I åratal har forskare försökt lösa det tekniska hindret att duplicera den kärnfusion som sker naturligt i solen. Att uppnå fusion på jorden har dock varit en svårfångad utmaning fram till nu. Forskare tror att AI kan lösa problemet med kärnfusion och avslöja hemligheterna bakom hållbara fusionsreaktorer.
Forskare vid Princeton Plasma Physics Laboratory är de första som visar hur artificiell intelligens kan användas för att förutsäga och därmed undvika potentiellt katastrofala instabiliteter som uppstår i en fusionsanordning. Deras arbete visar AI:s förmåga att styra plasma och göra ett betydande språng i utvecklingen av fusionsenergi, samtidigt som de står inför en stor utmaning.
Höjdpunkter: AI stabiliserar fusionskraft
- Maskininlärning kan snabbt analysera data, identifiera mönster och anpassa sig för att förbättra kontrollen över fusionsreaktioner i stellaratorer och tokamaker.
- AI har framgångsrikt undvek magnetiska störningar som destabiliserar fusionsplasma i två tokamakreaktorer som arbetar i höginneslutningsläge.
- Forskare använder AI för att optimera stellaratordesign, accelerera komplexa fysikkoder och effektivisera värmeflödesmodellering för nästa generations tokamaker.
- Framgångsrik realtidskontroll demonstrerades vid DIII-D tokamak fusionsreaktorn.
- Maskininlärningsmodeller integrerade med experimentella data syftar till att avslöja optimala plasmainneslutningsmetoder för fusionsreaktorer i kommersiell skala.
” Det finns instabiliteter i plasma som kan leda till allvarliga skador på fusionsanordningen. Vi kan inte ha sådana i ett kommersiellt fusionskärl ”, tillade Egemen Kolemen . ” Vårt arbete för fram området och visar att artificiell intelligens kan spela en viktig roll i att hantera fusionsreaktioner framöver, undvika instabiliteter samtidigt som plasmat kan generera så mycket fusionsenergi som möjligt. ”
Se även : Helion Energy ska knäcka fusionsenergikod med stöd av Sam Altman och Microsoft
AI-lösningen: Förutsägelse och förebyggande
Forskarna tränade ett AI-system på data från tidigare experiment vid DIII-D National Fusion Facility i San Diego. AI:n kunde sedan förutsäga potentiella instabiliteter i rivningsläge och störningar i magnetfältlinjerna som gör att plasman kan släppas ut upp till 300 millisekunder i förväg under fusionsexperiment i realtid.
Med denna tidiga varning justerade AI-styrenheten viktiga driftsparametrar som plasmans form och ingångsvärme för att förhindra att instabiliteter bildades och störde plasman.
” Genom att lära av tidigare experiment, snarare än att införliva information från fysikbaserade modeller, kunde AI:n utveckla en slutgiltig kontrollpolicy som stödde en stabil, kraftfull plasmaregim i realtid, vid en riktig reaktor ”, säger forskningsledaren Egemen Kolemen, docent vid Princeton.
Övervinna komplexitet med AI
Även med världens kraftfullaste superdatorer är det komplext att exakt modellera den turbulenta, flerskaliga dynamiken hos fusionsplasma. Forskarna erkänner utmaningar med att skala upp och generalisera AI-styrenheten.
- Kraftfulla magnetfält kämpar för att hålla kvar överhettad plasma över 100 miljoner grader Celsius i munkformade tokamak-enheter
- Instabiliteter som orsakar störningar i magnetfälten och låta plasmat läcka ut. Detta har varit ett stort hinder för att uppnå en hållbar fusionsförbränning.
- Att efterlikna verkliga förhållanden kräver extremt komplexa beräkningskoder som körs långsamt även på avancerade superdatorer.
- Att balansera avvägningen mellan precision och hastighet vid optimering av kod med hjälp av maskininlärningsmodeller.
- Integrering av flera högkvalitativa fysikkoder och stora experimentella datamängder för att skapa noggranna simuleringar.
- Att övervinna instabiliteter som kantlokaliserade lägen som kan skada reaktorkomponenter i större, hetare kommersiella reaktorer.
Låser upp potentialen hos AI-driven fusion
Trots de utmaningar som ligger framför oss är forskarna optimistiska om AI:s roll i kommersiellt gångbara fusionskraftverk för att generera rikligt med ren energi.
” Så småningom kan det bli mer än bara en envägsinteraktion mellan forskare som utvecklar och distribuerar dessa AI-modeller ”, sa Kolemen. ” Genom att studera dem mer i detalj kan de också lära oss vissa saker om den underliggande fysiken. ”
Med AI som spelar en alltmer framträdande roll tror forskare att AI kan lösa problem med kärnfusion. De siktar på att ta vägen mot att utnyttja fusionens starka kraft på jorden, vilket äntligen kan börja brinna starkare.
Källa : Ingenjörer använder AI för att få tag på fusionskraft till elnätet
