Источник: The Register
Две компании, Google и Tri Alpha Energy разработали новый алгоритм, который, как считают его создатели, поможет ученым разогревать плазму в термоядерном реакторе с меньшими, чем сейчас, затратами энергии. Речь идет о минимальном повышении эффективности работы реактора, о каком-либо «прорыве» говорить не приходится. Но и это можно назвать значительным достижением.
Кому нужны проценты повышения эффективности генерации высокотемпературной плазмы? Да все тем же ученым. Дело в том, что реакторы, где вот уже несколько десятков лет специалисты пытаются добиться самоподдерживающейся реакции слияния атомов, чрезвычайно дорогие. Их эксплуатация тоже очень недешевое удовольствие. Да, если достичь желаемого результата, все окупится тысячекратно. Но пока что деньги лишь уходят, как вода в песок, успехи есть, но до получения энергии при помощи термояда еще далеко. Поэтому физики стараются оптимизировать затраты там, где это возможно.
Свою технологию разработчики программной платформы для оптимизации нагрева плазмы назвали Optometrist Algorithm. Как уже говорилось, алгоритм помогает работать с плазмой с несколько большей эффективностью, чем обычно. На то, чтобы «зажечь» плазму в реакторе, нужно очень много энергии, и это стоит ну очень дорого.
«Мы упростили проблему и решили найти такие состояния плазмы, которые физики находят интересными, при этом мы не хотим поломать машину. Это — яркий пример работы человека и компьютера, когда работа сообща становится более результативной, чем поодиночке», — говорит руководитель проекта Тед Болц.
Для запуска реакции горячая плазма вводится в термоядерный реактор C-2U (длина его 20 метров) компании Tri Alpha Energy. Это контролируемый при помощи магнитов процесс.
Для того, чтобы нагреть плазму до температуры, которая необходима для запуска слияния ядер химических элементов, нужно проделать много работы. В первую очередь, требуется задать тысячи параметров, от самых простых вроде напряжения в отдельных элементах реактора, до сложных, вроде силы магнитного поля в отдельных «районах» реактора. Для поиска эффективного состояния плазмы требуется провести тысячи экспериментов. Для того, чтобы пошел синтез, нужно сильно нагреть плазму, создав внутри реактора маленькую звезду.
Если использовать алгоритм, созданный Google, то потери энергии при проведении таких экспериментов снижаются, а температура плазмы, наоборот — повышается. К сожалению, в отчете не слишком много технической информации. Почти нет там и участков кода, есть лишь описание алгоритма и последовательности действий при его использовании.
Зато то и дело в отчете встречаются вот такие участки
Сейчас у создателей алгоритма есть намерение улучшать работу программы в соответствии с получаемыми результатами. Команда ученых уже достигла значительного успеха, все же запустив на своем реакторе слияние атомов. Это происходило всего лишь в течение нескольких миллисекунд, но происходило.
Разработчики сравнивают принцип работы своей программной платформы с «настройкой» зрения человека окулистом. Врач подбирает линзы, которые подходят для конкретного пациента, и оптимизируют его зрение. Порой, оптимизация не слишком значительно, но пациент начинает видеть все гораздо лучше. Так и с плазмой — операции проводятся все те же, но они более точные, бьют прямо в цель. Одно из главных достижений, которых удалось достигнуть — это поиск и введение в работу оптимальных для термоядерного реактора определенного типа параметров.
Компания Tri Alpha Energy работает достаточно давно, и все это время ее специалисты стараются найти то самое состояние плазмы, при котором может начаться термоядерная реакция. Компания еще два года назад заменила свою старую установку, разработав обновленную систему. Сейчас она проходит тестирование, а опробовать ее в работе помогает алгоритм, о котором и говорится в этом материале.
Несмотря на годы, потраченные компанией на поиск возможного способа быстро и недорого зажечь небольшую звезду у себя в лаборатории, работа все еще продолжается, и никто ее не планирует забрасывать.
Алгоритм Google, кроме оптимизации параметров, позволяет также ускорить вычисления, которые проводятся специалистами компании. Вместо месяцев этот процесс сейчас занимает всего несколько часов. Кроме того, удалось добиться значительного снижения энергетических затрат и добиться увеличения общей энергии плазмы. Ученые надеются, что через небольшое время люди смогут получать почти бесплатную энергию именно благодаря термоядерному синтезу. И несмотря на то, что все это больше похоже на фантастику, некоторые государства принимают скорый запуск термоядерных реакторов, как данность. В числе таких стран — Индия и Китай.
Комментарии (21)
vasimv
27.07.2017 16:27+2В голову сразу шутка пришла — они там собираются поставить на кучу компов Google Chrome и разогревать плазму их процессорами. :)
voodoo144
27.07.2017 18:52А что за тип реактора у компании? Тороидальный?
Halt
27.07.2017 20:00+1Похоже, что линейный. Бандуры на последней фотографии подозрительно напоминают ИЯФ-овские инжекторы нейтрального луча. У tnenergy есть статья на эту тему.
C2W
Halt
27.07.2017 20:07+1Ну точно, они. В другой статье написано и про Беклемишева и про TriAlpha. Можно было хотя бы пару слов в посте на эту тему написать, все-таки, наши ученые приложили к этому руку.
Nubus
28.07.2017 05:50+1Опять ученый изнасиловал журналиста…
Оригинал статьи (кстати, неплохо бы в конце его давать)
Теперь читаем, данный алгоритм совмещает Deep Learning и возможности человека. Обьяснение алгоритма идет уже в статье которую они опубликовали в Nature Science
Вот краткое содержание алгоритма:
Делаеться порядка 1000 поджигов плазмы и выбираетса наилучший результат. Потом система спрашивает какой параметр изменить и на сколько. Идет поджиг, система спрашивает какой результат лучше, после этого идет сравнение и выбор следующего параметра на основе выбора предыдущего параметра. Почти как в РПГ, только с плазмой.
В результате уже достигнуто снижение потерь энергии на 50% за счет оптимизации работы подсистем (там порядка 30-40 подсистем задействовано). Теперь они заменяют Tri-Alpha на Norman машину, и если пройдет успешный поджиг плазмы в Norman, то компания будет строить полноценный опытный термоядерный генератор.
Nordosten
29.07.2017 00:23Перевод от marks упустил интересные детали и налил побольше воды.
Теперь они заменяют Tri-Alpha на Norman машину, и если пройдет успешный поджиг плазмы в Norman
Про Norman написано, что уже успешно запускали реактор в июле. Длина нового реактора 30 метров, а стоимость 100 млн долларов. Также объем плазмы будет в 5 раз больше, чем у предыдущей модели C2-U.
andrey_gavrilov
31.07.2017 12:50+1Теперь они заменяют Tri-Alpha на Norman машину, и если пройдет успешный поджиг плазмы в Norman
— «яничoнепонял». Tri-Alpha [Energy] — это название компании. «Nornan» — это имя собственное, которое дали реактору C2W (переделанная, и пущенная в мае 2017 установка, которая до того была установкой C2U) в честь основоположника компании, Нормана Ростокера.
Rostoker, Norman (16 августа 1925 - 24 января 2015 года)andrey_gavrilov
01.08.2017 07:12+1и если пройдет успешный поджиг плазмы в Norman, то компания будет строить полноценный опытный термоядерный генератор.
— так же непонятно, о чем речь. По роадмапу района 2015 них было порядка пяти шагов до опытного энергетического реактора (правда в августе 2016 в Новосибе, на конференции OS2016, они убрали из презентации данные по предпоследнему шагу (в том числе из таблиц, где прежде были данные по _и_ по предпоследнему и по последнему шагу, рядом), но, возможно, просто чтобы не перегружать презентацию.
Так о чем вы говорили, и откуда сведения, если не секрет?Nordosten
01.08.2017 10:53andrey_gavrilov
01.08.2017 11:11т.е. о шаге, в котором уже начнется синтез (что тоже само по себе — новость (к которой я с легкой долей скепсиса отношусь, пока не получу подтверждения от TAE)). Стоит понимать, что это не равно шагу «энергетический ядерный реактор» (где под ним понимается реактор c Q>1).
Nordosten
01.08.2017 11:33Радует скорость обновлений от ТАЕ, есть надежда увидеть работу этого демонстратора до запуска ITER.
У другой компании Tokamak Energy тоже большие планы
Tokamak Energy is following a five-stage plan towards producing fusion power:
- Stage 1: Build a small prototype tokamak to demonstrate the concept (the ST25) – achieved 2013.
- Stage 2: Build a tokamak with exclusively high temperature superconducting (HTS) magnets (the ST25 HTS) – achieved 2015.
- Stage 3: Reach fusion temperatures of 100 million degrees in a compact tokamak (the ST40), in 2018, followed by further development of the ST40 in 2019 to produce high density plasmas and get close to fusion energy gain conditions.
- Stage 4: Achieve first electricity with the ‘Fusion Power Demonstrator’ by 2025.
- Stage 5: Produce commercially viable fusion power with the first ‘Fusion Power Module’ by 2030.
andrey_gavrilov
01.08.2017 12:25+1TAE вообще говорит, «мы верим, что мы успеем пройти путь до коммерческого реактора за 10 лет». Понятно, что это больше для инвесторов манифестация настроя, а никак не обещание. Но в целом — у них есть и суперкоманда с супермотивацией (и с суперорганизацией), и, главное, — деньги, так что все шансы за то, что они выжмут из ОЛ все, что смогут, и достаточно быстро.
Если демонстратор, о котором говорили вы понимать так, как понял его я, ±, то это стадия _до_ коммерческого реактора. А если посмотреть на планы по ITER, то у TAE в оптимистическом сценарии есть шансы и коммерческий реактор сделать до «запуска ITER» (это еще зависит от понимания значения слов «запуск ITER», конечно).
____
Что до Tokamak Energy — в их успех я верю крайне слабо, хотя я очень порадовался сообщению о них в свое время. Кстати, старички там российского происхождения, в основе.Nordosten
01.08.2017 13:06Вы правильно поняли.
Что до Tokamak Energy, в следующем году увидим, достигнут промежуточного результата или нет
100 million degrees in a compact tokamak (the ST40), in 2018andrey_gavrilov
01.08.2017 13:10+1проблемы начаться должны/могут на следующих установках (ключевые слова — центральная колонна). Но, конечно, интересно, сработает ли нагрев пересоединением так, как они рассчитывают.
Nordosten
29.07.2017 00:47Компания разрабатывает сверхпроводящие магниты для будущих установок, которые помогут увеличить магнитное поле и улучшить удержание плазмы.
jam31
Гугл пробует заниматься любым высокорисковым хайтеком. В краткосрочной перспективе это беспроигрышная стратегия: с одной стороны хайп и фэшн малой ценой, с другой что-то может оказаться действительно успешным. Но не стоит забывать, что выходит из индустрии он с той же скоростью, с какой вошёл. А настоящие инновации случаются после десятилетий профессиональных усилий.
Alexsandr_SE
Смотря что считать за усилия. Часто какие-то открытия делаются случайно, потом доводятся до ума. А исследователи проходят мимо чего-то интересного и полезного спустя годы.