© DIII-D
AI stuurt kernfusieplasma bij, maar mensen houden de touwtjes in handen
Onderzoekers van Princeton University en het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) hebben software gebouwd waarmee meerdere AI-modellen samen het plasma in een kernfusiemachine kunnen bewaken en bijsturen. Het raamwerk heet PACMAN en werd al getest in vijf experimenten op DIII-D, een onderzoeksmachine in San Diego. De onderzoekers beschrijven hun werk in het vakblad Nuclear Fusion.
DIII-D is een tokamak. Dat is een donutvormige machine waarin sterke magnetische velden een plasma vasthouden. Dat is gas dat zo heet is dat het elektrisch geladen wordt. Verstoringen in dat plasma kunnen binnen milliseconden uit de hand lopen. Daarom moet het continu worden bijgestuurd.
Het probleem is dat simulaties er dagen tot maanden over doen om het gedrag van zo’n plasma te berekenen. AI-modellen die op plasmadynamica zijn getraind, zijn veel sneller. In deze experimenten hadden ze 0,2 tot 4 milliseconden nodig voor een berekening.
Meerdere modellen samengebracht
Dit is niet de eerste keer dat AI plasma aanstuurt, maar meestal gebeurde dat in losstaande toepassingen die telkens van nul af aan werden opgebouwd. PACMAN brengt meerdere modellen samen in één systeem. Dat verzamelt eerst de metingen en controleert ze op fouten, waarna AI-modellen voorspellen wat het plasma gaat doen. Regelaars berekenen vervolgens hoe de machine moet reageren, bijvoorbeeld door de verwarming of de gasinjectie aan te passen. Een laatste stap bewaakt vaste veiligheidsgrenzen. Omdat de onderdelen los van elkaar werken, kunnen onderzoekers er een toevoegen of vervangen zonder de rest te verstoren.
In een van de experimenten berekende een AI-model de kans dat magnetische veldlijnen in het plasma openscheuren, waardoor warmte weglekt. Nam die kans toe, dan richtte het systeem microgolfstralen op de plek waar de scheur dreigde. Volgens de onderzoekers ziet het model zo'n instabiliteit ongeveer 200 milliseconden vooraf aankomen.
Mensen bepalen wel de doelen en instellingen. Ontbreken metingen of zijn ze foutief, dan grijpt het systeem bovendien niet in en blijft de machine op de laatste geldige opdracht staan.