MJ Pueschel leidt nieuwe Plasma Micro-Turbulence Group bij DIFFER

Omdat zijn echtgenote Beata Tyburska-Pueschel, projectleider van DIFFER's Ion Beam Facility (Inside NWO-I portretteerde haar in de nieuwsbrief van juni 2020), wel fysiek op haar werk aanwezig moet zijn, verhuist Pueschel met zijn vrouw mee. Hij heeft vanuit Keulen voor de Universiteit van Wisconsin gewerkt, en vanuit Eindhoven voor de Universiteit van Texas. Nu, tijdelijk zonder een kantoor bij DIFFER, levert Pueschel vanuit huis wereldwijd bijdragen aan ongeveer twintig wetenschappelijke samenwerkingsverbanden.

Bevlogen idealist

Pueschel verdiepte zich al heel vroeg in plasma's. "Als jongen werd zijn interesse gewekt door de belofte van schone energie die fusie inhield", vertelt hij. "Maar tijdens mijn eerste college plasmafysica verschoof mijn fascinatie voor fusie als een soort idee uit de popcultuur naar de wiskundige complexiteit van de simulatie van plasma-microturbulenties".
Naast al zijn academische activiteiten, blijft Pueschel een bevlogen idealist, gedreven door de morele verplichting die hij voelt om de mensheid te helpen zichzelf uit de energiecrisis te innoveren, en door de ambitie om nieuwe kennis te creëren.

Instabiliteit

De energiecrisis is te wijten aan plasma-instabiliteit, heeft Pueschel eens gezegd. Hij legt uit dat de experimenten met fusie-energie in de jaren vijftig vooral stoelden op veel optimisme en erg weinig theoretische onderbouwing. Pas toen de experimenten steeds weer mislukten, ontstond de behoefte aan een dieper theoretisch begrip van wat zich binnenin een reactor afspeelt. Gaandeweg werd duidelijk dat de experimenten mislukten door warmteverlies als gevolg van plasma-instabiliteit. "Zonder instabiliteit en turbulentie zou het optimisme van de pioniers terecht zijn geweest, en dan zouden we nu over meer dan genoeg schone fusie-energie beschikken", stelt Pueschel.

Grote sprongen

De jaren vijftig liggen ondertussen bijna zeventig jaar achter ons. Waarom heeft het zo lang geduurd voordat we onze theoretische kennis konden inzetten om de experimenten te doen slagen?
"Het heeft eindeloos lang geduurd", vindt ook Pueschel. "Dit is deels het gevolg van een gebrek aan rekencapaciteit in het verleden. Het is pas sinds de jaren negentig mogelijk om theoretische voorspellingen op experimenten toe te passen. En we maken nog steeds grote sprongen vooruit. Ik kan nu binnen een dag dezelfde hoeveelheid rekenwerk laten uitvoeren, waar je twintig jaar geleden maanden mee bezig was. Elke nieuwe generatie supercomputers maakt het mogelijk om nieuwe dingen te doen en vergroot ons inzicht".

Knoppen

Pueschel's uiteindelijke doel is om de experimentalisten te helpen bij het realiseren van een betere opsluiting van plasma, waardoor er minder warmteverlies optreedt en de fusie efficiënter verloopt. Zijn bijdrage bestaat uit het uitvoeren van zeer complexe simulaties waarbij 10.000 tot 100.000 processorkernen tegelijk worden ingezet. Vervolgens deelt hij de verkregen kennis, zodat zijn DIFFER-collega's die tijdens experimenten kunnen toepassen. De kunst is om de simulaties te vereenvoudigen en te versnellen, zodat je ze kunt gebruiken voor realtime-controle van het plasma. "Het is vergelijkbaar met het richten van een camera op het plasma, waarbij de richting van de beweging wordt vastgelegd. Vervolgens bereken je vliegensvlug welke knoppen je moet bijstellen om het plasma weer in vorm te krijgen. Daar heb je natuurlijk computers voor nodig. De menselijk reactietijd is daar veel te traag voor."

Zeer gespecialiseerde code

De computercode die Pueschel gebruikt om verstoringsprocessen binnen plasma te modelleren wordt GENE genoemd: Gyrokinetic Electromagnetic Numerical Experiment. Wereldwijd kunnen slechts enkele mensen deze code toepassen en Pueschel is een van de mensen die deze code het langst heeft gebruikt. Zijn zeer gespecialiseerde kennis maakt dat hij een veelgevraagd adviseur is in samenwerkingsverbanden, van de Verenigde Staten tot in Europa en Japan. Voor DIFFER pakken deze internationale contacten op diverse manieren goed uit. Ze dragen bij aan de wetenschappelijke output en wereldwijde bekendheid van DIFFER, bieden promovendi en postdocs internationale ervaring, en creëren volop nieuwe financieringsmogelijkheden tussen instellingen.

Vaderschap

Ondanks het feit dat hij thuis moet werken en zijn collega's alleen online ontmoet, heeft Pueschel zijn draai in zijn nieuwe baan al gevonden na een warm en hartelijk welkom binnen de DIFFER-familie. Daarnaast werkt hij heel graag met studenten en promovendi. "Hoe meer studenten je hebt, hoe meer onderzoeksgebieden je kunt verkennen", zegt Pueschel. "En hoewel ik over een paar maanden écht vader hoop te worden, geeft het me op een bepaalde manier nu ook al veel voldoening om, elke keer dat een van mijn studenten afstudeert, jonge mensen volwassen te zien worden."

Meer informatie

Meer weten over MJ’s werk? Bezoek de website van zijn onderzoeksgroep: Plasma Micro-Turbulence

Nieuwsbrief Inside NWO-I, juni 2021
Tekst: Anouck Vrouwe, DIFFER
Copyright tekst en illustratie: DIFFER