这是商业核聚变的关键吗？

时间：2022-03-04 14:16:50 来源：

虽然利用核聚变（为太阳提供动力的过程）在地球上使用的概念长期以来一直是能源科学的“圣杯”，但长期以来一直太好了，无法实现。核聚变有可能解决世界上一些最大的危机：核聚变比核裂变强大几倍，只能使用氢或锂来生产，这意味着它不会产生使核裂变如此臭名昭著的有害放射性废物问题，并且它产生的碳排放绝对为零。

但是有一个问题。尽管已经尝试了许多众多的科学家团队，但还没有人想出如何使核聚变可商业化生产的方法。由于很难轻易地人为地再现极端条件，例如在太阳核中自然发生核聚变的极端条件，因此很难做到这一点。正如美国能源部解释的那样，“科学家正在研究聚变反应，但是由于将核连接在一起需要巨大的压力和温度，因此很难长时间维持。”

然而，在过去的一年中，人们越来越容易相信商业化的核聚变将不会持续太久。首先，总部位于法国南部的跨国项目国际热核实验反应堆（ITER）在7月宣布，他们的团队距离实现“第一等离子”只有6.5年的路程。现在，就在本周，研究人员宣布了另一项突破，使我们更接近实现商业融合。

秘密？人工智能。超级计算机构橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的一篇文章在周三报道说：“一个研究人员团队利用超级计算机驱动的AI来解决扩大核聚变能的关键问题之一。”关键问题是管理等离子体的棘手问题。

当前，在大多数核聚变研究中，等离子体是在称为tokamak的装置（由Oak Ridge国家实验室定义为“磁性，甜甜圈形的聚变装置中，将聚变反应保持在适当位置，从而使等离子体不会失去其原有结构）中产生和维持的。加热或与周围材料发生相互作用”），但即使是这些设备的最先进的版本，仍然有很多限制。“此过程中的不稳定性（破裂）使血浆逸出，到达托卡马克的壁，停止反应，并可能对反应器本身造成无法弥补的损害。问题也在扩大：聚变反应堆越大，表面积越小，增加了因破坏而造成严重破坏的风险。”这意味着，即使最有前途的托卡马克项目，如ITER正在进行的大规模项目，也尚未脱离研发领域-远非如此。

但是，一组研究人员表示，他们已经通过实施AI和超级计算找到了解决ITER挑战的解决方案。美国能源部和普林斯顿等离子体物理实验室的Bill Tang带领一个研究小组对该问题进行了研究，结果发表在了《自然》杂志上，题为“通过深度学习预测受控聚变等离子体的破坏性不稳定性”。唐说，在这项研究中，他和他的团队“旨在在破坏性事件发生之前准确预测其可能性，并首先了解破坏性事件发生的原因。”

目前，托卡马克融合实验中使用的超级计算速度不足以检测到这些中断，这些中断几乎是瞬间发生。正如橡树岭国家实验室总结的那样，对于Tangs团队来说，目标是找到一种方法，“满足在建ITER Tokamak（将是世界上更大的聚变反应堆）所需的95％正确的破坏预测阈值”。该团队在东京工业大学TSUBAME 3.0超级计算机上使用Nvidia P100 GPU以及在世界上最强大的超级计算机峰会上取得了非常可观的结果。这使Tangs团队能够从侦查中脱颖而出，并开始进行极为重要且更加艰巨的防止中断的任务。

Oak Ridge国家实验室援引Tang的话说：“凭借强大的预测能力，我们可以从破坏预测转变为控制，这是融合的圣杯。”“就像在医学中一样，您越早诊断出问题，就越有可能解决它。”

随着核聚变领域中不断出现的新突破以及这种有希望的研究正在进行中，核聚变不仅感觉像是一种奇妙的可能性，而且不可避免。

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