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[Stage M2] Détection automatique de motifs de réflexion dans les images infrarouges du tokamak WEST par apprentissage automatique

13 December 2022


Catégorie : Stagiaire


Titre du stage : Détection automatique de motifs de réflexion dans les images infrarouges du
tokamak WEST par apprentissage automatique

Durée du stage : 6 mois

Tuteur : M-H Aumeunier

Dans les machines de fusion thermonucléaire (tokamaks), les systèmes d’imagerie infrarouges sont des systèmes de mesure essentiels pour contrôler la température de surface des composants face au plasma (CFPs). Néanmoins l’interprétation des images infrarouge pour le contrôle temps réel est rendu compliquée par la présence de faux points chauds dans l’image provenant des multiples réflexions dans la machine entièrement métallique et radiative. L’objectif du stage est de mettre en œuvre une méthode de détection des motifs de réflexions dans les images expérimentales du tokamak WEST, applicable en temps réel, en utilisant les techniques d’apprentissage automatique assisté d’une simulation numérique détaillée (ou jumeau numérique) du diagnostic d’imagerie IR. Basée sur une comparaison qualitative entre images expérimentales et simulées, la méthode développée doit pouvoir s’affranchir d’un ajustement précis des modèles caméras à l’expérience (i.e. alignement parfait au pixel près et calibration au % près), difficile à atteindre en temps réel.

 

Le travail du stagiaire consistera à :

1) Générer une base de données d’apprentissage à partir d’un jumeau numérique (développée à l’IRFM) capable de simuler les images infrarouges observées dans un tokamak, avec et sans réflexions

2) Mise en œuvre d’un réseau de neurones (type auto-encodeur ou réseau convolutif) pour détection des anomalies (de type réflexions)

3) Application et validation aux images expérimentales du tokamak WEST, participation aux campagnes expérimentales de WEST Le stagiaire travaillera étroitement avec un étudiant en thèse qui travaille sur des techniques plus avancées d’IA visant une résolution quantitative du problème inverse pour retrouver la température des composants à partir des images infrarouge (en radiance).

Compétences : Machine Learning, développement python, traitement d’image, connaissance en optique

Site : Cadarache F-13108 SAINT PAUL LEZ DURANCE cedex

Description de l’unité :

L'Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM) est l'un des départements de la Direction de la Recherche Fondamentale du CEA. Depuis plus de 50 ans, son rôle est de mener des recherches sur une nouvelle source d'énergie : la fusion par confinement magnétique, en s'associant avec le programme Fusion européen. L'IRFM est installé sur le Centre CEA de Cadarache.

Les activités de L'IRFM sont structurées autour de trois axes de recherches de développement :

- contribuer à la réalisation du projet ITER (International Themonuclear Experimental Reactor) et ceux de l'Approche Elargie

- préparer l'opération scientifique d'ITER, à travers des activités d'expérimentation et de contrôle, ainsi que de théorie et de modélisation,

- établir les bases du futur réacteur de fusion.

Ces activités sont intimement connectées à un effort tout particulier de formation des générations futures de physiciens et de technologues de la fusion. L'IRFM a à sa disposition de nombreuses plateformes de R&D et de tests, dont le tokamak WEST (pour Tungsten (W) Environnement Steady-State Tokamak), transformation de Tore Supra en banc de test pour ITER. Le nouveau tokamak du CEA va permettre de tester des composants clé d'ITER : les PFU (Plasma Facing Unit) et de poursuivre les recherches en physique des plasmas, dans un contexte international grâce aux nombreuses collaborations mises en place.

Contact : marie-helene.aumeunier@cea.fr