Des scientifiques dirigés par Stephen Jardin, physicien de recherche principal et chef du Computational Plasma Physics Group au Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) du Département de l'énergie des États-Unis (DOE), ont gagné 40 millions d'heures de temps de supercalculateur pour simuler des perturbations de plasma qui peuvent arrêter les réactions de fusion et endommager les installations de fusion, afin que les scientifiques apprennent à les arrêter. L'équipe PPPL appliquera ses conclusions à ITER, le tokamak international en construction en France pour démontrer la praticité de l'énergie de fusion. Les résultats pourraient aider les opérateurs d'ITER à atténuer les perturbations à grande échelle auxquelles l'installation sera inévitablement confrontée.

La réception du prix très compétitif 2018 ASCR Leadership Computing Challenge (ALCC) autorise les physiciens à simuler la perturbation sur Cori, le supercalculateur le plus récent et le plus puissant du National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) du Lawrence Berkeley National Laboratory. NERSC, une installation utilisateur de l'Office of Science du département de l'Énergie des États-Unis, est un leader mondial dans l'accélération des découvertes scientifiques par le calcul.

Modéliser l'ensemble de la perturbation

"Notre objectif est de modéliser l'évolution de l'ensemble de la perturbation de la stabilité à l'instabilité jusqu'à la fin de l'événement, " dit Jardin, qui a dirigé des études antérieures sur les dégradations du plasma. "Notre logiciel peut désormais simuler la séquence complète d'une perturbation ITER, ce qui ne pouvait pas être fait avant."

La fusion, la puissance qui anime le soleil et les étoiles, est la fusion d'éléments légers sous forme de plasma - le chaud, état chargé de la matière composé d'électrons libres et de noyaux atomiques, qui génère des quantités massives d'énergie. Les scientifiques cherchent à reproduire la fusion sur Terre pour une réserve d'énergie pratiquement inépuisable pour produire de l'électricité.

L'attribution de 40 millions d'heures de base sur Cori, un supercalculateur nommé en l'honneur du biochimiste lauréat du prix Nobel Gerty Cori qui possède des centaines de milliers de cœurs qui agissent en parallèle, permettra aux physiciens de réaliser en quelques semaines ce qu'un ordinateur portable monocœur aurait besoin de milliers d'années pour accomplir. La machine de calcul haute performance intensifiera les simulations pour ITER et effectuera d'autres tâches que des ordinateurs moins puissants ne seraient pas en mesure d'accomplir.

Sur Cori, l'équipe exécutera le code M3D-C1 principalement développé par Jardin et le physicien PPPL Nate Ferraro. Le code, développé et amélioré sur une décennie, fera évoluer la simulation de perturbation de manière réaliste pour produire des résultats quantitatifs. PPPL utilise maintenant le code pour effectuer des études similaires pour les installations de fusion actuelles pour validation.

Les simulations couvriront également les stratégies d'atténuation des perturbations d'ITER, qui pourrait se développer du début à la fin en un dixième de seconde environ. De telles stratégies nécessitent une solide compréhension de la physique derrière les atténuations, que l'équipe PPPL vise à créer. Aux côtés de Jardin et Ferraro font partie de l'équipe la physicienne Isabel Krebs et la informaticienne Jen Chen.