L’avenir de l’énergie de fusion nucléaire repose sur la compréhension des mystères du plasma, le quatrième état de la matière, qui présente un comportement complexe et dynamique. Les simulations avancées et l’apprentissage automatique permettent de prédire le comportement du plasma à l’intérieur des dispositifs de fusion, ce qui aide les chercheurs à améliorer leur conception et à garantir leur efficacité avant leur mise en œuvre pratique.
Réaliser et maintenir la fusion nucléaire est un défi scientifique complexe, les scientifiques cherchant à reproduire les conditions stellaires sur Terre. Nathan Howard, chercheur scientifique au MIT (PSFC), considère que la fusion nucléaire est l’une des solutions les plus importantes pour l’énergie propre et durable dans l’avenir. Il travaille avec son équipe du groupe de modélisation intégrée pour les expériences de fusion magnétique (MFE-IM) sur le développement de modèles mathématiques avancés pour simuler le comportement du plasma, et la précision de ces modèles est vérifiée à l’aide de données expérimentales pour garantir leur concordance avec la réalité.
Dans une étude récente, Howard a utilisé des simulations haute précision pour étudier la turbulence dans le plasma, l’un des facteurs clés influençant la stabilité et les performances des dispositifs de fusion nucléaire. Cette étude vise à vérifier que le dispositif ITER, la plus grande expérience de fusion en construction actuellement dans le sud de la France, atteindra ses objectifs lors de sa mise en service. Les résultats ont montré qu’il était possible d’atteindre le même niveau de production d’énergie tout en réduisant les entrées d’énergie, ce qui améliore considérablement l’efficacité de fonctionnement de tels dispositifs.
Cette étude a été réalisée en utilisant le code CGYRO, un outil de simulation avancé générant des modèles détaillés du comportement du plasma. Pour accélérer les prévisions, ces modèles ont été améliorés à l’aide du cadre PORTALS, un système reposant sur des techniques d’intelligence artificielle pour créer un simulateur rapide capable de reproduire les résultats de simulations complexes avec une grande précision. Après validation de ces modèles, les chercheurs ont pu explorer des scénarios de fonctionnement alternatifs qui pourraient réduire la consommation d’énergie sans affecter négativement les performances du plasma.
Les résultats ont confirmé que le scénario de base dans ITER pourrait produire une énergie dix fois supérieure aux entrées et ont révélé que la réduction des entrées d’énergie n’a pas d’impact significatif sur la température du noyau du plasma, ouvrant ainsi la voie à de futures améliorations qui pourraient augmenter l’efficacité des dispositifs de fusion.
Howard indique que cette étude représente une étape importante pour accélérer les recherches sur la fusion nucléaire, car elle peut être utilisée pour orienter la planification des expériences et améliorer les performances des dispositifs de fusion futurs. Il ajoute que les progrès continus dans le domaine des simulations et de l’intelligence artificielle renforcent les chances d’atteindre une énergie de fusion propre et efficace, rapprochant ainsi cette source prometteuse d’énergie d’une réalité tangible. Avec la poursuite des efforts de recherche, la fusion nucléaire pourrait bien être la solution optimale pour fournir une énergie durable répondant aux besoins mondiaux, sans pollution environnementale ni épuisement des ressources naturelles.
Décrypter le cœur de la fusion nucléaire à l’aide de simulations augmentées par l’intelligence artificielle
