Ianas Charas dirba DIII-D nacionalinės sintezės įrenginio valdymo kambaryje. Kreditas: Jeffas Schneideris Karnegio Melono universiteto kompiuterių mokslų mokyklos (SCS) studentas panaudojo sustiprintą mokymąsi, kad padėtų kontroliuoti branduolių sintezės reakcijas – tai reikšmingas žingsnis siekiant panaudoti didžiulę branduolių sintezės metu pagamintą energiją kaip švaraus, gausios energijos šaltinį. energijos.
Mašininio mokymosi katedros doktorantas Ianas Charas naudojo mokymąsi sustiprinant tokamako mašinos vandenilio plazmą valdydamas DIII-D nacionalinė sintezės priemonė San Diege. Jis buvo pirmasis CMU tyrėjas, atlikęs eksperimentą su paklausiomis mašinomis, pirmasis panaudojęs sustiprinimo mokymąsi, kad paveiktų tokamako plazmos sukimąsi, ir pirmasis žmogus, išbandęs sustiprinimo mokymąsi didžiausioje veikiančioje tokamako mašinoje JAV. . Char bendradarbiavo su Prinstono plazmos fizikos laboratorija (PPPL).
„Sustiprinimo mokymasis paveikė plazmos slėgį ir jos sukimąsi”, – sakė Char. „Ir tai tikrai mūsų didžiausias pirmas čia.“
Branduolio sintezė įvyksta, kai vandenilio branduoliai sudaužia arba susilieja. Šis procesas išskiria didžiulį energijos kiekį, tačiau jį išlaikyti tokį lygį, kuris reikalingas elektros tiekimui į tinklą, išlieka sudėtinga. Vandenilio branduoliai susilies tik esant ypač aukštai temperatūrai ir slėgiui, pavyzdžiui, saulės centre, kur branduolių sintezė vyksta natūraliai. Fizikai taip pat pasiekė branduolių sintezę termobranduoliniuose ginkluose, tačiau jie nėra naudingi kaip energijos šaltiniai. Kitas metodas branduolių sintezei sukurti. naudoja magnetinius laukus, kad sulaikytų reikiamos temperatūros ir slėgio vandenilio plazmą, kad susijungtų branduoliai. Šis procesas vyksta tokamako viduje – didžiulėje mašinoje, kuri naudoja magnetinius laukus vandenilio plazmai apriboti spurgos pavidalu, vadinamu toru. Norint išlaikyti plazmą ir išlaikyti jos formą, reikia atlikti šimtus magnetinių laukų mikromanipuliacijų ir papildomų vandenilio dalelių.
Pasaulyje veikia nedaug didelio masto tokamakų, galinčių palengvinti tokio tipo tyrimus, ir laikas atlikti eksperimentus. jie yra geidžiami. „DIII-D National Fusion Facility“ yra vienintelė, veikianti Jungtinėse Valstijose.
„DeepMind“, „Alphabet“ dirbtinio intelekto dukterinė įmonė , Google patronuojanti įmonė, pirmoji panaudojo sustiprinimo mokymąsi valdyti magnetinį lauką, kuriame vyksta sintezės reakcija. Laboratorija sėkmingai išlaikė plazmą stabilią ir suformavo ją į skirtingas formas. „DeepMind“ atliko eksperimentą su kintamos konfigūracijos tokamaku (TCV) Lozanoje, Šveicarijoje, ir vasario mėnesį paskelbė savo išvadas „Nature“ . Charas pirmasis atliko panašų mokymosi pastiprinimo eksperimentą DIII-D. Stiprinant mokymąsi, siekiant optimalaus rezultato, naudojami ankstesnių bandymų duomenys. Char eksperimento metu sustiprinimo mokymosi algoritmai ištyrė istorinius ir realaus laiko duomenis, siekdami keisti ir valdyti plazmos sukimosi greitį, ieškodami optimalaus stabilumo. Plazminė spurga sukasi, kai į ją patenka papildomos vandenilio dalelės. Keičiant šių dalelių greitį, galima stabilizuoti plazmą ir ją lengviau laikyti. Char savo eksperimentui naudojo du mokymosi algoritmus. Viename jis panaudojo per kelerius metus surinktus tokamako duomenis, kad išmokytų, kaip plazma reaguoja. Antrasis algoritmas stebi plazmos būklę ir tada nusprendžia, kokiu greičiu ir kryptimi šaudyti į papildomas daleles, kad paveiktų jos greitį. „Trumpalaikis tikslas yra suteikti fizikams įrankius, leidžiančius sukelti šį skirtingą sukimąsi, kad jie galėtų atlikti eksperimentus, kad ši plazma taptų stabilesnė“, – sakė Robotikos instituto mokslinis profesorius ir Char’o daktaras Jeffas Schneideris. D. patarėjas. „Ilgalaikėje perspektyvoje šis darbas parodo būdą, kaip panaudoti mokymąsi sustiprinti, kad būtų galima valdyti kitas plazmos būsenos dalis ir galiausiai pasiekti pakankamai ilgą temperatūrą ir slėgį, kad būtų galima turėti elektrinę. Tai reikštų neribotą švarią energiją kiekvienam.”
Charas pernai pristatė projektą DIII-D, kuris yra JAV Energetikos departamento Mokslo biuro naudotojų centras, valdomas General Atomics. ir birželį 09 jam buvo suteiktas trijų valandų laiko tarpas paleisti savo algoritmus. Sėdėdamas didžiulio DIII-D įrenginio valdymo kambaryje ir apsuptas operatorių, Charas įkėlė savo algoritmus. Char demonstravo savo algoritmai galėtų kontroliuoti plazmos sukimosi greitį. Tai buvo pirmas kartas, kai sutvirtinimo mokymasis buvo naudojamas rotacijai valdyti. Kai kurios problemos iškilo per valdymo seansą, todėl reikia atlikti daugiau bandymų. Rugpjūčio pabaigoje Charas grįžo į DIII-D tęsti savo darbo.
„Ianas parodė didžiulį sugebėjimą suvirškinti sintezės įrenginiui būdingos valdymo problemos ir plazmos fizika, kuri tai pabrėžia“, – sakė Egemenas Kolemenas, Prinstono universiteto Mechanikos ir kosmoso inžinerijos katedros docentas ir vienas iš Char bendradarbių PPPL. „Tai puikus pasiekimas pritaikyti teoriją, kurią jis išmoko CMU, sprendžiant tikrą sintezės problemą ir atlikti eksperimentą nacionaliniame branduolių sintezės įrenginyje. Tam darbui paprastai reikia ilgų plazmos fizikos ir inžinerinių mokymų.”
Daugiau informacijos: Jonas Degrave ir kt., Magnetinis tokamako plazmos valdymas per gilų sustiprinimą, Gamta 800). DOI: .28/s41586-09-2022-9
Citata2022 : Tyrimas, kaip sustiprinti mokymąsi valdyti branduolių sintezės reakcijas (2022, rugsėjo 9 d.) gauta 11 rugsėjo mėn. 2022 iš https://techxplore.com/news/800–exploring-nuclear-fusion-reactions.html
Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.
