MIT Nükleer Bilim ve Mühendislik Bölümü doktora öğrencisi Lauren Fortier, nükleer santrallerin daha az insan gücüyle, güvenli ve denetlenebilir biçimde işletilebilmesi için otonom kontrol sistemleri geliştiriyor. ABD Donanması’nda nükleer reaktör işletme deneyimine sahip Fortier’in çalışmaları özellikle uzak bölgelerde kurulması planlanan küçük ve mikroreaktörlerin ekonomik açıdan uygulanabilir hale gelmesine katkı sağlamayı hedefliyor.
Nükleer enerjinin temiz enerji seçenekleri arasında daha geniş ölçekte kullanılabilmesi için güvenli olmasının yanı sıra ekonomik açıdan da rekabetçi hale gelmesi gerekiyor. MIT’de yürütülen yeni çalışmaların odak noktalarından biri de tam olarak bu: Santral operasyonlarında insan gücüne olan ihtiyacı azaltabilecek, ancak güvenlik ve denetlenebilirlikten taviz vermeyecek otomasyon sistemleri geliştirmek.
Bu alanda çalışan isimlerden biri, MIT Nükleer Bilim ve Mühendislik Bölümü’nde ikinci yıl doktora öğrencisi olan Lauren Fortier. Fortier, nükleer tesislerin uzaktan işletilmesine ve otonom kontrolüne yönelik protokoller geliştiriyor.
Nükleer enerjiyle tanışması ABD Donanması’nda başladı
Fortier’in nükleer enerji alanındaki kariyeri akademide başlamadı.
Northwestern Üniversitesi’nde malzeme bilimi ve mühendisliği eğitimi alan Fortier, üniversite yıllarında ROTC bursundan yararlandı. Mezuniyetinin ardından ABD Donanması’nda görev yaparak Güney Çin Denizi’nde bulunan bir Amerikan uçak gemisindeki nükleer santral operasyonlarının denetlenmesinde görev aldı.
Bu deneyim ona nükleer enerjinin günlük operasyonlar açısından ne kadar kritik olduğunu doğrudan gösterdi. Nükleer reaktörün yalnızca enerji üretmekle kalmadığı; dev bir uçak gemisinin okyanusta hareket edebilmesinin de reaktörün kesintisiz ve güvenli biçimde çalışmasına bağlı olduğu bir ortamda görev yaptı.
Fortier, nükleer tesis işletmeciliğinin bilimsel ve teknik yönlerine giderek daha fazla ilgi duymaya başladı. Ancak aynı zamanda sistemdeki bazı sorunları da fark etti.
Özellikle birçok işlemin hâlâ yoğun biçimde manuel olarak yürütülmesi dikkatini çekti. Bu durum Fortier’in aklına temel bir soru getirdi: Nükleer tesisler aynı güvenlik düzeyini koruyarak daha az manuel müdahaleyle işletilebilir miydi?
Donanmadan MIT’ye
Fortier bu soruları düşünürken ABD Donanması kendisine belirli alanlardan birinde yüksek lisans eğitimi alma fırsatı sundu. Fortier tercihini MIT’de nükleer mühendislikten yana kullandı.
Donanmadaki nükleer enerji deneyimini akademik çalışmalarla geliştirmek isteyen Fortier, böylece operasyon dünyasından araştırma dünyasına geçiş yaptı. Donanmada aldığı yoğun teknik eğitimin MIT’de karşılaştığı zorlu akademik programa da önemli bir hazırlık sağladığını belirtiyor.
Yüksek lisans çalışmasında nükleer santrallerin işletilmesi için bir üst düzey gözetim ve kontrol sistemi geliştirdi. Çalışmalarında güçlü termal-hidrolik tepki özelliklerine sahip bir simülatör kullandı ve simülasyondan elde edilen sonuçların gerçek santral operasyonlarına aktarılabileceği varsayımından hareket etti.
Ancak yüksek lisans araştırması, ortaya çıkan problemin beklenenden çok daha kapsamlı olduğunu gösterdi.
Küçük reaktörler için büyük personel kadroları sürdürülebilir değil
Günümüzde büyük ölçekli geleneksel nükleer santraller, yüksek kapasitede sürekli çalıştıkları için çok sayıda uzman personelin maliyetini karşılayabiliyor.
Ancak gelecekte nükleer enerjinin farklı bir modeli daha fazla önem kazanabilir: uzak ve kırsal bölgelerde kurulabilecek küçük reaktörler ve mikroreaktörler.
Bu tesislerin geniş bir coğrafyaya çok sayıda dağıtılması durumunda her reaktörde büyük bir uzman işletme ekibi bulundurmak ekonomik açıdan gerçekçi olmayabilir.
Fortier’in üzerinde çalıştığı denetlenebilir otonom operasyon sistemlerinin önemi de burada ortaya çıkıyor. Amaç, insan operatörleri tamamen sistemden çıkarmak değil; insanların ve makinelerin güçlü oldukları alanları birlikte kullanabilecekleri bir yapı oluşturmak.
İnsan mı makine mi? MIT’nin yaklaşımı: İkisi birlikte
Fortier’in araştırmasının merkezindeki sorulardan biri, “Nükleer santraller otonom işletmeye nasıl geçirilebilir?”
Başlangıçta birbiriyle bağlantılı birçok farklı bileşen yerine, operasyonların tamamını yönlendirebilecek merkezi bir üst düzey kontrol sistemi oluşturmayı hedefledi. Ancak burada önemli bir problem ortaya çıktı: Mevcut nükleer santral prosedürlerinin büyük bölümü insan operatörler düşünülerek tasarlanmıştı.
Bu nedenle yalnızca mevcut sistemi otomatikleştirmek yeterli olmayacaktı.
Fortier’e göre aşırı derecede insan merkezli tasarlanmış prosedürler, belirli bir işlemi gerçekleştirmek için en uygun yöntemin seçilmesini sınırlayabiliyor.
Araştırmada bunun yerine insanların ve bilgisayarların birlikte çalıştığı bir model üzerinde duruluyor. Makine, uygun olduğu süreçleri yürütürken insan operatör yalnızca gerekli durumlarda stratejik olarak sisteme müdahale ediyor.
MIT ve Idaho National Laboratory iş birliği
Araştırmanın kapsamı yüksek lisans tezinin sınırlarını aşınca Fortier doktora çalışmalarına devam etme kararı aldı. 2025 yılında yüksek lisansını tamamladıktan sonra aynı araştırma alanını doktora düzeyinde geliştirmeye başladı.
Çalışmalarında MIT’nin farklı disiplinleri ve ABD’nin önemli nükleer araştırma kuruluşlarıyla iş birlikleri kritik rol oynuyor.
Fortier’in danışmanı Sacit Cetiner, hem MIT Nuclear Reactor Laboratory hem de Idaho National Laboratory (INL) ile bağlantılı olarak görev yapıyor. Fortier, insanların kolayca kullanabileceği bir insan-makine arayüzüne sahip otonom kontrol sistemi geliştirmek amacıyla INL’de kıdemli insan faktörleri bilim insanı Katya Le Blanc ile çalıştı.
INL bünyesindeki Human System Simulation Laboratory ile gerçekleştirilen iş birliği ise Fortier’in siber-fiziksel sistemlerin tasarımını daha iyi anlamasına yardımcı oldu.
Bu çalışmaların önemli sorularından biri şu: Bir makine görevini yerine getiremediğinde, insan operatörün sistemi devralması gereken an nasıl belirlenmeli ve operatöre hangi bilgiler sunulmalı?
Westinghouse ile gerçek dünya deneyimi
Fortier araştırmasını yalnızca üniversite ve laboratuvar ortamıyla sınırlı tutmadı.
Günümüz ve gelecek nesil nükleer santrallerin tasarımında faaliyet gösteren Westinghouse ile de çalışmalar yaptı ve 2025 yazında şirkette staj gerçekleştirdi. Bu süreç, geliştirdiği otonom operasyon fikirlerini sektör perspektifinden değerlendirmesine olanak sağladı.
MIT’de ise kontrol teorisi konusunda Makine Mühendisliği Bölümü’ndeki Active-Adaptive Control Laboratory’nin kurucusu ve direktörü Anuradha Annaswamy ile çalışıyor.
Fortier nükleer santralde hangi işlemlerin gerçekleştirilmesi gerektiğine ilişkin uzmanlığını ortaya koyarken Annaswamy bu süreçlerin kontrol sistemleri açısından nasıl uygulanabileceğine katkıda bulunuyor.
Tam otonomiye bir anda geçilmeyecek
Fortier’in çalışmalarındaki en önemli ilkelerden biri, nükleer santrallerde otomasyonun kademeli olarak uygulanması.
Amaç, mevcut sistemi bir anda tamamen otonom hale getirmek değil.
Örneğin ilk aşamalarda operatörün zaten gerçekleştirdiği bir prosedür otomatikleştirilerek sistem tarafından adım adım yürütülebilir. Böylece operatör hem otomasyonun ne yaptığını görebilir hem de zaman içinde sisteme güven geliştirebilir.
Doktora çalışmasının sonraki aşamalarında ise daha ileri bir yaklaşım bulunuyor.
Geleneksel sistemde önceden belirlenmiş bir prosedür adım adım takip edilirken Fortier’in üzerinde çalıştığı hedef odaklı operasyon modelinde, kontrol sistemine ulaşılması gereken sonuç tanımlanıyor ve sistem bu hedefe ulaşmak için gerekli olaylar dizisini oluşturabiliyor.
Yapay zekâ yerine şeffaf otomasyon
Araştırmanın dikkat çekici noktalarından biri de Fortier’in nükleer santral otomasyonunda şu aşamada yapay zekâya dayalı bir yaklaşım tercih etmemesi.
Çalışmalarında finite state automata, yani sonlu durum otomatları olarak bilinen yöntemden yararlanıyor. Bu yöntemin temel avantajı, sistemin nasıl karar verdiğinin açık ve izlenebilir olması.
Sistem olaylara göre hareket ediyor:
Bir olay gerçekleştiğinde belirli bir işlem yapılıyor, santralin mevcut durumu değerlendiriliyor ve sistem açık biçimde bir durumdan diğerine geçiyor.
Böylece karmaşık bir nükleer tesis problemi, yapay zekâya dayalı istatistiksel karar verme yerine klasik ve doğrulanabilir otomasyon yöntemleriyle çözülmeye çalışılıyor.
Fortier, makine öğrenmesi gibi veri odaklı istatistiksel yöntemlerin şimdilik kullanılmamasının nedenini de bu sistemlerin operasyonlarını yeterli güvenilirlikle doğrulayabilecek araçların henüz bulunmaması olarak açıklıyor.
Hedef: Ticari mikroreaktörlerin önünü açmak
Fortier’in çalışmaları ABD Enerji Bakanlığı tarafından da dikkat çekici bulundu. Araştırmacı, Enerji Bakanlığı’nın Nuclear Energy University Program kapsamında düzenlediği 2025 Innovations in Nuclear Energy Research and Development Student Competition yarışmasının kazananlarından biri oldu. Ayrıca 2026-2027 döneminde MathWorks Engineering Fellow olarak araştırmalarını sürdürecek.
MIT’ye göre geliştirilen otomasyon sistemlerinin yeni nesil nükleer ekipmanlarda uygulanması, ticari mikroreaktörlerin geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması açısından önemli bir adım olabilir.
Ancak bunun için öncelikle şu anda daha sınırlı kontrol problemlerinde geliştirilen gözetim sisteminin daha büyük ve karmaşık nükleer tesis operasyonlarına ölçeklenmesi gerekiyor.
Fortier’in araştırması bu nedenle yalnızca bir nükleer santralin daha otomatik çalışmasını hedeflemiyor. Daha geniş amaç, geleceğin küçük ve dağıtık nükleer enerji sistemlerini ekonomik olarak işletilebilecek, insan denetimini koruyan ve karar süreçleri açık biçimde doğrulanabilen bir otomasyon altyapısıyla desteklemek.
Kaynak: Massachusetts Institute of Technology
