Avances en la industria de los juegos de computadora –en concreto la tarjeta gráfica– han sido aprovechados para un nuevo sistema de control del plasma en un prototipo de reactor de fusión.
Un desafío para reproducir la energía que produce el sol en la Tierra es la naturaleza dinámica de los plasmas, que deben controlarse para alcanzar las temperaturas requeridas que permitan que se produzca el proceso de fusión. Científicos de la Universidad de Washington han aplicado para conseguirlo el poder de proceso de datos de las tarjetas gráficas de ‘gaming’. Publican el resultado en Review of Scientific Instruments.
«Necesitas este nivel de velocidad y precisión con los plasmas porque tienen una dinámica tan compleja que evoluciona a velocidades muy altas. Si no puedes seguirles el ritmo, o si predices mal cómo reaccionarán los plasmas, tienen la mala costumbre de entrar en el dirección totalmente equivocada muy rápidamente «, dijo en un comunicado el coautor Chris Hansen, 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 para que vuelvan a su lugar», dijo Hansen. «En nuestro laboratorio, estamos trabajando para desarrollar métodos para mantener activamente el plasma donde queremos en sistemas más dinámicos».
El reactor experimental del equipo de la Universidad de Washington 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 entra en 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. Esto está muy por debajo de los 150 millones de grados Celsius necesarios para la fusión, pero lo suficientemente caliente como 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 con forma de rosquilla, como un anillo de humo. Estos plasmas duran solo unas milésimas de segundo, por lo que el equipo necesitaba tener un método de alta velocidad para controlar lo que estaba sucediendo.
Anteriormente, los investigadores han utilizado tecnología más lenta o menos fácil de usar para programar sus sistemas de control. Entonces, el equipo recurrió a una GPU (Unidad de Procesamiento Gráfico) 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 Universidad de Washington en el departamento de aeronáutica y astronáutica. «Este nivel de rendimiento fue impulsado por la industria de los juegos de computadora y, más recientemente, por el aprendizaje automático, pero esta tarjeta gráfica también proporciona una plataforma realmente excelente para controlar plasmas».
Usando la tarjeta gráfica, el equipo pudo ajustar la forma en que 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 de las condiciones. requerido para la energía 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».
