L’algorithme inspiré du jeu vidéo détecte rapidement les collisions de particules à haute énergie pour les futurs réacteurs de fusion

Un algorithme innovant pour détecter les collisions de particules à grande vitesse dans les réacteurs de fusion nucléaire a été développé, inspiré par les technologies utilisées pour déterminer si les balles atteignent des cibles dans les jeux vidéo. Cette progression permet des prédictions rapides des collisions, améliorant considérablement l’efficacité de stabilité et de conception des futurs réacteurs de fusion.

Le professeur Eisung Yoon et son équipe de recherche du Département de génie nucléaire de l’UNIST ont annoncé qu’ils avaient réussi à développer un algorithme de détection de collision capable d’identifier rapidement les points de collision de particules à grande vitesse dans des dispositifs de fusion virtuels. La recherche est publiée dans la revue Communications de la physique informatique.

Lorsqu’il est appliqué au KSTAR virtuel (V-KSTAR), cet algorithme a démontré une vitesse de détection jusqu’à 15 fois plus rapide que les méthodes précédentes. Le V-Kstar est un jumeau numérique qui reproduit l’expérience de fusion de recherche avancée de Tokamak Advanced Research (KSTAR) coréenne dans un environnement virtuel tridimensionnel.

L’énergie de fusion, souvent appelée énergie solaire artificielle, repose sur l’injection de particules neutres à haute énergie pour chauffer le noyau du réacteur à des températures semblables à celles trouvées au soleil. Cependant, si certaines de ces particules s’éloignent de leurs chemins désignées et entrent en collision avec la paroi du réacteur, elles peuvent causer des dommages ou perturber le processus de fusion.

L’équipe de recherche a combiné des algorithmes de détection de collision de l’industrie du jeu pour relever ce défi de détection de collision, résultant en un nouvel algorithme qui fonctionne 15 fois plus rapidement que la méthode Octree traditionnelle. La méthode Octree divise l’espace en sections distinctes et vérifie la présence de particules dans ces sections; À l’inverse, l’algorithme nouvellement développé ne fonctionne que des calculs uniquement lorsque cela est nécessaire.

Auparavant, le processus de détection nécessitait des calculs constants d’environ 300 000 particules entrant en collision avec des murs divisés en 70 000 triangles. Avec la mise en œuvre du nouvel algorithme, environ 99,9% des calculs peuvent désormais être exclus grâce à des opérations arithmétiques simples. De plus, le partitionnement du triangle de la zone de collision facilite le calcul des points d’intersection entre les trajectoires des particules et les surfaces de la paroi, même dans les formes complexes tridimensionnelles des structures de réacteur de fusion.

Cet algorithme met efficacement met en évidence les zones de concentration de chaleur sur la paroi intérieure de l’écran V-KSTAR, permettant aux concepteurs sans connaissances spécialisées d’identifier intuitivement les zones de risque.

“Notre algorithme a permis à l’Institut coréen d’énergie de fusion (KFE) d’améliorer son simulateur de faisceau de particules neutres en l’étendant dans un cadre tridimensionnel”, a déclaré le professeur Yoon. “Cette progression permet une amélioration de la visualisation des distributions de chemins de lumière dans l’équipement de diagnostic optique et soutient l’analyse des perturbations du champ magnétique.

“En outre, l’algorithme de détection de collision que nous avons développé est une innovation technologique cruciale, jouant un rôle important dans l’expansion complète en trois dimensions de la KSTAR V au-delà du simple suivi des faisceaux de particules neutres.

“Nous prévoyons des recherches supplémentaires sur la base des superordinateurs GPU, qui offrent des vitesses de traitement plus rapides que les ordinateurs conventionnels du processeur. Cela facilitera les calculs à grande vitesse cruciaux pour nos projets en cours.”