Безмежна чиста енергія можлива: ШІ забезпечив прорив у галузі термоядерного синтезу

Дослідники з Принстонського університету і Принстонської лабораторії фізики плазми розробили модель штучного інтелекту (ШІ), яка передбачає і з'ясовує, як уникнути нестабільності плазми і виходу з сильних магнітних полів, які утримують її всередині реактора, передає Vice.

Токамак — експериментальна установка для отримання керованого термоядерного синтезу, — працює на основі магнітів, які притискають частинки плазми одна до одної та підтримують їхнє постійне обертання, створюючи тривалу реакцію термоядерного синтезу. Однак якщо станеться хоч одне невелике порушення ліній магнітного поля, що проходять через плазму, пристрій вийде з ладу: плазма вирветься за межі магнітного поля і реакція припиниться.

Фізик Чіджин Сяо з Університету Саскачевану пояснила, що ця нестабільність може призвести до катастрофічних наслідків.

"Коли плазма перестає працювати, виникає кілька ризиків: один із них полягає в тому, що вся енергія, запасена в плазмі, буде вивільнена у вигляді теплової енергії і може пошкодити стінки реактора. Що ще більш важливо, раптова зміна магнітного струму може призвести до руйнування реактора", — сказала вона.

ШІ-модель, розроблена в Принстонській лабораторії, може передбачати виникнення так званих нестабільностей, що розривають, за 300 мілісекунд до того, як вони відбудуться. Дослідження показало, що цього часу достатньо, щоб взяти плазму під контроль.

Дослідники протестували ШІ-алгоритм на реальному реакторі — Національній термоядерній установці DIII-D у Сан-Дієго (США). Вони побачили, що їхня ШІ-система може контролювати потужність, що подається в реактор, і форму плазми, щоб контролювати обертання частинок.

Вчений Азарахш Джалалванд, який брав участь у розробках, заявив, що успіх моделі ШІ зумовлений тим, що вона навчалася на реальних даних попередніх експериментів із термоядерного синтезу, а не на моделях теоретичної фізики.

"Ми повідомили ШІ, яка його мета, а вона полягає в підтримці потужної реакції та уникненні нестабільностей, що розривають. ШІ повинен був зробити деякі кроки для досягнення цієї мети. Згодом він розробив методологію для вирішення поставлених завдань", — розповів Джалалванд.

За словами співавтора дослідження Джеміна Со, розробка має важливе значення, оскільки раніше вченим вдавалося пригнічувати нестабільності тільки після того, як вони виникли.

"Наш підхід дає нам змогу передбачати й уникати цих нестабільностей ще до того, як вони з'являться", — наголосив він.

Крім нестабільності є ще й інші ризики виходу ректора з ладу. Наприклад, згусток плазми може розгойдуватися, згинатися або розпадатися на частини. Проте нестабільність, що розриває, є однією з найбільших проблем на шляху до отримання безмежної чистої термоядерної енергії.

"Нестабільність є однією з основних причин руйнування плазми, і вона стане ще більш помітною, коли ми спробуємо запустити термоядерні реакції на високих потужностях, необхідних для виробництва достатньої кількості енергії", — сказав Со. — "Це важливе завдання, яке нам належить вирішити".

Раніше ми писали про те, що в Німеччині вигадали смартфон, що працює на основі ШІ без єдиного застосунку. Концепт обіцяють показати на виставці Mobile World Congress 2024 у Барселоні (Іспанія), яка стартує 26 лютого.