Il s’agit d’un processus qui pourrait être la clé des réacteurs de fusion nucléaire futurs
La fusion nucléaire est devenue l’un des objectifs les plus ambitieux de l’histoire de l’humanité. C’est l’aboutissement de tous les efforts de l’humanité pour créer une nouvelle source d’énergie propre, renouvelable et puissante qui pourrait nous aider à résoudre les problèmes énergétiques actuels de la planète. C’est un plan ambitieux, car il consiste à créer une étoile à l’intérieur d’un réacteur et à utiliser – pour expliquer de manière prosaïque – son plasma pour produire de l’énergie.
Jusqu’à présent, cela posait plusieurs problèmes, dont le principal était l’incapacité à maintenir le plasma à des températures élevées afin de ne pas endommager la technologie existante. Nous allons voir en détail comment ce progrès a été réalisé et pourquoi il est si significatif pour l’avenir. Bien qu’un des réacteurs à fusion les plus avancés se trouve en Asie, nous nous déplaçons aux États-Unis pour voir comment ils ont atteint un jalon sans précédent.
Fusion nucléaire plus durable grâce à l’IA
Les équipes de recherche de l’Université de Princeton et de l’Université de Chung-Ang à Séoul ont appliqué une technique innovante qui combine un faisceau de lasers et un accélérateur de particules appelé cyclotron, ainsi qu’un champ magnétique intense, pour retenir le plasma dans un environnement contrôlé, ce qui a été documenté dans un article pour la revue Nature.
La fusion nucléaire est un processus dans lequel des isotopes d’hydrogène fusionnent pour produire du plasma à des températures d’environ 65 millions de degrés Celsius. Mais maintenir ces températures de manière stable pour en tirer de l’énergie a toujours été un défi. Jusqu’à présent, les conditions nécessaires à la fusion avaient été maintenues pendant un maximum de 30 secondes, mais le plasma avait pu être stabilisé à une température inférieure pendant environ quinze minutes. La stabilité de la contenance du plasma est cruciale ; en cas de défaillance, le plasma doit être refroidi rapidement pour éviter d’endommager le réacteur à fusion.
Jusqu’à présent, des expériences avaient été réalisées en utilisant d’autres éléments pour la fusion, tels que le deutérium et le tritium. Cependant, ils sont moins énergétiquement efficaces.
Grâce à l’utilisation de l’apprentissage en profondeur (deep learning) par renforcement, une méthode a été développée pour prévenir et contenir la destruction du plasma. L’intelligence artificielle joue un rôle crucial dans ce processus, en calculant le moment précis où les lasers et le cyclotron doivent interagir pour maintenir le plasma à la température souhaitée. Cela nécessite une série de calculs qui seraient impossibles sans l’aide de l’IA, car un être humain ne peut pas effectuer ces calculs en moins d’une seconde.
DIII-D, le réacteur dans lequel ce progrès a été réalisé
Cette nouvelle méthode a été testée sur le DIII-D, le plus grand réacteur à fusion nucléaire actuellement en existence aux États-Unis. Là-bas, les mesures nécessaires ont pu être effectuées en seulement 25 millisecondes, c’est pourquoi nous disions qu’il s’agit d’un temps impossible pour les êtres humains. En tout cas, le DIII-D est un réacteur d’essai et l’on espère pouvoir réaliser ce type d’expériences sur l’ITER, le plus grand réacteur du monde et le seul capable de produire de l’énergie sans perte.
Pour résumer un sujet aussi complexe :
- Les équipes de l’Université de Princeton et de l’Université de Chung-Ang à Séoul ont utilisé un faisceau de lasers et un accélérateur de particules appelé cyclotron avec un champ magnétique intense pour retenir le plasma dans son environnement.
- Jusqu’à présent, le processus de fusion nucléaire a posé des problèmes en raison de la difficulté à maintenir le plasma résultant du mélange d’isotopes d’hydrogène à 65 millions de degrés Celsius.
- Actuellement, seules les conditions optimales pour la fusion nucléaire ont pu être maintenues pendant 30 secondes, bien que le plasma ait pu être stabilisé à une température moins élevée pendant environ quinze minutes.
- Si la contenance stable du plasma échoue, celui-ci doit être refroidi rapidement, car il pourrait endommager le réacteur à fusion.
- Grâce à l’apprentissage en profondeur (deep learning) par renforcement, une méthode a été développée et testée pour éviter la destruction de ce flux de plasma, comme le confirment les scientifiques de cette étude.
- Le rôle de l’IA consiste à calculer le moment où les faisceaux de lasers et le cyclotron interagissent pour maintenir le plasma chaud, car les calculs seraient impossibles pour un être humain.
- Cela a été mis en pratique dans le plus grand réacteur à fusion nucléaire du monde aux États-Unis, le DIII-D, où ces mesures ont été prises en seulement 25 millisecondes.
- L’ITER est le seul réacteur à fusion nucléaire capable d’avoir un bilan énergétique positif et c’est là où l’on aimerait le mettre à l’épreuve à l’avenir, une fois sa construction terminée.