人類距離可控核聚變還有多遠(yuǎn),？“人造太陽”：能源自由的愿景(5)

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2025-02-08 15:53:28 光明網(wǎng)

五是大尺度磁流體不穩(wěn)定性和大破裂控制問題,。聚變等離子體中還存在大量的不穩(wěn)定性,，這些“不穩(wěn)定性因素”會在不同程度上破壞核聚變反應(yīng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,。

探索交叉領(lǐng)域

人工智能嶄露頭角

近年來,，為開展“穩(wěn)態(tài)自持燃燒”問題的研究,，國際上各大裝置實(shí)驗(yàn)向著更高參數(shù)邁進(jìn),。我國的中國環(huán)流系列,、東方超環(huán)等可控核聚變裝置運(yùn)行不斷取得突破,，如國內(nèi)當(dāng)前規(guī)模最大,、參數(shù)能力最高的中國環(huán)流三號首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流高約束模運(yùn)行，創(chuàng)造我國磁約束聚變裝置運(yùn)行紀(jì)錄,。2023年在歐盟與日本合建的當(dāng)前規(guī)模最大托卡馬克JT—60SA上也實(shí)現(xiàn)了100萬安培等離子體放電,。2025年1月，東方超環(huán)創(chuàng)造了1066秒的高約束模等離子體運(yùn)行紀(jì)錄,。

近年來,，人工智能在可控核聚變研究領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的賦能作用。深度學(xué)習(xí),、擴(kuò)散模型等前沿技術(shù)被應(yīng)用于高精度等離子體模擬程序的加速計(jì)算等場景,，帶來技術(shù)突破。

2019年,，哈佛大學(xué)與普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì),，使用在美國運(yùn)行的DIII—D托卡馬克裝置上訓(xùn)練出的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以超過90%的正確率預(yù)警了JET裝置的破裂事件,。2022年,，谷歌旗下DeepMind團(tuán)隊(duì)與瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院合作使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)智能體在TCV托卡馬克上實(shí)現(xiàn)了限制器、常規(guī)偏濾器,、先進(jìn)偏濾器甚至雙環(huán)等離子體位形的控制,。2024年，韓國中央大學(xué)與普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)使用深度學(xué)習(xí)方法,，在KSTAR與DIII—D托卡馬克上成功預(yù)測了撕裂模不穩(wěn)定性的增長概率,，并結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，在提升等離子體比壓的同時對撕裂模增長概率進(jìn)行控制,。

國內(nèi)機(jī)構(gòu),、高校也在聚變與人工智能交叉領(lǐng)域開展了大量探索。中核集團(tuán)核工業(yè)西南物理研究院將破裂預(yù)測,、平衡反演代理模型,、邊緣局域模實(shí)時識別與控制等人工智能模塊應(yīng)用于核聚變裝置的控制運(yùn)行，有效解決了部分控制問題,。

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