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美國AI實作創新?馴服核聚變最大天敵,無限能源即將實作?

2024-09-01科技

【自然】雜誌最新報道顯示,美國普林斯頓大學,也就是愛因斯坦曾經的工作地,或許已經找到了控制核聚變的關鍵技術——人工智能成功馴服了等離子體撕裂。這種技術創新可能將大幅延長等離子體的約束時間,推動我們向無限清潔能源的目標邁進。

可控核聚變是實作永續能源的終極追求。它模仿太陽核心的融合反應,如果成功,將為人類帶來源源不斷的清潔能源,減少對化石燃料的依賴,保護地球免受汙染。

實作地球上的核聚變反應充滿挑戰,其中最大的難題是如何長期穩定控制超高溫的等離子體。在太陽內部,兩個質子需要平均76.2億年才能成功融合一次。

與擁有幾乎無限時間和巨大質素的太陽不同,人類無法等待質子自然融合。因此,托卡馬克裝置應運而生,它能將核燃料加熱至超過太陽核心的溫度,創造出高能等離子體,並利用強大的磁場將其壓縮,增加原子核融合的機會。

我們的任務是盡可能延長等離子體的控制時間,為核反應創造更多的可能性。然而,隨著原子核能量的增強,它們也更易沖破磁場的限制,導致激烈的核反應突然終止,這被稱為「撕裂模式」。

「撕裂模式」是由於等離子體中磁場線的斷裂造成的不穩定性,導致能量迅速流失,這一直是阻礙核聚變實作正能量輸出(Q值大於1)的主要障礙。

普林斯頓大學的科研團隊現在透過人工智能技術,使得AI透過分析大量等離子體行為數據,透過復雜的演算法訓練,預測等離子體的不穩定性,並能在撕裂真正發生前0.3秒發出預警。

盡管這個預警時間對人類操作者來說幾乎無法反應,對AI來說卻足夠進行幹預。AI可以在裂口形成之前調整磁場強度、等離子體的註入量和溫度等參數,有效預防即將發生的撕裂,確保核聚變反應不會突然中斷。

要判斷核聚變反應能否持續並實作正能量輸出,關鍵在於達到必要的核聚變三重積,也就是等離子體溫度、密度和約束時間的乘積。目前的紀錄由1996年日本的JT-60設施創下,但與理想值相比仍有一半的差距。

盡管有觀點認為理想的三重積是無法實作的,但普林斯頓大學的AI控制技術可能為突破這一障礙提供了新的可能性。

這項技術的進步不僅為國際熱核聚變實驗堆(ITER)的建設和執行提供了重要的技術支持,也讓科學家們對未來人造太陽發電抱有更多希望,期待透過進一步的實驗和數據積累,使人工智能能夠更精準地辨識和調控聚變過程中的不穩定因素。