Sınırsız temiz enerji, en son nükleer füzyon atılımının ardından gerçeğe dönüşmeye bir adım daha yaklaştı.
İngiltere ve Avusturya’dan bilim insanları yeni bir yöntem geliştirdi yapay zeka Bir füzyon reaktörünün içindeki aşırı ısıtılmış plazmayı simüle edebilen bir araç.
GyroSwin adı verilen araç, dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarında genellikle günler sürecek hesaplamaları saniyeler içinde tamamlıyor.
Bu, bilim adamlarının füzyon enerjisinin öngörülemeyen gücünden nasıl yararlanacaklarını ve dünyanın ilk işleyen reaktörlerini nasıl inşa edeceklerini anlamalarına yardımcı olabilir.
Füzyon reaktörleri güneşin kalbinde bulunan süreçleri kopyalayınHidrojen atomlarının bir araya toplanıp helyuma dönüştüğü yer.
Ancak Dünya’da minyatür bir yıldız yaratmak Plazmanın yaklaşık 100.000.000°C’ye ısıtılmasını ve sıcak ve yoğun tutulmasını gerektirir füzyonun gerçekleşmesi için yeterlidir.
Hiçbir malzeme bu sıcaklıklara dayanamayacağından plazma, tokamak olarak bilinen çörek şeklindeki bir cihazın içindeki güçlü manyetik alanlar tarafından hapsedilir.
GyroSwin’in simülasyonlarının yardımıyla mühendisler, kararlı bir füzyon reaksiyonu oluşturmak için bu manyetik alanlara ince ayar yapabilmelidir.
İngiltere ve Avusturya’dan bilim insanları, bir füzyon reaktörünün içindeki aşırı ısınmış plazmayı simüle edebilecek yeni bir yapay zeka aracı geliştirdiler
Nükleer füzyon, neredeyse sonsuz bir temiz enerji kaynağı yaratma potansiyeline sahip ve daha önce bilim adamları tarafından ‘kutsal kase’ olarak tanımlanmıştı.
Gerekli olan tek yakıt iki tür hidrojendir (döteryum ve trityum), tek yan ürün ise helyumdur.
Bu, gezegene zarar verecek dağlar kadar uzun ömürlü radyoaktif atık veya sera gazı emisyonunun olmadığı anlamına gelir.
Sorun şu ki, füzyon reaktörlerini gerçeğe dönüştürmek, evrendeki en öngörülemeyen güçlerin bazılarından yararlanmamızı gerektiriyor.
Aşırı ısınmış plazma düzgün bir halka halinde dolaşmaz; türbülans olarak bilinen bir süreçte sıçrar ve dalgalanır.
GyroSwin’in yaratıcılarından Dr. Fabian Paischer, Linz’deki Johannes Kepler Üniversitesi’nden Daily Mail’e şunları söyledi: ‘Plazma, türbülans nedeniyle manyetik kafesinden dışarı sızıyor, bu da füzyon reaksiyonunun meydana gelme potansiyelini kaybettiği anlamına geliyor.’
Bu nedenle füzyon reaksiyonları son derece kısa ömürlü olma eğilimindedir.
Aslına bakılırsa, sürekli bir tepki için şu anki rekor sadece 43 saniyede!
Bilim insanları, plazmayı manyetik bir kafeste hapsetmek için tokamak (resimde görülen) adı verilen halka şeklindeki cihazları kullanıyor. Ancak plazma türbülanslı olduğundan zamanla kafesinden dışarı sızma eğilimi gösterir.
Bir füzyon reaksiyonunun süresiz olarak devam etmesini sağlamak için bilim adamlarının, türbülansın farklı koşullar altında nasıl oluştuğuna dair son derece hassas simülasyonlara ihtiyacı olacak.
Plazmanın içindeki dinamikler çok karmaşık olduğundan, hava durumunu veya sıvı akışını tahmin etmek için kullandığımız simülasyonların aynısını kullanamazsınız.
Mevcut en iyi simülasyonlar plazma parçacıklarını beş boyutta izliyor: üçü konumları için, biri hızları için ve biri de manyetik alana göre yönleri için.
Ancak bu simülasyonların tamamlanması, dünyanın en iyi süper bilgisayarlarında çalıştırılsalar bile günler alıyor.
Birleşik Krallık Atom Enerjisi Kurumu (UKAEA), Linz’deki Johannes Kepler Üniversitesi ve Avusturyalı Emmi AI firması tarafından geliştirilen GyroSwin farklı bir çözüm sunuyor.
Bilim insanları ilk olarak geleneksel süper bilgisayarlarda son derece hassas ancak pahalı ve yavaş simülasyonlar çalıştırıyor.
Bu simülasyonların sonuçları daha sonra bir yapay zekayı eğitmek için kullanılıyor; böylece neden-sonuç arasındaki ince ilişkileri tahmin etmeyi öğrenebiliyor.
Eğitim tamamlandıktan sonra GyroSwin karmaşık hesaplamaları atlayabilir ve simülasyonların sonuçları hakkında günler yerine saniyeler içinde tahminlerde bulunabilir.
Araştırmacılar, bir tokamak reaktörünün içindeki koşulları simüle ederek, plazmayı daha az türbülanslı hale getirmenin ve nükleer füzyon reaksiyonlarının daha uzun sürmesini sağlamanın yollarını bulabilirler. Resimde: Bir personel, Çin’in deneysel gelişmiş süper iletken tokamak’ına (EAST) yükseltme gerçekleştiriyor
Bu tür ‘Yapay Zeka vekil modeli’ yeni değil, ancak GyroSwin’i bu kadar heyecan verici kılan şey, ne kadar doğru göründüğü.
Dr Paischer şunları söylüyor: ‘GyroSwin, tam plazma türbülansını tüm güzelliğiyle ve birçok ölçekte modelleyen ilk modeldir.
‘Önceki yaklaşımlar yalnızca türbülansı azaltılmış bir biçimde modellemeye çalışıyordu, bu da doğruluk pahasına tahminleri daha verimli hale getirmek için önemli bilgileri her zaman ihmal ettikleri anlamına geliyordu.’
Daha da önemlisi, model halihazırda plazma türbülansının altında yatan fiziğini yakalamanın işaretlerini göstermeye başlıyor.
Yapay zeka, eğitimini geliştirmeye devam etmek için hala bazı geleneksel simülasyonlara ihtiyaç duyacak olsa da, çalışan nükleer reaktörlerin üretimini hızlandırabilir.
UKAEA Bilgisayar Programları Direktörü Rob Akers, Daily Mail’e şunları söyledi: ‘Füzyon geliştirme oldukça yinelemeli ve güvenilir tasarımlar çok fazla sayıda simülasyon gerektirebilir.
‘Geri dönüş süresini günlerden saniyelere indirmek, tasarım döngülerini ve “eğer olursa” keşfini önemli ölçüde hızlandırabilir.
‘Füzyonu tek başına çözemez, ancak mühendislik döngüsünü maddi olarak hızlandırabilir; çalışan bir füzyon makinesine giden yolda tam olarak ihtiyacınız olan şey budur.’
Şu anda, sürekli füzyon reaksiyonu rekoru, füzyonu 43 saniye boyunca koruyan Wendelstein 7-X füzyon cihazı tarafından tutulmaktadır. Bu yeni yapay zeka aracı, gelecekteki reaktörlerin füzyonu süresiz olarak sürdürmesine yardımcı olabilir
Mevcut haliyle GyroSwin bir kavram kanıtıdır ancak araştırmacılar daha pratik senaryolar için ölçeği büyütmeyi planlıyor.
Amaç, halihazırda çalışan veya yakında inşa edilecek olan füzyon reaktörlerine rehberlik etmek için yapay zekayı kullanmaktır.
Bu, MAST Yükseltme deneysel tokamakını içerebilir. Oxford yakınında inşaat halindeveya 2040’lı yıllara kadar işleyen bir prototip reaktör inşa etmeyi amaçlayan Birleşik Krallık’ın amiral gemisi STEP (Enerji Üretimi için Küresel Tokamak) projesi.
Gerçek, tam işlevli bir füzyon reaktörü hala bilim kurgu dünyasında yer alsa da, bu temel buluşlar onu gerçeğe biraz daha yaklaştırıyor.