核聚变发电研究迎来突破人机结合算法解决难题

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2018-07-0323:58:36
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核聚变发电研究迎来突破人机结合算法解决难题,核聚变技术研发商Tri Alpha Energy公布其与谷歌合作的最新研发进展,一套能够进行高负荷运算的高效算法,解决了需要花费数年时间的问题该突破将有望在十年内使核聚变发电成为可能。

核聚变技术研发商Tri Alpha Energy公布其与谷歌合作的最新研发进展 一套能够进行高负荷运算的高效算法 解决了需要花费数年时间的问题该突破将有望在十年内使核聚变发电成为可能7月26日据外媒报道,谷歌与全球最大的私营核聚变公司 Tri Alpha Energy 经过近三年的合作研发后,在《科学报告》上发表了一篇论文,介绍其研发的推进核聚变研究的算法——验光师算法。两家公司从2014年开始合作,Tri Alpha希望借助Google的机器学习算法推进等离子体的研究。Tri Alpha Energy 于1998年在加州成立,致力于核聚变发电的研究,创始人为 Michl Binderbauer 和 Norman Rostoker。其中,Norman Rostoker是著名的加拿大物理学家,他创造性地将等离子加速器技术融入了核聚变产能发电技术中,成为了该领域的先驱者。,其和 学生Michl Binderbauer 博士创立Tri Alpha时已经72岁了。核聚变发电研究迎来突破人机结合算法解决难题成立之初,Tri Alpha Energy 获得了很多互联网大佬的支持,其中就有微软的联合创始人保罗·艾伦,艾伦旗下的风投机构 Vulcan Capital 联合其它风投基金向其投资了2亿美元。核聚变的研究兴起于上世纪70年代,当时政府和相关科研机构的投入很大,其后随着预算的紧缩,研究范围也被不断缩窄,最后只能专注于开发主流学界认为最具前景的原型产品——由前苏联科学家发明的环形托卡马克反应堆,这是一种利用磁性来实现受控核聚变的环形容器。而促使 Norman 和 Binderbauer 创立 Tri Alpha 的动力也来自于此,几十年来环形托卡马克反应堆主导了核聚变的研究方向,但是却迟迟见不到实质的成果,他们想要建立一个更小、更简洁、更便宜的核反应堆,并且在可预见的时间里实现商用核聚变能源。核聚变发电研究迎来突破人机结合算法解决难题简单来说,建造核聚变反应堆是一个模仿太阳的过程。其原理是取适当氢或其他轻元素的同位素,加热后把电子从原子核中剥离,以形成离子化的等离子体。然后压缩等离子体使其暂时结合在一起,使原子核熔化并把其部分质量转换成能量。其中的难点是核聚变反应需要上亿度的高温才能进行,再有就是当把反应堆加热到所需高温时,如何保持其安全稳定地运行。为了解决这些难题,Tri Alpha 选择氢-硼作为其聚变的燃料,因为它们在聚变反应中不会释放中子,只会产生三个α粒子,这有利于辐射防护和设备维护,更适于商业聚变的利用,这也是该公司名字的由来(Tri Alpha意为三个阿尔法粒子)。 经过十几年的研究和测试,Tri Alpha开发建造了一种叫“场反向配置”(field-reversed configuration,FRC)的装置,其外观看起来像是一个长圆柱体,中间连接了几个类似小圆柱仓的装置。在反应进行时,将氢-硼等离子体从两端以极高的速度向中央发射,设备中粒子碰撞产生的气体云可以让反应物达到很高的高温,要想继续加热就要维持气体云的稳定时间,因为这些云很快就会消散,而装置中间的小圆柱仓就是为解决这个问题而设置的,其会发射出若干束高能粒子流,可以有效延长气体云稳定存在的时间。核聚变发电研究迎来突破人机结合算法解决难题2016年8月,Tri-alpha Energy宣布其可以使超高温的氢等离子体稳定存在5毫秒,虽然看似很短,但这意味着他们的装置已经可以达到产生热核聚变的临界条件,即让反应物达到一千万摄氏度左右的高温,但 Tri Alpha 使用的氢-硼等离子体要达到聚变所需的温度是30亿摄氏度,等离子体研究涉及到许多变数,他们联合谷歌也是寄望后者的机器学习算法来助其处理巨大的数据。谷歌加速科学团队表示,实验现场的情况非常复杂,必须追踪至少万亿级的粒子数据,这超出了其计算机资源能达到的范围。强算不行那就另辟蹊径,谷歌团队为此开发了一个独特的解决方案,即人机结合的验光师算法,让等离子体物理学家像验光师一样根据机器的设置和相关试验结果,人为有针对性地精调测试数据,以衡量下一步测试的备选方案。据《科学报告》介绍,该算法可使反应的能量损失率降低50%,同时使场反向配置离子体发生器中的离子温度和总等离子体能量同时得到增加。Tri Alpha Energy CTO Michl Binderbauer表示,谷歌的算法可以快速扩展他们对等离子体复杂性能的理解,解决了需要花费数年时间的问题。接下来,谷歌和Tri Alpha将继续进行实验合作,这一可喜的突破将有望使他们在十年内实现核聚变发电的梦想。

Tri Alpha Energy

Tri Alpha Energy于1998年在美国成立,是一家核聚变发电技术研发商,创始人为 Michl Binderbauer 、Norman Rostoker。现任CEO为Steven Specker。

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