Uma colaboração entre a Commonwealth Fusion Systems (CFS), o Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) e o Oak Ridge National Laboratory (ORNL) desenvolveu o HEAT-ML, uma ferramenta de inteligência artificial (IA) que acelera significativamente a identificação de "sombras magnéticas" em reatores de fusão. Estas sombras são cruciais para proteger os componentes do reator do calor intenso do plasma.
O HEAT-ML utiliza uma rede neural profunda treinada com cerca de 1.000 simulações do SPARC, provenientes do Heat flux Engineering Analysis Toolkit (HEAT). Este treinamento permite ao modelo prever mapas tridimensionais de sombras magnéticas em milissegundos, uma melhoria substancial em relação ao código HEAT original, que levava aproximadamente 30 minutos por simulação. A aplicação principal do HEAT-ML é na simulação de uma secção do SPARC, um tokamak em construção pela CFS, que visa demonstrar o ganho líquido de energia até 2027.
Ao prever com precisão onde o calor do plasma atinge o interior do reator, o HEAT-ML é vital para o design de componentes que suportem estas condições extremas. O projeto SPARC, iniciado em 2018, está em fase de montagem em Devens, Massachusetts. Esta inovação em simulação impulsionada por IA agiliza o processo de design e aprimora a segurança operacional, permitindo ajustes em tempo real nas configurações do plasma e a prevenção de instabilidades. O desenvolvimento do HEAT-ML alinha-se com a tendência crescente de uso de IA e aprendizado de máquina na pesquisa de fusão, com exemplos recentes de sistemas de IA para prever interrupções e monitorar estados de confinamento de plasma em reatores.
O PPPL tem sido um utilizador pioneiro de combustível de deutério-trítio (D-T) desde 1991, com o seu Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) a estabelecer um recorde mundial na produção de energia de fusão em 1992. Estas inovações destacam o potencial transformador da IA em acelerar a pesquisa de energia de fusão, aproximando a perspetiva de energia limpa e abundante. A expectativa é que o SPARC demonstre ganho líquido de energia até 2027, abrindo caminho para o desenvolvimento de usinas de energia de fusão comercialmente viáveis, como o conceito ARC, que visa fornecer energia para a rede elétrica no início da década de 2030.