Nel campo della fisica e dell’ingegneria nucleare, le raccolte dati vengono aggiornate periodicamente e devono essere controllate per evitare incongruenze ed errori. Un compito molto impegnativo e dispendioso se eseguito in modo estensivo, poiché gli esperti devono condurre più test.

Per questo la definizione di un processo automatizzato ed esauriente di convalida e verifica delle biblioteche FENDL (le biblioteche di riferimento per ITER) sarebbe di grande interesse e un notevole passo avanti.

Una necessità conclamata anche nel 2018 dall’Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica (AIEA)

È in questo scenario che si inserisce JADE, un nuovo strumento software progettato per convalidare le librerie di dati nucleari, e che vede coinvolti insieme Fusion For Energy (F4E), NIER Ingegneria e l’Università di Bologna (UNIBO).

Abbiamo intervistato Davide Laghi – primo autore di un recente articolo pubblicato su Fusion Engineering e Design che descrive il software – per conoscere meglio JADE e tracciarne i positivi impatti futuri sul mondo nucleare.

Lo specialista intervistato:
• Davide Laghi – CAE Analyst | NIER

1- Quali sono le sfide più ambiziose in ambito verifica e validazione in campo nucleare e come darà una mano JADE?

Il tema della verifica e validazione delle librerie nucleari è un argomento sempre attuale. Queste librerie contengono tutte le informazioni derivate da esperimenti e modelli matematici che permettono di simulare il trasporto di particelle e radiazioni nella materia.

Va da sé che la qualità di queste librerie ha un enorme impatto sull’accuratezza dei risultati della simulazione.

Facendo un piccolo esempio, mentre si sta cercando di progettare un componente che affaccia direttamente sul plasma di un reattore a fusione nucleare, è di vitale importanza sapere se il carico termico dovuto dall’impatto delle particelle che arrivano dal plasma sul componente è più alto o più basso del 50%.

Poiché produrre queste librerie è molto complesso e si compone di diversi step, gli errori (formali e non) sono sempre dietro l’angolo, per cui un’ intensa attività di Verifica e Validazione (V&V) è di vitale importanza.

Se poi si pensa che vi è un’ esigenza di aggiornare il più regolarmente possibile le librerie, in modo da migliorare sempre di più i dati a disposizione per le simulazioni, si può cominciare ad intravedere come l’automatizzazione e la standardizzazione di questi processi possa generare interesse, specialmente nel campo della fusione nucleare, dove le risorse disponibili per questo tipo di attività sono molto ridotte.

2- Quali sono state le fasi di sviluppo e quali saranno i next step di progetto?

In questo contesto nasce JADE, un software di Verifica e Validazione il cui obbiettivo è esattamente quello appena descritto.

JADE si compone di una serie di benchmark dove i risultati di simulazioni di trasporto che utilizzano diverse librerie (o diverse release della stessa libreria) possono essere confrontati tra di loro e/o con risultati provenienti da esperimenti.

Le simulazioni dinamiche (anche centinaia) vengono impostate e lanciate automaticamente e gli output vengono processati in modo da permettere confronti agevoli fra i risultati rendendo più facile individuare anomalie o errori.

Il progetto viene sviluppato in stretta collaborazione con l’Università di Bologna e con Fusion For Energy, la domestic agency responsabile del contributo europeo al progetto ITER.

Inoltre è stata avviata un’importante collaborazione con la sezione dei dati nucleari della IAEA (International Atomic Energy Agency) che è responsabile dello sviluppo delle librerie FENDL, il riferimento per i calcoli nucleari del progetto ITER.

JADE è attualmente in fase di sviluppo, ma ha già dimostrato di avere un grande potenziale per poter aiutare a velocizzare ed aumentare la qualità del processo di V&V.

In questo modo, le limitate risorse disponibili possono essere concentrate sull’aumentare la qualità delle nuove release delle librerie invece che essere occupate in lunghi processi di V&V, limitando in questo modo anche l’influenza dell’errore umano.

Una volta che lo strumento sarà maturato a sufficienza, il piano è di rendere pubblicamente disponibile il codice sorgente di JADE in modo da poterne continuare lo sviluppo in modalità open–source.