ИИ помог совершить прорыв на пути генерирования безграничной чистой энергии термоядерного синтеза

Ученые давно пытаются преодолеть проблемы на пути к овладению термоядерной энергией, выделяющейся в процессе термоядерного синтеза (процесс слияния атомов, происходящий в ядре Солнца). Среди таких проблем: генерирование больше энергии, чем нужно для питания реакторов, разработка реакторостойких строительных материалов, защита реактора от примесей и сохранение топлива в нем. Одну из этих проблем только что помог решить ИИ.

• Суперкомпьютер смог смоделировать материал, прочнее алмаза

Детали

Исследователи из Принстонского университета и его Принстонской лаборатории физики плазмы разработали модель ИИ, которая предвидит, а затем определяет, как избежать того, что плазма становится нестабильной и убегает от сильных магнитных полей, удерживающих ее внутри определенных реакторов в форме бублика.

Реакторы токамак в форме бублика полагаются на магниты, которые сжимают частицы плазмы плотно друг к другу и постоянно вращаются вокруг кольца, создавая длительную реакцию термоядерного синтеза. Они являются одними из лидеров по разработке практического термоядерного реактора. Но если происходит хотя бы небольшое нарушение проходящих через плазму силовых линий магнитного поля, тонкий баланс, удерживающий все это, выходит из строя: плазма вырывается, и реакция прекращается.

Эти нестабильности могут привести к катастрофическим последствиям. Когда плазма прекращает работу, существует несколько рисков: один состоит в том, что вся энергия, сохраненная в плазме, будет высвобождена в виде тепловой энергии и может повредить стенку реактора. При этом внезапное изменение магнитного потока может даже разрушить устройство.

Крупнейший реактор токамак в мире, ITER во Франции, может выдержать всего несколько таких сбоев в плазме, а ремонтировать такие машины – это огромные затраты. Цель состоит в том, чтобы уловить нестабильности, пока они невелики, и вмешаться.

Модель Принстонской лаборатории может предусмотреть так называемые нестабильности режима разрыва за 300 миллисекунд до их возникновения. Кажется, это немного, но исследование показывает, что этого достаточно, чтобы взять плазму под контроль. Предыдущие попытки взять плазму под контроль были успешны только после начала сбоя.

Исследователи проверили алгоритм на реальном реакторе DIII-D National Fusion Facility в Сан-Диего. Они увидели, что их система на основе искусственного интеллекта может контролировать мощность, подаваемую в реактор, и форму плазмы, чтобы контролировать закрученные частицы.

Ученые заявляют, что успех модели искусственного интеллекта объясняется тем фактом, что она была обучена реальным данным предыдущих экспериментов по термоядерному синтезу, а не на моделях теоретической физики.

Но нестабильность режима разрыва является лишь одним из способов, как плазма может выйти из строя. Со всем тем, нестабильность разрыва является одной из самых больших проблем на пути к безграничной чистой энергии термоядерного синтеза.

Ранее команда ученых под руководством инженеров Университета Брауна представила электронные чипы размером с кристалл соли. Исследование описывает новый подход к сети беспроводной связи, которая может передавать, получать и декодировать данные из тысяч крошечных микросхем.