Un modèle coréen révolutionne les calculs pour le plasma nécessaire à la fusion avec l’Intelligence Artificielle.
Un nouveau modèle d’apprentissage vient d’être présenté par la Corée du Sud pour les calculs nécessaires au modèle prédictif à la génération de plasma nécessaire à la fusion nucléaire. Ce nouveau modèle “dopé” à l’IA est capable d’accélérer les calculs jusqu’à mille fois par rapport aux méthodes traditionnelles et pourrait s’avérer un outil précieux dans la quête du Graal énergétique.
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La Corée dévoile son nouveau modèle de calcul 1000x plus rapide pour prédire les interactions entre particules chargées dans les réacteurs à fusion nucléaire
Les chercheurs du Département de génie nucléaire de l’UNIST ont développé une approche basée sur l’intelligence artificielle pour considérablement améliorer les prédictions des états de plasma dans les réacteurs de fusion nucléaire. Le modèle, nommé FPL-net, utilise des opérateurs de collision Fokker–Planck–Landau (FPL) pour prédire les interactions entre particules chargées, un processus clé pour maintenir un environnement de plasma à haute température similaire à celui du soleil.
Réduction impressionnante du temps de calcul
L’équipe de recherche précise : “En exploitant la puissance des GPU et les techniques d’apprentissage profond, nous avons réduit le temps de calcul de 1 000 fois par rapport aux codes basés sur CPU traditionnels.” Cette avancée est essentielle pour les technologies de jumeau numérique, permettant des analyses turbulentes de réacteurs de fusion nucléaire complets ou la réplication de Tokamaks réels dans un environnement virtuel.
Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?
Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d’un objet physique, système ou processus (dans le cas présent un réacteur à fusion), qui simule son comportement en temps réel. Il utilise des données provenant de capteurs et d’autres sources pour maintenir sa précision et refléter l’état actuel de son équivalent physique. Les jumeaux numériques intègrent l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique pour améliorer la prise de décision et l’optimisation des performances.
Précision améliorée et validation rigoureuse
Le FPL-net, qui résout l’équation FPL en une seule étape, a démontré une précision exceptionnelle avec une marge d’erreur minime, validée par des simulations d’équilibre thermique. Ces simulations ont confirmé que l’exactitude de l’équilibre thermique ne peut être atteinte si des erreurs s’accumulent lors de simulations continues.
Cette étude montre que le FPL-net est un réseau neuronal entièrement optimisé pour la vitesse de calcul et formé sur des données représentant diverses conditions de température d’un plasma d’électrons sur une grille de vitesse bidimensionnelle.
Enjeux futurs et potentiel du modèle FPL-net
Bien que l’étude actuelle se concentre sur le plasma, les chercheurs soulignent que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour étendre les applications de ce modèle à des environnements plus complexes contenant diverses impuretés. Ils ont également noté que le FPL-net a démontré une relaxation complète de la température, une première pour un opérateur de collision FPL basé sur l’apprentissage profond.
Les grands projets de recherche en fusion nucléaire actuels
- ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) : Situé à Saint-Paul-lès-Durance en France, ITER est un projet international visant à démontrer la faisabilité de la fusion nucléaire comme source d’énergie. Il réunit 35 pays et vise à produire 500 MW de puissance. Malgré des retards, sa mise en service est prévue pour 2034.
- Sparc (Commonwealth Fusion Systems) : Ce projet, basé aux États-Unis, vise à construire un réacteur de fusion à petite échelle mais quasi-commerciale. Sparc devrait être opérationnel vers la fin de 2025 et pourrait atteindre une puissance de 140 MW.
- Tokamak West (CEA, France) : Bien que non destiné à la production d’énergie à grande échelle, ce tokamak a récemment battu un record mondial en maintenant un plasma pendant plus de 22 minutes. Il joue un rôle crucial dans la recherche sur la fusion.
- JET (Joint European Torus) : Situé au Royaume-Uni, JET a déjà démontré la production de puissance fusion, bien que sur de courtes périodes. Il reste un outil important pour la recherche préalable à ITER.
Le réacteur West et sa performance XXL de février
Le tokamak West du CEA a récemment battu un record mondial en maintenant un plasma pendant plus de 22 minutes, soit 1337 secondes. Cette performance a été réalisée à des températures de 50 millions de degrés Celsius. Le record précédent était détenu par le tokamak chinois EAST, avec une durée de moins de 20 minutes. Le tokamak West a également atteint un record de puissance avec 4 MW couplés lors d’une session expérimentale. Ces avancées sont cruciales pour préparer le projet ITER et améliorer la maîtrise de la fusion nucléaire.
Source :
Hyeongjun Noh, Jimin Lee, Eisung Yoon,
FPL-net: A deep learning framework for solving the nonlinear Fokker–Planck–Landau collision operator for anisotropic temperature relaxation,
Journal of Computational Physics,
Volume 523,
2025,
113665,
ISSN 0021-9991,
https://doi.org/10.1016/j.jcp.2024.113665
Image : Réacteur West (CEA)
