Geleceğin temiz enerji vaatlerinden biri olan manyetik itkili füzyon, reaktör içindeki milyonlarca derece sıcaklıktaki plazmanın hem üretim hem de sonlandırma aşamalarında hassas kontrol gerektiriyor. Bu kontrol sürecinin en kritik halkalarından ‘rampdown’ (yavaşlatma), saniyede 100 kilometrelere varan akım taşıyan plazmanın güvenli ve öngörülebilir şekilde devreden çıkarılmasını hedefliyor. Plazma kararsızlık sınırına yaklaştığında yavaşlatma işlemi zorunlu hale geliyor; ancak uygulamanın kendisi de dengesizlik tetikleyebildiği için tokamak iç yüzeyinde pahalı onarımlar gerektiren hasarlara yol açabiliyor.
MAKİNE ÖĞRENİMİ ENTEGRASYONU
MIT’li araştırmacılar, bu ikilemi azaltmak üzere makine öğrenimi araçlarını plazma dinamiğine dayalı fiziksel bir modelle hibrit hale getirerek, yavaşlatma sırasında ortaya çıkabilecek kararsızlıkları önceden simüle eden bir yöntem ortaya koydu. Yaklaşım, yalnızca veri güdümlü sistemlerin gerektirdiği ‘olağandışı büyük’ veri hacimlerine ihtiyaç duymadan, plazma fiziğinin kısıtlarını ve kararlılık kriterlerini doğrudan hesaba katarak tahmin ve denetim üretiyor. Ekip, modelin plazmanın farklı yavaşlatma şemaları altında nasıl evrileceğini ‘hızla öğrenebildiğini’ ve kritik sınırları aşmadan akımı düşürmenin optimal yollarını belirlediğini aktarıyor.
TCV DENEY VERİSİ
Çalışmanın eğitim ve doğrulama verileri, EPFL’nin İsviçre Plazma Merkezi tarafından işletilen ‘değişken konfigürasyonlu tokamak’ TCV’den toplandı. Bu platform, farklı şekillendirme ve kontrol stratejilerini hızlıca sınama imkânı sunuyor. Hibrit model, TCV’de kaydedilen gerçek deşarj senaryolarını temel alarak plazmanın kararlılık marjlarını ve olası dengesizlik pencerelerini tahmin etti; buna göre yavaşlatma dizileri (akım, ısıtma ve manyetik alan programları) simüle edilip optimize edildi.
VERİ KISITINDA DOĞRULUK
Nükleer füzyon deneylerinin yüksek maliyeti nedeniyle veri üretimi sınırlı. Ekip, yöntemlerinin ‘az sayıda atış’ verisiyle dahi yüksek doğruluk sunduğunu; bu sayede pahalı denemeler gerektirmeden denetim politikalarının iyileştirilebildiğini vurguluyor. Hibrit yapı, fiziksel modelin yön verdiği arama uzayında sinir ağının örüntü yakalama gücünü kullanarak, yalnızca veriye dayalı bir yaklaşıma kıyasla çok daha ‘verimli’ bir öğrenme sağlıyor.
KONTROLLÜ KAPATMA YÖRÜNGELERİ
Araştırmacılar, modelin ürettiği öngörüleri pratikte uygulanabilir denetim talimatlarına çevirmek için bir algoritma geliştirdi. Bu algoritma, tokamak kontrolörlerinin otomatik olarak icra edebileceği ‘yörüngeler’ üretip, örneğin plazmanın kararlılığını korumak üzere mıknatıs akımlarını ve ısıtma profillerini anlık ayarlıyor. TCV’de gerçekleştirilen birkaç çalışmada elde edilen yörüngeler, plazma darbesini emniyetli biçimde düşürerek iç duvarları koruyan ısı yükü rejimlerine yönlendirdi. Böylece, rampdown işlemlerinde görülebilen ani kararsızlıkların ve bunun yol açtığı termal/elektromanyetik hasar risklerinin belirgin biçimde azalması sağlandı.
HASSAS DENGE İHTİYACI
Yüksek performanslı deşarjlarda yavaşlatma, çoğu kez kararlılık sınırını zorlayan bir ‘ince ayar’ problemi. Kontrolsüz sonlandırmalar, iç duvarlara zarar verebilecek yoğun ısı akılarına neden olabiliyor. MIT ekibi, geliştirilen çerçevenin bu hassas dengeyi yönetmek için tasarlandığını; özellikle akım düşüş hızı, ısıtma gücü ve şekillendirme alanlarının zaman içindeki koordinasyonuna odaklandığını belirtiyor. Model, plazma kenarındaki ve çekirdeğindeki kararlılık pencerelerini birlikte izleyerek, tokamak donanım sınırlarına uygun bir ‘iniş koridoru’ tarif ediyor.
TEMİZ ENERJİ HEDEFİ
Füzyonun güvenilir bir enerji kaynağı olabilmesi için, plazma senaryolarının başlatma-yoğunlaştırma-rampdown döngülerinde rutin öngörülebilirlik ve emniyet gerekiyor. Yeni yöntem, yalnızca ‘ne olacağını’ tahmin etmekle kalmayıp, ‘ne yapılması gerektiğini’ de denetim komutlarına dönüştürdüğü için operasyonel bir köprü sunuyor. Ekip, bunun daha büyük reaktörlere ve farklı tokamak mimarilerine genellenerek, deney maliyetlerini düşürüp güvenilirliği artırabileceğini değerlendiriyor. Nihai hedef, insan müdahalesi en aza indirilmiş, otomatik ve güvenli “plazma yaşam döngüsü yönetimi”.
