Sumário
Deepmind traz inteligência artificial para pesquisa de fusão. A empresa de IA irmã do Google visa simplificar o desenvolvimento de novos reatores de fusão a longo prazo.
A energia de fusão tem sido apontada como uma solução potencial para problemas de energia desde a era nuclear. O uso da fusão termonuclear para gerar eletricidade promete uma fonte de energia limpa e inesgotável.
No processo de fusão, dois núcleos atômicos se combinam para formar um núcleo mais pesado, liberando energia no processo. A fusão só é possível em temperaturas extremamente altas. Os reatores devem, portanto, produzir plasma com temperatura de 150 a 300 milhões de graus e mantê-lo estável por tempo suficiente para gerar energia.
Como a alta temperatura proíbe qualquer contato com os materiais circundantes, os reatores de fusão nuclear do projeto tokamak dependem de bobinas magnéticas para prender o plasma em um campo magnético em uma câmara central.
Grandes reatores sendo construídos na Europa
Cientistas de todo o mundo estão realizando pesquisas em reatores de teste internacionais e privados de várias arquiteturas. A maioria usa isótopos pesados de hidrogênio, como deutério e trítio.
Um dos maiores reatores de teste está sendo construído na França: os planos iniciais para o ITER (International Termonuclear Experimental Reactor) datam do final dos anos 1970. O reator está programado para ficar pronto em 2025 e gerar o primeiro plasma. Um sucessor chamado EU DEMO já está planejado e deve ser comissionado na década de 2050.
Projetos como ITER, DEMO e outros visam demonstrar que a energia de fusão é comercialmente viável. O objetivo é melhorar a proporção de energia adicionada à energia de fusão produzida no plasma. Espera-se que o ITER produza cerca de dez vezes mais energia de fusão do que a energia de aquecimento necessária. Espera-se que o DEMO aumente o fator para 25.
O controle do plasma é o principal problema da energia de fusão nuclear
Um dos principais desafios aqui é controlar o plasma que é formado e mantido nos campos magnéticos. Para fazer isso, um sistema de controle deve coordenar as inúmeras bobinas magnéticas e ajustar sua voltagem milhares de vezes por segundo. Caso contrário, o plasma pode tocar as paredes da câmara, causando perda de calor e possíveis danos. O plasma também pode ser moldado em diferentes formas que prometem diferentes ganhos de energia.
Até agora, algoritmos desenvolvidos por especialistas humanos foram usados para controlar as bobinas magnéticas. A empresa britânica de IA mente profunda que vem trazendo cada vez mais inteligência artificial a várias ciências por vários anos, agora está demonstrando um sistema de IA que pode assumir o controle das bobinas magnéticas.
O sistema foi criado em cooperação com o Swiss Plasma Center no Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL) e foi testado no reator Tokamak de configuração variável (TCV), que pode manter o plasma estável por cerca de três segundos.
Deepmind AI controla o plasma
Até agora, cada uma das 19 bobinas solenóides do TCV era controlada por seu próprio controlador, que usa um algoritmo para estimar as propriedades do plasma em tempo real e ajustar a tensão dos ímãs. Em contraste, o sistema AI revelado pela Deepmind controla todas as bobinas de uma só vez e pode criar diferentes formas de plasma.
O sistema de IA foi treinado para fazer isso usando dados de uma simulação de TCV existente, na qual a IA foi capaz de aprender como controlar as bobinas diretamente dos dados do sensor simulado. Como certas dinâmicas do reator real não são representadas adequadamente na simulação, a IA também aprendeu a ficar dentro de limites pré-definidos ao controlá-lo, como a corrente máxima da bobina.
Após o treinamento na simulação, o sistema de IA no TCV real foi capaz de controlar as bobinas solenóides e criar várias formas de plasma que foram consideradas candidatas adequadas para reatores. Entre as formas havia duas “gotas de plasma” separadas que nunca haviam sido estabilizadas em um reator TCV.
Vídeo: Deepmind
De acordo com a Deepmind, o sistema de IA facilita a pesquisa sobre o comportamento do plasma sob várias condições, melhorando a compreensão dos reatores de fusão nuclear. Além disso, o sistema pode ser implantado rapidamente em um novo reator tokamak sem o longo desenvolvimento dos sistemas de controle usados hoje. O sistema também permite a avaliação de projetos propostos antes de serem construídos.
A longo prazo, a Deepmind espera usar IA para permitir o desenvolvimento de novos projetos de reatores, otimizando a forma do plasma, sensores, propulsão, design da parede interna, carga de calor e controle magnético em uníssono.
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