Cientistas liderados por Stephen Jardin, principal físico de pesquisa e chefe do Grupo de Física de Plasma Computacional do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE), ganharam 40 milhões de horas centrais de tempo de supercomputador para simular interrupções de plasma que podem interromper as reações de fusão e danificar as instalações de fusão, para que os cientistas possam aprender como detê-los. A equipe PPPL aplicará suas descobertas ao ITER, o tokamak internacional em construção na França para demonstrar a praticidade da energia de fusão. Os resultados podem ajudar os operadores de ITER a mitigar as interrupções em grande escala que a instalação inevitavelmente enfrentará.

O recebimento do prêmio altamente competitivo do ASCR Leadership Computing Challenge (ALCC) 2018 dá aos físicos o direito de simular a interrupção em Cori, o mais novo e mais poderoso supercomputador do National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) no Lawrence Berkeley National Laboratory. NERSC, uma instalação de usuário do Departamento de Energia do Departamento de Ciências dos EUA, é líder mundial na aceleração de descobertas científicas por meio da computação.

Modelar toda a interrupção

"Nosso objetivo é modelar o desenvolvimento de toda a ruptura, desde a estabilidade até a instabilidade até a conclusão do evento, "disse Jardin, que liderou estudos anteriores de decomposição do plasma. "Nosso software agora pode simular a sequência completa de uma interrupção do ITER, o que não poderia ser feito antes. "

Fusão, o poder que impulsiona o sol e as estrelas, é a fusão de elementos leves na forma de plasma - o quente, estado carregado de matéria composta de elétrons livres e núcleos atômicos - que gera grandes quantidades de energia. Os cientistas estão tentando replicar a fusão na Terra para um suprimento virtualmente inesgotável de energia para gerar eletricidade.

O prêmio de 40 milhões de horas básicas no Cori, um supercomputador com o nome da bioquímica ganhadora do Prêmio Nobel Gerty Cori que tem centenas de milhares de núcleos que agem em paralelo, permitirá que os físicos concluam em semanas o que um laptop de núcleo único precisaria de milhares de anos para realizar. A máquina de computação de alto desempenho aumentará as simulações para ITER e executará outras tarefas que computadores menos potentes seriam incapazes de concluir.

No Cori, a equipe executará o código M3D-C1 desenvolvido principalmente por Jardin e o físico do PPPL Nate Ferraro. O código, desenvolvido e atualizado ao longo de uma década, irá evoluir a simulação de interrupção de uma maneira realista para produzir resultados quantitativos. PPPL agora usa o código para realizar estudos semelhantes para as instalações de fusão atuais para validação.

As simulações também cobrirão estratégias para a mitigação de interrupções ITER, que pode se desenvolver do início ao fim em cerca de um décimo de segundo. Essas estratégias requerem um entendimento firme da física por trás das mitigações, que a equipe PPPL pretende criar. Junto com Jardin e Ferraro na equipe estão a física Isabel Krebs e a cientista computacional Jen Chen.