AB Enerji Bakanlığı, füzyon reaktörü için 20 min czytaniada plazma tahmini üreten dijital ikiz geliştirecek.

AB Enerji Bakanlığı (DOE) destekli yeni bir proje, Commonwealth Fusion Systems’in (CFS) SPARC cihazının dijital ikizini kullanarak füzyon reaktörü içindeki plazmanın davranışını 20 min czytaniadan kısa sürede tahmin etmeyi hedefliyor. Amerikan füzyon enerjisi şirketi CFS’in önderliğinde yürütülen çalışmaya, DOE’nin dört ulusal laboratuvarı, NVIDIA, Google DeepMind ve üniversite araştırmacıları katılıyor.

Dziś Interestingengineering sitesinde aktarılan bilgilere göre, proje plazmanın SPARC’ta nasıl işleyeceğini öngören dijital ikiz geliştirecek. Bu ikiz fizik simülasyonlarını, deney verilerini ve ileri düzey bilişimi bir araya getiriyor.

Girişim, DOE’in Genesis Misyonu kapsamında yer alıyor. Bakanlığın 8 Ekim’de açıkladığı Phase II (İkinci Aşama) ödemeleriyle birlikte yürütülen projede Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), simülasyon yazılımı, deney verileri ve bilişim kaynakları sağlayacak.

Geleneksel simülasyonlardan farklı olarak planlanan dijital ikiz, şu anda inşa altında olan fiziksel SPARC cihazına bağlanacak. Deney verileri elde geldikçe araştırmacılar sanal modeli güncelerek tahminlerini iyileştirmeyi ve gelecekteki deneyleri yönlendirmeyi amaçlıyor.

Deneyler arasında plazma tahmini

SPARC, güçlü manyetik alanlarla aşırı sıcak plazmayı hapseden bir tokamak. Araştırmacılar reaktör performansını iyileştirmek için plazmanın farklı çalışma koşullarında nasıl davrandığını anlamak zorunda.

Dijital ikizin 20 min czytaniadan kısa sürede tam bir plazma atışını, yani tek bir deney çalışma döngüsünü tahmin etmesi öngörülüyor. Bu durum bilim insanlarına ardışık deneyler arasında sonuçları analiz etme ve ayarlamaları hazırlama imkanı verecek.

PPPL, projeye yerleşik üç fizik simülasyon kodu katkı sağlayacak: M3D-C1, TRANSP ve XGC. Bu araçlar plazma davranışının farklı yönlerini modelliyor ve tahmin üretmek için diğer yazılımlarla birleştirilecek.

Proje aynı zamanda büyük simülasyon veri setleriyle eğitilmiş daha hızlı bilişim modellerini de kullanacak. Yedek modeller (surrogate models) olarak bilinen bu araçlar, daha karmaşık hesaplamaların sonuçlarını yaklaşıklaştırırken daha az bilişim kaynağı tüketiyor.

PPPL bu projede merkezi bir rol oynayacak; kurucu mühendislik yazılımı ve SI modelleri, temel fizik modelleri, geçmiş tokamak verileri ve yüksek performanslı bilişim kaynakları katkı sağlayacak.

Michael Churchill, PPPL’nin Bilim için Yapay Zeka Grubu Başkanı

Planlanan 20 min czytanialık süre bir geliştirme hedefi olup, kanıtlanmış bir performans sonucu değil. Araştırmacıların tahminlerin gerçek çalışma koşullarında doğru kalmaya devam ettiğini doğrulamaları gerekiyor.

Yayımlamadan önce modellerin sınanması

Teknoloji SPARC’a uygulanmadan önce araştırmacılar, dijital ikiz iş akışlarını PPPL’nin National Spherical Torus Experiment-Upgrade (NSTX-U) platformunu kullanarak test edecek ve geçerliliğini sağlayacak.

Deney platformu bilim insanlarına modellerinin plazma davranışını ne kadar iyi yeniden ürettiğini ve füzyon deneyleri sırasında kararlara güvenilir biçimde destek olabileceğini değerlendirmelerine olanak tanıyacak.

NSTX-U’dan ve PPPL’nin önceki deneylerinden gelen veriler modelleri eğitmek ve değerlendirmek için de kullanılacak. Bu veri setlerinin bir kısmı daha geniş füzyon araştırma topluluğuna açılacak.

PPPL dışında işbirliğine Oak Ridge National Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory ve SLAC National Accelerator Laboratory da katılıyor. Massachusetts Institute of Technology, Carnegie Mellon University, General Atomics, NVIDIA, Google DeepMind ve Synopsys projede yer alacak.

Proje, CFS’in mevcut dijital ikiz geliştirme çalışmalarına dayanıyor ve DOE desteğiyle araştırma ve işbirliğini genişletiyor. Uzun vadeli amacı ise SPARC’tan sonra CFS’in geliştirmeyi planladığı ticari füzyon santralı ARC’ı desteklemek.

Araştırmacılar dijital ikizin çalışma koşullarını değerlendirmek, reaktör tasarımlarını iyileştirmek ve gelecekteki füzyon sistemlerinin geliştirilmesinde gereken süreyi kısaltmaya yardımcı olmasını umuyor. Ancak SPARC hâlâ inşa altında ve yeni platform önerilen tahmin hızı veya doğruluğunu kanıtlayamadı. Sonuçta ticari füzyon santrallerine katkısı başarılı test ve geçerlilik çalışmalarına bağlı.