Тази зашеметяваща 3D визуализация на ядрен синтез ще ви отведе във вътрешността на токамак

Когато става дума за обещаващи форми на енергия, ядреният синтез отговаря на всички изисквания: той е чист, изобилен, непрекъснат и безопасен. Той се случва, когато леките ядра на два атома се сливат, за да образуват по-тежко ядро, като при това се освобождават големи количества енергия.

За да могат реакциите на термоядрен синтез да протичат по контролиран начин, са необходими огромни реактори под формата на гигантски пръстени, които са пълни с магнити, за да създадат магнитни полета, в които атомните частици жужат и танцуват като рояк пчели.

Трудно е да си го представите? Добрата новина е, че сега можете да видите на живо симулация на този вид реактор, наречен токамак – благодарение на зашеметяващо реалистична 3D визуализация.

В EPFL Лабораторията за експериментална музеология (EM+) е специализирана в тази технология и е разработила програма, която превръща терабайтите данни, генерирани от симулациите и тестовете на токамака, провеждани от Швейцарския център за плазма (SPC) на EPFL, в завладяващо 3D визуализиране.

За широката общественост визуализацията е пътешествие в пръстен от фойерверки, илюстриращ възможен бъдещ източник на енергия. За учените обаче тя е ценен инструмент, който прави сложните явления на квантовата физика осезаеми и им помага да разберат резултатите от своите изчисления.

3D визуализация – панорама с височина 4 метра и диаметър 10 метра е точно възпроизвеждане на интериора на токамака с променлива конфигурация (TCV) на EPFL, изобразено с толкова зашеметяващи детайли, че може да съперничи дори на най-модерните игри.

Експерименталният реактор е построен преди повече от 30 години и все още е единственият по рода си в света.

Инженерите на SPC предоставиха уравнения за изчисляване на точното движение на квантовите частици в даден момент от време. След това изследователите от EM+ включиха тези уравнения, заедно с данните от реактора, в своята система за 3D визуализация. Уловката е, че всички изчисления трябва да се извършват в реално време.

Това огромно пресмятане на числа се извършва от 5 компютъра с по 2 графични процесора, които EM+ придоби за този проект. Резултатите от компютрите се подават към петте 4K проектора на панорамата.

„Успяхме да изградим нашата система благодарение на напредъка в технологията за инфографики. Това щеше да е невъзможно дори само преди 5 години.“

казва Сара Кендердайн, професор, която ръководи EM+

Резултатът са реалистични изображения с умопомрачително качество. Можете да видите устройството за впръскване, което вкарва частици в токамака, както и графитните плочки, способни да издържат на температури от над 100 милиона градуса по Целзий.

Електроните са в червено, протоните – в зелено, а сините линии показват магнитното поле. Потребителите могат да регулират всеки от параметрите, за да видят определена част от реактора под избран ъгъл, с почти перфектно изобразяване.

Като се опира на високите постижения на SPC в тази област, EPFL участва в проекта за Международен експериментален термоядрен реактор (ITER) и е ключов член на консорциума EUROfusion.

Всъщност EPFL беше избрана да се помещава в един от петте центъра за усъвършенствани изчисления на консорциума, което дава на изследователите, участващи в този финансиран от ЕС проект, усъвършенстван инструмент за визуализиране на работата им.

Най-голямото предизвикателство е било „да се извлече осезаема информация от такава огромна база данни, за да се създаде визуализация, която е точна, последователна и „реална“ – дори и да е виртуална.

„Резултатът е необикновен и дори бих казал красив и дава на учените полезен инструмент, който открива редица възможности. Физиката, която стои зад процеса на визуализация, е изключително сложна Токамакът има много различни движещи се части: частици с разнородно поведение, магнитни полета, вълни за нагряване на плазмата, частици, инжектирани отвън, газове и други.

казват от EPFL

Тази статия е публикувана първоначално от EPFL.