La fusión nuclear ofrece el potencial de una fuente de energía segura, limpia y abundante.
Este proceso, que también ocurre en el sol, involucra plasmas, fluidos compuestos de partículas cargadas, que se calientan a temperaturas extremadamente altas para que los átomos se fusionen y liberen abundante energía.
Un desafío para realizar esta reacción en la Tierra es la naturaleza dinámica de los plasmas, que deben controlarse para alcanzar las temperaturas requeridas que permitan que se produzca la fusión. Ahora, los investigadores de la Universidad de Washington han desarrollado un método que aprovecha los avances en los juegos de computadora.industria: utiliza una tarjeta gráfica para juegos, o GPU, para ejecutar el sistema de control de su prototipo de reactor de fusión.
El equipo publicó estos resultados el 11 de mayo en Revisión de instrumentos científicos .
"Necesitas este nivel de velocidad y precisión con los plasmas porque tienen dinámicas tan complejas que evolucionan a velocidades muy altas. Si no puedes seguirles el ritmo, o si predices mal cómo reaccionarán los plasmas, tienen la mala costumbre de iren la dirección totalmente equivocada muy rápidamente ", dijo el coautor Chris Hansen, un científico investigador senior de la Universidad de Washington en el departamento de aeronáutica y astronáutica.
"La mayoría de las aplicaciones intentan operar en un área donde el sistema es bastante estático. A lo sumo, todo lo que tiene que hacer es 'empujar' las cosas a su lugar", dijo Hansen. "En nuestro laboratorio, estamos trabajando para desarrollar métodos paramantenemos activamente el plasma donde queremos en sistemas más dinámicos ".
El reactor experimental del equipo de la UW autogenera campos magnéticos completamente dentro del plasma, lo que lo hace potencialmente más pequeño y más barato que otros reactores que utilizan campos magnéticos externos.
"Al agregar campos magnéticos a los plasmas, puede moverlos y controlarlos sin tener que 'tocar' el plasma", dijo Hansen. "Por ejemplo, las auroras boreales ocurren cuando el plasma que viaja desde el sol se encuentra con el campo magnético de la Tierra,que lo captura y hace que fluya hacia los polos. Cuando golpea la atmósfera, las partículas cargadas emiten luz. "
El reactor prototipo del equipo de la Universidad de Washington calienta el plasma a aproximadamente 1 millón de grados Celsius 1,8 millones de grados Fahrenheit. Esto está muy por debajo de los 150 millones de grados Celsius necesarios para la fusión, pero lo suficientemente caliente para estudiar el concepto.
Aquí, el plasma se forma en tres inyectores en el dispositivo y luego estos se combinan y se organizan naturalmente en un objeto en forma de rosquilla, como un anillo de humo. Estos plasmas duran solo unas milésimas de segundo, por lo que el equipo necesitabatienen un método de alta velocidad para controlar lo que está sucediendo.
Anteriormente, los investigadores usaban tecnología más lenta o menos fácil de usar para programar sus sistemas de control. Por lo tanto, el equipo recurrió a una GPU NVIDIA Tesla, que está diseñada para aplicaciones de aprendizaje automático.
"La GPU nos da acceso a una enorme cantidad de potencia informática", dijo el autor principal Kyle Morgan, científico investigador de la UW en el departamento de aeronáutica y astronáutica. "Este nivel de rendimiento fue impulsado por la industria de los juegos de computadora y, más recientemente,, aprendizaje automático, pero esta tarjeta gráfica también proporciona una gran plataforma para controlar plasmas ".
Usando la tarjeta gráfica, el equipo pudo ajustar cómo los plasmas ingresaron al reactor, brindando a los investigadores una visión más precisa de lo que está sucediendo a medida que se forman los plasmas, y eventualmente permitiendo que el equipo cree plasmas de vida más larga que operen más cerca.a las condiciones requeridas para la potencia de fusión controlada.
"La mayor diferencia es para el futuro", dijo Hansen. "Este nuevo sistema nos permite probar algoritmos más nuevos y avanzados que podrían permitir un control significativamente mejor, lo que puede abrir un mundo de nuevas aplicaciones para la tecnología de fusión y plasma".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Sarah McQuate. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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