భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు కొత్త కంప్యూటర్ కోడ్‌ను సృష్టించారు, ఇది ప్లాస్మాను స్టెలరేటర్లలో ఆకృతి చేసే సంక్లిష్ట అయస్కాంతాల రూపకల్పనను వేగవంతం చేస్తుంది, ఇది వ్యవస్థలను సరళంగా మరియు నిర్మించడానికి మరింత సరసమైనదిగా చేస్తుంది.
అధిక-పనితీరు గల ఫార్ములా వన్ రేస్ కార్లను రూపకల్పన చేసే ఇంజనీర్ల మాదిరిగానే, శాస్త్రవేత్తలు స్టెల్లరేటర్స్ అని పిలువబడే వక్రీకృత ఫ్యూజన్ వ్యవస్థలలో అధిక-పనితీరు గల ప్లాస్మాలను సృష్టించాలనుకుంటున్నారు. ఈ పనితీరును సాధించడం అంటే, ప్లాస్మా దాని వేడిని ఎక్కువగా నిలుపుకోవాలి మరియు దాని పరిమితి అయస్కాంత క్షేత్రాలలో ఉండాలి.
ఈ ప్లాస్మాల సృష్టిని తగ్గించడానికి, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ప్లాస్మాను ఆకృతి చేసే సంక్లిష్ట అయస్కాంతాల రూపకల్పనను వేగవంతం చేయగల కొత్త కంప్యూటర్ కోడ్‌ను సృష్టించారు, ఇది స్టెలరేటర్లను సరళంగా మరియు నిర్మించడానికి మరింత సరసమైనదిగా చేస్తుంది.
క్వాడ్కాయిల్ అని పిలుస్తారు, ఈ కోడ్ శాస్త్రవేత్తలు ప్లాస్మా ఆకృతులను స్థిరంగా ఉన్నప్పటికీ మితిమీరిన సంక్లిష్టమైన ఆకారాలతో అయస్కాంతాలు అవసరం. ఈ సమాచారంతో, శాస్త్రవేత్తలు బదులుగా సరసంగా నిర్మించగలిగే స్టెలరేటర్ల రూపకల్పన కోసం వారి ప్రయత్నాలను కేటాయించవచ్చు.
“క్వాడ్కోయిల్ అయస్కాంతాల సంక్లిష్టతను త్వరగా ts హించింది, గొప్ప భౌతిక వారీగా ఉన్న ప్లాస్మా ఆకృతులను నివారించడంలో మీకు సహాయపడుతుంది, కాని వాస్తవానికి ఫ్యూజన్ సదుపాయాన్ని నిర్మించటానికి సహాయపడదు” అని యుఎస్ డిపార్ట్మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ (DOE) ప్రిన్స్టన్ ప్లాస్మా భౌతిక ప్రయోగశాల (పిపిపిపిఎల్), ప్లాస్మా ఫిజిక్స్లో ప్రిన్స్టన్ ప్రోగ్రామ్‌లో గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి ఫ్రాంక్ ఫూ అన్నారు. ఈ పరిశోధన అధునాతన ప్లాస్మా కంప్యూటర్ కోడ్‌లలో పిపిపిఎల్ యొక్క నైపుణ్యాన్ని జత చేస్తుంది, ఇది అభివృద్ధి చెందుతున్న స్టెల్లరేటర్స్ యొక్క విస్తృతమైన చరిత్రతో, ఈ భావన 70 సంవత్సరాల క్రితం ప్రయోగశాల ఉద్భవించింది.
ఫిజిక్స్ మరియు ఇంజనీరింగ్ సమతుల్యత
ఫ్యూజన్ ప్రతిచర్యలను ప్రోత్సహించగల ఒక నిర్దిష్ట లక్షణాలతో శాస్త్రవేత్తలు ప్లాస్మా ఆకారాన్ని ఎంచుకున్న తర్వాత, క్వాడ్కాయిల్ ఆ లక్షణాలతో ప్లాస్మాను సృష్టించగల అయస్కాంత ఆకృతులను నిర్ణయించడానికి కఠినమైన గణనలను సమర్థవంతంగా నిర్వహిస్తుంది. ఆకారాలు చాలా క్లిష్టంగా ఉంటే, ప్లాస్మా ఆకారాన్ని పున es రూపకల్పన చేయడానికి కోడ్ శాస్త్రవేత్తలను అనుమతిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ భౌతిక శాస్త్రం మరియు ఇంజనీరింగ్ సమతుల్యతకు దారితీస్తుంది, ఇది ఇతర కోడ్‌లను ఉపయోగించి చాలా సమయం పడుతుంది. వాస్తవానికి, సాంప్రదాయ మాగ్నెట్-డిజైన్ ప్రోగ్రామ్‌లు 20 నిమిషాల నుండి చాలా గంటలలో అయస్కాంత ఆకృతులను అంచనా వేయగలవు, క్వాడ్కాయిల్ 10 సెకన్లలో పనిని పూర్తి చేయవచ్చు.
ఒక వినూత్న సాంకేతికత
సాంప్రదాయ ప్రోగ్రామ్‌లు సాధారణంగా రెండు దశలను కలిగి ఉంటాయి: ఒక కంప్యూటర్ ప్రోగ్రామ్ అవసరమైన లక్షణాలతో ప్లాస్మా ఆకారాన్ని నిర్ణయిస్తుంది మరియు మరొకటి ఆ లక్షణాలను ఉత్పత్తి చేయగల అయస్కాంత ఆకృతులను నిర్ణయిస్తుంది, రెండింటి మధ్య తక్కువ కమ్యూనికేషన్ ఉంటుంది. క్రొత్త రకం ప్రోగ్రామ్ రెండు లెక్కలను ఒకేసారి చేస్తుంది, కానీ పని కష్టం కనుక, ప్రోగ్రామ్ అమలు చేయడానికి ఎక్కువ సమయం పడుతుంది మరియు ఉద్దేశించిన విధంగా చేయని ప్లాస్మాను నిర్మించడానికి లేదా సృష్టించడానికి చాలా క్లిష్టంగా ఉండే అయస్కాంత డిజైన్లకు దారితీస్తుంది.
“కార్ ఇంజిన్‌ను నిర్మించే రెండు జట్ల గురించి ఆలోచించండి: ఒకటి ఇంజిన్‌ను డిజైన్ చేస్తుంది మరియు మరొకటి దానిని నిర్మిస్తుంది” అని ఫు చెప్పారు. “క్వాడ్కోయిల్, ఒక కోణంలో, డిజైన్ తుది ఉత్పత్తిని ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందనే దానిపై నిఘా ఉంచడానికి ఒక వ్యక్తిని బిల్డ్ టీం నుండి డిజైన్ బృందానికి తరలిస్తుంది. మీరు నిజంగా కారును నిర్మించి ఖర్చులను జోడిస్తే అంచనా మీకు లభించే దానికంటే కఠినంగా ఉంటుంది, కానీ ఈ ప్రక్రియ వేగంగా ఉంటుంది మరియు సున్నితమైన స్పెసిఫికేషన్లకు దారితీస్తుంది.”
ఎక్కువ ఖచ్చితత్వాన్ని అనుమతించే వశ్యత
క్వాడ్కోయిల్ శాస్త్రవేత్తలను ఇన్పుట్లకు ఇంజనీరింగ్ లక్షణాలను జోడించడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది శాస్త్రవేత్తల అవసరాలకు మరింత సందర్భోచితమైన అయస్కాంత ఆకృతులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఆ లక్షణాలు అయస్కాంత పదార్థాలు మరియు ఆకారాలు లేదా టోపోలాజీల గురించి సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అంతేకాకుండా, క్వాడ్కాయిల్ అయస్కాంతాల వక్రత మరియు వారు ఎంత అయస్కాంత శక్తితో సహా ఇతర సంకేతాలు చేయలేని లక్షణాల గురించి డేటాను ఉత్పత్తి చేయగలదు. “సంక్షిప్తంగా, క్వాడ్‌కాయిల్‌కు మూడు ఆవిష్కరణలు ఉన్నాయి: ఇది మరింత త్వరగా లెక్కిస్తుంది, ఇతర సంకేతాల కంటే ఎక్కువ లక్షణాలను అంచనా వేస్తుంది మరియు సరళమైనది” అని ఫు చెప్పారు.
ఈ పరిశోధన స్టెల్లరేటర్ ఫ్యూజన్ సౌకర్యాలను అభివృద్ధి చేయడానికి అధునాతన కంప్యూటర్ ప్రోగ్రామ్‌లు ఎలా కీలకం అని చూపిస్తుంది. “స్టెలరేటర్ల రూపకల్పనలో ఒక ప్రధాన సవాళ్ళలో ఒకటి, అయస్కాంతాలు నిర్మించటం చాలా కష్టమైన సంక్లిష్ట ఆకృతులను కలిగి ఉంటాయి” అని కొలంబియా విశ్వవిద్యాలయంలో అప్లైడ్ ఫిజిక్స్ అండ్ అప్లైడ్ మ్యాథమెటిక్స్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ మరియు పేపర్ యొక్క సహ రచయితలలో ఒకరైన ఎలిజబెత్ పాల్ అన్నారు. “ఈ సమస్య మనం ప్రారంభంలోనే అయస్కాంత సంక్లిష్టత గురించి ఆలోచించాల్సిన అవసరం ఉందని చెబుతుంది. ప్లాస్మా ఆకృతులను కనుగొనడానికి మేము కంప్యూటర్ కోడ్‌లను ఉపయోగించగలిగితే, రెండూ మనకు కావలసిన భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు సాధారణ ఆకారాలతో అయస్కాంతాలను ఉపయోగించి ఏర్పడతాయి, మేము ఫ్యూజన్ శక్తిని మరింత చౌకగా చేయవచ్చు.”
FU మరియు ఇతర పరిశోధనా బృందం సభ్యులు ఇప్పుడు క్వాడ్కాయిల్ యొక్క సంస్కరణను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు, ఇది ఒక నిర్దిష్ట అయస్కాంతాల సమితిని నిర్మించడం ఎంత సులభమో నిర్ణయించడమే కాకుండా, ప్లాస్మా ఆకారాన్ని ఎలా మెరుగుపరచాలో పరిశోధకుడికి చెబుతుంది. ప్రస్తుత ప్రోటోటైప్ కోడ్ ల్యాప్‌టాప్ కంప్యూటర్‌లో అమలు చేయగలదు, తుది సంస్కరణకు మరింత శక్తివంతమైన గ్రాఫికల్ ప్రాసెసింగ్ యూనిట్లతో కంప్యూటర్ అవసరం. స్టెల్లరేటర్ డిజైన్ కోసం క్వాడ్కాయిల్ యొక్క భవిష్యత్తు సంస్కరణను పెద్ద సాఫ్ట్‌వేర్ సూట్‌లుగా అనుసంధానించాలని FU యోచిస్తోంది. “స్టెల్లరేటర్‌ను అభివృద్ధి చేయడానికి చాలా గణన అవసరం” అని ఫు చెప్పారు. “నేను డిజైన్ ప్రక్రియను సాధ్యమైనంత సున్నితంగా చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాను.”
పాల్ తో పాటు, క్వాడ్కోయిల్ సహకారులు న్యూయార్క్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క కొరెంట్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ మ్యాథమెటికల్ సైన్సెస్ మరియు పిపిపిఎల్ వద్ద సిద్ధాంతం మాజీ అధిపతి అమితవ భట్టాచార్జీలో అలాన్ కప్టానోగ్లు ఉన్నారు. అడ్వాన్స్‌డ్ కంప్యూటింగ్ ప్రోగ్రామ్ మరియు సైమన్స్ ఫౌండేషన్ ద్వారా DOE యొక్క శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణ ద్వారా ఈ పరిశోధనకు మద్దతు ఉంది.
