Supercomputador Frontier é um dos mais potentes do mundo e busca viabilizar reatores de fusão nuclear

Supercomputador Frontier impulsiona pesquisas sobre plasma e fusão nuclear.

O supercomputador Frontier, localizado no Oak Ridge National Laboratory (ORNL) e vinculado ao Departamento de Energia dos EUA, é atualmente um dos mais potentes do mundo, ocupando a segunda posição na classificação TOP500, atrás apenas do El Capitan.

Essas máquinas de alto desempenho estão sendo utilizadas por pesquisadores para abordar alguns dos desafios mais complexos da humanidade. Um dos tópicos em estudo é o comportamento do plasma sob a influência de campos magnéticos.

Pesquisadores do ORNL estão combinando o poder do supercomputador Frontier com a inteligência artificial (IA) para analisar com precisão o comportamento caótico do plasma presente nas estrelas. O plasma, um gás extremamente quente composto por partículas carregadas, pode ser confinado em campos magnéticos, facilitando esse estudo.

Esse entendimento pode permitir simulações mais precisas de supernovas, que são explosões resultantes da perda de equilíbrio hidrostático de estrelas massivas ao esgotarem seu combustível. Durante uma supernova, muitos elementos químicos gerados por reações de fusão nuclear são expelidos ao espaço com grande energia.

Das supernovas aos reatores experimentais de fusão nuclear

Um especialista em computação do Argonne National Laboratory destacou a relevância dessa pesquisa, afirmando que essa capacidade representa um avanço significativo para astrofísicos e outros cientistas. A combinação de IA com modelos tão complexos é um marco na compreensão de sistemas caóticos.

Compreender o comportamento do plasma estelar é vital não apenas para o estudo das supernovas, mas também para prever erupções solares e simular a interação do campo magnético da Terra com radiações cósmicas. O Frontier desempenha um papel crucial nesta pesquisa, fornecendo a capacidade computacional necessária para gerar milhares de simulações detalhadas.

Além disso, essa tecnologia pode ser aplicada para otimizar reatores de fusão nuclear. Atualmente, a energia nuclear é gerada principalmente em reatores de fissão, enquanto os reatores de fusão estão em fase experimental. O objetivo é desenvolvê-los para produzir energia de maneira segura e em larga escala.

Um reator de fusão pode ser comparado a uma panela de pressão, onde dois isótopos do hidrogênio, deutério e trítio, são “cozidos” para liberar nêutrons e gerar energia. Para que essa fusão ocorra, é necessário atingir temperaturas extremas, superiores a 150 milhões de graus Celsius.

Embora os cientistas tenham dominado o processo de fusão, o desafio permanece em controlar as turbulências que podem desestabilizar o plasma, afetando a densidade nas áreas críticas e comprometendo a continuidade da reação de fusão. Os mecanismos que governam esse comportamento são complexos, mas os pesquisadores estão progredindo em sua compreensão.

A pesquisa do ORNL visa entender melhor o plasma confinado em reatores experimentais de fusão nuclear, com o objetivo de minimizar as turbulências e, consequentemente, as perdas de energia. Os cientistas estão desenvolvendo um sistema que oferece previsões de turbulência em segundos, reduzindo erros em mais da metade em relação aos métodos anteriores.