Времето за цикъл на проекта драстично намалено! Учените използват суперкомпютри, за да стимулират изследванията на лазерния синтез

Наскоро Лабораторията за лазерна енергетика на Университета в Рочестър (LLE) инсталира нов суперкомпютър в подкрепа на своите експерименти с лазерен синтез.
Новият суперкомпютър увеличава изчислителната мощност на лабораторията четири пъти и намалява времето, необходимо за завършване на определени проекти от 30 седмици на няколко дни.
Лабораторията за лазерна енергетика на университета в Рочестър (LLE) е едно от малкото съоръжения в света, които изучават лазерно управляван инерционен синтез (ICF), който учените използват за целите на националната сигурност и за извличане на енергия от ядрен синтез.
„Нов суперкомпютър, разположен в университета, ще позволи на изследователите да симулират сложни явления с висока енергийна плътност в ICF в три измерения с безпрецедентни детайли“, каза Валери Гончаров, директор на теоретичния отдел на лабораторията и учен.
"Например, много е трудно, ако не и невъзможно, директно да се измери еволюцията на целевите дефекти в микрометров мащаб при имплозия. Въпреки това, подробни 3D симулации могат да моделират как такива явления променят по-лесно измеримите експериментални наблюдения", обяснява Гончаров, " Откриването на връзката между резултатите от симулацията и експерименталните данни ще помогне да се определи важността на подмащабните целеви характеристики и други сложни физически ефекти в експериментите.
Машината, наречена Conesus, е създадена от Intel и разработена в сътрудничество с Dell Technologies и Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор (LLNL). Това е една от само седемте системи Intel Sapphire Rapids от четвърто поколение в света и една от само две в Съединените щати.
Програмата "500-те най-добри суперкомпютри в света" (TOP500 List), стартирала през 1993 г., публикува актуализиран списък на най-мощните суперкомпютри в света два пъти годишно.
Как ще се възползват експериментите с лазерен синтез?
Лабораторията за лазерна енергетика на университета в Рочестър разполага с два много мощни лазера - Omega и Omega EP - които изследователите използват за провеждане на проучвания, включително такива, включващи ICF. Тази работа се основава на пробив в запалването, реакцията на синтез, която произвежда нетна печалба от енергия, която учените направиха миналата година в National Ignition Facility (NIF) на LLNL.
Уилям Скулин, ръководител на групата за високопроизводителни изчисления на лабораторията, каза: "Около 10 пъти на ден нашите лазери се използват за създаване на енергийна звезда в буркан."
Но пътят към лазерно управляван инерционен синтез (ICF) започва със суперкомпютри, моделиращи материалите, лазерите и самия експеримент.
Скулин каза: „Ние разполагаме с възможности за 1D, 2D и 3D моделиране, за да симулираме инерционен термоядрен синтез. Ние моделираме материали и плазми при екстремни температури и налягания. Високомощните лазери не са налични в търговската мрежа компоненти. Ето защо, ние проектираме много от нашите собствени оптични и собствени лазерни системи. Освен това трябва да се извърши все по-голямо количество статистическа работа."
Според Скълън, тъй като нуждата от статистически анализ нараства, изчислителните учени проучват как да използват машинното обучение, за да разберат какво се случва от стари и нови данни. За да направи тези открития възможни, LLE се нуждае от нови изчислителни ресурси.
Conesus ще предостави изчислителни ресурси на учените за събиране на повече данни и провеждане на проучвания с по-висока разделителна способност, включително използване на машинно обучение върху по-големи набори от данни, според Скълин. Проекти, които може да са отнели 30 седмици за завършване на по-ранни системи, могат да бъдат завършени за дни с помощта на Conesus.
Conesus има няколко планирани проекта, включително тестване на статистически модели на криогенната имплозия на лазерната система Omega; симулиране на спиране на алфа частици и изгаряне на плазма; и изучаване на течни кристали, които произвеждат големи реакции с много висока термична стабилност.
Лабораторията за лазерна енергетика на университета в Рочестър (LLE) ще приюти два 25 гигаватови лазера като част от проект, подкрепен от Националната научна фондация (NSF) в университета в Рочестър, който има бюджет от 18 милиона долара за период от три години. Като част от проекта лабораторията ще създаде ново съоръжение, наречено EP-OPAL, което ще бъде посветено на изследването на взаимодействието на лазери с ултрависок интензитет с материя.