A fusão nuclear oferece o potencial para um seguro, fonte de energia limpa e abundante.

Este processo, que também ocorre ao sol, envolve plasmas, fluidos compostos de partículas carregadas, sendo aquecido a temperaturas extremamente altas para que os átomos se fundam, liberando energia abundante.

Um desafio para realizar essa reação na Terra é a natureza dinâmica dos plasmas, que deve ser controlada para atingir as temperaturas exigidas que permitem que a fusão aconteça. Agora, pesquisadores da Universidade de Washington desenvolveram um método que aproveita os avanços na indústria de jogos de computador:ele usa uma placa de vídeo para jogos, ou GPU, para executar o sistema de controle para seu reator de fusão protótipo.

A equipe publicou esses resultados em 11 de maio em Revisão de instrumentos científicos .

"Você precisa desse nível de velocidade e precisão com os plasmas porque eles têm uma dinâmica complexa que evolui em velocidades muito altas. Se você não consegue acompanhá-los, ou se você errar na previsão de como os plasmas vão reagir, eles têm o péssimo hábito de ir na direção totalmente errada muito rapidamente, "disse o co-autor Chris Hansen, um cientista pesquisador sênior da UW no departamento de aeronáutica e astronáutica.

"A maioria dos aplicativos tenta operar em uma área onde o sistema é bastante estático. No máximo, tudo o que você precisa fazer é 'empurrar' as coisas de volta ao lugar, "Hansen disse." Em nosso laboratório, estamos trabalhando para desenvolver métodos para manter ativamente o plasma onde queremos em sistemas mais dinâmicos. "

O reator experimental da equipe UW gera campos magnéticos inteiramente dentro do plasma, tornando-o potencialmente menor e mais barato do que outros reatores que usam campos magnéticos externos.

"Ao adicionar campos magnéticos aos plasmas, você pode movê-los e controlá-los sem ter que "tocar" o plasma, "Hansen disse." Por exemplo, as luzes do norte ocorrem quando o plasma que viaja do sol atinge o campo magnético da Terra, que o captura e faz com que ele desça em direção aos pólos. À medida que atinge a atmosfera, as partículas carregadas emitem luz. "

O protótipo do reator da equipe UW aquece o plasma a cerca de 1 milhão de graus Celsius (1,8 milhões de graus Fahrenheit). Isso está muito aquém dos 150 milhões de graus Celsius necessários para a fusão, mas quente o suficiente para estudar o conceito.

Aqui, o plasma se forma em três injetores no dispositivo e, em seguida, estes se combinam e se organizam naturalmente em um objeto em forma de donut, como um anel de fumaça. Esses plasmas duram apenas alguns milésimos de segundo, razão pela qual a equipe precisava ter um método de alta velocidade para controlar o que está acontecendo.

Anteriormente, os pesquisadores têm usado uma tecnologia mais lenta ou menos amigável para programar seus sistemas de controle. Então, a equipe escolheu uma GPU NVIDIA Tesla, que é projetado para aplicativos de aprendizado de máquina.

"A GPU nos dá acesso a uma grande quantidade de poder de computação, "disse o autor principal Kyle Morgan, um cientista pesquisador da UW no departamento de aeronáutica e astronáutica. "Este nível de desempenho foi impulsionado pela indústria de jogos de computador e, mais recentemente, aprendizado de máquina, mas esta placa de vídeo oferece uma plataforma realmente excelente para controlar plasmas também. "

Usando a placa gráfica, a equipe poderia ajustar como os plasmas entraram no reator, dando aos pesquisadores uma visão mais precisa do que está acontecendo à medida que os plasmas se formam - e, eventualmente, permitindo que a equipe crie plasmas de vida mais longa que operam mais perto das condições necessárias para a energia de fusão controlada.

“A maior diferença é para o futuro, "Hansen disse." Este novo sistema nos permite experimentar os mais novos, algoritmos mais avançados que podem permitir um controle significativamente melhor, que pode abrir um mundo de novas aplicações para a tecnologia de plasma e fusão. "