Científicos dirigidos por Stephen Jardin, físico investigador principal y jefe del Grupo de Física Computacional del Plasma en el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), han ganado 40 millones de horas centrales de tiempo de supercomputadora para simular interrupciones del plasma que pueden detener las reacciones de fusión y dañar las instalaciones de fusión, para que los científicos aprendan cómo detenerlos. El equipo de PPPL aplicará sus hallazgos al ITER, el tokamak internacional en construcción en Francia para demostrar la practicidad de la energía de fusión. Los resultados podrían ayudar a los operadores de ITER a mitigar las interrupciones a gran escala que inevitablemente enfrentará la instalación.

La recepción del altamente competitivo premio ASCR Leadership Computing Challenge (ALCC) 2018 da derecho a los físicos a simular la interrupción en Cori, la supercomputadora más nueva y poderosa en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética (NERSC) en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. NERSC, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU., es un líder mundial en la aceleración de los descubrimientos científicos a través de la computación.

Modele toda la disrupción

"Nuestro objetivo es modelar el desarrollo de toda la interrupción, desde la estabilidad hasta la inestabilidad y la finalización del evento, "dijo Jardin, quien ha dirigido estudios previos de degradaciones plasmáticas. "Nuestro software ahora puede simular la secuencia completa de una interrupción del ITER, que no se podía hacer antes ".

Fusión, el poder que impulsa el sol y las estrellas, es la fusión de elementos ligeros en forma de plasma:el calor, estado cargado de la materia compuesta de electrones libres y núcleos atómicos, que genera cantidades masivas de energía. Los científicos buscan replicar la fusión en la Tierra para obtener un suministro de energía virtualmente inagotable para generar electricidad.

La concesión de 40 millones de horas centrales en Cori, una supercomputadora que lleva el nombre de la bioquímica ganadora del Premio Nobel Gerty Cori que tiene cientos de miles de núcleos que actúan en paralelo, permitirá a los físicos completar en semanas lo que una computadora portátil de un solo núcleo necesitaría miles de años para lograrlo. La máquina de computación de alto rendimiento ampliará las simulaciones para ITER y realizará otras tareas que las computadoras menos potentes no podrían completar.

En Cori, el equipo ejecutará el código M3D-C1 desarrollado principalmente por Jardin y el físico de PPPL Nate Ferraro. El código, desarrollado y actualizado durante una década, evolucionará la simulación de disrupción hacia adelante de una manera realista para producir resultados cuantitativos. PPPL ahora usa el código para realizar estudios similares para las instalaciones de fusión actuales para su validación.

Las simulaciones también cubrirán estrategias para la mitigación de las interrupciones del ITER, que podría desarrollarse de principio a fin en aproximadamente una décima de segundo. Tales estrategias requieren una comprensión firme de la física detrás de las mitigaciones, que el equipo de PPPL pretende crear. Junto con Jardin y Ferraro en el equipo están la física Isabel Krebs y la científica computacional Jen Chen.