Co może dać analiza gier wideo? Poprawę symulacji fuzji jądrowej

Spis treści: Czym jest fuzja jądrowa? Nowy algorytm inspirowany grami Naukowcy z Ulsan National Institute of Science and Technology w Korei Południowej opracowali nowatorski algorytm inspirowany technologiami z gier wideo. Przyspiesza on znacząco symulacje zachowania cząstek w reaktorach termojądrowych. O wiele efektywniej wykrywa kolizje cząstek z powierzchniami wewnątrz reaktora, co jest kluczowe przy projektowaniu komponentów odpornych na ekstremalne warunki. Dzięki tej innowacji projektowanie przyszłych reaktorów do fuzji jądrowej będzie łatwiejsze. Czym jest fuzja jądrowa? Fuzja jądrowa to proces, w którym dwa lekkie jądra atomowe, najczęściej izotopy wodoru (deuter i tryt), łączą się w jedno cięższe jądro, uwalniając przy tym ogromne ilości energii. Zjawisko to zachodzi naturalnie w gwiazdach, w tym w Słońcu, gdzie dzięki wysokiej temperaturze i ciśnieniu możliwe jest pokonanie sił odpychania między dodatnimi jądrami atomowymi. W warunkach kontrolowanych na Ziemi fuzja wymaga osiągnięcia temperatur rzędu milionów stopni Celsjusza. Powoduje to powstanie plazmy – stanu skupienia materii, w którym elektrony są oderwane od jąder. W wielu miejscach na świecie trwają intensywne prace nad stworzeniem wydajnego reaktora termojądrowego. Jednym z problemów są zderzenia cząstek ze ścianami reaktora, które mogą spowodować uszkodzenie lub zakłócić proces fuzji. I tu właśnie wkroczyli koreańscy naukowcy. Nowy algorytm inspirowany grami Informatycy z Korei opracowali nowy algorytm do symulacji takich zderzeń. Nazwany Bounded Volume Hierarchy with Spherical Bounds (SBVH), czerpie z rozwiązań stosowanych w silnikach graficznych gier komputerowych, gdzie szybkość i efektywność detekcji kolizji są priorytetem. Innymi słowy – strzelanie w grach pomogło przewidywać zderzenia cząstek. W testach przeprowadzonych na wirtualnym modelu reaktora KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) nowy algorytm działał aż 15 razy szybciej niż starszy Octree. Osiągał przy tym porównywalną lub nawet większą dokładność. Co istotne, metoda ta znacznie redukuje liczbę obliczeń – aż o 99,9%. Wykorzystuje do tego proste działania matematyczne do pomijania obiektów, które nie mają szansy wejść w kolizję z cząstką. Oprócz zastosowań w detekcji kolizji algorytm umożliwia także dokładniejszą analizę zakłóceń magnetycznych oraz przewidywanie zachowania neutralnych cząstek (np. wtłaczanych w celu podgrzewania plazmy). Jest to krok milowy w kierunku praktycznego wykorzystania energii z fuzji jądrowej, czyli zbudowania „sztucznego Słońca”. A także doskonały przykład na to, jak technologie z pozornie odległych dziedzin mogą znaleźć zastosowanie w zaawansowanych badaniach naukowych. Źródło: Computer Physics Communications Nasza autorka