Технологический гигант совместно с отраслевой компанией Tri Alpha Energy разработали новый алгоритм расчета плазмы. Специалисты говорят, что это решение существенно приблизило человечество к источнику чистой и безграничной энергии ядерного синтеза. Алгоритм сокращает время на обсчет поведения плазмы с месяцев до нескольких часов.
Компании Tri Alpha Energy основал в том числе основатель Microsoft Пол Аллен. Она недавно получила более $500 млн в инвестициях. Вместе с Google Research эта фирма работала над «Алгоритмом оптометриста». Он позволяет объединить машинные вычислительные мощности с человеческими возможностями и ускорить поиск решений для комплексных проблем.
Ядерный синтез – это именно такая сложная проблема. В теории это источник чистой и безграничной энергии, поскольку используется не распад, как на атомных станциях, а сборка атомов. Во время этого процесса выделяется значительно больше энергии, чем на атомных станциях. Но физика ядерного синтеза включает в себя нелинейные феномены, в которых небольшие изменения могут нести большие последствия. Именно из-за этого разработать аппарат для удержания ядерной плазмы сложно.
«Задача находится вне нашего понимания даже с компьютерными ресурсами Google», – говорит работник отдела Google Accelerated Science Team Тед Бальтц. Поэтому специалисты объединили людей и машины: ученые выбирают вариант, а машина считает.
Эксперименты в лаборатории Tri Alpha Energy C2-U показали, что с новым алгоритмом операции, на которые раньше тратили месяц, сейчас можно выполнить за несколько часов. Алгоритм открыл неожиданные способы управления плазмой, о которых ученые уже рассказали в журнале Scientific Reports. Их достижение уменьшило на 50% энергетические потери системы и увеличило общую энергию системы.
Машина C-2U проводила эксперимент каждые восемь минут. Это включало в себя бомбардировку плазмы пучком атомов водорода, чтобы плазма продолжала вращаться в магнитном поле до 10 миллисекунд. Ученые пытались посмотреть, как плазма ведет себя согласно теоретической модели и как можно удержать ее надолго, чтобы реактор начал потреблять меньше энергии, чем отдает.
Алгоритм оптометриста показал такую конфигурацию, в которой водородные атомы полностью балансировали потери на охлаждение. Это означает, что собственная энергия плазмы выросла. «Это длилось всего две миллисекунды, но это уже что-то», – говорит Бальтц.
Сейчас машину C2-U заменили сложнее под названием Norman. Она в июле этого года выдала первую свою плазму, и если эксперименты на ней пройдут удачно, следующим шагом в Tri Alpha Energy видят строительство демонстрационного реактора ядерного синтеза.
Ядерный синтез уже десятилетия остается надеждой на чистую, безопасную и неограниченную энергию. Его разрабатывают почти 60 лет, и в это направление «влили» миллиарды долларов. Однако ученым удается удержать плазму лишь на короткий промежуток времени, а общий энергетический баланс исследовательских установок получается отрицательным – реакторы потребляют больше, чем отдают.
Над разработкой реактора ядерного синтеза работают во многих странах мира. Один из крупнейших и самых известных таких проектов является ИТЭР, который размещается в южной области Франции. Он уже стоит более €18 млрд, и его строят эксперты США, Евросоюза, Китая, Индии, Южной Кореи, России, Японии.
ИТЭР – это семиэтажный реактор, ядро которого имеет вид пончика. Внутри него будет находиться раскаленная плазма, которую будут удерживать магнитными полями. Разработчики проекта планируют завершить строительство и получить первую плазму в 2025 году, а вывести реактор на полную мощность планируется в 2035 году.
