0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

关于近期人工智能的重大突破,能让我们看到核聚变的能源本质

jf_f8pIz0xS 来源:贤集网 作者:绕波特   2021-03-05 11:30 次阅读

要在地球上演示为太阳和星星提供无限能量的聚变反应,必须与极高的热负荷密度相抗衡,这可能会破坏称为托卡马克的聚变设施,这是容纳聚变反应的最广泛使用的实验室设施。这些负载流向所谓的分流板的壁上,该分流板从托卡马克中提取废热。

使用高性能计算机和人工智能AI),美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的研究人员预测,ITER的全功率运行将产生更大且破坏性更小的热负荷宽度,法国正在建造的国际托卡马克,比以前的估计要多。新公式产生的预测范围比从目前的托卡马克设施的简单推断所得出的预测范围要大六倍,而ITER设施的目的是证明聚变能力的可行性。

PPPL物理学家CS Chang说:“如果从当今的托卡马克简单地推断出全功率ITER是正确的,在没有任何预防措施的情况下,那么,没有一种已知的材料可以承受折中极端的热负荷。” PPPL物理学家CS Chang表示。等离子体物理发表为《编辑精选》的论文的第一作者Chang说:“一个精确的公式可以使科学家以更舒适,更具成本效益的方式操作ITER,以实现其产生的聚变能量比输入能量高10倍。”

聚变反应将等离子形式的轻元素结合在一起,形成由大量电子组成的炽热,带电状态,其中自由电子和原子核构成可见宇宙的99%,产生大量能量。托卡马克是使用最广泛的聚变设备,将等离子体限制在磁场中,并将其加热到百万度的温度以产生聚变反应。世界各地的科学家都在寻求产生和控制这种反应,以产生安全,清洁和几乎取之不尽的发电用电。

该团队的预测可以追溯到研究人员在2017年在橡树岭国家实验室的Oak Ridge领导力计算设施(OLCF)的Titan超级计算机上产生的结果。该团队使用PPPL开发的XGC高保真等离子体湍流代码对据预测,在全功率ITER运行中,热负荷要比目前的托卡马克所预测的简单推断高出六倍。

令人惊讶的发现极大地违反了危险的狭窄热负荷预测,引起了人们的关注。那么,造成差异的原因是什么?以前的预测可能无法检测到某些隐藏的等离子体参数或等离子体行为状况吗?

这些预测来自简单外推法中的参数,这些参数将等离子体视为一种流体,而没有考虑重要的动力学或粒子运动效应。相比之下,XGC代码在极端规模的计算机上使用数万亿个粒子来生成动力学模拟,其六倍的预测表明,确实可能存在流体方法未考虑在内的隐藏参数。

该团队在橡树岭国家实验室的橡树岭领导力计算设施(OLCF)的Summit超级计算机上对全功率ITER等离子体进行了更精细的仿真,以确保他们在2017年关于Titan的发现没有错误。

该团队还对当前的托卡马克进行了新的XGC模拟,以将结果与更广泛的Summit和Titan的发现进行比较。一种模拟是对英国联合欧洲圆环(JET)上磁场强度最高的等离子体之一进行的,该等离子体达到了ITER全功率磁场强度的73%。另一个模拟是在麻省理工学院(MIT)现已退役的C-Mod托卡马克中使用的最高磁场等离子体之一,该等离子体达到了ITER全功率磁场的100%。

两种情况下的结果均与简单推算得出的窄热负荷宽度预测相符。这些发现加剧了人们对确实存在隐藏参数的怀疑。

有监督的机器学习

然后,团队转向一种称为监督机器学习的AI方法,以发现可能未被注意的参数。AI代码使用来自未来ITER等离子体的动力学XGC模拟数据,识别出了隐藏参数,该参数与托卡马克磁场线周围的等离子体粒子的轨道有关,这种轨道称为陀螺运动。

AI程序提出了一个新的公式,该公式预测的全功率ITER的热负荷宽度比目前根据托卡马克所预测的实验结果得出的以前的XGC公式要宽得多,危险程度要小得多。此外,由AI生产的公式可以恢复以前为托卡马克实验所建立的公式的狭窄发现。

该实验不仅产生高保真度的理解和预测,而且通过改进分析公式以使其更加准确和可预测性,从而说明了高性能计算的必要性。与颗粒的旋转半径相比,ITER边缘等离子体的尺寸较大,因此与目前的托卡马克相比,全功率ITER边缘等离子体的湍流类型有所不同。

然后,研究人员通过在OLCF的超级计算机峰会上和在Argonne国家实验室的Argonne领导能力计算设施(ALCF)上的Theta上进行了三轮未来ITER等离子体的模拟,从而验证了AI产生的公式。Chang说:“如果通过实验验证该公式,这对于聚变界以及确保ITER的分流器可以容纳等离子体产生的热量。”

该团队接下来将希望看到有关当前托卡马克的实验,可以用来测试AI产生的外推公式。如果得到验证,该公式可用于简化ITER的操作,并用于设计更经济的聚变反应堆。
编辑:;lyn

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 人工智能
    +关注

    关注

    1789

    文章

    46572

    浏览量

    236890
  • 高性能
    +关注

    关注

    0

    文章

    155

    浏览量

    20370
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    陈天桥雒芊芊脑科学研究院在人工智能领域取得重大突破

    陈天桥雒芊芊脑科学研究院(TCCI)的人工智能团队,凭借其在大脑与记忆领域的深厚造诣,于人工智能界取得了突破性进展。其自主研发的OMNE多智能体框架,在由Meta AI、Hugging
    的头像 发表于 11-01 11:11 318次阅读

    Anthropic在人工智能领域取得重大突破

     10月23日消息,美国当地时间周二,人工智能初创企业Anthropic宣布了一项重大进展。这家由前OpenAI高管创立并获得亚马逊支持的公司,在人工智能领域取得了新的突破,其研发的A
    的头像 发表于 10-23 14:56 347次阅读

    《AI for Science:人工智能驱动科学创新》第6章人AI与能源科学读后感

    幸得一好书,特此来分享。感谢平台,感谢作者。受益匪浅。 在阅读《AI for Science:人工智能驱动科学创新》的第6章后,我深刻感受到人工智能能源科学领域中的巨大潜力和广泛应用。这一章详细
    发表于 10-14 09:27

    AI for Science:人工智能驱动科学创新》第4章-AI与生命科学读后感

    很幸运社区给我一个阅读此书的机会,感谢平台。 《AI for Science:人工智能驱动科学创新》第4章关于AI与生命科学的部分,为我们揭示了人工智能技术在生命科学领域中的广泛应用和
    发表于 10-14 09:21

    《AI for Science:人工智能驱动科学创新》第一章人工智能驱动的科学创新学习心得

    深刻认识到人工智能在推动科学进步中的核心价值。它不仅是科技进步的加速器,更是人类智慧拓展的催化剂,引领我们迈向一个更加智慧、高效、可持续的科学研究新时代。
    发表于 10-14 09:12

    创新国产PSM高压电源控制系统,推动核聚变科技新突破

    面对日益加剧的能源消耗问题,核聚变作为一种具有巨大潜力的清洁能源,其研究与开发的重要性日益凸显。高压脉冲电源在核聚变反应中发挥着重要作用,它必须具备高电压、强电流、快速响应和精准控制等
    发表于 09-18 10:56

    全国产PSM高压电源控制系统,助力核聚变技术发展

    面对日益加剧的能源消耗问题,核聚变作为一种具有巨大潜力的清洁能源,其研究与开发的重要性日益凸显。高压脉冲电源在核聚变反应中发挥着重要作用,它必须具备高电压、强电流、快速响应和精准控制等
    的头像 发表于 09-18 10:40 394次阅读
    全国产PSM高压电源控制系统,助力<b class='flag-5'>核聚变</b>技术发展

    名单公布!【书籍评测活动NO.44】AI for Science:人工智能驱动科学创新

    ! 《AI for Science:人工智能驱动科学创新》 这本书便将为读者徐徐展开AI for Science的美丽图景,与大家一起去了解: 人工智能究竟帮科学家做了什么? 人工智能将如何改变
    发表于 09-09 13:54

    可控核聚变解决方案

    聚变是两个轻原子核聚合,生成新的更重原子核的过程,其反应释放的能量巨大。因该过程同太阳的发光发热过程一致,可控核聚变又称为人造太阳。其凭借资源无限、环境友好等优势,被誉为人类能源的终极解决方案。我国
    发表于 09-05 10:32 0次下载

    解决方案丨持续注能人造太阳装置,助力我国可控核聚变技术研究

    核聚变是两个轻原子核聚合,生成新的更重原子核的过程,其反应释放的能量巨大。因该过程同太阳的发光发热过程一致,可控核聚变又称为人造太阳。其凭借资源无限、环境友好等优势 ,被誉为人类能源的终极解决方案
    的头像 发表于 08-30 16:37 440次阅读
    解决方案丨持续注能人造太阳装置,助力我国可控<b class='flag-5'>核聚变</b>技术研究

    解决方案丨持续注能人造太阳装置,助力我国可控核聚变技术研究

    可控核聚变技术和原理是氘氚原子聚变形成氦原子释放大量的能量,该过程同太阳的发光发热过程一致,因此可控核聚变又称为人造太阳。因其具有资源无限、环境友好等特点,被誉为人类能源的终极解决方案
    的头像 发表于 08-28 18:20 369次阅读
    解决方案丨持续注能人造太阳装置,助力我国可控<b class='flag-5'>核聚变</b>技术研究

    据新华社等多家媒体报道!畅能达科技实现散热技术重大突破

    据新华社等多家媒体报道!畅能达科技实现散热技术重大突破 由 广东畅能达科技发展有限公司 自主研发的高热流密度散热相变封装基板,其散热性能远远超过现有的金刚石铝和金刚石铜。该技术可广泛运用于芯片、微波
    发表于 05-29 14:39

    韩国“人造太阳”在核聚变研究中取得重大突破

    这一进展是迈向实现近乎无限清洁能源的关键一步。科研人员数十年来致力于借助核聚变实现人类无限能源需求,该技术模拟了恒星内部的能量产生过程。核聚变通过高压、高温条件下使氢原子转化为氦原子,
    的头像 发表于 04-15 10:39 555次阅读

    嵌入式人工智能的就业方向有哪些?

    嵌入式人工智能的就业方向有哪些? 在新一轮科技革命与产业变革的时代背景下,嵌入式人工智能成为国家新型基础建设与传统产业升级的核心驱动力。同时在此背景驱动下,众多名企也纷纷在嵌入式人工智能领域布局
    发表于 02-26 10:17

    未来人工智能需要能源方面的突破?OpenAI创始人力挺核聚变

    在日前举办的达沃斯世界经济论坛上,OpenAI CEO阿尔特曼(Sam Altman)表示,未来人工智能需要能源方面的突破,因为人工智能消耗的电力将远远超过人们的预期。
    的头像 发表于 01-22 11:24 847次阅读