A Feasibility Study On Using Parallel Processing For Neutron Emissivity Real-Time Profile Analysis

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Main Author: Silva, Manuel José Dias Cerqueira da
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: eng
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: https://hdl.handle.net/10316/116387
Summary: Trabalho de Projeto do Mestrado Integrado em Engenharia Física apresentado à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling A Feasibility Study On Using Parallel Processing For Neutron Emissivity Real-Time Profile AnalysisUm Estudo De Viabilidade Sobre O Uso De Processamento Paralelo Para Análise Do Perfil De Emissividade Neutrónica Em Tempo RealNeutron Emissivity ProfileParallel ProcessingPileup RecoveryReal-Time AnalysisITERPerfil de Emissividade NeutrónicaProcessamento em ParaleloRecuperação de EmpilhamentoAnálise em Tempo RealITERTrabalho de Projeto do Mestrado Integrado em Engenharia Física apresentado à Faculdade de Ciências e TecnologiaNuclear fusion is hailed by many as the future of energy production. Using the power of the sun on Earth could significantly contribute to solving one of the most difficult problems currently -- finding a sustainable and clean source of energy, away from fossil fuels. ITER is currently the largest experimental fusion project in the world, both in scope and monetarily. When completed, this highly complex construction will advance our collective understanding of fusion as a source of energy production. However, the technological and scientific efforts necessary to achieve it remain quite considerable. One of the many challenges lies in how the nuclear fusion reactions can be controlled inside ITER. What kind of information can be used to diagnose and control it efficiently? This is where the Radial Neutron Camera and Neutron Emissivity Profiles come in. By counting neutrons flux, the byproduct of tritium-deuterium reactions, their overall “health” can be monitored. How these algorithms work and how they can be accelerated to achieve real-time analysis is the object of study in this dissertation.By exploring the powerful usage of C++ and parallel processing methods offered by Graphics Processing Units, several interesting points can be made. One of these was the usage of a new expression to characterize the spectrum of a neutron. The work that was made during the thesis, clearly shows there is still a lot to be improved, more code optimization, better graphics cards, etc. Although some goals were not achieved as initially expected, real-time analysis in fusion devices is set to be a reality that is closer than ever. This thesis was one more step towards this path.A fusão nuclear é considerada por muitos o futuro da produção de energia. A utilização da energia do Sol na Terra poderá contribuir significativamente para a resolução de um dos problemas mais difíceis da atualidade -- o de encontrar uma fonte de energia sustentável e limpa, longe dos combustíveis fósseis. O ITER é atualmente o maior projeto de fusão experimental no mundo, tanto em termos de ambição como monetários. Quando estiver concluída, esta construção altamente complexa fará avançar a nossa compreensão coletiva da fusão como fonte de produção de energia. No entanto, os esforços tecnológicos e científicos necessários para o conseguir continuam bastante consideráveis. Um dos muitos desafios está no como as reações de fusão nuclear podem ser controladas dentro do ITER. Que tipo de informação pode ser utilizada para diagnosticar e controlar eficazmente as reações? É aqui que se considera a Câmara Radial de Neutrões (RNC) e os Perfis de Emissividade Neutrónica. Contando os neutrões, o subproduto das reações trítio-deutério, é possível monitorizar a sua “saúde” geral. O objeto de estudo desta dissertação é sobre o funcionamento destes algoritmos e como podem ser acelerados para uma análise em tempo real.Explorando a utilização de C++ e os métodos de processamento paralelo oferecidos pelas placas gráficas, podem ser retirados vários pontos interessantes. Um deles foi a utilização de uma nova expressão para caracterizar o espectro de um neutrão, por exemplo. O trabalho desenvolvido no decorrer da tese, mostra claramente que ainda há muito a melhorar, melhor otimização do código, melhor hardware, etc. Mesmo que alguns dos objetivos iniciais não tenham sido alcançados como era esperado, a análise em tempo real de dispositivos de fusão é uma realidade mais próxima do nunca. Esta tese foi mais um passo nesse sentido.2024-02-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/116387https://hdl.handle.net/10316/116387TID:203695054engSilva, Manuel José Dias Cerqueira dainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2024-09-11T22:04:33Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/116387Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T06:10:07.357519Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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