Nükleer füzyon, büyük değişikliklere yol açacak mı? Google'ın "optometrist algoritması" geliştirmesi, "nihai enerji" çağının gelişini hızlandıracak
Google hiçbir zaman hayal gücünden yoksun olmadı! Bu sefer, gözlerini insanlık-nükleer füzyon güç üretiminin nihai enerji kaynağına diktiler. Son zamanlarda, Google ve dünyanın önde gelen özel nükleer füzyon şirketi Tri Alpha Energy, Optometrist Algorithm (Optometrist algoritması) adlı bir bilgisayar algoritması geliştirdi.
Salı günü Science Reports dergisinde yayınlanan araştırma sonuçlarına göre, bu algoritma, nükleer füzyondaki plazma füzyonunun araştırma hızını öncekinden daha hızlı hale getirmek için büyük ölçekli makine hesaplamalarını insan yargılarıyla birleştiriyor. Bir ay sadece birkaç saat olur , Sistemin enerji kaybı oranı da önemli % 50 azaltıldı , Deneysel verimlilikteki önemli artış, nükleer füzyon enerjisi üretiminin mümkün olan en kısa sürede gerçeğe dönüşmesine yardımcı olacaktır.
Bildiğimiz gibi nükleer füzyon, çok sayıda hafif çekirdeğin (döteryum ve trityum gibi) daha ağır çekirdekler (helyum gibi) oluşturmak ve büyük enerji açığa çıkarmak için birleştiği bir süreçtir.Güneş tarafından üretilen büyük enerji, füzyon reaksiyonundan elde edilir. Kontrol edilebilir nükleer füzyon elde edilebilirse, insanlığı uzun süredir rahatsız eden enerji sorunu tamamen çözülecektir.
Şekil Nükleer füzyon, nihai enerji kaynağı olarak kabul edilir
Nükleer füzyon söz konusu olduğunda, üzerinde çalıştığı plazmadan bahsedilemez. Örnek olarak güneşi ele alalım, yüksek sıcaklık ve basınç nedeniyle çok sayıda atom elektronlardan sıyrılır, yani yüklü iyonlara iyonize olurlar; bu iyonlar, çarpışmaya devam eden son derece aktif bir "sıcak çorba" oluşturmak için birbirine sıkıştırılır. Bu "dördüncü durum" adı verilen plazmadır. Füzyon reaksiyonu, hidrojen iyonlarının çarpıştığı ve bu plazmada birleştiği bir süreçtir.
Özünde, plazma üretmek ve kontrol etmek çok zordur, bu nedenle kontrol edilebilir nükleer füzyon elde etme süreci son derece karmaşıktır. Yeryüzündeki güneşin içinde yüksek sıcaklık ve yüksek basınç yoktur, bu nedenle plazmayı onlarca milisaniye boyunca muhafaza etmek çok fazla enerji gerektirir.Bu tür bir enerji tüketiminin anında füzyonla üretilen enerji ile "dengelenmesi" zordur.
Daha da önemlisi, bu "sıcak çorba" nın dökülmemesini sağlamak için hala hassas bir şekilde kontrol etmek zorundayız, plazmada en küçük değişiklikler bile çok farklı sonuçlara dönüşebilir. Bu nükleer füzyondur. Doğrusal olmayan fenomenler dahil. Bu nedenle, plazmanın doğrusal olmayan evrim sürecini hesaplamak en zorlu problemlerden biri haline geldi.
Şekil Maddenin dördüncü hali olan "plazma"
Tri Alpha Energy, bu sorunu göz önünde bulundurarak, sektörde 40 yıldan fazla süredir kullanılan geleneksel halka şeklindeki "Tokamak" (Tokamak) tasarım fikrini terk etti ve sözde "ters çevrilmiş konfigürasyonu (FRC)" yeniden inşa etti. "Eşsiz cihaz. Aksine, sadece boyut olarak daha küçük değil, tasarımda daha basit ve fiyatı daha düşük. En önemlisi, cihaz içindeki plazmanın kontrolden çıkmak yerine enerji arttıkça daha kararlı hale gelmesidir.
Bu amaçla Tri Alpha Energy, C-2U adında bir plazma iyonizasyon cihazı da yaptı. C-2U her 8 dakikada bir bir miktar plazma "ateşleyecektir" ve her fırlatma, C-2U'nun kapalı vakum odasında iki dönen plazma küresi üretebilir ve ardından saatte 600.000 mil hızla (yaklaşık 96.6 km / s) ) Futbol gibi dönen daha büyük, daha sıcak bir plazma oluşturarak onları çarpıştırır.
Şekil C-2U cihazının kavramsal modeli
Daha sonra, bilim adamları plazma topunu sürekli olarak dönmesini sağlamak için bombardıman etmek için parçacık ışınlarını (aslında nötr hidrojen atomları) kullandılar. Bundan sonra, dönen plazma topuna bir manyetik alan uygulayacaklar ve plazma 10 milisaniyeye kadar dönebilecektir. Sadece "alan ters konfigürasyon" cihazının uygulanabilirliğini doğrulamak için bu yöntemi kullanmayı umuyorlar. Şimdiye kadar C-2U, kısa sürede ve sınırlı bir alanda plazma üretmek ve kısıtlamak için güç sınırına meydan okudu.
Peki bunun neden Google ile ilgisi var? Teknolojik bir atılım elde etmek için Tri Alpha Energy ekibinin çok sayıda ekipmanı ve plazmayı geleneksel deneysel simülasyon koşullarında alışılmadık performans göstergeleri ile test etmesi gerektiği ortaya çıktı. Uç durumlarda, bilim adamları yüz milyarlarca tekil parçacığı izlemek zorunda bile kalıyorlar.Bu tür büyük hesaplamalar çok fazla bilgisayar kaynağı gerektirecek. , Google Acceleration Science ekibinin bir üyesi olan Ted Baltz'ın ifadesiyle, "Google'ın tam bilgi işlem gücü kullanılsa bile bu sorun çözülemez."
Bu tür bir geliştirme darboğazlarla karşılaştığında, Tri Alpha Energy ve Google'ın araştırma departmanı yeni bir "Optometrist algoritması" (Optometrist algoritması), Nükleer füzyon deneylerinin gerekli plazmayı daha hızlı ve daha verimli bir şekilde üretmesine yardımcı olmak için. Tıpkı gözlük takarken optometride olduğu gibi, bu algoritma plazmayı analiz etmek için insan tercihlerini ve makinelerini birleştirebilir ve sonunda sonuca ulaşabilir. Fenomen deneye yardımcı olmuyor.
Yeni algoritmanın iyi bir insan-makine işbirliği modeli sağladığı da görülebiliyor. Baltz bunu şöyle açıkladı: " Soruna nihai çözümümüz, "profesyonel plazma fizikçilerinin, plazma davranışı üzerine deneyler için uygun olduğunu düşündüklerini makineye zarar vermeden seçmelerine izin vermektir". Bu, insanlar ve bilgisayarlar birlikte çalıştıklarında, genellikle bir şeyleri tek tek yapmaktan daha iyi olduklarının iyi bir göstergesidir. "
Şekil C-2U'nun genel görünümü
Bugün, C-2U tarihi misyonunu tamamladı ve yerini Norman adında daha güçlü ve daha karmaşık yeni bir makine aldı (Norman adı ölen kurucu ortak Norman Rostoker'den geliyor), bu da hızlanıyor, Nötr parçacık ışını ve diğer yönler, C-2U'dan daha güçlüdür ve plazmayı belirli alanlarla sınırlayabilen daha karmaşık bir sisteme sahiptir.
Resim Profesör Norman Rostoker
Tam da Norman'ın daha güçlü olmasından kaynaklanıyor, bu yüzden yalnızca basınçlı kabini, partikül hızlandırıcısı, kapasitör bankası ve enerji tedarik ekipmanı zaten bir alanı işgal etti. Anlaşılana göre, Norman Temmuz ayı başlarında ilk plazma partisini çoktan üretti. Eğer takip deneyi iyi giderse, Tri Alpha Energy ilk gösteri nükleer füzyon jeneratörünü yapmaya başlayacak.
Tri Alpha Energy Başkanı ve Baş Teknoloji Sorumlusu Michl Binderbauer, Gelişmiş hesaplama gücü yoksa, bu tür sonuçlara ulaşmak uzun yıllar alabilir yorumunu yaptı. Şirketin önümüzdeki on yıl içinde nükleer füzyona ulaşmayı planladığını da söyledi. Güç üretiminin amacı. Neyse ki, eski ABD Enerji Bakanı Ernest Moniz, yardım etmek için Tri Alpha Energy yönetim kuruluna katıldı.
Şekil Michl Binderbauer, Tri Alpha Energy Başkanı ve Baş Teknoloji Sorumlusu
Öte yandan küresel ölçekte enerji güvenliği konusu tekrar tekrar tartışıldıkça, insanların nükleer füzyon enerjisine olan talepleri de güçleniyor. Geçtiğimiz birkaç on yılda, çeşitli kurumlar, hükümetler ve işletmeler nükleer füzyon enerjisi üretimi üzerine araştırmalara yoğun bir şekilde yatırım yaptılar.
Örneğin, Bugüne kadarki en büyüğü olan Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör (ITER), yaklaşık 10 yıldır Güney Fransa'da inşa edildi. Bu 18 milyar avroluk proje, Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa Birliği, Çin, Hindistan, Güney Kore, Rusya ve Japonya gibi büyük ülkeleri kapsıyor Plan hala geleneksel bir tokmak cihazı. Hedef, 2025'te ilk plazmayı yaratmak ve ardından 2035'te maksimum güç çıkışına ulaşmak. Başarılı olursa, ITER ilk nükleer füzyon santrali olabilir.
Şekil Uluslararası Termonükleer Füzyon Deneysel Reaktörü (ITER) projesi
Ek olarak, birçok ekip sadece daha iyi değil, aynı zamanda daha küçük farklı füzyon reaktörleri tasarlamaya çalışıyor. 2016'da Almanya, plazma halkasının sürekli çalışabilmesi için Mobius halka benzeri bir tasarıma sahip olduğu 1 milyar avro değerinde bir reaktör inşa etti, bu da puls ünitesinin tokamak şeklinden daha verimli.
elbette, Şimdi yeni bir eğilim, bir dizi özel şirketin de bu alana girmesi ve çalışanlarının hepsinin deneyimli nükleer füzyon araştırmacıları olmasıdır. Bunların arasında General Fusion, plazmayı tutmak için erimiş kurşun ve lityum girdabını kullanıyor.Bu yöntem aynı zamanda Amazon patronu Jeff Bezos tarafından da destekleniyor; Lockheed Martin'in kokarca ekibi 2014 yılında on yıl içinde üretim yapacaklarını açıkladı. Bir kamyon büyüklüğünde bir nükleer füzyon tesisi (ancak yeterli ayrıntı sağlamadığı için sorgulandı); Birleşik Krallık'taki Tokamak Energy, partikül hızlandırıcı teknolojisi ve yüksek sıcaklık süper iletkenleri; Helion Energy ve First Light Fusion vb. Kullanıyor.
Şekil Lockheed Martin'in nükleer füzyon cihazı
Tokamak Energy Başkanı David Kingham, Tri Alpha Energy'nin ilerlemesinin çok heyecan verici olduğuna inanıyor. "Devlet destekli laboratuvarlar temel araştırmada başarılı olma eğiliminde olsalar da, özel şirketler daha hızlı yenilik yapabilir ve yeni teknolojileri benimseyebilir."
Çeşitli güçlerin ortak çabalarıyla, nükleer füzyon enerjisi üretiminin gelişme umutları umut vericidir, ancak öyle olsa bile, Nükleer füzyon enerjisi üretiminin gerçek ticari operasyonunu gerçekleştirmek istiyorsak, insanlığın on yıllarca beklemesi gerekebilir.
