L’intelligence artificielle pour la détection automatique d’OVNIs dans WEST

Dans les dispositifs de fusion magnétique, l’érosion des composants face au plasma provoque l’émission de micro particules, surnommées OVNI ou UFOs (Unidentified Flying Objects), qui en pénétrant dans le plasma peuvent entrainer son extinction brutale. Une méthode de détection automatique par intelligence artificielle a été mise au point pour étudier les conditions de leur apparition, leur comportement et leur impact sur le plasma.

Les composants face au plasma d’un dispositif de fusion sont en constante interaction avec celui-ci. Cette interaction peut provoquer une érosion importante qui se traduit par l’émission d’atomes qui finissent par se redéposer sur les parois sous forme de dépôts. Sous l’effet des contraintes thermiques ces dépôts peuvent se fragmenter et émettre des débris, surnommées UFOs, au sein du plasma périphérique. Lorsqu’ils pénètrent dans le plasma confiné ils entrainent un refroidissement brutal par rayonnement qui peut provoquer une extinction complète du plasma ou disruption. Lors de la campagne WEST high fluence de mars–avril 2023, environ 35 % des disruptions ont été attribuées à la présence d’UFOs.

Afin de déterminer les zones d’émission et comprendre les conditions de leur apparition, le CEA-IRFM a développé et mis en service UFOund, un outil basé sur l’intelligence artificielle. Conçu à partir des images fournies par les 12 caméras infrarouges du système de protection de la paroi de WEST, il identifie automatiquement la présence d’UFOs dans ces séquences. UFOund permet ainsi de dépasser les méthodes traditionnelles (par seuillage ou soustraction d’image), souvent mises en défaut par la complexité et l’évolution rapide des scènes thermiques [1].

Un autre atout majeur de UFOund réside dans sa capacité à fournir des cartes de localisation et des trajectoires de particules, sans nécessiter d’annotations manuelles supplémentaires. Cette fonction de segmentation automatique représente un gain de temps considérable, tout en apportant une vision plus précise du comportement des UFOs (figure 1).

Figure 1 : Images infrarouges superposées montrant le passage d’un OVNI/UFO se détachant du divertor bas de WEST, et se déplaçant de la gauche ves la droite de l’image, et de son reflet sur le tungstène du divertor.

UFOund est intégré dans la chaîne d’analyse post-expérience plasma de WEST. Dès la fin d’un plasma, l’ensemble des vues infrarouges est analysé en quelques minutes, et les UFOs détectés sont stockés dans une base de données dédiée. Un tableau de bord interactif permet aux personnes en charge de la protection de la première paroi en salle de contrôle de visualiser les UFOs identifiés et d’évaluer rapidement leur rôle dans une éventuelle disruption. Le gain de temps et la précision de détection apportés par UFOund en font un outil indispensable pour déterminer si les conditions du plasma peut être répétées sans modification, ou si elles nécessitent des ajustements.

L’apport de UFOund est double : d’une part, il accélère la prise de décision entre deux expériences en automatisant une tâche de recherche dans les images jusqu’ici chronophage, et d’autre part, il renforce la protection de la machine en offrant un suivi systématique et fiable des UFOs. Enfin, les UFOs détectés pendant les campagnes expérimentales sont stockés dans une base de données dédiée. Celle-ci sert de référence pour leur analyse et pour le développement d’autres méthodes permettant la caractérisation physique de ces UFOs. Au-delà de WEST, cette approche ouvre des perspectives pour les futures machines de fusion comme ITER, où la complexité et la quantité de données exigeront de tels outils d’analyse automatisée.