Trước sự đe dọa của hiện tượng nóng lên toàn cầu, các nhà khoa học cho rằng năng lượng hạt nhân là một trụ cột quan trọng để giảm phát thải khí nhà kính. Trong đó, lò phản ứng nhiệt hạch được coi là tương lai của năng lượng, với cách hoạt động như một "Mặt Trời nhân tạo".
DeepMind, phòng nghiên cứu trí tuệ nhân tạo (AI) của Google, đã áp dụng các thuật toán tiên tiến vào công nghệ hợp hạch, giúp các nhà nghiên cứu xây dựng và phát triển nguồn năng lượng không carbon.
"Phản ứng tổng hợp hạt nhân là một trong những nguồn năng lượng sạch vô hạn, tiềm năng và thú vị nhất của nhân loại", Demis Hassabis, Giám đốc điều hành của DeepMind, chia sẻ.
 |
| Lò phản ứng tổng hợp hạt nhân. Ảnh: Alain Herzog/ EPFL. |
Hợp tác với Swiss Plasma Center của Thụy Sĩ, DeepMind tập trung nghiên cứu việc sử dụng AI để điều khiển plasma - vật chất có nhiệt độ lên tới hàng trăm triệu độ C, nóng hơn lõi Mặt Trời.
Những phát hiện của DeepMind có thể giúp giới nghiên cứu thiết kế các lò phản ứng nhiệt hạch, được dùng để thử nghiệm và sản xuất năng lượng tổng hợp.
Thí nghiệm của DeepMind được áp dụng trên tokamak - một thiết kế đang được phát triển nhằm thử nghiệm và sản xuất năng lượng tổng hợp hạt nhân. Nó sử dụng từ trường cực mạnh để giữ nóng plasma - trạng thái thứ tư của vật chất, trong đó các chất bị ion hóa mạnh.
Tokamak bao gồm các cuộn dây kim loại và một nam châm điện. Chúng tạo ra từ trường, sản xuất dòng plasma có nhiệt độ cực nóng. Plasma, khi được làm nóng đến nhiệt độ từ 150-300 triệu độ C, sẽ cho phép các nguyên tử hydro bắt đầu nảy xung quanh, va chạm và sinh ra năng lượng.
Trong khi quá trình phân hạch liên quan đến sự phân tách các nguyên tử, phản ứng tổng hợp hạt nhân xảy ra khi hai nguyên tử va chạm để tạo thành một nguyên tử nặng hơn. Theo đó, phản ứng này sản xuất ra điện.
Một trong những khó khăn của phòng thí nghiệm là điều khiển và giữ plasma trong khoang chứa của tokamak. Điện áp chạy qua các cuộn dây từ tính phải được điều chỉnh hàng nghìn lần mỗi giây để tránh mất nhiệt hoặc làm hỏng thiết bị.
 |
| Phản ứng tổng hợp hạt nhân khác với phản ứng phân hạch - thường được sử dụng bởi các nhà máy điện hạt nhân để sản xuất năng lượng. Ảnh: Deepmind. |
DeepMind và các đối tác đã thành công tạo ra một thuật toán trên thiết bị mô phỏng tại Swiss Plasma Center. Thuật toán này giúp các nhà khoa học đưa ra giả thuyết về cách điều khiển các cuộn dây từ tính.
Egemen Kolemen, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Princeton, cho biết sự tham gia của DeepMind đã giúp kiểm soát dễ dàng một quá trình nghiên cứu phức tạp.
“Công trình này là một bước tiến quan trọng để chúng tôi có thể thiết kế các tokama kết hợp AI", Ambrogio Fasoli, Giám đốc Swiss Plasma Center, cho biết.
Thuật toán đã được triển khai trên thiết bị tokamak của Swiss Plasma Center. Như thí nghiệm trên trình mô phỏng, kết quả cho thấy thuật toán AI có khả năng điều khiển từ trường trên tokamak trong khoảng 2 giây. Dòng plasma có thể được duy trì, biến đổi thành hình dạng khác nhau.
Hiện nay, phản ứng tổng hợp hạt nhân được xem là một nguồn năng lượng tiềm năng. Trên lý thuyết, nó sẽ giảm lượng chất thải hạt nhân và tạo ra nguồn năng lượng nhiều hơn quá trình phân hạch.
