Forskare under ledning av Stephen Jardin, huvudforskningsfysiker och chef för Computational Plasma Physics Group vid US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), har vunnit 40 miljoner kärntimmar superdatorstid för att simulera plasmastörningar som kan stoppa fusionsreaktioner och skada fusionsanläggningar, så att forskare kan lära sig att stoppa dem. PPPL -teamet kommer att tillämpa sina resultat på ITER, den internationella tokamak under uppbyggnad i Frankrike för att demonstrera praktiken i fusionsenergi. Resultaten kan hjälpa ITER-operatörer att mildra de stora störningar som anläggningen oundvikligen kommer att möta.

Mottagandet av den mycket konkurrenskraftiga utmärkelsen ASCR Leadership Computing Challenge (ALCC) 2018 ger fysikerna rätt att simulera störningen på Cori, den nyaste och mest kraftfulla superdatorn vid National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) vid Lawrence Berkeley National Laboratory. NERSC, en amerikansk Department of Energy Office of Science användaranläggning, är världsledande när det gäller att påskynda vetenskaplig upptäckt genom beräkning.

Modellera hela störningen

"Vårt mål är att modellera utvecklingen av hela störningen från stabilitet till instabilitet till slutförande av evenemanget, "sa Jardin, som har lett tidigare studier av plasmaproblem. "Vår programvara kan nu simulera hela sekvensen för ett ITER -avbrott, som inte kunde göras tidigare. "

Fusion, kraften som driver solen och stjärnorna, är sammansmältning av ljuselement i form av plasma - det heta, materiens laddade tillstånd består av fria elektroner och atomkärnor - som genererar enorma mängder energi. Forskare försöker replikera fusion på jorden för en praktiskt taget outtömlig strömförsörjning för att generera el.

Tilldelningen av 40 miljoner kärntimmar på Cori, en superdator uppkallad efter nobelprisvinnande biokemisten Gerty Cori som har hundratusentals kärnor som fungerar parallellt, kommer att göra det möjligt för fysikerna att på några veckor slutföra vad en en-kärns bärbar dator skulle behöva tusentals år för att åstadkomma. Den högpresterande datormaskinen kommer att skala upp simuleringar för ITER och utföra andra uppgifter som mindre kraftfulla datorer inte skulle kunna slutföra.

På Cori kommer teamet att köra M3D-C1-koden som främst utvecklats av Jardin och PPPL-fysikern Nate Ferraro. Koden, utvecklat och uppgraderat under ett decennium, kommer att utveckla avbrottssimuleringen framåt på ett realistiskt sätt för att producera kvantitativa resultat. PPPL använder nu koden för att utföra liknande studier för nuvarande fusionsanläggningar för validering.

Simuleringarna kommer också att täcka strategier för att mildra ITER -störningar, som kan utvecklas från början till slut inom ungefär en tiondel av en sekund. Sådana strategier kräver en fast förståelse för fysiken bakom begränsningar, som PPPL -teamet syftar till att skapa. Tillsammans med Jardin och Ferraro i teamet är fysikern Isabel Krebs och beräkningsvetaren Jen Chen.