Google 進軍核融合!會是未來理想新能源嗎?

不,並不是 Google 自己要蓋反應爐,而是要透過演算法,試著核融合過程更節能、更有效率!
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本文來自合作媒體 36Kr,INSIDE 授權轉載

人類一直想獲得乾淨、安全、無限的能源,核融合承載了這樣的希望,由於氣候變化帶來了更大挑戰,我們需要削減碳排放,這種趨勢變得越來越明顯,大家對核融合的興趣也越來越濃厚。近日,Google 宣佈與一家領先核融合公司攜手合作,開發了一套新的演算法,它可以明顯加快等離子體實驗的進度,推動能源技術的進步。

Google 的加入

上文提到的這家核融合公司名為 Tri Alpha Energy,曾得到了微軟共同創辦人 Paul Allen 的青睞,獲得了 5 億美元的投資。這次與其合作的是 Google 研究(Google Research)部門,開發所謂的 Optometrist 算法,可以將高性能計算與人類判斷結合起來,為複雜問題找到新的、更好的解決方案。

核融合就是原子在極端溫度下結合併釋放大量能量,它是一門相當複雜的技術。核融合的物理反應涉及到非線性現象,也就是小小的改變可以對結果造成很大影響,在工程上如果要讓等離子體暫停是相當困難的事。

Google 加速科學團隊(Google Accelerated Science Team)的 Ted Baltz 說:「儘管 Google 擁有龐大的計算資源,這件事還是超出了我們的所知範圍。」正因如此,科學家將電腦學習方法與人類輸入結合,然後讓研究人員選擇。研究人員根據直覺挑選自己認為最有希望的選項,相當於測試眼睛時挑選最清晰的文本。

Baltz 說:「我們將問題歸結為一點:‘讓我們找到等離子體是怎樣行動的,這些行動是人類等離子體物理學家認為有趣的,當我們這樣做時不要干擾機器。人類與電腦合作可以將工作做得更好,比單獨做更好,這是一個很好的例子。」

當前,Tri Alpha Energy 正在用 C2-U 機器做實驗,有了 Google 的幫助,實驗進度明顯加快,以前可能需要一個月,現在只要短短幾小時。算法告訴我們等離子體的運行有什麼異常之處。團隊將系統能源損失降低了 50%,這樣一來等離子能就會增加,只有達到關鍵臨界點聚變才能進行。

Tri Alpha Energy 總裁、CTO Michl Binderbauer 說:「如果沒有先進的計算技術,要完成這樣的事可能要好幾年。」他還說公司的目標是在 10 年之內發電,最近,Tri Alpha Energy 還邀請美國前能源部長 Ernest Moniz 加入董事會。

C-2U 機器每 8 分鐘就能完成一次實驗。當中包括這樣一個過程:用一束氫原子轟擊等離子體,讓它在一個磁場內旋轉最多 10 毫秒。這樣做主要是看等離子體是否像理論預測的一樣行動,看它是否按理想路線行進,如果路線是理想的,聚變反應爐生成的能量就會比消耗的多。

有了 Optometrist 算法,研究人員可以找到正確的配置方式,看清哪種氫束能夠完全平衡冷卻損失,也就是說處理完成之後等離子體的總能量會上升。

現在 C2-U 正在被更強大、更複雜的機器 Norman 替代,新機器是根據公司聯合創始人 Norman Rostoker 命名的。7 月份,Norman 生成了第一個等離子體,如果實驗成功,接下來 Tri Alpha Energy 就會製造一台時試驗用發電機。

其他核融合計畫

許多團體都在追求核融合夢想,到目前為止規模最大的可能是 Iter 計畫,這是一個由公共資金支持的計畫,計畫地點設在法國南部。整個計畫投資 180 億歐元,合作者包括美國、歐盟、中國、印度、韓國、俄羅斯、日本,Iter 要建一個 7 層設施。

Iter 使用的是傳統的托卡馬克裝置,也就是環形反應爐,它的目標是在 2025 年生成第一個等離子體,然後不斷擴大規模,2035 年輸出功率達到最大。如果成功,Iter 將會為第一座核融合電廠奠定基礎。現有核電站採用的是核分裂技術,不是核融合。

一些團隊也在開發不同的核融合反應爐,其設計可能更好、更小。德國投資 10 億歐元建了一個反應爐,2016 年正式投入營運,它使用了仿星器,在裡面等離子體環會變成莫比烏斯環 (Mobius Strip) 一樣的形狀,這樣就可以連續運行,與托卡馬克裝置不同,托卡馬克裝置的等離子體是以脈衝形式運行的。

還有一些企業也在研究,它們聘請了許多經驗豐富的聚變研究人員,General Fusion 正是這樣一家公司,它用熔鉛和鋰旋渦牽制等離子體,這家公司獲得了亞馬遜創辦人 Jeff Bezos 的投資。

2014 年,洛克希德·馬丁公司著名的 Skunk Works 團隊曾經說過,10 年之內它們就可以造出卡車大小的聚變廠,它的言論招來批評,批評者要求它公佈細節。Tokamak Energy 是一家英國公司,它使用的是粒子加速器技術與高溫超導技術,還有其它一些公司也一樣,比如 Helion Energy 和 First Light Fusion。

Tokamak Energy 主管 David Kingham 說,Tri Alpha Energy 的計畫是一個激動人心的進步。他認為:「雖然在基礎研究方面由公共資金支持的實驗室表現更好,但是私人實驗室創新速度更快,接受新技術的速度也更快。」4 月份,Tokamak Energy 的新反應爐生成第一個等離子體,這是 5 年內開發的第三個反應爐,公司的目標是在 2018 年讓等離子體溫度達到 1 億度,這是核融合需要的溫度。