пресс-центр

Спустя 70 лет после завершения «Проекта Манхэттен» супервычисления помогают в очистке радиоактивных отходов

NVIDIA Blog NVIDIA Blog
NVIDIA Blog https://blogs.nvidia.com/blog/2016/05/16/supercomputing-clean-up-manhattan-project-waste/

 

Спустя 70 лет после завершения «Проекта Манхэттен» супервычисления помогают в очистке радиоактивных отходов

 

Спустя более 70 лет после окончания Второй мировой войны радиоактивные отходы, оставшиеся после «Проекта Манхэттен», до сих пор ожидают очистки.

В самом крупном хранилище США - Хэнфордский комплекс (на юго-востоке Вашингтона), процесс очистки отходов протекает очень медленно. Он является очень дорогостоящим и сопровождается многочисленными проблемами.

Очистка радиоактивных отходов - это невероятно сложный процесс. Он напоминает сортировку песчинок на пляже. Но отделить радиоактивные элементы от остальных отходов не достаточно. Одни элементы сохраняют радиоактивность тысячи лет, другие - сто лет. Ученым необходимо отделить их друг от друга, чтобы обеспечить безопасное хранение.

Эта работа настолько сложна, что некоторые методы очистки отходов еще предстоит изобрести.

В настоящий момент команда ученых использует суперкомпьютер с ускорением на GPU, чтобы лучше понять, какие радиоактивные материалы находятся в резервуарах хранилища, и найти безопасные и недорогие способы их извлечения и хранения.

«Когда разрабатывали атомное оружие, никто не знал, насколько эти материалы опасны», - рассказал Дэвид Диксон (David Dixon), профессор химии из Университета Алабамы, ведущий исследователь проекта.

 

Супервычисления ускоряют проведение экспериментов

Ученые используют один из самых мощных в мире уперкомпьютеров, Titan, установленный в национальной лаборатории Оук-Ридж, для изучения химических свойств радиоактивных элементов под названием актиноиды. К ним относятся уран, плутоний и другие металлы, которые выделяют огромное количество энергии при расщеплении атомов. Оснащенный графическими ускорителями NVIDIA Tesla, суперкомпьютер Titan обеспечивает скорость, необходимую для проведения множества экспериментов в сжатые сроки.

Актиноиды - это высокорадиоактивные материалы, из-за чего работа с ними в лаборатории затруднена. Однако их необходимо отделить от других отходов, прежде чем их можно будет дезактивировать.

Конструкция резервуаров для хранения РАО с двойными стенками, которые заменят более подверженные повреждениям резервуары с одинарными стенками, в Хэнфордском хранилище.

Конструкция резервуаров для хранения РАО с двойными стенками, которые заменят более подверженные повреждениям резервуары с одинарными стенками, в Хэнфордском хранилище.

 

С помощью Titan ученые могут проводить симуляции химических реакций актиноидов на различные методы их извлечения из общей массы отходов. Эта работа призвана помочь исследователям разработать новые способы дезактивации радиоактивных отходов.

 

Сложности очистки радиоактивных отходов

Сегодня на территории комплекса в старых контейнерах хранится более 56 миллионов галлонов высокорадиоактивных, химически опасных отходов. Треть из этих контейнеров протекает. Одни отходы закопаны в землю, другие - выброшены на свалку и просачиваются в окружающую среду. Другие хранилища радиоактивных отходов расположены в Лос-Аламосе, Нью-Мексико и Сент-Луис.

По словам Диксона, проблема заключается в том, что ученые не знают точно, что находится внутри резервуаров или в почве. Им не хватает знаний о химических свойствах актиноидов. Некоторые из отходов, найденные в Хэнфордском хранилище, уникальны по своим свойствам, и ученым приходится создавать новые методы их очистки, прежде чем приступать к работе.

Национальная лаборатория Оук-Ридж переходит на суперкомпьютер нового поколения, и Диксон заявляет, что его команда будет оптимизировать свое программное обеспечение, чтобы максимально использовать возможности GPU.

«Мы хотим получить надежные прогнозы относительно сложных феноменов, а это требует большого объема вычислений», - сказал Диксон. Реализация большей части своего кода на GPU позволит ученым моделировать более крупные и сложные системы.