Новий код моделює плазму з безпрецедентною точністю

Новий метод моделювання плазми, розроблений в Принстонській лабораторії, здатен змінити підхід до ядерної енергетики та виробництва мікросхем.

Прорив полягає у створенні симуляційного коду, який забезпечує стабільне збереження енергії під час обчислень, що дозволяє точно відтворювати фізичні процеси. У галузі плазмової фізики це означає більш реалістичне моделювання індуктивно зв’язаних плазм, що критично важливі у виготовленні напівпровідникових структур. «Це великий крок вперед у наших можливостях», — заявив Ігор Каганович, провідний фізик PPPL.

Основна інновація полягає у заміні попереднього нестабільного підходу вдосконаленими рівняннями, які забезпечують надійність та швидкість симуляцій. «Ми змінили рівняння, завдяки чому моделювання відразу стало дуже надійним», — пояснює Дмитро Сидоренко, автор дослідження. Розрахунок соленоїдального поля, що генерується струмом у котушці, було суттєво уточнено. Це дозволило досягти нових висот у точності моделювання процесів нагріву плазми.

Застосований підхід “частинка в комірці” дозволяє ефективно аналізувати динаміку частинок у низькотискових плазмах, характерних для промислових технологій. У той час як традиційні методи спираються на усереднені значення, цей новий підхід гарантує високу точність та енергетичну сталість. «Забезпечення збереження енергії допомагає зберегти моделювання вірним реальній плазмі», — стверджує дослідницька група.

Цей симуляційний інструмент вже приносить користь у співпраці з компанією Applied Materials Inc., де його застосовують для оптимізації процесів виготовлення мікросхем. «Для складної проблеми це вдосконалення є значним», — додає Джин Чен із PPPL. Очікується, що глибший аналіз розподілу частинок дозволить ще точніше прогнозувати еволюцію плазми в різних середовищах.