Исследователи из Центра плазменной науки и термоядерного синтеза MIT (PSFC) достигли прорыва в моделировании работы международного термоядерного реактора ITER. Ведущий научный сотрудник MIT PSFC Натан Говард и руководитель группы MFE-IM Пабло Родригес-Фернандес опубликовали результаты беспрецедентного по точности компьютерного моделирования в журнале Nuclear Fusion.
Проект ITER, расположенный на юге Франции, является результатом 40-летнего международного сотрудничества США и шести других стран. Его название происходит от латинского слова «путь», а главная цель – получение 500 мегаватт термоядерной энергии при десятикратном превышении выходной мощности над входной.
Исследовательская группа использовала передовой программный комплекс CGYRO, разработанный General Atomics, для создания детальных симуляций поведения плазмы. Дополнительно применялся фреймворк PORTALS, созданный в MIT Родригесом-Фернандесом, который использует машинное обучение для построения быстрых «суррогатных» моделей.
Базовый сценарий работы реактора был подтвержден после 14 итераций моделирования в CGYRO, продемонстрировав возможность достижения заявленного десятикратного превышения выходной мощности над входной.
Альтернативный сценарий, потребовавший всего 3 дополнительные итерации моделирования, показал сопоставимую выходную мощность при вдвое меньших затратах энергии, что открывает перспективы значительно более эффективной работы реактора.
Данное исследование представляет собой наиболее точное моделирование работы ITER на сегодняшний день. Результаты не только подтверждают расчетные показатели проекта, но и указывают на возможности оптимизации его работы.
Разработанные методы моделирования позволяют применять подход «сначала прогноз» при создании плазмы и окажут существенное влияние на планирование будущих термоядерных экспериментов.
Изображение носит иллюстративный характер
Проект ITER, расположенный на юге Франции, является результатом 40-летнего международного сотрудничества США и шести других стран. Его название происходит от латинского слова «путь», а главная цель – получение 500 мегаватт термоядерной энергии при десятикратном превышении выходной мощности над входной.
Исследовательская группа использовала передовой программный комплекс CGYRO, разработанный General Atomics, для создания детальных симуляций поведения плазмы. Дополнительно применялся фреймворк PORTALS, созданный в MIT Родригесом-Фернандесом, который использует машинное обучение для построения быстрых «суррогатных» моделей.
Базовый сценарий работы реактора был подтвержден после 14 итераций моделирования в CGYRO, продемонстрировав возможность достижения заявленного десятикратного превышения выходной мощности над входной.
Альтернативный сценарий, потребовавший всего 3 дополнительные итерации моделирования, показал сопоставимую выходную мощность при вдвое меньших затратах энергии, что открывает перспективы значительно более эффективной работы реактора.
Данное исследование представляет собой наиболее точное моделирование работы ITER на сегодняшний день. Результаты не только подтверждают расчетные показатели проекта, но и указывают на возможности оптимизации его работы.
Разработанные методы моделирования позволяют применять подход «сначала прогноз» при создании плазмы и окажут существенное влияние на планирование будущих термоядерных экспериментов.
