La rivoluzione dell’energia verde promessa dalla fusione nucleare è ora un passo avanti, grazie al primo utilizzo riuscito di un sistema di intelligenza artificiale che modella il plasma di idrogeno surriscaldato all’interno di un reattore a fusione.
Il successo della prova indica che l’uso dell’IA potrebbe essere una svolta nella ricerca.
“Penso che l’IA svolgerà un ruolo molto importante nel controllo futuro dei tokamak e nella scienza della fusione in generale“, Federico Felici, fisico dell’Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Losanna (EPFL) e uno dei leader del progetto, detto a Live Science. “C’è un enorme potenziale per l’IA, presto potra’ ottenere un controllo migliore e capire come far funzionare tali dispositivi in un modo più efficace“.
Felici è l’autore principale di un nuovo studio che descrive il progetto pubblicato sulla rivista Nature. Ha affermato che i futuri esperimenti al Variable Configuration Tokamak (TCV) di Losanna cercheranno ulteriori modi per integrare l’IA nel controllo dei reattori a fusione. “Quello che abbiamo fatto è stata davvero una sorta di prova di principio“, ha detto. “Siamo molto contenti di questo primo passo”.
Felici ei suoi colleghi dello Swiss Plasma Center (SPC) dell’EPFL hanno collaborato con scienziati e ingegneri della società britannica DeepMind, una sussidiaria dei proprietari di Google Alphabet, per testare il sistema di intelligenza artificiale sul TCV.
Il reattore a fusione è il tipo che sembra più promettente per il controllo della fusione nucleare; un design tokamak viene utilizzato per il massiccio progetto internazionale ITER (“la via” in latino) in costruzione in Francia e alcuni sostenitori pensano che avranno un tokamak in funzione prima del 2030.
La camera di fusione a forma di ciambella del TCV contiene i plasmi di idrogeno surriscaldati in potenti campi magnetici per evitare che danneggino le pareti.
Come funziona questa nuova tecnologia
Il tokamak è controllato principalmente da 19 bobine magnetiche che possono essere utilizzate per modellare e posizionare il plasma di idrogeno all’interno della camera di fusione, mentre dirige una corrente elettrica attraverso di essa, ha spiegato Felici.
Le bobine sono generalmente governate da una serie di controller computerizzati indipendenti, uno per ogni aspetto del plasma che compare in un esperimento, che sono programmati in base a complessi calcoli ingegneristici di controllo, a seconda delle condizioni particolari da testare. Ma il nuovo sistema di intelligenza artificiale è stato in grado di manipolare il plasma con un unico controller, ha affermato.
L’IA sviluppato da DeepMind, è stato addestrato per la prima volta sulle simulazioni del tokamak, un’alternativa più economica e molto più sicura alla realtà.
Ma le simulazioni al computer sono lente: ci vogliono diverse ore per simulare solo pochi secondi di funzionamento del tokamak in tempo reale. Inoltre, le condizioni sperimentali del TCV possono cambiare di giorno in giorno, quindi gli sviluppatori di IA dovevano tenere conto di tali modifiche nelle simulazioni.
Quando il processo di addestramento simulato è stato completato, tuttavia, l’IA è stata accoppiata al tokamak vero e proprio.
Il TCV può sostenere un plasma di idrogeno surriscaldato, tipicamente a più di 216 milioni di gradi Fahrenheit (120 milioni di gradi Celsius), per un massimo di 3 secondi. Dopodiché, sono necessari 15 minuti per raffreddarsi e ripristinarsi, e di solito vengono eseguite trale 30 e le 35 “run” di questo tipo ogni giorno, ha detto Felici.
Un totale di circa 100 run sono state eseguite con il TCV sotto il controllo dell’IA per diversi giorni, ha detto: “Volevamo una sorta di varietà nelle diverse forme di plasma che potevamo ottenere e provarlo in varie condizioni“.
