Timpul ciclului proiectului a fost redus dramatic! Oamenii de știință folosesc supercalcularea pentru a alimenta cercetarea cu fuziunea cu laser

Recent, Laboratorul de Energetică Laser (LLE) al Universității din Rochester a instalat un nou supercomputer pentru a-și susține experimentele de fuziune cu laser.
Noul supercomputer mărește puterea de calcul a laboratorului cu un factor de patru și reduce timpul necesar pentru finalizarea anumitor proiecte de la 30 de săptămâni la câteva zile.
Laboratorul de Energetică Laser (LLE) al Universității din Rochester este una dintre puținele facilități din lume care studiază fuziunea inerțială cu laser (ICF), pe care oamenii de știință o folosesc în scopuri de securitate națională și pentru a obține energie din fuziunea nucleară.
„Un nou supercomputer situat la universitate va permite cercetătorilor să simuleze fenomene complexe, cu densitate energetică ridicată în ICF în trei dimensiuni, cu detalii fără precedent”, a declarat Valeri Goncharov, director al diviziei teoretice a laboratorului și om de știință.
„De exemplu, este foarte dificil, dacă nu imposibil, să măsori direct evoluția defectelor țintei la scară micrometrică într-o implozie. Cu toate acestea, simulările detaliate 3D pot modela modul în care astfel de fenomene modifică observațiile experimentale mai ușor de măsurat”, explică Goncharov. Descoperirea corelației dintre rezultatele simulării și datele experimentale va ajuta la determinarea importanței caracteristicilor țintei sub-scale și a altor efecte fizice complexe în experimente.”
Aparatul, numit Conesus, a fost construit de Intel și dezvoltat în colaborare cu Dell Technologies și Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Este unul dintre cele șapte sisteme Intel Sapphire Rapids din a patra generație din lume și unul dintre cele două din Statele Unite.
Programul „Top 500 de supercomputere din lume” (Lista TOP500), început în 1993, publică de două ori pe an o listă actualizată a celor mai puternice supercomputere din lume.
Cum vor beneficia experimentele de fuziune cu laser?
Laboratorul de Energetică Laser al Universității din Rochester are două lasere foarte puternice - Omega și Omega EP - pe care cercetătorii le folosesc pentru a efectua studii, inclusiv pe cele care implică ICF. Această lucrare se bazează pe o descoperire în aprindere, reacția de fuziune care produce un câștig net de energie, pe care oamenii de știință au făcut-o anul trecut la LLNL's National Ignition Facility (NIF).
William Scullin, șeful grupului de calcul de înaltă performanță al laboratorului, a spus: „De aproximativ 10 ori pe zi, laserele noastre sunt folosite pentru a crea o stea energetică într-un borcan”.
Dar calea către fuziunea inerțială (ICF) condusă de laser începe cu supercalculatoarele care modelează materialele, laserele și experimentul în sine.
Scullin a spus: „Avem capabilități de modelare 1D, 2D și 3D pentru a simula fuziunea inerțială. Modelăm materiale și plasme la temperaturi și presiuni extreme. Laserele de mare putere nu sunt componente disponibile comercial. Prin urmare, proiectăm multe dintre propriile noastre optice și sisteme laser interne. În plus, există o cantitate tot mai mare de muncă statistică de făcut."
Potrivit Scullin, pe măsură ce nevoia de analiză statistică crește, oamenii de știință computaționali explorează cum să folosească învățarea automată pentru a afla ce se întâmplă din datele vechi și noi. Pentru a face posibile aceste descoperiri, LLE are nevoie de noi resurse de calcul.
Conesus va oferi resurse de calcul pentru ca oamenii de știință să colecteze mai multe date și să efectueze studii de rezoluție mai mare, inclusiv utilizarea învățării automate pe seturi de date mai mari, potrivit Scullin. Proiectele care ar fi durat 30 de săptămâni pentru a fi finalizate pe sistemele anterioare pot fi finalizate în câteva zile folosind Conesus.
Conesus are mai multe proiecte planificate, inclusiv testarea modelelor statistice ale imploziei criogenice a sistemului laser Omega; simularea opririi particulelor alfa și arderii plasmei; și studierea cristalelor lichide, care produc răspunsuri mari cu stabilitate termică foarte mare.
Laboratorul de Energetică Laser (LLE) al Universității din Rochester va găzdui două lasere de 25 gigawați, ca parte a unui proiect susținut de Fundația Națională pentru Știință (NSF) de la Universitatea din Rochester, care are un buget de 18 milioane de dolari pe o perioadă de trei ani. Ca parte a proiectului, laboratorul va înființa o nouă facilitate numită EP-OPAL, care va fi dedicată studiului interacțiunii laserelor de ultraînaltă intensitate cu materia.