La carte graphique de jeu permet un contrôle plus rapide et plus précis des expériences d’énergie de fusion


La carte graphique de jeu permet un contrôle plus rapide et plus précis des expériences d'énergie de fusion

Deux photos du réacteur prototype de l’équipe montrant les trois injecteurs avec (à droite) et sans (à gauche) les circuits (marqués en vert à droite) utilisés pour former des plasmas magnétisés dans chaque injecteur. Le GPU contrôle avec précision chacun de ces circuits, permettant aux chercheurs d’affiner la formation de plasma dans chaque injecteur. Les plasmas individuels se combinent ensuite et s’organisent naturellement en un objet en forme de beignet, semblable à un anneau de fumée. Crédit : Université de Washington

La fusion nucléaire offre le potentiel d’une source d’énergie sûre, propre et abondante.

Au cours de ce processus, qui se déroule également au , les plasmas, liquides composés de particules chargées, sont chauffés à des températures extrêmement élevées afin que les atomes fusionnent et libèrent beaucoup d’énergie.

Un défi dans la réalisation de cette réaction sur Terre est la nature dynamique des plasmas, qui doivent être contrôlés pour atteindre les températures nécessaires pour permettre la fusion. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Washington ont développé une méthode qui tire parti des avancées de l’industrie du jeu vidéo : ils utilisent une carte de jeu, ou GPU, pour faire fonctionner le système de contrôle de leur prototype de réacteur à fusion.

L’équipe a publié ces résultats le 11 mai dans Examen des instruments scientifiques.

« Vous avez besoin de ce niveau de vitesse et de précision avec les plasmas car ils ont une dynamique si complexe qui se développe à des vitesses très élevées. Si vous ne pouvez pas suivre, ou si vous prédisez mal la réponse des plasmas, ils ont la mauvaise habitude d’aller très rapidement dans la mauvaise direction », a déclaré le co-auteur Chris Hansen, chercheur principal à l’UW dans la division aérospatiale.

« La plupart des applications essaient de fonctionner dans une zone où le système est assez statique. Tout ce que vous avez à faire est de remettre les choses en place », a déclaré Hansen. « Dans notre laboratoire, nous travaillons sur le développement de méthodes pour maintenir le plasma actif dans des systèmes plus dynamiques où nous le voulons. »

Le réacteur expérimental de l’équipe UW génère des champs magnétiques entièrement dans le plasma, ce qui le rend potentiellement plus petit et moins cher que les autres réacteurs qui utilisent des champs magnétiques externes.







Les chercheurs de l’UW ont développé une méthode qui utilise une carte graphique de jeu pour contrôler la formation de plasma dans leur prototype de réacteur à fusion. Voici une vue de l’intérieur du réacteur : Le plasma (courants brillants) entre par les injecteurs situés sur le dessus de l’appareil puis forme un anneau autour des deux cônes visibles au milieu (vue ici du côté de l’anneau). Ces courants de plasma se déplacent très rapidement – cette vidéo ne dure que trois millièmes de . Crédit : Université de Washington

« En ajoutant des champs magnétiques au plasma, vous pouvez les déplacer et les contrôler sans avoir à « toucher » le plasma », a déclaré Hansen. « Les aurores boréales sont créées, par exemple, lorsque le plasma émanant du soleil pénètre dans le magnétique terrestre, qui le capte et le laisse s’écouler en direction des pôles. Lorsqu’elles frappent l’atmosphère, les particules chargées émettent de la lumière. »

Le réacteur prototype de l’équipe UW chauffe le plasma à environ 1 million de degrés Celsius (1,8 million de degrés Fahrenheit). C’est bien en deçà des 150 millions de degrés Celsius requis pour la fusion, mais suffisamment chaud pour étudier le concept.

Ici, le plasma se forme dans trois injecteurs sur l’appareil et ceux-ci se combinent et s’organisent naturellement en un objet en forme de beignet, comme un anneau de fumée. Ces plasmas ne durent que quelques millièmes de seconde, c’est pourquoi l’équipe avait besoin d’une méthode à grande vitesse pour contrôler ce qui se passait.

Jusqu’à présent, les chercheurs ont utilisé des technologies plus lentes ou moins conviviales pour programmer leurs systèmes de contrôle. L’équipe s’est donc tournée vers un GPU NVIDIA Tesla conçu pour les applications d’apprentissage automatique.

« Le GPU nous donne accès à une énorme puissance de calcul », a déclaré l’auteur principal Kyle Morgan, un scientifique sous-marin de la division aérospatiale. « Ce niveau de performances a été stimulé par l’industrie des jeux informatiques et, plus récemment, par l’apprentissage automatique, mais cette carte graphique fournit également une très bonne plate-forme pour contrôler les plasmas. »

À l’aide de la carte graphique, l’équipe a pu affiner l’entrée des plasmas dans le réacteur pour permettre aux chercheurs d’observer de plus près ce qui se passe lorsque les plasmas se forment – et éventuellement permettre à l’équipe de créer des plasmas à plus longue durée de vie qui sont plus proche des conditions de travail requises pour une performance de fusion contrôlée.

« La plus grande différence concerne l’avenir », a déclaré Hansen. « Avec ce nouveau système, nous pouvons essayer des algorithmes plus récents et plus avancés qui pourraient fournir un bien meilleur contrôle, ce qui peut ouvrir un monde de nouvelles applications pour la technologie du plasma et de la fusion. »


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Plus d’information:
KD Morgan et al., Contrôle de rétroaction à grande vitesse d’un injecteur à hélicité magnétique oscillant à l’aide d’une unité de traitement graphique, Examen des instruments scientifiques (2021). DOI : 10.1063 / 5.0044805

Fourni par l’Université de Washington

Citation: La carte graphique de jeu permet un contrôle plus rapide et plus des expériences d’énergie de fusion (2021, 22 juillet), consulté le 22 juillet 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-07-gaming-graphics-card-faster- précis .html

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