Безграничная чистая энергия возможна: ИИ обеспечил прорыв в области термоядерного синтеза

Исследователи из Принстонского университета и Принстонской лаборатории физики плазмы разработали модель искусственного интеллекта (ИИ), которая предсказывает и выясняет, как избежать нестабильности плазмы и выхода из сильных магнитных полей, которые удерживают ее внутри реактора, передает Vice.

Токамак — экспериментальная установка для получения управляемого термоядерного синтеза, — работает на основе магнитов, которые прижимают частицы плазмы друг к другу и поддерживают их постоянное вращение, создавая длительную реакцию термоядерного синтеза. Однако если произойдет хоть одно небольшое нарушение линий магнитного поля, проходящих через плазму, устройство выйдет из строя: плазма вырвется за пределы магнитного поля и реакция прекратится.

Физик Чиджин Сяо из Университета Саскачевана объяснила, что данная нестабильность может привести к катастрофическим последствиям.

"Когда плазма перестает работать, возникает несколько рисков: один из них заключается в том, что вся энергия, запасенная в плазме, будет высвобождена в виде тепловой энергии и может повредить стенки реактора. Что еще более важно, внезапное изменение магнитного тока может привести к разрушению реактора", — сказала она.

ИИ-модель, разработанная в Принстонской лаборатории, может предсказывать возникновение так называемых разрывающих нестабильностей за 300 миллисекунд до того, как они произойдут. Исследование показало, что этого времени достаточно, чтобы взять плазму под контроль.

Исследователи протестировали ИИ-алгоритм на реальном реакторе — Национальной термоядерной установке DIII-D в Сан-Диего (США). Они увидели, что их ИИ-система может контролировать мощность, подаваемую в реактор, и форму плазмы, чтобы контролировать вращение частиц.

Ученый Азарахш Джалалванд, принимавший участие в разработках, заявил — успех модели ИИ обусловлен тем, что она обучалась на реальных данных предыдущих экспериментов по термоядерному синтезу, а не на моделях теоретической физики.

"Мы сообщили ИИ, какова его цель, а она состоит в поддерживании мощной реакции и избегании разрывающих нестабильностей. ИИ должен был предпринять некоторые шаги для достижения этой цели. Со временем он разработал методологию для решения поставленных задач", — рассказал Джалалванд.

По словам соавтора исследования Джемина Со, разработка имеет важное значение, так как ранее ученым удавалось подавлять нестабильности только после того, как они возникли.

"Наш подход позволяет нам предсказывать и избегать этих нестабильностей еще до того, как они появятся", — подчеркнул он.

Кроме нестабильности есть еще и другие риски выхода ректора из строя. Например сгусток плазмы может раскачиваться, изгибаться или распадаться на части. Тем не менее, разрывающая нестабильность является одной из самых больших проблем на пути к получению безграничной чистой термоядерной энергии.

"Нестабильность является одной из основных причин разрушения плазмы, и она станет еще более заметной, когда мы попытаемся запустить термоядерные реакции на высоких мощностях, необходимых для производства достаточного количества энергии", — сказал Со. — "Это важная задача, которую нам предстоит решить".

Ранее мы писали о том, что в Германии придумали смартфон, работающий на основе ИИ без единого приложения. Концепт обещают показать на выставке Mobile World Congress 2024 в Барселоне (Испания), которая стартует 26 февраля.