Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları, tokamak reaktörlerinde plazmanın nasıl davranacağını önceden kestirebilen yeni bir modelle nükleer füzyon yol haritasında kritik bir dönemeç aldı.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları, tokamak reaktörlerinde plazmanın nasıl davranacağını önceden kestirebilen yeni bir modelle nükleer füzyon yol haritasında kritik bir dönemeç aldı.

Fizik yasalarını makine öğrenimiyle birleştiren sistem, operatörlerin reaktörü daha güvenli ve verimli biçimde yönetmesine olanak tanıyor. Ekip, yöntemi deneylerde sınadı ve modelin sahada çalıştığını duyurdu.

Tokamaklar, aşırı sıcak plazmayı halka biçimli bir odacıkta güçlü manyetik alanlarla hapseden füzyon reaktörleri. Teorik hedef nettir: Yıldızların enerji üretim prensibini dünyada, kontrollü koşullarda kopyalamak.

Pratikteki en zorlu eşik ise, reaksiyon sürerken plazma akımını kontrol etmek ve reaktörü güvenli şekilde yavaşlatmak. Çünkü plazma; saniyede ~100 km’lik akış hızlarına, 100 milyon °C’yi aşan sıcaklıklara ulaşır ve “ani kapatma” fiziksel olarak mümkün değildir. Kapatma, kademeli soğutma ister; bu da reaktör duvarlarında yoğun ısı akıları, çizikler ve aşınma riski doğurur.

MIT ekibi, deney verisinin kısıtlılığına rağmen genellenebilir tahminler üretebilmek için iki katmanlı bir yaklaşım kurdu:

Fizik tabanı: Plazma dinamiğini yöneten diferansiyel denklemler, manyetik denge ve ısı/akım taşınımı gibi çekirdek modeller.

Makine öğrenimi tabanı: Gerçek deneylerden toplanan sinyallerle bu fiziksel iskeleti kalibre eden ve belirsizlikleri daraltan bir öğrenici.

Bu hibrit yapı, yalnızca veriye “eğilmiyor”; önce fiziğe yaslanıp veriyi onun üzerine “işliyor”. Böylece nadir yapılan, pahalı füzyon deneylerinden elde edilen sınırlı gözlemler çok daha fazla bilgi taşır hâle geliyor.

Model; İsviçre’deki TCV (Tokamak à Configuration Variable) deneysel reaktöründen derlenen veriyle eğitildi. Başlangıç sıcaklığı, enerji düzeyleri, zaman içindeki profil değişimleri gibi parametreler, makine öğrenimi katmanına beslendi. Bu eğitim, reaktörün farklı çalışma senaryolarında plazmanın hangi yörüngeleri izleyeceğini, hangi eşiklerde kararsızlık riski doğacağını ve nasıl güvenli frenleme uygulanacağını öngörmeyi mümkün kıldı.

Araştırmacıların ürettiği “plazma yörüngeleri”, reaktör operatörlerine adım adım rehberlik eden bir rota gibi çalışıyor. Plazmanın sıcaklık/akım profili zamanla nasıl şekillenecek? Hangi anda soğutma hızını artırmak, hangi anda manyetik alan konfigürasyonunu ayarlamak gerek? Model, bu sorulara deney öncesi ve anında yanıt vererek kontrollü yavaşlatma sürecini istikrarlı hâle getiriyor. MIT ekibinin verdiği bilgilere göre model, TCV üzerinde defalarca canlı ortamda sınandı. Sonuç: Reaktörün kapatma/soğutma evreleri daha öngörülebilir ve daha istikrarlı yürütüldü. Bu, iki önemli kazanıma işaret ediyor: Güvenlik: Ani ısı yüklerinin duvar malzemesine bindiği pik anlar azaltılıyor. Ömür/Verim: Aşınma ve çizik riskinin düşmesi, bakım aralıklarını optimize edebiliyor; deney süresini daha iyi kullanmaya imkân tanıyor.

Füzyon deneyleri hem pahalı hem seyrek. Yılda birkaç kez yapılabilen karmaşık denemelerde “yanıl, gör, düzelt” lüksü yok denecek kadar az. Bu yüzden doğru ilk deneme çok değerli. Hibrit model, deneylere “istatistiksel güvenli bölge” tanımlayarak operatörün elini güçlendiriyor; parametre uzayında riskli köşelere sapmadan amaçlanan sonuçlara ulaşmayı kolaylaştırıyor.

Sistemin omurgası, fiziksel kısıtları (enerji/momentum korunumu, manyetik denge) bozmadan öğrenen bir kontrol mantığı. Amaç, kapatma senaryolarında ısı akılarını yönetmek, manyetik konfigürasyonu uygun tempoda değiştirmek ve plazma kararlılığını kritik eşiğin altında tutmak. Model, belirsizlik bantlarıyla (confidence/uncertainty) birlikte öneri üretip operatörlerin kararlarını “aşırı güven” yerine ölçülü güven alanına taşıyor.

Mühendislik hazırlığı: Büyük tokamak projeleri ve özel sektör girişimleri için ölçeklenebilir kontrol reçeteleri. Maliyet/Program kazancı: Daha az deneme-yanılma, daha az beklenmedik kesinti, daha verimli deney takvimi. Güvenlik kültürü: Öngörülebilir kapatma, malzeme hasarını sınırlayıp saha güvenliğini artırıyor.

Ekip, yöntemi farklı tokamak geometrileri, alternatif manyetik konfigürasyonlar ve değişik yakıt/senaryo setleri üzerinde doğrulamayı hedefliyor. Çoklu reaktör verisiyle beslendikçe modelin genelleme gücü artacak; nihai hedef, füzyon tesislerinde standart operatör destek sistemi hâline gelmesi.

MIT’in hibrit fizik–YZ modeli, tokamak işletiminin en kritik safhası olan kontrollü yavaşlatma problemine yeni bir denge getiriyor: Daha öngörülebilir plazma davranışı, daha güvenli süreç yönetimi ve daha verimli deney kullanımı. Füzyonun ticari ölçeğe yürüyüşünde, bu tür kestirimci kontrol araçları, laboratuvardan şebekeye uzanan köprünün taşıyıcı kolonları olmaya aday.