Nükleer füzyon enerjisi üretiminde en büyük sorunlardan birinin çözümü yapay zekada olabilir

Bilim insanlarının en büyük hayallerinden biri nükleer füzyon yoluyla enerji üretimini yaygın hale getirmek. Çünkü nükleer füzyon sınırsız temiz enerjinin kapılarını aralayabilir. Bugün nükleer enerji santrallerinde atomların parçalanmasıyla enerjinin üretildiği fisyon yöntemi kullanılıyor. Ama bu yöntemin en büyük sıkıntısı, ürettiği şey her ne kadar temiz enerji olsa da atomların parçalanması sonucunda ortaya çıkan nükleer atıklar. Halbuki füzyon yönteminde atomlar bir araya getiriliyor, enerji de böyle açığa çıkıyor. Yani fisyonun aksine radyoaktif atıkla uğraşmak zorunda kalmıyoruz.

Nükleer füzyon enerjisini üretebileceğimize Aralık 2022’de ABD’de yapılan deneyler sonucunda ikna olduk. ABD’deki deneyleri İngiltere’deki izledi. Bugüne kadar beşten fazla başarılı nükleer füzyon reaksiyonu gerçekleştirildi. Ama en büyük sorun hâlâ tam olarak aşılmış sayılmaz: Kullanılacak yöntem. Füzyon reaksiyonu Güneş’te doğal bir şekilde gerçekleşiyor zaten. Ama dünyada bunu sağlayacak ısı ve basınç doğal olarak yok. Halbuki iki atomun birleştiği reaksiyon için 150 milyon dereceye varan bir ısı gerekiyor. Bunun için bilim insanları tokamak denen füzyon reaktörü kullanıyor.

Döteryum ve trityum tokamak içinde plazma haline getiriliyor ve sonrasında bu plazmalar manyetik alanın içine hapsediliyor. Böylelikle plazmanın reaktörün dış duvarlarına temas etmesi engellenmiş oluyor. Aksi takdirde büyük bir patlamayla reaktörün zarar görmesi işten bile değil. Sonrasında gerekli sıcaklıklar ve basınç verilerek reaksiyonun gerçekleşmesi sağlanıyor. Plazmayı kontrol altında tutmak, makinenin güçlü manyetik alanının dışına olası kaçışlarını engellemek için her an teyakkuzda kalmak gerekiyor.

Diyelim ki plazma parçalandı. Bugün en büyük tokamak reaktörlerinden biri olan Fransa’daki ITER, plazma parçalanmalarından yalnızca birkaçına dayanabilecek şekilde tasarlandı. Yani burada önemli olan dengesizlikleri daha ufakken yakalayıp müdahale edebilmek. Takdir edersiniz ki tokamak yöntemi başarı getirse bile sürekli gerçekleştirmek biraz zor.

Princeton Üniversitesi ve Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar çarşamba günü Nature dergisinde yayınladıkları çalışmada, olası dengesizlikleri tahmin etmek ve bir felaketin önüne geçmek için yapay zekadan nasıl faydalanabileceklerinin yolunu bulduklarını belirtiyor.

Ekip deneylerini San Diego’daki DIII-D Ulusal Füzyon Tesisi’nde gerçekleştirmiş ve yapay zekanın olası bir plazma parçalanmasını 300 milisaniye kadar önceden tahmin edebildiğini görmüş. Bu kulağa çok uzun bir süre gibi gelmeyebilir ama plazmayı kontrol altına almak için gayet yeterli bir süre. Yapay zeka tabanlı sistem, dönen parçacıkları kontrol altında tutmak için reaktöre verilen gücü ve plazmanın şeklini kontrol edebiliyor.

Çalışmanın yazarlarından Azarakhsh Jalalvand, yapay zeka modelinin başarısının teorik fizik modelleri yerine önceki füzyon deneylerinden elde edilen gerçek verilerle eğitilmiş olmasından kaynaklandığını söylüyor. Jalalvand Vice’a verdiği demeçte, “Pekiştirmeli öğrenme modeline füzyon reaksiyonundaki o karmaşık fiziği öğretmiyoruz. Amacın ne olduğunu ki bu reaksiyonun sürdürülmesi, nelerden kaçınması gerektiğini ki bu da plazmadaki dengesizlik ve müdahale etmek için neler yapabileceğini söylüyoruz. Zaman içinde dengesizlikten kaçınarak yüksek güç elde etme hedefine ulaşmanın en uygun yolunu buluyor” diyor.

Çalışmada yer alan isimlerden biri de Türk, Princeton Üniversitesi’nde makine ve havacılık mühendisliği profesörlüğü yapan Egemen Kolemen. CNN International’a konuşan Kolemen, “Reaktörlerin 7/24 sorunsuz bir şekilde yıllarca çalışmasını istiyorsanız en büyük engellerden biri bu. Bu tür aksaklıklar ve dengesizlikler sıkıntı olabilir. O yüzden çözümler geliştirmek, makineleri sorunsuz çalıştırabileceğimize dair güveni artırmak gerekiyor” diyor.

Önceki çalışmalarda dengesizlikler ancak gerçekleştikten sonra bastırılabiliyordu. Ama bu çalışmada olmadan önce müdahale edildiği için araştırma ayrı bir öneme sahip.

Nükleer füzyon enerjisi üretiminde yeni rekor