Nyeste supercomputer til at hjælpe med at udvikle fusionsenergi i international enhed

Forskere ledet af Stephen Jardin, ledende forskningsfysiker og leder af Computational Plasma Physics Group ved US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), har vundet 40 millioner kernetimers supercomputertid for at simulere plasmaforstyrrelser, der kan standse fusionsreaktioner og beskadige fusionsfaciliteter, så forskerne kan lære at stoppe dem. PPPL-teamet vil anvende sine resultater til ITER, den internationale tokamak under opførelse i Frankrig for at demonstrere det praktiske ved fusionsenergi. Resultaterne kan hjælpe ITER-operatører med at afbøde de store forstyrrelser, som anlægget uundgåeligt vil stå over for.

Modtagelse af den yderst konkurrencedygtige 2018 ASCR Leadership Computing Challenge (ALCC)-pris giver fysikerne ret til at simulere forstyrrelsen på Cori, den nyeste og mest kraftfulde supercomputer ved National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) ved Lawrence Berkeley National Laboratory. NERSC, en brugerfacilitet hos US Department of Energy Office of Science, er en af ​​verdens førende inden for at accelerere videnskabelig opdagelse gennem beregning.

Modeller hele forstyrrelsen

"Vores mål er at modellere udviklingen af ​​hele forstyrrelsen fra stabilitet til ustabilitet til afslutning af begivenheden, sagde Jardin, som har ledet tidligere undersøgelser af plasmanedbrydninger. "Vores software kan nu simulere den fulde sekvens af en ITER-afbrydelse, hvilket ikke kunne lade sig gøre før."

Fusion, kraften, der driver solen og stjernerne, er sammensmeltningen af ​​lette elementer i form af plasma - det varme, ladet tilstand af stof sammensat af frie elektroner og atomkerner - der genererer enorme mængder energi. Forskere søger at replikere fusion på Jorden til en praktisk talt uudtømmelig strømforsyning til at generere elektricitet.

Tildelingen af ​​40 millioner kernetimer på Cori, en supercomputer opkaldt efter den nobelprisvindende biokemiker Gerty Cori, der har hundredtusindvis af kerner, der virker parallelt, vil gøre det muligt for fysikerne på få uger at færdiggøre, hvad en enkeltkernet bærbar computer ville have brug for tusinder af år for at opnå. Den højtydende computermaskine vil opskalere simuleringer for ITER og udføre andre opgaver, som mindre kraftfulde computere ikke ville være i stand til at udføre.

På Cori vil holdet køre M3D-C1-koden primært udviklet af Jardin og PPPL-fysiker Nate Ferraro. Koden, udviklet og opgraderet over et årti, vil udvikle disruptionssimuleringen fremad på en realistisk måde for at producere kvantitative resultater. PPPL bruger nu koden til at udføre lignende undersøgelser for nuværende fusionsfaciliteter til validering.

Simuleringerne vil også dække strategier til afbødning af ITER-forstyrrelser, som kunne udvikle sig fra start til slut inden for cirka en tiendedel af et sekund. Sådanne strategier kræver en solid forståelse af fysikken bag afbødninger, som PPPL-teamet sigter mod at skabe. Sammen med Jardin og Ferraro på holdet er fysiker Isabel Krebs og beregningsforsker Jen Chen.