Мнение: термоядерный синтез способен решить проблему дефицита энергии для ИИ
Cтартап OpenStar Technologies из Веллингтона совершил прорыв в области устойчивого ядерного синтеза. Об этом пишет Bloomberg.
Команде удалось удержать в левитации магнит весом 500 кг в пятиметровой вакуумной камере, заполненной светящимся газом, нагретым до температуры более миллиона градусов Цельсия.
За происходящим наблюдала избранная группа людей, включая премьер-министра Новой Зеландии Кристофера Лаксона.
Пока реактор потребляет больше энергии, чем производит. Однако успешная левитация — один из первых этапов, подтверждающих работоспособность технологии.
CEO и основатель OpenStar Рату Матайра считает, что простота конструкции даст компании преимущество в создании эффективного источника термоядерной энергии. По его словам, левитация сверхпроводящего магнита доказывает оправданность подхода и возможность его масштабирования.
«Пока ни у кого нет работающей термоядерной системы, способной производить экономически выгодную электроэнергию. Начать с более простой установки, которую можно быстрее масштабировать и удешевить — привлекательный подход», — заявил физик.
Гонка за термоядерным синтезом
Около 50 компаний по всему миру стремятся первыми научиться сталкивать атомные ядра так, чтобы получать дешевую энергию. OpenStar привлекла почти $10 млрд от различных инвесторов вроде Билла Гейтса и Джеффа Безоса.
«Термоядерная энергия способна революционизировать энергетический сектор, обеспечив безграничный источник безопасной и чистой энергии. После увиденного стало ясно, что эта перспектива ближе к реальности, чем когда-либо прежде», — подчеркнул Лаксон.
Сроки достижения цели остаются неопределенными — прогнозы варьируются от 10 до 30 лет.
О подобных прорывах ранее заявляли и в других странах. Например, в 2022 году калифорнийским ученым впервые удалось получить от реакции синтеза больше энергии, чем потребовалось на ее запуск.
В OpenStar считают, что понадобится несколько поколений прототипов до создания установки, способной обеспечить электричеством целый городской район.
Принцип действия
Ядерный синтез требует плазмы — четвертого состояния вещества (остальные три: твердое, жидкое и газообразное). Она настолько горячая, что электроны отрываются от атомов, образуя ионизированный газ. Звезды, молнии и полярные сияния — это формы плазмы.
В недрах Солнца тепло и гравитация стягивают плазму, удерживая в центре. Под колоссальным давлением атомы сливаются, высвобождая энергию, которая питает всю Солнечную систему.
Один из способов воспроизвести этот процесс на Земле — использовать магнитные поля для удержания плазмы и запуска реакции синтеза.
В 1950-х годах советские физики разработали Токамак — многообещающую концепцию в мире управляемого термоядерного синтеза. Реактор в форме пончика использует мощные магниты, расположенные вокруг камеры с плазмой.
Такая конструкция применяется в многомиллиардном международном проекте International Thermonuclear Experimental Reactor на юге Франции. Ее недостатки — высокая стоимость и потенциальная нестабильность четвертого состояния вещества.
«Токамак больше похож на реактивный двигатель — по тому, как его нужно проектировать и как из него извлекается производительность. Он в огромной степени зависит от сложного моделирования и высокоточного производства. Диполь же скорее напоминает костер. Вы примерно расставляете элементы, добавляете тепло — и как только огонь разгорается, он поддерживает себя сам», — пояснил Матайра.
В 1987 году японский теоретик-физик и инженер Акира Хасэгава предложил альтернативный подход к удержанию плазмы — разместить высокотемпературный сверхпроводящий магнит не снаружи, а внутри нее. Такая схема получила название левитирующего дипольного реактора.
В 2004 году MIT и Колумбийский университет успешно реализовали идею, но позже исследования свернули из-за нехватки финансирования и технологических ограничений того времени.
Перспективы OpenStar
Сейчас компания готовит к запуску новый прототип под названием Tahi — его планируют представить через два года. В течение пяти лет ожидается появление модели третьего поколения (Maui), которая будет генерировать нейтроны и станет коммерчески рентабельной.
Финальным этапом выступит установка четвертого поколения — Tama Nui. Ее проектная мощность составит от 50 до 200 МВт — этого хватит для энергоснабжения небольшого города или крупного промышленного предприятия.
Почему это важно
Стремительное развитие искусственного интеллекта ведет к экспоненциальному росту потребления электричества. В Morgan Stanley спрогнозировали возникновение в США дефицита мощности в 36 ГВт на протяжении ближайших трех лет.
Ситуация уже отражается на потребителях: растут тарифы, а перегрузки сетей приводят к перебоям в подаче электричества. С момента запуска ChatGPT цены на электричество в США выросли на 23%. С 2020 года показатель увеличился на 40%, что значительно опережает общие темпы инфляции в стране.
Аналитики The Kobeissi Letter считают одним из возможных решений развитие атомной энергетики. В отличие от солнечных и ветровых установок, АЭС работают круглосуточно, что и необходимо для непрерывной работы ИИ. Также это один из самых экономичных источников энергии.
Однако строительство атомных электростанций занимает много времени. На данный момент в США не возводится ни один крупный реактор.
Термоядерный синтез способен решить проблему нехватки электричества, считает серийный предприниматель и основатель Dataprana.io Сергей Груша.
«Да, в теории термоядерный синтез — один из самых “идеальных” источников для обучения искусственного интеллекта и майнинга: стабильная базовая генерация 24/7, высокая плотность энергии, минимум выбросов и прогнозируемая мощность (как и атомная энергия)», — заявил он в комментарии ForkLog.
Эксперт обратил внимание, что проблема роста потребления энергии лишь усугубится со временем.
«Дальше будет только рост: мы оцениваем увеличение ИИ-мощности примерно на 75 ГВт к 2030 году — в пять раз. Для сравнения, Германия потребляет сегодня 55 ГВт. Плюс нам нужно будет обслуживать электрокары и роботов. Мировое потребление удвоится за следующие десять лет», — отметил Груша.
По его словам, несмотря на привлекательность, ядерный синтез не станет решением в ближайшие годы — это все еще ранняя технология.
«Даже классическая атомная генерация строится десятилетиями. Мой реалистичный прогноз для массового применения синтеза под дата-центры — порядка 15-25 лет. Поэтому в ближайшие 5-10 лет рост ИИ/HPC будет закрываться газом, существующей атомной энергией, ВИЭ и накопителями», — заявил Груша.
Он добавил, что сетевая инфраструктура — подстанции, трансформаторы и мощности подключения — сегодня стала главным ограничивающим фактором.
Космос — решение?
Ряд предпринимателей считает, что будущее дата-центров лежит за пределами Земли. По их мнению, энергетические сети планеты приближаются к пределу своих возможностей.
В январе Илон Маск заявил, что Tesla возобновит работу над Dojo3 — ранее заброшенным проектом по созданию чипа третьего поколения для электромобилей. Теперь его предназначение — космические вычисления.
Среди преимуществ — практически неограниченный доступ к солнечной энергии и пространству для размещения оборудования. Недостаток — высокая стоимость запусков ракет с необходимой инфраструктурой. Однако аналитики 33FG подсчитали, что ИИ-вычисления на орбите станут экономически целесообразными уже к 2030 году.
Одной из первых инициативу проявила Google. Фирма анонсировала план по созданию сети околоземных спутников, для энергообеспечения дата-центров. Идею поддерживает и CEO OpenAI Сэм Альтман, но у Маска есть стратегическое преимущество — контроль над средствами доставки.
За счет предстоящего IPO SpaceX предприниматель рассчитывает профинансировать запуск группировки вычислительных спутников с помощью ракет Starship. Находясь на орбите, эти аппараты смогут круглосуточно собирать солнечную энергию благодаря постоянному освещению.
Напомним, в январе Qwen-3 от Alibaba Cloud стала первой в мире ИИ-моделью, загруженной и работающей на орбите.