Kernfusieonderzoek kan veel sneller dankzij deze nieuwe AI-technologie

In dit artikel:

Commonwealth Fusion Systems (CFS) ontwikkelt samen met NVIDIA, Google DeepMind en vier Amerikaanse nationale laboratoria een digitale tweeling van zijn experimentele SPARC-reactor. Het project werd op 8 oktober aangekondigd als onderdeel van de Genesis Mission van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE). De virtuele kopie moet helpen om de ontwikkeling van commerciële kernfusie te versnellen.

SPARC is een tokamak in aanbouw in Massachusetts. In deze reactor wordt extreem heet plasma met krachtige magnetische velden opgesloten. Omdat kleine veranderingen in temperatuur, dichtheid of magnetische velden de stabiliteit sterk kunnen beïnvloeden, zijn uitgebreide simulaties nodig. Die berekeningen kosten met traditionele methoden veel tijd en rekenkracht.

De digitale tweeling combineert natuurkundige modellen, kunstmatige intelligentie en meetgegevens uit de echte reactor. Programma’s van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) brengen onder meer plasma-instabiliteiten, energietransport en het gedrag van geladen deeltjes in kaart. AI-modellen moeten die complexe berekeningen versnellen door patronen uit grote hoeveelheden simulatiegegevens te leren. Het doel is om een volledige plasmaontlading binnen twintig minuten te kunnen voorspellen, zodat onderzoekers sneller verschillende instellingen kunnen testen en experimenten gerichter voorbereiden.

Die snelheid is voorlopig alleen een ontwikkeldoel en is pas waardevol als de voorspellingen betrouwbaar zijn. Een foutieve inschatting van een instabiliteit kan een experiment doen mislukken en reactoronderdelen beschadigen. Daarom wordt de technologie eerst gevalideerd met gegevens van PPPL, waaronder die van de NSTX-U-tokamak. Op langere termijn wil CFS de digitale tweeling ook inzetten voor ARC, een toekomstige commerciële fusiecentrale. De belangrijkste winst moet komen uit een kortere cyclus van meten, analyseren en bijsturen, waardoor ontwerpen sneller kunnen worden verbeterd en ontwikkelkosten mogelijk dalen.