Visualização em 3D da fusão nuclear coloca você dentro de um tokamak real

Realizada por enquanto apenas em experimentos e projetos de pesquisas em andamento pelo mundo, a tecnologia da fusão nuclear promete, assim que viabilizada comercialmente, promete entregar energia limpa, abundante, contínua e segura. Ela é resultante da fusão de dois núcleos leves de isótopos de hidrogênio para formar um núcleo mais pesado, processo que libera altas quantidades de energia.

Para dar conta de conter toda essa energia liberada em condições extremas de temperatura e pressão, comparáveis aos existentes no núcleo das estrelas, são construídos enormes reatores em forma de anéis gigantes, os tokamaks, preenchidos com ímãs, fundamentais para controlar o plasma, que é o estado de matéria ionizada onde ocorre a fusão nuclear.

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Para quem acha difícil entender o funcionamento desse dispositivo (e é mesmo), a Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, acaba de lançar, em seu Laboratório de Museologia Experimental (EM+), um programa capaz de produzir uma experiência imersiva de visualização 3D, a partir dos terabytes de dados resultantes das simulações e testes do tokamak realizados pelo Swiss Plasma Center (SPC).

Como é o tokamak real da EPFL?

O TCV da EPFL opera desde 1992 na Suíça.Fonte:  EPFL/Laboratório de Museologia Experimental 

O reator experimental do Swiss Plasma Center da EPFL, usado como fonte da nova forma de interação visual, é, na verdade, um TCV, sigla em francês para Tokamak de Configuração Variável. Isso significa que ele permite variar a forma do plasma confinado dentro da câmara, o que é feito por meio de ajustes no perfil do campo magnético produzido pelos ímãs.

O objetivo do TCV é realizar estudos avançados em física de plasma, o que inclui pesquisar instabilidades na matéria composta por átomos ionizados, o comportamento das diferentes configurações do campo magnético, e a busca por melhores técnicas para confinar e aquecer o plasma.

O TCV da EPFL é um tokamak de tamanho médio, que opera desde 1992, simulando novos modos de trabalho e realizando experimentos em fusão nuclear, para compor um extenso banco de dados (agora visualizáveis) que promove o conhecimento científico nessa área.

Imagens tão reais que mostram fissuras no tokamak

As imagens capturadas por um robô que registrou até os desgastes das telhas de grafite do reator. Fonte:  EPFL/Laboratório de Museologia Experimental 

A visualização criada pelo Laboratório de Museologia Experimental é apresentada em formato panorâmico com 4 metros de altura e 10 metros de diâmetro, o que, em termos de 3D, é um espaço muito grande e imersivo.

A ideia é levar os espectadores a uma "viagem" pelo interior do TCV, renderizada "em detalhes tão impressionantes que rivaliza até mesmo com a experiência de jogo de melhor qualidade", diz o site da EPFL. Para obter esse grau de realismo, foi usado um robô, que gera varreduras de ultra-alta precisão dentro do reator.

Segundo o cientista da computação do EM+, Samy Mannane, "conseguimos até capturar o desgaste das telhas de grafite que revestem as paredes do reator, que estão sujeitas as temperaturas extremamente altas durante os testes do TCV".

A dificuldade de produzir imagens da fusão nuclear

A produção de imagens da fusão nuclear utiliza tecnologia de infográficos de última geração.Fonte:  Getty Images 

O processo de geração da visualização 3D começa quando os engenheiros do SPC fornecem equações para calcular exatamente como as partículas quânticas se movem em um determinado ponto no tempo. Aí entram em cena os pesquisadores do EM+, que incorporam esses dados com os do reator para produzir imagens.

Só que todos esses cálculos têm que ser feitos em tempo real. Para produzir uma única imagem, diz Mannane, é preciso calcular o trajeto de milhares de partículas em movimento, viajando a 60 vezes por segundo para cada olho.

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Toda essa produção alucinante é então processada em dois computadores com duas GPUs, adquiridos especialmente para o projeto pelo EM+. A saída desses megadispositivos é adequada para apresentação nos cinco projetores 4k do panorama. O sistema reflete os avanços de última geração na tecnologia de infográficos.

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