venerdì, 2 Ottobre, 2020

SEGUICI SU:

DELLO STESSO AUTORE

INSTAGRAM

CORRELATI

Fusione Nucleare ed Intelligenza Artificiale

Articolo a cura di Matteo PAMPAGNIN

Il progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) è un esperimento internazionale, in costruzione nel sud della Francia, con lo scopo di verificare gli aspetti di fisica e tecnologia alla base di un possibile reattore nucleare a fusione. In Italia, tra le altre, partecipa al progetto il Consorzio RFX di Padova, e si occupa degli NBI (Neurtral Beam Injectors), ovvero gli iniettori di atomi neutri di deuterio/idrogeno.

Il plasma, per raggiungere le condizioni di temperatura necessarie al processo di fusione, deve essere riscaldato: un metodo sono appunto gli NBI. Gli atomi neutri “lanciati” nella camera dove si trova il plasma trasferiscono la propria energia cinetica a quest’ultimo, riscaldandolo.

Una test facility costruita nel Consorzio e inaugurata a giugno del 2018 è SPIDER (Source for the Production of Ions of Deuterium Extracted from RF plasma), che prevede la produzione di un fascio di ioni negativi di deuterio D. Con SPIDER, quindi, si studia una parte importante di un NBI, quella della costituzione del fascio e della sua accelerazione (non la neutralizzazione).

Importanti sono la conoscenza (1) dell’uniformità del fascio e (2) delle sue caratteristiche. Ed è per questo che è usato il calorimetro diagnostico chiamato STRIKE (Short-Time Rectratrable Instrumented Kalorimeter) inserito in SPIDER.

STRIKE è composto da tegole di grafite sulle quali incide il fascio. Nella superficie opposta due termo-camere rilevano l’immagine termografica dell’impronta. Il mio lavoro di tesi è stato quello di utilizzare le reti neurali artificiali per risolvere il problema inverso (dalle temperature ricavare il fascio). Le reti neurali artificiali rappresentano un modello estremamente semplificativo del nostro sistema nervoso (per l’implementazione e utilizzo è stato utilizzato MATLAB). Sono costituite da:

  • Unita di input
  • Unita che comunicano all’interno
  • Unità di output

fusione, fusione nucleare, iniettori di atomi neutri, SPIDER, ITER, STRIKE, fascio di D-, reti neurali artificiali, neuroni, immagini termografiche, FFT e PCA, ricostruzione uscita, Consorzio RFX, Padova, Italia, Energy Close-up Engineering
it.wikipedia.org

Ogni unità viene chiamata neurone e ha come scopo quello di attivarsi quando il segnale d’ingresso supera una certa soglia; conseguentemente emetterà in uscita un nuovo segnale.

Perché la rete sia in grado di risolvere un problema si deve effettuare il training (addestramento), ovvero fornire un esempio risolto più volte finché non l’ha appreso ed è in grado di generalizzarlo. Nel mio caso sono stati dati alla rete più volte esempi risolti di problema (da immagini termografiche a fascio) ricavati attraverso simulazioni.

Nel lavoro di tesi ho quindi ricavato e ricostruito l’uscita della rete (fascio), in quanto i dati utilizzati erano stati ridotti (per questioni di elaborazione) con trasformata di fourier FFT e analisi delle componenti principali PCA, ricavando il fascio:

fusione, fusione nucleare, iniettori di atomi neutri, SPIDER, ITER, STRIKE, fascio di D-, reti neurali artificiali, neuroni, immagini termografiche, FFT e PCA, ricostruzione uscita, Consorzio RFX, Padova, Italia, Energy Close-up Engineering
Matteo Pampagnin

Un ulteriore analisi svolta è stata quella con dati in ingresso (temperature) che presentano rumore, ricavando però risultati non soddisfacenti:

fusione, fusione nucleare, iniettori di atomi neutri, SPIDER, ITER, STRIKE, fascio di D-, reti neurali artificiali, neuroni, immagini termografiche, FFT e PCA, ricostruzione uscita, Consorzio RFX, Padova, Italia, Energy Close-up Engineering
Matteo Pampagnin

Le conclusioni che ha portato la mia tesi è che le reti neurali artificiali offrono velocità di risposta rapida che ben si appresta ai tempi operativi degli esperimenti o nell’applicazione di un futuro reattore. Inoltre la rete deve utilizzare dati filtrati, o in alternativa deve essere addestrata con dati rumorosi.

I prossimi passi potrebbero essere: utilizzo di hardware e RAM dedicati (per evitare riduzione dati), riduzione con altri metodi, utilizzo di diverse tipologie di rete.

Il mio lavoro di tesi presso il Consorzio RFX mi ha permesso di vedere la grande multidisciplinarità nel grande progetto verso la strada della fusione nucleare e nello studio dei plasmi.

CUE FACT CHECKING

CueEngineering.it si impegna contro la divulgazione di fake news, perciò l’attendibilità delle informazioni riportate su energycue.it viene preventivamente verificata tramite ricerca di altre fonti.

Grazie per essere arrivato fin qui

Per garantire lo standard di informazione che amiamo abbiamo dato la possibilità ai nostri lettori di sostenerci, dando la possibilità di:
- leggere tutti gli articoli del network (10 siti) SENZA banner pubblicitari
- proporre ai nostri team le TEMATICHE da analizzare negli articoli

LASCIA UN COMMENTO

Please enter your comment!
Please enter your name here

Redazionehttps://cuengineering.it
Per redazione, intendiamo tutti gli autori occasionali che ci aiutano nella divulgazione delle novità più interessanti nel settore dell'ingegneria energetica, elettrica, ambientale... e non solo! Ragazzi e ragazze che hanno voluto approfondire un argomento, o che semplicemente volevano rendere pubblica la propria ricerca, tesi di laurea, o idea. Se volete scrivere per Noi, mandate un'email a info@energycue.it.