Lo studio su videogiochi e energia nucleare é stato pubblicato su Review of Scientific Instruments.
Videogiochi e energia nucleare non hanno normalmente nulla a che fare. Sono però accomunati dal possedere un forte potenziale inesplorato. La fusione nucleare offre un ideale per una fonte di energia sicura, pulita e abbondante. Questo processo, che avviene anche nel sole, coinvolge i plasmi, fluidi composti da particelle cariche, che vengono riscaldati a temperature estremamente elevate in modo che gli atomi si fondano insieme, liberando abbondante energia.
Una sfida per eseguire questa reazione sulla Terra è la natura dinamica dei plasmi, che devono essere controllati per raggiungere le temperature richieste che consentono la fusione. Ora i ricercatori dell’Università di Washington hanno sviluppato un metodo che sfrutta i progressi nel settore dei giochi per computer: utilizza una scheda grafica di gioco, o GPU, per eseguire il sistema di controllo per il loro prototipo di reattore a fusione.
Il dramma del plasma
“Hai bisogno di questo livello di velocità e precisione con i plasmi perché hanno dinamiche così complesse che si evolvono a velocità molto elevate. Se non riesci a stare al passo con loro, o se prevedi male come reagiranno i plasmi, hanno la brutta abitudine di andare nella direzione sbagliata molto rapidamente “, ha affermato il coautore Chris Hansen. “La maggior parte delle applicazioni cerca di operare in un’area in cui il sistema è piuttosto statico. Al massimo, tutto ciò che devi fare è riportare le cose a posto”, ha detto Hansen. “Nel nostro laboratorio stiamo lavorando per sviluppare metodi per mantenere attivamente il plasma dove lo vogliamo in sistemi più dinamici”.
Partire dall’interno
Il reattore sperimentale del team genera campi magnetici interamente all’interno del plasma, rendendolo potenzialmente più piccolo ed economico di altri reattori che utilizzano campi magnetici esterni. “Aggiungendo campi magnetici ai plasmi, puoi spostarli e controllarli senza doverli toccare”, ha detto Hansen. “Ad esempio, l’aurora boreale si verifica quando il plasma che viaggia dal sole si imbatte nel campo magnetico terrestre, che lo cattura e lo fa fluire verso i poli. Quando colpisce l’atmosfera, le particelle cariche emettono luce”.
Come una piccola stella
Il prototipo di reattore del team UW riscalda il plasma a circa 1 milione di gradi Celsius (1,8 milioni di gradi Fahrenheit). Questo è molto al di sotto dei 150 milioni di gradi Celsius necessari per la fusione, ma abbastanza caldi per studiare il concetto. Qui il plasma si posizione in tre iniettori sul dispositivo e poi questi si combinano e si organizzano naturalmente in un oggetto a forma di ciambella, come un anello di fumo. Questi plasmi durano solo pochi millesimi di secondo, motivo per cui il team aveva bisogno di un metodo ad alta velocità per controllare ciò che sta accadendo. In precedenza, i ricercatori hanno utilizzato una tecnologia più lenta o meno intuitiva per programmare i propri sistemi di controllo. Quindi il team si è rivolto a una GPU NVIDIA Tesla, progettata per applicazioni di apprendimento automatico.
Alla velocità di un gioco
“La GPU ci dà accesso a un’enorme quantità di potenza di calcolo”, ha affermato l’autore principale Kyle Morgan, ricercatore UW nel dipartimento di aeronautica e astronautica. “Questo livello di prestazioni è stato determinato dall’industria dei giochi per computer e, più recentemente, dall’apprendimento automatico. Ma questa scheda grafica fornisce anche una piattaforma davvero eccezionale per il controllo dei plasmi”. Usando la scheda grafica, il team potrebbe mettere a punto il modo in cui i plasmi entrano nel reattore. Ciò darebbe ai ricercatori una visione più precisa di cosa sta accadendo quando si formano i plasmi. Potenzialmente, consentirebbe al team di creare plasmi più longevi che operano più vicino alle condizioni necessaria per l’energia di fusione controllata.
“La differenza più grande è per il futuro”, ha detto Hansen. “Questo nuovo sistema ci consente di provare algoritmi più recenti e più avanzati che potrebbero consentire un controllo significativamente migliore, che può aprire un mondo di nuove applicazioni per la tecnologia del plasma e della fusione”.
Daniele Tolu
