Por primera vez, se ha desplegado inteligencia artificial para controlar el plasma caliente en un reactor de fusión nuclear. Esto puede aumentar la estabilidad y la eficiencia de tales reactores.
Los reactores de fusión nuclear proporcionan energía barata y limpia, si podemos hacer que funcionen. Investigadores de fusión del instituto de tecnología suizo EPFL ahora han unido fuerzas con la firma de inteligencia artificial DeepMind para crear un Acércate un reactor de fusión útil. Usaron inteligencia artificial (IA) para generar el plasma en su reactor, el llamado TVCreactor, para ser mantenido bajo control.
Bobinas Magnéticas
Un reactor de fusión utiliza campos magnéticos para mantener el plasma caliente en su interior alejado de las paredes. Si el plasma golpea las paredes del reactor, puede enfriarse. Esto podría paralizar la reacción de fusión nuclear, lo que es perjudicial para el reactor.
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Explosiones con un borde dorado
El reactor TCV utiliza diecinueve bobinas magnéticas para contener su plasma. Anteriormente, cada bobina estaba impulsada por su propio algoritmo que monitorea el interior del reactor miles de veces por segundo con sensores. DeepMind diseñó una única red neuronal que monitorea todas las bobinas simultáneamente. La red aprende automáticamente qué voltajes se necesitan para mantener el plasma a bordo.
El equipo primero entrenó a la IA en una situación de prueba digital antes de pasar a experimentar con el reactor real. Al final, resultó posible controlar el plasma durante unos dos segundos. Esto está cerca de lo que la teoría dice que es lo más alto que se puede lograr: el reactor TCV solo puede estar encendido durante tres segundos. A continuación, el reactor debe enfriarse durante quince minutos.
Nuevas formas
La IA podría hacer más que simplemente mantener el plasma a bordo. También podría hacer que el plasma se mueva o cambie de forma a través del reactor. Incluso podría controlar dos piezas diferentes de plasma al mismo tiempo.
Las nuevas formas de plasma pueden ser más eficientes y estables. Eso sería útil, por ejemplo, en el ITER, un reactor en construcción en Francia. Cuando se complete en 2025, será la planta de energía de fusión nuclear más grande del mundo.
Método inesperado
En teoría, hay muchas formas diferentes de empujar el plasma a una forma particular. Aún así, la mayoría de los investigadores siguen eligiendo la misma estrategia comprobada, dice federico felicia† Participó en el estudio en nombre de la EPFL. La inteligencia artificial sorprendió al equipo al llegar a las mismas formas de plasma de una manera diferente pero desconocida.
“Este algoritmo de IA optó por usar las bobinas TCV de una manera completamente diferente, lo que produce más o menos el mismo campo magnético”, dice Felici. Como era de esperar, hizo el mismo plasma, pero usó los núcleos magnéticos de manera completamente diferente. Los investigadores que controlaron cómo se desarrollaba la corriente eléctrica a través de las bobinas quedaron bastante sorprendidos.
Gianluca Sarric, profesor de física de plasma en la Queen’s University de Belfast, dice que la inteligencia artificial es el futuro de los sistemas de control en los reactores de fusión. Pero hasta ahora, nunca ha sido posible crear una reacción de fusión que produzca más energía de la que consume.
“Una vez que podamos hacer eso, no será el final de la historia”, dice Sarri. ‘Entonces todavía tienes que construir una planta de energía. Y esta inteligencia artificial, en mi opinión, es el único camino a seguir. Hay tantas variables, mientras que un pequeño cambio en una de ellas ya puede hacer un gran cambio en el resultado.’ Por lo tanto, es casi imposible probar manualmente cuál es el método correcto. La IA puede hacer este trabajo.
valor beta
Para hacer que los reactores de fusión sean fuentes de energía eficientes y utilizables, los físicos necesitan aumentar el ‘valor beta’, dice el físico Howard Wilson de la Universidad de York, en Inglaterra. Eso significa que los físicos deben aumentar la presión del plasma en relación con la fuerza del campo magnético.
“El plasma se contonea y se retuerce y trata de escapar de las garras de los campos magnéticos”, dice. “A medida que el plasma aumenta el valor beta, el campo magnético tiene que trabajar cada vez más para mantener el plasma bajo control. Cuanto más ejerzas presión sobre el plasma, más probable es que pierdas el control.
Según Wilson, estos experimentos de inteligencia artificial son muy prometedores para controlar el plasma en “formas extremas”. Eso allana el camino para experimentos con diferentes formas de plasma que podrían aumentar la estabilidad o la eficiencia. ‘Amplía la zona fronteriza en la que es seguro trabajar. Además, estamos abriendo un nuevo campo de juego que podemos explorar”.