یک تیم تحقیقاتی در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) معتقد است که توانسته یکی از موانع اصلی در مسیر دستیابی به همجوشی هسته‌ای در مقیاس وسیع را کاهش دهد؛ گامی مهم به سوی تحقق انرژی پاک، ایمن و تقریباً بی‌پایان.
دانشمندان سال‌هاست تلاش می‌کنند با ساخت راکتورهایی مانند توکامک، که لوله‌ای دونات‌شکل با میدان مغناطیسی قوی برای مهار پلاسماست، فرایند همجوشی را مهار کنند. اما یکی از چالش‌های مهم، کنترل و کاهش تدریجی واکنش همجوشی در حین اجراست.
در پژوهش جدید که در نشریه Nature Communications منتشر شده، محققان با ترکیب فیزیک و یادگیری ماشین، توانستند رفتار پلاسما را در شرایط اولیه مختلف پیش‌بینی کنند؛ موضوعی که به دلیل دشواری مشاهده مستقیم داخل راکتور در حین کار، مدت‌ها ذهن دانشمندان را مشغول کرده بود.
آلن وانگ، نویسنده اصلی مقاله و دانشجوی دکتری MIT، گفت: «برای اینکه همجوشی به منبع قابل اتکایی از انرژی تبدیل شود، باید بتوانیم پلاسما را به‌خوبی مدیریت کنیم.»
در راکتورهای توکامک، جریان پلاسما می‌تواند با سرعتی حدود ۱۰۰ کیلومتر بر ثانیه و دمایی بالاتر از هسته خورشید حرکت کند. در صورت نیاز به خاموش کردن راکتور، باید جریان پلاسما به‌آرامی کاهش یابد. این فرایند بسیار حساس است و در صورت کنترل نادرست، می‌تواند به دیواره‌های داخلی راکتور آسیب بزند.
وانگ توضیح داد که پایان دادن کنترل‌نشده به پلاسما، حتی در مرحله کاهش، می‌تواند گرمای شدیدی تولید کند و به ساختار داخلی آسیب برساند. او افزود که در پلاسماهای با عملکرد بالا، کاهش جریان می‌تواند پلاسما را به مرزهای ناپایداری نزدیک کند.
از آنجا که راه‌اندازی راکتورهای همجوشی بسیار پرهزینه است و معمولاً فقط چند بار در سال انجام می‌شود، تیم MIT برای مدل‌سازی خود به اصول پایه فیزیک بازگشت. آن‌ها شبکه عصبی را با مدلی از دینامیک پلاسما ترکیب کردند و با داده‌های راکتور آزمایشی TCV در سوئیس آموزش دادند.
این مدل توانست مسیرهای احتمالی رفتار پلاسما را پیش‌بینی کند و به اپراتورها کمک کند تا راکتور را با ایمنی بیشتری خاموش کنند. وانگ گفت: «ما چندین بار این روش را امتحان کردیم و در همه موارد عملکرد بهتری داشتیم. از نظر آماری مطمئن شدیم که پیشرفت کرده‌ایم.»
او در پایان گفت: «ما در تلاشیم تا به پرسش‌های علمی پاسخ دهیم و همجوشی را به منبعی کاربردی تبدیل کنیم. این فقط آغاز راهی طولانی است، اما گام خوبی برداشته‌ایم.»
