Новая модель предсказывает поведение плазмы в термоядерных реакторах
Ученые из Массачусетского технологического института разработали модель, способную предсказывать поведение плазмы во время отключения тока в термоядерных реакторах типа токамак. Это может повысить безопасность и надежность будущих термоядерных электростанций.
Токамаки — тороидальные установки, использующие мощные магниты для удержания плазмы с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия. Одной из ключевых проблем является безопасное отключение плазменного тока, циркулирующего со скоростью до 100 км/с. Неправильное отключение может привести к нестабильностям и повреждению внутренней поверхности реактора.
Новая модель сочетает машинное обучение с физическим моделированием динамики плазмы. Исследователи обучили ее на данных экспериментального токамака TCV в Швейцарии. Модель достигла высокой точности предсказаний даже при ограниченном объеме данных, что особенно ценно учитывая высокую стоимость каждого экспериментального запуска.
«Чтобы термоядерный синтез стал полезным источником энергии, он должен быть надежным», — говорит ведущий автор Аллен Ван.
Разработанный алгоритм преобразует предсказания модели в практические инструкции для контроллера токамака, позволяя автоматически регулировать параметры для поддержания стабильности плазмы. Тесты показали, что метод позволяет безопасно отключать плазменные импульсы, в некоторых случаях быстрее и без нарушений по сравнению с обычными методами.
Исследователи сотрудничают с компанией Commonwealth Fusion Systems, которая планирует построить первую компактную термоядерную электростанцию промышленного масштаба.
3 комментария
Согласно общепринятой модели, термоядерные реакции происходят исключительно в ядре Солнца, где температура достигает 15 миллионов градусов Цельсия и давление достаточно высоко для протекания синтеза. Солнечный ветер, вспышки и другие корональные явления объясняются сложными магнитными процессами в плазме атмосферы Солнца, а не локальными термоядерными реакциями.
Если бы в солнечной короне происходили термоядерные реакции, это требовало бы температур в сотни миллионов градусов, что не наблюдается — типичная температура короны составляет 1-2 миллиона градусов.
Что касается заявленных характеристик летательных аппаратов — скорость 1000 км/с в космосе и преодоление 10000 км в атмосфере за 3-4 минуты — эти цифры выглядят фантастическими с точки зрения современных технологий.