A tokamak egy fánk alakú fúziós reaktor, és most egy 3D szimuláció azt mutatja be, hogy miként működik belülről – számol be róla az IFLScience. A szimuláció az EPFL változtatható konfigurációjú tokamakját (TCV) modellezi, amelyben több mint 100 millió fokos plazma áramlik – itt történik a fúzió.

Az École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Kísérleti Múzeológiai Laboratóriumának (EM+) csapata egy robot segítségével ultramagas precizitású belső szkenneléseket készített a reaktorról, és ezekből egy 3D modellt állítottak össze, amely hűen adja vissza az alkatrészeket, egészen azok textúrájáig. Még a reaktor falait borító grafitcsempék kopását is rögzítették, amelyek a tesztek során rendkívül magas hőmérsékletnek vannak kitéve.

A szimuláció lehetővé teszi, hogy átrepüljünk a reaktoron, ami nem csak látványos, de a tudósok számára is hasznos, mert segíthet javítani a reaktor tervezését és hatékonyabbá tenni a fúziós reakciót. A rendszer különleges számítógépes beállításokkal, öt számítógéppel és összesen tíz GPU-val készült. Az infografikai technológia fejlődése tette lehetővé ennek a rendszernek a megépítését – ez egyébként öt éve még lehetetlen lett volna.

A szimuláció bemutatja a reakcióban részt vevő részecskéket is: a piros szín az elektronokat, a zöld a protonokat jelöli, a kék vonalak pedig a mágneses mezőt mutatják. A részecskék és a mezők úgy keringenek és lépnek kölcsönhatásba, ahogy az a valódi tokamakban is történne.

A vizualizációs folyamat fizikája rendkívül bonyolult. A tokamakok számos különböző mozgó elemmel rendelkeznek: heterogén viselkedésű részecskék, mágneses mezők, a plazma fűtésére szolgáló hullámok, kívülről befecskendezett részecskék, gázok stb. Még a fizikusoknak is nehéz mindezt átlátni. Az EM+ által kifejlesztett vizualizáció ötvözi a szimulációs programok standard kimenetét – alapvetően számadatokat – a valós idejű vizualizációs technikákkal – összességében tehát kicsit egy videojáték grafikáját idézi, ami mögött azonban elképesztően komplex és reális számítások állnak.

(Kép: 2024 EPFL / Laboratory for Experimental Museology (EM+) (CC BY-SA 4.0))