« Une vitesse jamais vue » : des chercheurs multiplient par 15 l’analyse des réacteurs à fusion en réduisant 99,9 % des calculs

Les avancées technologiques récentes dans le domaine de la fusion nucléaire ont marqué un tournant significatif. Grâce à une nouvelle approche algorithmique, les chercheurs ont réussi à améliorer considérablement la prédiction des collisions de particules à haute énergie au sein des réacteurs de fusion. Cette innovation, qui réduit de 99,9 % les calculs nécessaires, promet non seulement de rendre la conception des réacteurs plus rapide, mais aussi de stabiliser ces systèmes complexes. L’inspiration derrière cette avancée provient des méthodes de détection de collision utilisées dans l’industrie du jeu vidéo, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour le développement de l’énergie de fusion. Ce texte explore les détails fascinants de cette réalisation et ses implications futures.

Application au KSTAR virtuel

Le professeur Eisung Yoon, avec son équipe du département de génie nucléaire de l’UNIST, a réussi à appliquer leur algorithme innovant au KSTAR virtuel (V-KSTAR), une réplique numérique sophistiquée de l’expérience de fusion sud-coréenne KSTAR. Cette avancée permet une meilleure visualisation des distributions de chemins lumineux dans les équipements de diagnostic optique et soutient l’analyse des perturbations du champ magnétique, souligne le professeur Yoon. En identifiant les collisions de particules 15 fois plus rapidement que la méthode Octree, ce système améliore significativement le suivi des faisceaux de particules neutres. L’énergie de fusion, considérée comme une source potentielle d’énergie propre et durable, repose sur l’injection de particules à haute énergie pour chauffer le plasma à des millions de degrés Celsius. Cependant, des collisions inattendues avec les parois du réacteur peuvent causer des dommages ou perturber le processus de fusion, rendant ce développement d’autant plus crucial.

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Adaptation des algorithmes de jeux vidéo

Pour surmonter les défis liés à la détection des collisions, l’équipe de l’UNIST a adapté les algorithmes de détection de collision couramment utilisés dans l’industrie du jeu vidéo. Contrairement à la méthode Octree, qui effectue des calculs constants dans tout l’espace du réacteur, le nouveau système utilise sa puissance de calcul uniquement lorsqu’une collision devient probable. Cette approche ciblée permet de contourner environ 99,9 % des calculs auparavant nécessaires pour surveiller environ 300 000 particules interagissant avec 70 000 triangles de paroi. De plus, le partitionnement des triangles de la zone de collision facilite le calcul des points d’intersection entre les trajectoires des particules et les surfaces murales, même au sein des structures tridimensionnelles complexes des réacteurs de fusion. Cet algorithme met en évidence les zones de concentration de chaleur sur la paroi intérieure de l’affichage V-KSTAR, permettant aux concepteurs sans connaissances spécialisées d’identifier intuitivement les zones à risque.

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Sécurité et stabilité améliorées

Une détection des collisions plus rapide et plus efficace se traduit directement par des itérations de conception plus rapides pour les réacteurs de fusion. De plus, la capacité accrue à prédire et à atténuer les collisions de particules contribue de manière significative à la sécurité et à la stabilité globales de ces machines complexes. L’équipe envisage désormais d’explorer le potentiel des superordinateurs GPU pour améliorer encore les performances de l’algorithme. « Nous prévoyons de poursuivre nos recherches basées sur des superordinateurs GPU, qui offrent des vitesses de traitement plus rapides que les ordinateurs CPU conventionnels. Cela facilitera les calculs à haute vitesse cruciaux pour nos projets en cours », a conclu le professeur. L’étude a été publiée dans la revue Computer Physics Communications.

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Ce développement fascinant soulève de nombreuses questions sur l’avenir de l’énergie de fusion et son impact potentiel sur notre quête d’une source d’énergie durable. Comment ces innovations transformeront-elles notre approche de la conception des réacteurs et pourront-elles rendre l’énergie de fusion une réalité commerciale dans un avenir proche ?

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