Belangrijkste afhaalrestaurants
- AI kan helpen om praktische fusie-energie tot wasdom te brengen.
- MIT-wetenschappers hebben een van de meest veeleisende berekeningen in de fusiewetenschap voltooid met behulp van een machine learning-techniek.
-
AI-software die IBM's DeepMind aan het ontwikkelen is, kan leren de magnetische velden te beheersen die het plasma in de tokamak-fusiereactor bevatten.
Artificiële intelligentie (AI)-technieken kunnen ons helpen dichter bij praktische fusie-energie te komen die de energie-industrieën van de wereld zou kunnen transformeren.
MIT-wetenschappers hebben een van de meest veeleisende berekeningen in de fusiewetenschap voltooid met behulp van een machine learning-techniek. Volgens een recent gepubliceerd artikel verminderde de methode de CPU-tijd die nodig was om de berekeningen te maken, terwijl de nauwkeurigheid van de oplossing behouden bleef. Het maakt deel uit van een groeiende inspanning om AI te gebruiken om de wiskundige en technische problemen van het beheersen van fusiekracht te helpen oplossen.
"AI is een hulpmiddel waarmee wetenschappers experimenten sneller kunnen herhalen, betere voorspellingen kunnen doen over hoe plasma in extreme omstandigheden zal werken en op een preciezere manier nieuwe fusie-apparaten kunnen bouwen", Andrew Holland, CEO van de Fusion Industry Association, vertelde Lifewire in een e-mailinterview.
AI helpt een handje
MIT-onderzoekers Pablo Rodriguez-Fernandez en Nathan Howard werken aan het voorspellen van de verwachte prestaties van het SPARC-apparaat, een compact fusie-experiment met hoog magnetisch veld dat momenteel in aanbouw is. Hoewel de berekening een enorme hoeveelheid computertijd vergde (meer dan 8 miljoen CPU-uren), slaagden de onderzoekers erin om de benodigde tijd te verminderen.
Een van de meest uitdagende problemen voor fusieonderzoekers is het voorspellen van de plasmatemperatuur en -dichtheid. In opsluitingsapparaten zoals SPARC gaan de externe voeding en de warmte-invoer van het fusieproces verloren door turbulentie in het plasma.
Onderzoekers van het MIT gebruikten echter technieken uit machine learning om zo'n berekening te optimaliseren. Ze schatten dat de methode het aantal runs van de code met een factor vier heeft verminderd.
Nieuw onderzoek toont aan dat moderne AI-technieken kunnen worden gebruikt om een kernfusiereactie te beheersen, wat mogelijk kan helpen de ontwikkeling van kernfusie als praktische krachtbron te versnellen, Ulises Orozco Rosas, een professor die fusie bestudeert aan de School of Engineering aan de CETYS University in Mexico, vertelde Lifewire via e-mail. Hij wees op de AI-software die IBM aan het ontwikkelen is en die kan worden gebruikt om de magnetische velden te controleren die het plasma in de tokamak-fusiereactor bevatten.
"Het systeem was in staat om het plasma te manipuleren in nieuwe configuraties die hogere energie kunnen produceren," voegde Rosas toe.
De kracht van de sterren
Fusion belooft onbeperkte, koolstofvrije energie via hetzelfde fysieke proces dat de zon en de sterren aandrijft. De technische uitdagingen van het bouwen van een praktische fusiecentrale zijn echter formidabel en omvatten het verwarmen van de brandstof tot temperaturen boven 100 miljoen graden en het creëren van plasma. Onderzoekers gebruiken sterke magnetische velden om het hete plasma te isoleren en te isoleren van gewone materie op aarde.
Holland zei dat voor het bouwen van een werkende fusiecentrale een gedetailleerd wetenschappelijk inzicht nodig is in het insluiten en initiëren van een plasma onder fusierelevante omstandigheden - bij extreme temperaturen of drukken.
"Hoewel het moeilijkste is om plasma in die relevante omstandigheden te krijgen, houden de uitdagingen daar niet op", voegde Holland eraan toe. "De energie zal moeten worden omgezet in elektriciteit of bruikbare warmte; de brandstofcyclus zal zo moeten worden gebouwd dat het plasma gedurende lange perioden kan worden volgehouden, en de materialen van het fusieapparaat zullen bestand moeten zijn tegen de extreme omstandigheden binnen de elektriciteitscentrale."
Holland voorspelde dat energie het wereldwijde energiesysteem zou "revolueren". Eenmaal gecommercialiseerd en op grote schaal toegepast, zou fusie kunnen betekenen dat energie kan worden geproduceerd zonder vervuiling, op elk moment, zonder gevaar voor het publiek of langlevend radioactief afval. Het zou een tijdperk van energie-overvloed kunnen inluiden, waardoor energie goedkoop, altijd beschikbaar en alomtegenwoordig is.
Maar Rosas klonk voorzichtig en zei dat het succes van commerciële fusie als energieleverancier zal afhangen van de vraag of de uitdagingen van het bouwen van opwekkingscentrales en het veilig en betrouwbaar exploiteren ervan kunnen worden aangegaan op een manier die de kosten van fusie verlaagt elektriciteit economisch concurrerend.
"Met toenemende zorgen over klimaatverandering en eindige voorraden fossiele brandstoffen, moeten er betere manieren worden gevonden om aan onze groeiende vraag naar energie te voldoen," voegde Rosas eraan toe. "De voordelen van fusie-energie maken het een uiterst aantrekkelijke optie: geen koolstofemissies, overvloedige brandstoffen, energie-efficiëntie, minder radioactief afval dan splijting, veiligheid en betrouwbare energie."
