Společnost Google vstupuje do závodu o technologie pro jadernou fúzi

Technologický gigant společně s přední společností zabývající se fúzí vyvinuly nový počítačový algoritmus, který výrazně urychlil pokrok směrem k čisté neomezené energii.

Společnost Google a vedoucí společnost zabývající se jadernou fúzí vyvinuly nový počítačový algoritmus, který výrazně urychlil experimenty na plazmatu, velmi horké masy ionizovaného plynu v srdci fúzních reaktorů.

Firma Tri Alpha Energy, podporovaná spoluzakladatelem podniku Microsoft Paulem Allenem, investovala do vývoje fúze již více než 500 milionů dolarů. Její spolupráce se společností Google cílí na dokončení toho, co nazývá algoritmem Optometrist. Tento algoritmus umožňuje kombinaci vysoce výkonného výpočtu s lidským úsudkem k nalezení nových a lepších řešení složitých problémů.

Jaderná fúze, během které se atomy slučují při extrémních teplotách a uvolňují obrovské množství energie, je mimořádně složitá. Fyzika jaderné fúze zahrnuje nelineární jevy, kde malé změny mohou přinést veliké následky, což činí techniku potřebnou k udržení plazmatu velmi náročnou.

„Celá věc je nad rámec toho, co víme, jak udělat, a to i s počítačovými zdroji v měřítku společnosti Google,“ sdělil Ted Baltz z vědeckého týmu Google Accelerated Science Team. Takže vědci spojili přístupy k počítačovému učení s lidským přístupem. Výzkumníci si zvolí možnost, kterou instinktivně vnímají jako slibnější, podobně jako při výběru jasnějšího textu během očního testu.

„Postavili jsme tento problém stylem: ‘pojďme zjistit chování plazmatu, které lidský odborník na plazma považuje za zajímavé s tím, že při tom nesmíme poškodit fúzní reaktor‘,“ prohlásil Baltz. „Jednalo se o klasický případ práce lidí a počítačů, kteří dělali lepší práci společně, než by mohli každý zvlášť.“

Spolupráce se společností Google umožnila experimentálnímu stroji C2-U firmy Tri Alpha Energy postupovat mnohem rychleji, přičemž operace, které trvaly měsíc, se urychlily na několik hodin. Algoritmus odhalil neočekávané způsoby provozu plazmy a výsledky výzkumu byly publikovány v časopise Scientific Reports. Tým dosáhl 50% snížení energetických ztrát ze systému a následného zvýšení celkové energie plazmatu, která musí dosáhnout kritického prahu pro vznik fúzní reakce.

„Vyřešení takovýchto výsledků by mohlo trvat roky bez síly pokročilých výpočetních algoritmů,“ prohlásil Michl Binderbauer, prezident a technický ředitel firmy Tri Alpha Energy. Také řekl, že firma má za cíl vyrábět elektřinu během desetiletí a že dále firma Tri Alpha Energy nedávno přidala do svého představenstva bývalého amerického ministra energetiky Ernesta Monize.

Stroj C-2U prováděl experiment každých osm minut. Tento experiment zahrnoval otryskání plazmatu paprskem vodíkových atomů, aby se udrželo točení v magnetickém poli po dobu až 10 milisekund. Cílem bylo zjistit, zda se plazma chová tak, jak předvídá teorie, a je slibnou cestou k fúznímu reaktoru, který vyrobí více energie, než sám spotřebuje.

Algoritmus Optometrist umožnil vědcům objevit konfiguraci, ve které vodíkový paprsek zcela vyrovnal ztráty chlazení, což znamená, že celková energie v plazmatu skutečně po vytvoření vzrostla. „Bylo to jen po dobu asi dvou milisekund, ale přesto to bylo poprvé!“ uvedl Baltz.

Stroj C2-U byl nyní nahrazen výkonnějším a sofistikovanějším strojem nazvaným Norman, a to po pozdějším spoluzakladateli společnosti Normanovi Rostokerovi. Tento stroj dosáhl prvního plazmatu dříve v červenci, a pokud budou experimenty na stroji Norman úspěšné, firma Tri Alpha Energy poté vybuduje demonstrační reaktor.

Jaderná fúze již dlouho přináší naději na čistou, bezpečnou a neomezenou energii a zájem o ni se zvýšil, protože výzva ohledně klimatických změn a potřeby snížit uhlíkové emise je jasná. Avšak i přes 60 let výzkumu a miliard dolarů investic jí ještě nebylo dosaženo. Jaderná fúze v komerčním měřítku tak je stále ještě celá desetiletí daleko.

Mnoho dalších skupin však pronásleduje sen jaderné fúze. Zdaleka největším veřejně financovaným projektem je Iter v jižní Francii. Projekt v hodnotě 18 miliard eur funguje v rámci partnerství Spojených států amerických, Evropské unie, Číny, Indie, Jižní Koreje, Ruska a Japonska.

Projekt Iter využívá konvenční tokamak – reaktor ve tvaru koblihy – a usiluje o vytvoření prvního plazmatu v roce 2025, přičemž do roku 2035 by chtěl dosáhnout svého maximálního výkonu. Pokud by byl tento projekt úspěšný, mohl by být základem pro první fúzní elektrárny.

Další skupiny experimentují s různými designy fúzního reaktoru, které mohou být lepší a především menší. V roce 2016 v Německu otevřený reaktor v hodnotě 1 miliardy eur využívá technologii stellarátoru, ve kterém je plazmový prstenec tvarován jako Mobiova páska, což mu dává možnost pracovat nepřetržitě, oproti pulznímu provozu v tokamaku.

Je zde také řada soukromých společností, pro které pracují zkušení fúzní výzkumní výzkumníci, včetně podniku General Fusion, který využívá víru roztaveného olova a lithia pro udržení plazmatu a je podporován Jeffem Bezosem ze společnosti Amazon.

Známý tým Skunk Works společnosti Lockheed Martin v roce 2014 prohlásil, že vyrobí v průběhu desetiletí fúzní elektrárnu o velikosti kamionu. Tým ale zatím sklidil pouze kritiku za to, že poskytnul zatím příliš málo detailů, jak toho hodlá dosáhnout. Britská firma Tokamak Energy se zaměřuje na využívání technologie urychlovače částic a vysokoteplotních supravodičů. Další podniky zabývající se fúzí pak zahrnují například i Helion Energy nebo First Light Fusion.

David Kingham, ředitel společnosti Tokamak Energy, uvedl, že firma Tri Alpha Energy dosáhla strhujícího pokroku: „Zatímco veřejně financované laboratoře excelují při základním výzkumu, soukromý sektor může mnohem rychleji inovovat a přijímat nové technologie.“ V dubnu společnost Tokamak Energy dosáhla prvního plazmatu v novém reaktoru, jejím třetím za 5 let, a má za cíl dosáhnout v roce 2018 teploty 100 milionů stupňů Celsia potřebné pro fúzi.

Zdroj: The Guardian