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美国AI实现创新?驯服核聚变最大天敌,无限能源即将实现?

2024-09-01科技

【自然】杂志最新报道显示,美国普林斯顿大学,也就是爱因斯坦曾经的工作地,或许已经找到了控制核聚变的关键技术——人工智能成功驯服了等离子体撕裂。这种技术创新可能将大幅延长等离子体的约束时间,推动我们向无限清洁能源的目标迈进。

可控核聚变是实现永续能源的终极追求。它模仿太阳核心的融合反应,如果成功,将为人类带来源源不断的清洁能源,减少对化石燃料的依赖,保护地球免受污染。

实现地球上的核聚变反应充满挑战,其中最大的难题是如何长期稳定控制超高温的等离子体。在太阳内部,两个质子需要平均76.2亿年才能成功融合一次。

与拥有几乎无限时间和巨大质量的太阳不同,人类无法等待质子自然融合。因此,托卡马克装置应运而生,它能将核燃料加热至超过太阳核心的温度,创造出高能等离子体,并利用强大的磁场将其压缩,增加原子核融合的机会。

我们的任务是尽可能延长等离子体的控制时间,为核反应创造更多的可能性。然而,随着原子核能量的增强,它们也更易冲破磁场的限制,导致激烈的核反应突然终止,这被称为「撕裂模式」。

「撕裂模式」是由于等离子体中磁场线的断裂造成的不稳定性,导致能量迅速流失,这一直是阻碍核聚变实现正能量输出(Q值大于1)的主要障碍。

普林斯顿大学的科研团队现在通过人工智能技术,使得AI通过分析大量等离子体行为数据,通过复杂的算法训练,预测等离子体的不稳定性,并能在撕裂真正发生前0.3秒发出预警。

尽管这个预警时间对人类操作者来说几乎无法反应,对AI来说却足够进行干预。AI可以在裂口形成之前调整磁场强度、等离子体的注入量和温度等参数,有效预防即将发生的撕裂,确保核聚变反应不会突然中断。

要判断核聚变反应能否持续并实现正能量输出,关键在于达到必要的核聚变三重积,也就是等离子体温度、密度和约束时间的乘积。目前的纪录由1996年日本的JT-60设施创下,但与理想值相比仍有一半的差距。

尽管有观点认为理想的三重积是无法实现的,但普林斯顿大学的AI控制技术可能为突破这一障碍提供了新的可能性。

这项技术的进步不仅为国际热核聚变实验堆(ITER)的建设和运行提供了重要的技术支持,也让科学家们对未来人造太阳发电抱有更多希望,期待通过进一步的实验和数据积累,使人工智能能够更精准地识别和调控聚变过程中的不稳定因素。