La plateforme d'IA de fusion par confinement de Yanchao Juneng couvre l'ensemble du processus de conception des stellarators

Récemment, la plateforme collaborative d'agents IA pour la conception de stellarators développée en interne par Yanchao Juneng a couvert l'ensemble du processus de conception, englobant la conception paramétrique zéro-dimensionnelle, l'optimisation de la configuration du plasma et l'analyse des performances, ainsi que l'évaluation de la faisabilité technique des bobines. L'entreprise affirme que la plateforme peut explorer plus d'un millier de configurations initiales et des centaines de milliers de solutions de bobines, réduisant le cycle d'itération de conception typique de plusieurs semaines à quelques jours.

Image conceptuelle du stellarator de Yanchao Juneng

Grâce à cette plateforme, la conception physique complète du stellarator supraconducteur de taille moyenne de Yanchao Juneng, avec un grand rayon de 2 mètres et un champ magnétique central de 3 teslas, a été achevée. Les travaux de conception des autres dispositifs en cours de développement de l'entreprise sont également menés sur la même plateforme.

Les stellarators génèrent directement un champ magnétique hélicoïdal à l'aide de bobines tridimensionnelles externes, sans avoir besoin de maintenir le confinement magnétique par le courant du plasma. Par conséquent, sur le plan physique, ils peuvent réduire le risque de disruption majeure auquel sont confrontés les tokamaks et offrent un potentiel de fonctionnement en régime permanent à impulsions longues. En 2025, le stellarator allemand Wendelstein 7-X (W7-X) a réalisé des progrès importants dans l'indice de « triple produit » lors de décharges de longue durée, attirant davantage l'attention sur la filière des stellarators.

Cependant, les stellarators sont confrontés depuis longtemps à des difficultés à la fois en matière de conception physique et de fabrication technique. D'une part, le calcul de l'équilibre du plasma tridimensionnel est complexe et exigeant en termes de calcul, et les cycles d'optimisation et de validation de la configuration sont longs. Prenons l'exemple de W7-X : sa préparation scientifique a débuté dans les années 1980 et le premier plasma a été obtenu fin 2015, soit plus de trente ans. D'autre part, la fabrication de bobines magnétiques tridimensionnelles non standard est très difficile. Les données montrent que le stellarator chinois « Lingyun » a été abandonné en raison d'une précision du champ magnétique insuffisante, et que l'expérience américaine National Compact Stellarator Experiment (NCSX) a été interrompue en 2008 en raison du coût trop élevé des bobines. Actuellement, le Large Helical Device (LHD) japonais et le W7-X allemand sont les stellarators supraconducteurs représentatifs déjà construits.

L'approche adoptée par Yanchao Juneng consiste à déployer des agents IA spécialisés à chaque maillon de la chaîne de conception et à les faire travailler en synergie via une plateforme unifiée. La plateforme intègre la génération de solutions candidates, la recherche d'optimisation, l'appel de solveurs, la vérification des résultats et l'évaluation physique en un flux de calcul parallélisable, réduisant ainsi les problèmes d'allers-retours entre la conception physique et l'évaluation technique dans le mode traditionnel.

Dans la phase de conception zéro-dimensionnelle, la plateforme part des objectifs du dispositif pour effectuer des calculs d'optimisation sur les paramètres globaux tels que les dimensions, le champ magnétique, le gain d'énergie et le temps de confinement, fournissant ainsi les paramètres de base pour la conception ultérieure de la configuration et des bobines. Dans la phase d'optimisation de la configuration, l'équipe a adopté la méthode de conception de configuration quasi-isodynamique (QI) SQuID et a mené des validations croisées sur la base d'outils de calcul et d'optimisation de stellarators internationalement reconnus tels que DESC, VMEC et SIMSOPT. L'entreprise affirme que, dans des conditions de fonction objectif multidimensionnelle, les distributions de champ magnétique obtenues par différents solveurs présentent une cohérence élevée.

Dans la phase d'optimisation des bobines, la plateforme intègre directement la fabricabilité des bobines comme contrainte, en optimisant conjointement la complexité géométrique, la courbure et les relations spatiales des bobines tout en contrôlant l'erreur du champ magnétique. Yanchao Juneng indique que la plateforme a déjà recherché et filtré des centaines de milliers de solutions de bobines, et peut, à partir du champ magnétique réellement généré par les bobines candidates, reconstruire inversement la configuration du plasma puis effectuer automatiquement une vérification physique. Seules les solutions qui passent simultanément les vérifications de configuration, de bobines et de performances physiques passent à l'étape suivante.

Selon la présentation de l'entreprise, l'ensemble du processus de conception par IA reste piloté par l'équipe de physique des stellarators. La définition des objectifs d'optimisation, le réglage des contraintes physiques, la fiabilité des résultats de calcul et la poursuite des solutions candidates sont tous examinés et décidés par les chercheurs ; les agents IA sont principalement chargés de la recherche à grande échelle et de l'exécution des processus. Dans ce mode, l'efficacité globale d'itération est multipliée par plus de 10, et l'échelle des solutions candidates et des tâches de calcul pouvant être traitées en parallèle au cours d'un même cycle de R&D augmente d'un à deux ordres de grandeur.

Actuellement, l'équipe technique de Yanchao Juneng fabrique des bobines supraconductrices tridimensionnelles prototypes. Par la suite, l'équipe de physique combinera la difficulté réelle de fabrication et le coût des bobines prototypes pour déterminer la configuration finale et la solution de bobines parmi plusieurs solutions candidates. Avec le raccourcissement du cycle de conception physique, le centre de compétition dans le développement des stellarators se déplacera davantage vers les capacités techniques telles que la fabrication de bobines magnétiques supraconductrices tridimensionnelles de haute précision.