ELKRISEN

Stort genombrott för fusion – så ska AI lösa elkrisen

Googles AI-labb DeepMind har bussat sina algoritmer på ett av fusionskraftens största problem. ”Med hjälp av AI har vi lyckats reglera det här tillståndet där man kan extrahera energi, vilket är ett stort framsteg”, säger Google DeepMinds samhällspolitiska chef Nicklas Berild Lundblad till TN.

Det stående skämtet om fusionskraft är att genombrottet alltid ligger 50 år fram i tiden. Men med AI kan det skämtet komma på skam.

Fusion är den process som ger solen och stjärnorna energi. Till skillnad mot fission där atomer klyvs, handlar fusion om att skapa samma förhållanden som råder på solen. För att åstadkomma det försöker forskarna att slå samman väteatomerna deuterium och tritium vid en temperatur på över 100 miljoner grader och under högt tryck.

Fördelen med fusion kontra kärnkraft som bygger på fission är att det går att framställa energi med en liten mängd bränsle och att det radioaktiva avfallet är litet och kortlivat.

Nu har Googles AI-labb DeepMind satt sina algoritmer på att lösa en av fusionskraftens grundläggande problem - att stabilisera den svävande plasman tillräckligt länge för att kunna utvinna energi.

”Tusentals gånger per sekund”

Idag använder forskarna sig av en så kallade ”tokamak” för att efterlikna solens förhållande. Tokamaken är en badringsformad kammare vars inre är omgiven av magnetiska spolar. Deras uppgift är att just hålla den brinnande plasman intakt. Annars riskerar plasman att krocka med tokamakens väggar vilket stör processen.

Det har dock visat sig vara väldigt svårt.

DeepMind har med hjälp av AI lyckats kontrollera tokamakens magnetiska spolar så att plasman förblir intakt. Något som man beskrivit i den vetenskapliga tidningen Nature.

– Med hjälp av AI har forskarna lyckats reglera plasman kontinuerligt så att den är intakt och i ett tillstånd där man kan extrahera energi ifrån den vilket är ett stort framsteg, säger Nicklas Berild Lundblad, samhällspolitisk chef på DeepMind.

Hur fungerar det rent praktiskt?

– Tänk dig den här processen som ett balansproblem för att hålla plasman stabil. För att lyckas med det har vi använt 19 ”controllers” som placeras inuti en tokamak. Med hjälp av AI samordnar de i sin tur tokamakens magnetiska spolar och justerar spänningen på dem tusentals gånger per sekund för att säkerställa att plasman aldrig rör vid kärlens väggar. Att lyckas med det öppnar i sin tur upp för fortsatt forskning, säger Nicklas Berild Lundblad.

Thomas Jonsson, universitetslektor, avdelningen för Elektromagnetism och fusionsfysik på KTH, menar att AI är ett viktigt verktyg som säkerligen kommer att kunna föra forskningen framåt. Men att AI skulle ha ”löst” fusionsgåtan är han inte med på.

– Nej, den sortens rubriker är lite väl förenklade. AI är mycket bra på att analysera data, men för närvarande inte lika bra på att göra prediktioner där vi saknar data.

Det som behövs för att avancera forskningen inom fusion, menar Thomas Johnsson, är framför allt fortsatta experiment i testanläggningar av olika storlekar.

Just nu byggs till exempel forskningsanläggningen ITER i Cadarache i Frankrike. Den kommer att stå klar i slutet av 2020-talet. Den kommer att bestå av en cylinderformad, 24 meter hög och 30 meter bred tokamak.

– Målet med ITER är att testa fysiken och teknologi i en anläggning som närmar sig storleken av en reaktor. En milstolpe man vill uppnå är att producera en fusionseffekt som är tio gånger större än den man investerar för att upprätthålla plasmat. Parallellt med ITER forskar man på att utveckla nya neutronresistenta material som kommer att behövas i en reaktor, konstaterar Thomas Jonsson.

Konkreta bevis för fusionsenergi

Den senaste tiden har det skett framsteg inom fusionsforskningen.

En nöt som har varit svår att knäcka är att åstadkomma en fusion som producerar mer energi än den mängd energi som krävs för att upprätthålla processen.

Forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory har två gånger det senaste året lyckats med det. Forskarna lyckades producera en nettovinst av energi på 3,15 megajoule medan man tillsatt 2,0 megajoule.

"Teamet har för första gången kunnat presentera konkreta vetenskapliga bevis för fusionsenergin. Det här har aldrig tidigare gjorts i ett laboratorium ", uppgav Constantin Häfner som är chef vid expertkommittén och Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT Aachen.

Det svenska företaget Novatron Fusion Group samarbetar med Thomas Jonssons avdelning på KTH. Novatron håller just nu på att bygga en testreaktor i Alvénlaboratoriet på KTH. Novatron bygger på forskning av KTH-alumnen Jan Jäderberg.

Novatrons idé är att reaktorn har en konkav cylinder istället för en rund. Magneterna placerar sedan på ett särskilt sätt i Novatronen och ska på så sätt stabilisera plasmat.

”Där (Alvénlaboratoriet) kommer vi att utföra de plasmaexperiment som validerar Jan Jäderbergs forskning. Nästa steg är att bli en del av KTH Fusion Centre för att bidra till en miljö som kan ta svensk fusionsforskning till den europeiska forskningsframkanten”, uppger Philip von Segebaden, Director of Partnerships vid Novatron Fusion Group och gruppchef för KTH:s Development Office