Искусственный интеллект научился предсказывать опасность в термоядерных реакторах. Исследователи внедрили алгоритмы машинного обучения непосредственно в системы управления токамаками, чтобы предотвращать внезапные коллапсы плазмы еще до того, как они успевают развиться.
Главная угроза для реактора
Токамак — устройство тороидальной формы (похожее на бублик), в котором мощные магнитные поля удерживают плазму, нагретую до сотен миллионов градусов. Главная угроза для его работы — так называемые режимы разрыва, или тиринг-моды (от англ. tearing modes). Это медленно нарастающие нестабильности, возникающие в определенных точках плазменного шнура и изменяющие конфигурацию магнитных силовых линий.
Когда такая нестабильность выходит из-под контроля, внутри плазмы формируется магнитный «пузырь». Он замедляет вращение плазменного шнура, и в конце концов плазма касается стенки реактора — термоядерный процесс прерывается.
Почему физические модели не справляются
Традиционные модели плохо описывают эти явления, поскольку нестабильности имеют нелинейную и хаотическую природу. Незначительные возмущения в одной части плазмы способны вызвать тиринг-моду в другой.
Исследователи Кристина Реа из Массачусетского технологического института (MIT) и Бенджамин Стюарт из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) обработали большие массивы данных из предыдущих запусков токамаков и научили алгоритмы распознавать признаки приближения нестабильности еще до того, как ее фиксируют стандартные диагностические системы.
Управление в режиме реального времени
На основе этих алгоритмов были разработаны активные контроллеры плазмы. Они непрерывно получают данные из реактора и в любой момент оценивают стабильность плазмы. Если система обнаруживает риск развития тиринг-моды, контроллер автоматически корректирует магнитную конфигурацию — подавляет нестабильность или предотвращает условия, при которых она возникает.
Эта разработка важна для Международной программы по физике токамаков (ITPA), которая сейчас проектирует систему смягчения срывов для проекта ITER.
Почему это становится все важнее
С ростом давления плазмы в новых экспериментах тиринг-моды возникают чаще и развиваются интенсивнее. Более высокое давление необходимо для эффективной выработки энергии, но в то же время оно затрудняет поддержание плазмы в стабильном состоянии.
«Тиринг-моды остаются чрезвычайно сложными для предвидения с помощью физических моделей, но их стохастическая сложность привлекает ученых, вооруженных методами машинного обучения», — отметил Стюарт. Интеграция ИИ в ядро системы управления токамаком позволяет поддерживать параметры, необходимые для непрерывной термоядерной реакции.
Источник: intere
