Estudantil de Inovações em Pesquisa e Desenvolvimento de Energia Nuclear, do Programa de Energia Nuclear Universitária do Departamento de Energia dos EUA.

A aplicação desse programa de automação em equipamentos de próxima geração trará o impulso necessário para o desenvolvimento e implantação de microrreatores comerciais. Fortier está otimista com o futuro, enfatizando o valor das colaborações: "As colaborações com outras pessoas e os relacionamentos que estabelecemos com as partes interessadas realmente ajudaram a causar um impacto e apoiaram a relevância do trabalho", conclui. "Às vezes, quando você está preso em sua própria bolha, essa perspectiva externa é muito útil."