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Gli scienziati del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) hanno sviluppato un innovativo codice informatico chiamato QUADCOIL che potrebbe rivoluzionare il processo di progettazione dei reattori a fusione di tipo stellarator, riducendo drasticamente i tempi di valutazione da ore a soli 10 secondi.
Gli stellarator rappresentano una promettente tipologia di reattori a fusione che utilizzano campi magnetici complessi per confinare il plasma surriscaldato, il quarto stato della materia. A differenza dei tokamak, questi reattori possono operare in modo continuo, caratteristica fondamentale per la generazione commerciale di energia elettrica.
Il problema principale nella realizzazione degli stellarator è sempre stato la progettazione delle bobine magnetiche tridimensionali necessarie per creare i campi di confinamento del plasma. La precisa modellazione di queste bobine ha rappresentato finora un ostacolo ingegneristico significativo, richiedendo un processo di progettazione a più fasi che spesso produceva configurazioni magnetiche eccessivamente complesse e costose.
Il nuovo software funziona simulando il comportamento del plasma in uno stellarator e calcolando il campo magnetico necessario per confinarlo. Il codice valuta poi la complessità del campo magnetico, considerando fattori come il numero di bobine, la loro forma e l’intensità del campo.
A differenza dei programmi tradizionali che possono impiegare da 20 minuti a diverse ore per valutare le forme dei magneti, QUADCOIL completa il compito in appena 10 secondi, offrendo al contempo dati su proprietà cruciali come la curvatura dei magneti e le forze magnetiche.
Il team sta già lavorando a una versione migliorata di QUADCOIL che non solo valuterà la complessità dei magneti ma fornirà anche indicazioni su come migliorare le configurazioni del plasma. Le versioni future richiederanno probabilmente risorse di calcolo più potenti e saranno integrate in suite software più ampie per la progettazione degli stellarator.
Elizabeth Paul, professoressa assistente di fisica applicata e matematica applicata alla Columbia University e co-autrice dello studio, ha così concluso.
“Una delle principali sfide nella progettazione degli stellarator è che i magneti possono avere forme complesse difficili da costruire. Questo problema ci dice che dobbiamo pensare alla complessità dei magneti fin dall’inizio. Se possiamo utilizzare codici informatici per trovare configurazioni di plasma che abbiano sia le proprietà fisiche desiderate sia forme magnetiche semplici, possiamo rendere l’energia da fusione più economica.”
