【導言】核聚變公司（TriAlphaEnergy）與谷歌公司在加利福尼亞的核聚變項目上展開合作，最近發(fā)布了他們的一個主要研究成果，即將能量損失降低了50%，這使得我們離利用聚變能這一無限清潔能源又近了一步。

谷歌研究者將能量損失降低了50%，這使得我們離無限清潔能源的未來更近了一步。

核聚變過程——太陽上發(fā)生的由氫原子生成氦原子的核反應已達數(shù)十億年之久，而這可能是清潔能源彩虹盡頭的“一罐金子”。如果我們設計一個可控的反應球，即核聚變反應堆則可以為這個星球提供幾乎無限的清潔能源。然而，這項技術(shù)似乎永遠停留在拐角處。

谷歌和核聚變公司三阿爾法能源（TriAlphaEnergy）這兩家運營加利福尼亞州的聚變堆項目的公司使得我們離“拐角處”更近了一步。這兩家公司于2014年開始合作，最近剛剛發(fā)布了他們第一個主要研究成果，谷歌和三阿爾法能源開發(fā)了一個新工藝以便從大量的數(shù)據(jù)中篩選出有關(guān)聚變堆等離子體行為的數(shù)據(jù)。該過程需要那些將個人偏好添加到先進的谷歌機器學習算法的人員參與，而且到目前為止，系統(tǒng)已經(jīng)成功的實現(xiàn)了將能量損失減少50%，研究結(jié)果最近發(fā)表在《科學報告》期刊上。

大型等離子體發(fā)生器中的工作人員

三阿爾法的等離子體發(fā)生器使用磁性約束，這意味著它們使用磁場來捕獲要發(fā)生核聚變的等離子體，但它與其他的磁性約束反應器（如托卡馬克反應堆）相比有所不同。三阿爾法反應器使用所謂的場反轉(zhuǎn)裝置，利用等離子體本身的渦流來實現(xiàn)磁場反轉(zhuǎn)，而不是依賴設備的外部磁性線圈來實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，這樣的結(jié)果是自穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)圓柱體依靠磁性來維持在適當?shù)奈恢?，其結(jié)構(gòu)類似于煙環(huán)。場反轉(zhuǎn)技術(shù)的優(yōu)點是隨著等離子體的能量越來越高，作為響應的磁性約束也變得越來越穩(wěn)定。

通過在反應堆中加入質(zhì)子、電子和硼燃料來維持場反轉(zhuǎn)裝置的運行是一件非常復雜的事情。過程中涉及的變量幾乎是個未知數(shù)，這也是為何三阿爾法能源首先向谷歌尋求計算協(xié)助的主要原因。但是，即便是谷歌著名的超級計算機也無法解決這個計算問題。

谷歌前沿科學團隊的TedBaltz表示：“現(xiàn)實情況還要復雜的多，等離子溫度是電子溫度的三倍之多，所以等離子體遠未達到熱平衡。而且，流體近似算法是完全無效的，所以必須要對至少萬億+個個體顆粒進行追蹤，所以整個事情已經(jīng)超出了我們谷歌現(xiàn)有規(guī)模的計算機資源所能解決的問題的范圍。”

三阿爾法能源的等離子發(fā)生器圖示

解決方案是將人為進行一些減法并將其返回到問題中去，團隊將這稱之為“驗光師算法”。要解決的變量數(shù)太多，所以等離子體技術(shù)人員需要告知計算機需要查找哪些具體參數(shù)和行為。若是粒子以特定的方式起作用，或者磁場范圍太大失去約束能力，這樣則可以對計算機進行編程，從而對數(shù)據(jù)進行篩選并查找相關(guān)的原因。

“我們將這個問題解決了，并且發(fā)現(xiàn)了一個等離子物理學家認為非常有趣的等離子體行為，而我們解決這一問題時并不需要將機器打開，”Baltz說“這是一個人類與計算機合作比人類單獨或者計算機單獨工作更為有效的經(jīng)典例子。”

三阿爾法能源的等離子體發(fā)生器

為了進一步研究核聚變行為，三阿爾法能源建造了一個新的、規(guī)模更大的等離子體發(fā)生器。該機器命名為“Norman”，主要是為了紀念三阿爾法能源的聯(lián)合創(chuàng)始人諾曼˙羅斯托克（NormanRostoker），該設備使用高能中性粒子束加熱等離子體，這一過程稱之為“中性束注入”，并使用等離子體場反轉(zhuǎn)裝置進行約束。

將能量損失減少50%是很大的進步，改進的磁系統(tǒng)可以產(chǎn)生更多的等離子體能量?，F(xiàn)在我們可以在實驗室中捕獲等離子體并引發(fā)核聚變反應，但是反應需要的能量要大于所釋放的能量。隨著谷歌和三阿爾法能源的“驗光師算法”等數(shù)據(jù)篩選效率方面的進步，實際上在未來幾年中我們可以看到可為外界供給能量的核聚變反應堆的建成。

基礎(chǔ)設施的昂貴程度以及核聚變是否會帶來一個無限清潔能源的未來，還有待觀察。

原標題:【前沿•核聚變】谷歌參與合作的核聚變項目取得進展