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近日,新奥聚变团队在"玄龙-50U"球形环氢硼聚变实验装置上成功构建并验证了基于强化学习的等离子体位形实时智能控制系统,实现了高精度的等离子体位形智能控制与先进偏滤器位形。这一突破标志着我国在可控核聚变领域迎来人工智能赋能的关键里程碑,为氢硼聚变商业化进程注入强劲动力。
◆智能控制精准度达"毫厘之间"
该系统于2024年在"玄龙-50U"上部署并完成闭环验证,2025年上半年实现对等离子体电流和水平位置的精准控制,单次最长持续控制650毫秒。在近期实验中,新奥团队成功实现了对等离子体形状的控制,等离子体电流控制偏差小于10kA,水平位置(R)控制偏差小于2cm。
"这相当于在高速公路上驾驶一辆自行车,还要精准控制每根头发丝的摆动。"新奥能源研究院聚变实验首席科学家石跃江形象地比喻道。团队研发的多层级仿真环境,从时序数据驱动模型到高保真平衡演化模拟器,为强化学习算法提供了多样逼真的演练场,实现最快分钟级策略训练和离线交叉验证。
◆ 加热效率提升为氢硼聚变点火铺路
新奥联合南开大学共同研发的实时位形反演程序PT-EFIT,能在亚毫秒级别进行反演计算,为位形实时控制提供关键观测信息。这一突破有效增加了离子回旋波的耦合效率,显著提升了离子温度,为后续通过离子回旋-中性束协同加热实现高能粒子增益、降低氢硼聚变点火温度阈值奠定重要基础。
"氢硼聚变需要极高离子温度,传统控制方法难以应对。AI技术的深度介入,为聚变研发按下了'加速键'。"新奥能源研究院院长刘敏胜表示。
◆先进偏滤器位形破解热负荷难题
球形环装置因结构紧凑而面临极大的热负荷控制挑战。新奥研发团队开发了先进的偏滤器位形,将XPT位形定为下代装置"和龙-2"标准运行位形,通过在靶板附近引入次级磁零点,构建类似都江堰分流系统的双零点磁拓扑结构,有效降低靶板热流和电子温度、抑制物理溅射。
"这一位形的次级X点位置对偏滤器线圈电流的变化高度敏感,未来将结合鱼尾偏滤器概念,通过周期性调制偏滤器线圈电流,实现打击点的周期性扫掠。"团队专家介绍道。
◆战略意义:国家政策的完美响应
这一突破恰逢国家发改委与能源局最近发布的《关于推进"人工智能+""能源高质量发展的实施意见》,文件明确提出要"研发等离子体位形实时预测-磁约束参数自适应调控智能模型"。新奥的成果是对这一前沿战略布局最迅速、最有力的响应与实践。
"我们构建了完全自主可控的技术栈,摆脱了对特定商业软件的依赖,这不仅验证了人工智能在真实聚变装置控制中的可行性与有效性,更对助推可控核聚变发展具有战略意义。"刘敏胜强调。
◆从"玄龙-50U"到未来聚变
"玄龙-50U"是新奥集团自主设计建造的球形环氢硼聚变装置,2025年4月16日已实现全球首个百万安培氢硼等离子体放电,创下秒级1.2T以上磁场条件的国际新纪录。该装置已实现100%国产化,与"东方超环"(EAST)、"中国环流三号"(HL-3)并列国内聚变科研第一阵营。
"从清洁能源的产业深耕,到未来'终极能源'的深度探索,新奥为行业智能化转型积累了丰富实践样本。"新奥集团相关负责人表示,"步入'十五五'新阶段,新奥将紧扣客户'品质化、低碳化、智能化'的核心需求,融入物联传感、大模型、机器人等智能技术,为构建可持续发展的未来注入更多企业动能。"
随着等离子体位形智能控制技术的成熟,新奥聚变团队计划在2026年率先在"玄龙-50U"上实现氢硼聚变反应,为可控核聚变商业化进程迈入新阶段奠定坚实基础。这一突破不仅代表着中国在核聚变领域的技术进步,更彰显了中国民营企业在科技创新领域的担当与实力。
作为中国首家专注聚变能源商业化的民营企业,新奥自2017年起已累计投入40亿元研发,组建超300人的国际化团队,持续推动聚变能源的商业化应用进程。此次突破再次证明,中国在可控核聚变领域的"中国速度"正在重塑全球聚变研发格局。
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