ESTE4Space HPC
Názov projektu: Superpočítačové modelovanie radiačných konzekvencií udalostí spojených s vesmírnymi misiami s nukleárnym zdrojom – priemyselný výskum
Kód projektu: 401101C513
Výzva - kód Výzvy: PSK-MSVVM-021-2024-DV-EFRR
Program: 401000 - Program Slovensko - SK - EFRR/KF/FST/ESF+
Zmluva o poskutnutí nenávratného finančného príspevku je dostupná na nasledovnom odkaze: Zmluva o NFP
Popis projektu: Nukleárne zdroje energie sú perspektívnou technológiou pre súčasné a budúce vesmírne prieskumné misie, pretože ich energia nahrádza konvenčné zdroje, s hustotou výkonu až o šesť rádov väčšou než pri chemickej energii. Jadrové zdroje sú a budú súčasťou lunárnych misií (napríklad ESA Argonaut s rádionuklidovým zdrojom energie na báze Am-241), ako aj vesmírnych misií smerovaných k vonkajším planétam Slnečnej sústavy (napríklad misia New Horizons). Nevyhnutným predpokladom uskutočnenia týchto misií sú bezpečnostné analýzy zahrňujúce hodnotenie radiačných rizík v prípade udalostí, pri ktorých by mohlo dôjsť k úniku rádioaktívnych materiálov, ako sú napríklad: explózie pri štarte misie, neutralizácia (úmyselne vyvolaný výbuch počas výstupu na orbitu), nekontrolovaný návrat do atmosféry alebo dopad na Zem. Softvér ESTE4Space je nástroj na modelovanie rádiologických dopadov a radiačných rizík v prípade udalostí s únikom rádioaktívnych častíc do životného prostredia pre rôzne fázy vesmírnych misií. Modelovanie zahŕňa transport a disperziu rádioaktívnych častíc v atmosfére a v oceánoch, ktoré následne umožňuje výpočet dozimetrických parametrov pre hodnotenie dopadov na človeka a na životné prostredie. Modelovanie predstavuje výpočtovo a časovo náročnú úlohu, keďže v mnohých scenároch zohľadňuje globálnu atmosféru (historické meteorologické dáta až v rozsahu dvoch rokov a výšky až do 100 km) a oceánsky systém. Disperzia a radiačné dopady sa modelujú v horizonte jedného až dvoch rokov. Súčasná implementácia ESTE4Space umožňuje viacvláknový paralelný výpočet iba v rámci jedného výpočtového uzla. Cieľom projektu je rozšíriť možnosti paralelizácie ESTE4Space na viacero výpočtových uzlov, a prispôsobiť beh programu pre súčasné “superpočítače”, t.j. vysokovýkonnú výpočtovú infraštruktúru HPC (High-Performance Computing). Výstupom projektu bude program ESTE4Space HPC. Predkladaný projekt priemyselného výskumu je zameraný na dosiahnutie významného zlepšenia existujúceho nástroja ESTE4Space. Významné zlepšenie spočíva v zásadnom zdokonalení algoritmov, zvýšení rýchlosti a výpočtovej kapacity modulov existujúceho ESTE4Space s využitím výpočtového výkonu superpočítača. Tieto vylepšenia sú nevyhnutným predpokladom na to, aby nástroj mohol byť používaný na operatívne bezpečnostné analýzy vesmírnych misií. Takéto analýzy vyžadujú vykonanie veľkého množstva výpočtov sekvencií scenárov v akceptovateľne krátkom časovom intervale, s následným komplexným vyhodnotením radiačného rizika pre dokladovanie prijateľnosti rizika pre proces schvaľovania vesmírnej misie.