Американский термоядерный реактор предсказал нестабильность плазмы за 200 миллисекунд и предотвратил её

Специалисты американского термоядерного комплекса DIII-D в Сан-Диего отчитались о пяти результативных тестах интеллектуальной системы стабилизации плазмы PACMAN (Prediction And Control using MAchiNe learning). В ходе одного из экспериментов алгоритм заблаговременно — за 200 миллисекунд до критической фазы — распознал потенциально опасную турбулентность и превентивно скорректировал режим работы реактора, избежав срыва. В отличие от PACMAN, традиционные регуляторы фиксируют аномалии уже постфактум, пытаясь ликвидировать последствия ценой снижения общей эффективности.

«Непрерывный рабочий цикл PACMAN укладывается примерно в 20 миллисекунд; система неустанно мониторит малейшие флуктуации плазмы и реагирует с недоступной для человека оперативностью», — подчеркнул соавтор исследования Энди Ротштейн. Кроме того, комплекс справился со сложнейшей задачей оптимизации, у которой прежде не было универсального математического решения: он синхронизировал работу сразу шести гиротронов — мощнейших источников микроволнового нагрева, динамически управляя мощностью каждого устройства и углами наклона их отражателей.

Программный каркас PACMAN реализован в виде четырёхэтапного конвейера: сбор первичной телеметрии (температурные показатели, плотность, магнитные характеристики), фильтрация погрешностей, прогнозирование динамики плазмы с помощью ML и генерация управляющих команд с учетом аппаратных ограничений и предотвращения коллизий. Модульная архитектура дает возможность оперативно модернизировать или заменять отдельные компоненты всего за несколько дней, не затрагивая всю систему целиком. Раньше каждое подобное решение для управляемого синтеза приходилось разрабатывать с чистого листа.

Классическое моделирование плазменных процессов требует месяцев расчетов, что абсолютно неприемлемо для кратковременных экспериментов, длящихся считанные минуты. Нейросетевые модели выдают результат мгновенно, в то время как за людьми-операторами сохраняются функции целеполагания, межсессионной настройки и контроля жестких лимитов безопасности во избежание поломки оборудования. Разработчики заявляют, что архитектура легко масштабируется под любые другие токамаки, формируя универсальный стандарт управления для будущих промышленных реакторов.

Источник: iXBT