Технологічний гігант разом із галузевою компанією Tri Alpha Energy розробили новий алгоритм розрахунку плазми. Фахівці кажуть, що це рішення суттєво наблизило людство до джерела чистої та безмежної енергії ядерного синтезу. Алгоритм скорочує час на обрахунок поведінки плазми з місяців до кількох годин.
Компанію Tri Alpha Energy заснував, серед інших, засновник Microsoft Пол Аллен. Вона нещодавно отримала понад $500 млн у інвестиціях. Разом з Google Research ця фірма працювала над «Алгоритмом оптометриста». Він дозволяє об’єднати машинні обчислювальні потужності з людськими можливостями та пришвидшити пошук рішень для комплексних проблем.
Ядерний синтез – це саме така складна проблема. У теорії це джерело чистої та безмежної енергії, оскільки використовується не розпад, як на атомних станціях, а складання атомів. Під час цього процесу виділяється значно більше енергії, ніж на атомних станціях. Але фізика ядерного синтезу містить нелінійні феномени, в яких невеликі зміни можуть нести великі наслідки. Саме через це розробити апарат для утримання ядерної плазми складно.
«Завдання знаходиться поза нашим розумінням навіть з комп’ютерними ресурсами Google», – каже працівник відділу Google Accelerated Science Team Тед Бальтц. Тому фахівці об’єднали людей та машин: науковці вибирають варіант, а машина рахує.
Експерименти в лабораторії Tri Alpha Energy C2-U показали, що з новим алгоритмом операції, на які раніше витрачали місяць, зараз можна виконати за кілька годин. Алгоритм відкрив неочікувані способи керування плазмою, про які науковці вже розповіли в журналі Scientific Reports. Їхнє досягнення зменшило на 50% енергетичні втрати системи та збільшило загальну енергію системи.
Машина C-2U проводила експеримент кожні вісім звилин. Це перебдачало бомбардування плазми пучком атомів водню, щоб плазма продовжувала обертатися в магнітному полі до 10 мілісекунд. Учені намагалися подивитися, чи поводиться плазма згідно з теоретичною моделлю та як можна утримати її надовго, щоб реактор почав споживати менше енергії, ніж віддає.
Алгоритм оптометриста показав таку конфігурацію, в якій водневі атоми повністю балансували втрати на охолодження. Це означає, що власна енергія плазми виросла. «Це тривало лише дві мілісекунди, але це вже щось», – каже Бальтц.
Зараз машину C2-U замінили складнішою під назвою Norman. Вона в липні цього року видала першу свою плазму, і якщо експерименти на ній пройдуть вдало, наступним кроком у Tri Alpha Energy бачать будівництво демонстраційного реактора ядерного синтезу.
Ядерний синтез уже десятиліття залишається надією на чисту, безпечну та необмежену енергію. Його розробляють майже 60 років і в цей напрямок «влили» мільярди доларів. Однак ученим вдається утримати плазму лише на короткий проміжок часу, а загальний енергетичний баланс дослідних установок виходить негативним – реактори споживають більше, ніж віддають.
Над розробкою реактора ядерного синтезу працюють у багатьох країнах світу. Один із найбільших та найвідоміших таких проектів є ІТЕР, який розміщується в південній області Франції. Він вже коштує більше €18 млрд, і його будують експерти США, Євросоюзу, Китаю, Індії, Південної Кореї, Росії, Японії.
ІТЕР – це семиповерховий реактор, ядро якого має вигляд пончика. Усередині нього знаходитиметься розпечена плазма, яку утримуватимуть магнітними полями. Розробники проекту планують завершити будівництво та отримати першу плазму у 2025 році, а вивести реактор на повну потужність планується у 2035 році.
