От секунд к вечности: ИИ преодолевает главное препятствие на пути к термоядерной мечте

Ученые, работающие над термоядерным синтезом, заявляют, что нашли способ преодолеть одну из главных проблем энергетики на сегодняшний день — с помощью искусственного интеллекта.

Ядерный синтез десятилетиями считался почти неисчерпаемым источником чистой энергии, который мог бы стать решением проблемы изменения климата. Однако пока эксперты смогли поддерживать термоядерную реакцию лишь несколько секунд — этот процесс крайне нестабильный. К тому же остаются и другие нерешенные вопросы.

Термоядерная энергия питает Солнце и другие звёзды. Ученые пытались обуздать ее на Земле десятилетиями. Она выделяется при слиянии двух атомных ядер, которые в обычных условиях отталкиваются. Это процесс, противоположный ядерному делению, которое основано на расщеплении атомов и широко используется сегодня во многих областях, так как достигается максимально просто.

Существует несколько подходов для достижения термоядерной реакции, но наиболее распространенный — использование водородных соединений в качестве топлива и нагревание их до чрезвычайно высоких температур в тороидальной камере – токамаке. Таким образом создается плазма — супообразное состояние вещества.

Однако плазму сложно контролировать: она подвержена разрывам и может выйти за пределы мощных магнитных полей установки, предназначенных для её удержания.

21 февраля в журнале Nature были опубликованы результаты исследований ученых из Принстонской лаборатории физики плазмы . Они разработали метод на основе ИИ для прогнозирования и предотвращения нестабильностей плазмы в режиме реального времени.

В экспериментах на термоядерном комплексе в Сан-Диего ИИ-контроллер смог предсказывать возможные разрывы вещества за 300 миллисекунд до их появления. Без такого вмешательства реакция прекратилась бы внезапно.

«Результаты закладывают основу для применения ИИ в решении широкого спектра неустойчивостей плазмы, которые долгое время препятствовали созданию термоядерной энергии», — прокомментировали в Принстоне.

По словам Эгемена Колемена, соавтора исследования, полученные данные — огромный шаг вперед в области ядерного синтеза.

"Одна из ключевых проблем в создании коммерческого термоядерного реактора - нестабильность плазмы и её разрывы, - поясняет он. - Для промышленного применения нужна стабильная непрерывная работа в течение многих лет. Разработанные на основе ИИ методы контроля повышают надежды на создание надежных реакторов с длительным сроком службы".

Недавно ученые в Англии установили рекорд, получив 69 мегаджоулей энергии за 5 секунд с использованием всего 0,2 мг топлива. Этого хватило бы для обеспечения 12 000 домохозяйств. В другом опыте исследователям из США впервые удалось выработать чистую термоядерную энергию в процессе зажигания плазмы, который затем несколько раз повторили.

Однако, несмотря на обнадеживающий прогресс, до промышленного применения термоядерной энергии пока далеко – значительно дальше тех сроков, к которым, по мнению экспертов, необходимо сократить выбросы парниковых газов для предотвращения климатических изменений.

Ученые утверждают, что срочные меры нужно принимать уже в ближайшее десятилетие.