Füzyon reaksiyalarının yaradılması və davam etdirilməsi – əslində Yer üzündə ulduz kimi şəraitin yenidən yaradılması – son dərəcə çətindir və MIT Plazma Elmi və Füzyon Mərkəzinin (PSFC) əsas tədqiqatçısı, Ph.D. Nathan Howard bunu dövrümüzün ən maraqlı elmi problemlərindən biri hesab edir.

“Həm elm, həm də təmiz enerji mənbəyi kimi birləşmənin ümumi vədi həqiqətən maraqlıdır. Bu, məni aspiranturaya [MIT-də] gəlməyə və PSFC-də işləməyə sövq etdi” dedi.

Howard PSFC-də Maqnit Füzyon Təcrübələri İnteqrasiya edilmiş Modelləşdirmə (MFE-IM) qrupunun üzvüdür. MFE-IM qrupunun lideri Pablo Rodriguez-Fernandez ilə yanaşı, Howard və komanda plazmanın birləşmə cihazında necə davranacağını proqnozlaşdırmaq üçün simulyasiyalardan və maşın öyrənməsindən istifadə edirlər. MFE-IM və Howardın tədqiqatı, daha ağıllı dizayn seçimlərinə imkan verməklə, faktiki qaynaşma mühitində sınaqdan keçirilməzdən əvvəl verilmiş texnologiya və ya konfiqurasiyanın performansını proqnozlaşdırmaq məqsədi daşıyır. Dəqiqliyini təmin etmək üçün bu modellər əvvəlki eksperimentlərin məlumatlarından istifadə etməklə davamlı olaraq yoxlanılır və onların simulyasiyaları reallığa əsaslanır.

Nuclear Fusion -da nəşr olunan “Qeyri-xətti girokinetik profil proqnozu vasitəsilə ITER yanan plazmalarda performans və turbulentliyin proqnozlaşdırılması” adlı bu yaxınlarda yazdığı məqalədə Hovard plazmada mövcud olan, turbulentlik adlanan fırlanan strukturların yüksək ayırdetmə simulyasiyalarından necə istifadə etdiyini izah edir.

O, həmçinin fərqli bir əməliyyat qurğusunun təxminən eyni miqdarda enerji hasilatını, lakin daha az enerji girişi ilə necə istehsal edə biləcəyini nümayiş etdirir ki, bu kəşf ümumilikdə sintez cihazlarının səmərəliliyinə müsbət təsir göstərə bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1739952883&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-secrets-fusion-core-ai-simulations.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTk3Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciXV0sMF0.&dt=1739952879202&bpp=1&bdt=65&idt=195&shv=r20250213&mjsv=m202502130101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739952699%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739952699%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739952699%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=420396298355&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1944&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95332925%2C95344789%2C95350548%2C31090357%2C95347432%2C95350015&oid=2&pvsid=383887751423801&tmod=1093248940&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=4268

Heç vaxt tikilməmiş ən böyük və ən yaxşısı

Qırx il əvvəl Birləşmiş Ştatlar və digər altı üzv ölkə ITER (latınca “yol” mənasını verir) yaratmaq üçün bir araya gəldilər, bir dəfə işə düşdükdən sonra 500 meqavat füzyon gücü və xarici istilikdən udduğundan 10 qat daha çox enerji yarada bilən plazma olan sintez cihazı.

Bu məqsədlərə nail olmaq üçün nəzərdə tutulmuş plazma konfiqurasiyası – istənilən füzyon təcrübəsinin ən iddialısı – ITER baza ssenarisi adlanır və sintez elmi və plazma fizikası inkişaf etdikcə, bu plazmaya nail olmaq yolları Howardın istifadə etdiyi modelləşdirmə çərçivəsi kimi getdikcə daha güclü simulyasiyalardan istifadə etməklə təkmilləşdirilmişdir.

Əsas ssenarini yoxlamaq üçün işində Hovard General Atomics-də Howardın əməkdaşları tərəfindən hazırlanmış CGYRO kompüter kodundan istifadə etdi. CGYRO mürəkkəb plazma fizikası modelini müəyyən edilmiş birləşmə əməliyyat şərtləri toplusuna tətbiq edir. Çox vaxt tələb etməsinə baxmayaraq, CGYRO plazmanın birləşmə cihazının müxtəlif yerlərində necə davrandığına dair çox təfərrüatlı simulyasiyalar yaradır.

Daha sonra hərtərəfli CGYRO simulyasiyaları ilk olaraq MIT-də Rodriguez-Fernandez tərəfindən hazırlanmış alətlər toplusu olan PORTALS çərçivəsi vasitəsilə həyata keçirildi.

Rodriguez-Fernandez izah edir: “PORTALS yüksək dəqiqliyə malik [CGYRO] qaçışlarını götürür və daha mürəkkəb qaçışların nəticələrini təqlid edə bilən, lakin daha sürətli olan “surroqat” adlı sürətli model yaratmaq üçün maşın öyrənməsindən istifadə edir”. “Yalnız PORTALLAR kimi yüksək dəqiqliyə malik modelləşdirmə alətləri bizə plazma nüvəsi hələ formalaşmamışdan əvvəl ona nəzər salmağa imkan verir. Bu ilkin proqnozlaşdırma yanaşması bizə ITER kimi cihazda daha səmərəli plazmalar yaratmağa imkan verir.”

İlk ötürmədən sonra surroqatların dəqiqliyi yüksək dəqiqlikli qaçışlarla yoxlanıldı və surroqat CGYRO-nun nəticələrinə uyğun nəticələr vermirsə, CGYRO-nun nəticələrini daha yaxşı təqlid edənə qədər surroqatı təkmilləşdirmək üçün PORTALLAR yenidən işə salındı.

Rodriguez-Fernandez deyir: “Gözəl şey, yaxşı təlim keçmiş [surroqat] model qurduqdan sonra, tam kompleks qaçışlara çox azaldılmış ehtiyacla fərqli şərtləri proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edə bilərsiniz”.

Onlar tam təlim keçdikdən sonra surroqatlar müxtəlif giriş birləşmələrinin ITER-in proqnozlaşdırılan performansına necə təsir göstərə biləcəyini və onun ilkin ssenariyə necə nail olduğunu araşdırmaq üçün istifadə edildi. Qeyd etmək lazımdır ki, surroqat qaçışlar vaxtın bir hissəsini alır və onlar CGYRO ilə birlikdə onu gücləndirmək və ətraflı nəticələr əldə etmək üçün istifadə edilə bilər.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Sadəcə vəziyyətimin hansı vəziyyətdə olduğunu görmək üçün gəldim”

Howardın CGYRO, PORTALS və surroqatlarla işi əsas ssenariyə nail olmaq üçün proqnozlaşdırılan əməliyyat şəraitinin xüsusi birləşməsini araşdırdı. Bu şərtlərə istifadə olunan maqnit sahəsi , plazma formasına nəzarət etmək üçün istifadə olunan üsullar, tətbiq olunan xarici isitmə və bir çox başqa dəyişənlər daxildir. CGYRO-nun 14 iterasiyasından istifadə edərək Hovard təsdiq edə bildi ki, hazırkı ilkin ssenari konfiqurasiyası plazmaya daxil olandan 10 dəfə çox güc çıxışı əldə edə bilər.

Howard nəticələr haqqında deyir: “Gördüyümüz modelləşdirmə, bəlkə də, hazırda mümkün olan ən yüksək sədaqətdir və demək olar ki, ən yüksək sədaqətdir.”

Plazma performansını təsdiqləmək üçün istifadə edilən CGYRO-nun 14 iterasiyasına giriş parametrləri üçün surroqat modellər yaratmaq üçün PORTALLARın işlədilməsi və sonra daha səmərəli işləmək üçün surroqatların CGYRO-ya bağlanması daxildir. ITER-in giriş gücünün təxminən yarısı ilə demək olar ki, eyni miqdarda enerji istehsal edə biləcəyini proqnozlaşdıran alternativ bir ssenarini araşdırmaq üçün cəmi üç əlavə CGYRO iterasiyası lazım idi.

Surroqatla gücləndirilmiş CGYRO modeli aşkar etdi ki, plazma nüvəsinin temperaturu – və beləliklə, birləşmə reaksiyaları – daha az enerji girişindən çox təsirlənməmişdir; az enerji girişi daha səmərəli işləməyə bərabərdir. Howard-ın nəticələri, həmçinin ITER-in performansını yaxşılaşdırmaq üçün başqa yolların ola biləcəyini xatırladır; onlar hələ kəşf olunmayıb.

Howard əks etdirir: “Bizim bu modelləşdirmənin nəticələrindən ITER kimi eksperimentlərin planlaşdırılmasına təsir etmək üçün istifadə edə bilməyimiz maraqlıdır. İllərdir deyirəm ki, tədqiqatımızın məqsədi bu idi və indi biz bunu həqiqətən edirik – bu, heyrətamiz bir qövsdür və həqiqətən də yerinə yetirir.”

Daha çox məlumat: NT Howard et al, Qeyri-xətti girokinetik profil proqnozu vasitəsilə ITER yanan plazmalarda performans və turbulentliyin proqnozlaşdırılması, Nüvə Fusion (2024). DOI: 10.1088/1741-4326/ad8804

Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir