Supercomputer soll bei Fusionsenergienutzung helfen

…und ITER weiterbringen

Wissenschaftler unter Leitung des Physikers Stephen Jardin, Direktor der Computational Plasma Physics Group am Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) des U.S. Department of Energy (DOE), haben 40 Millionen Kernstunden Supercomputerzeit zur Simulation von Plasmastörungen bekommen – die können Fusionsreaktionen stoppen und Fusionsanlagen beschädigen, so dass Wissenschaftler lernen können, wie man sie stoppt – besagt eine PPPL-Medienmitteilung von John Greenwald vom 25.07.2018.

Das PPPL-Team wird seine Ergebnisse auf ITER, den internationalen Tokamak, der in Frankreich gebaut wird, anwenden, um die Praxistauglichkeit der Fusionsenergie zu demonstrieren. Die Ergebnisse könnten den ITER-Betreibern helfen, die großen Störungen, mit denen die Anlage unweigerlich konfrontiert sein wird, abzumildern.

Modellierung der gesamten Störung

“Unser Ziel ist es, die Entwicklung der gesamten Störung von der Stabilität über die Instabilität bis zum Abschluss des Ereignisses zu modellieren”, sagte Jardin, der frühere Forschungsprojekte über Plasmabrüche geleitet hat. “Unsere Software kann nun den kompletten Ablauf einer ITER-Störung simulieren, was vorher nicht möglich war.”

Die Vergabe von 40 Millionen Kernstunden auf Cori, einem nach dem Nobelpreisträger Gerty Cori benannten Supercomputer mit Hunderttausenden von parallel arbeitenden Kernen, wird es den Physikern ermöglichen, in Wochen das zu vollenden, wozu ein Single-Core Laptop-Computer Tausende von Jahren brauchen würde. Die Hochleistungsrechnermaschine wird Simulationen für den ITER skalieren und andere Aufgaben ausführen, die weniger leistungsfähige Computer nicht bewältigen könnten.

Auf Cori wird das Team einen “M3D-C1” genannten Code ausführen, der hauptsächlich von Jardin und dem PPPL-Physiker Nate Ferraro entwickelt wurde. Der mehr als ein Jahrzehnt lang aktualisierte Code wird die Störungssimulation realistisch weiterentwickeln und zu quantitativen Ergebnissen führen. PPPL verwendet den Code nun, um ähnliche Studien für aktuelle Fusionsanlagen zur Validierung durchzuführen.

Die Simulationen werden auch Strategien zur Eindämmung von ITER-Störungen umfassen, die sich von Anfang bis Ende innerhalb von etwa einer Zehntelsekunde entwickeln könnten. Solche Strategien erfordern ein solides Verständnis der Physik hinter Mitigationen, die das PPPL-Team schaffen will. Zusammen mit Jardin und Ferraro im Team sind die Physikerin Isabel Krebs und die Computerwissenschaftlerin Jen Chen.

Das PPPL, auf dem Forrestal Campus der Princeton University in Plainsboro, N.J., widmet sich der Erschließung neuer Erkenntnisse über die Physik von Plasmen – ultraheiße, geladene Gase – und der Entwicklung praktischer Lösungen für die Erzeugung von Fusionsenergie. Das Labor wird von der Universität für das Office of Science des US-Energieministeriums verwaltet, dem größten Einzelunterstützer der Grundlagenforschung in den physikalischen Wissenschaften der Vereinigten Staaten unterstützt und sich mit einigen der dringendsten Herausforderungen unserer Zeit befasst. Weitere Informationen: science.energy.gov.

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