近期,新奧聚變團隊在球形環裝置“玄龍-50U”上成功構建並驗證了基於強化學習的等離子體位形實時智能控製係統,實現了高精度的等離子體位形智能控製與先進偏濾器位形。
1.等離子體位形智能控製
該係統於2024年在“玄龍-50U”上部署並完成閉環驗證,2025年上半年實現對等離子體電流和水平位置的精準控製,單次最長持續控製650毫秒,近期在部分特定放電實驗中,初步實現對等離子體形狀的控製。至此,新奧在等離子體智能控製領域邁出關鍵一步。

研發團隊構建了從時序數據驅動模型—剛性狀態空間模型—gaobaozhenpinghengyanhuamoniqideduocengjifangzhenhuanjing,weiqianghuaxuexisuanfatigongleduoyangbizhendeyanlianchang,keshixianzuikuaifenzhongjicelvexunlianhelixianjiaochayanzheng。gaixitongkuaisubushushangxianbingyu“玄龍-50U”實驗控製係統交接控製策略實現實驗接管。
典型智能控製實驗中,等離子體電流的控製偏差小於10kA,等離子體水平位置(R)的控製偏差小於2cm ,並在近期成功實現了對形狀參數Rmax和拉長比的控製。
不同工況下20餘次放電實驗充分驗證了智能控製算法的可靠性和魯棒性。
2.ICRF耦合和加熱效果提升
新奧聯合南開大學共同研發的實時位形反演程序PT-EFIT,能在亞毫秒級別進行反演計算來識別等離子體的位置和邊界形狀,為位形實時控製提供至關重要的觀測信息。
denglizitizuiwaibihecimianweizhidejingquekongzhiweilizihuixuangongzhenjiaretigonglewendingdeweixingbaozhang,tongguotiaokongweixingkeyouxiaozengjializihuixuanbodeouhexiaolv,guancedaoduiliziwendudejiarexiaoguo。

這為後續通過離子回旋-中性束協同加熱實現高能粒子增益、降低氫硼聚變點火的溫度閾值、開展氫硼聚變反應的實驗驗證奠定重要基礎。
3.先進偏濾器位形
氫硼聚變反應需要極高離子溫度,球形環裝置因大半徑小、結構緊湊而麵臨極大的熱負荷控製挑戰。為有效控製熱負荷並抑製雜質,研發團隊開發了先進的偏濾器位形。
團隊將XPT位形定為下代裝置“和龍-2”標準運行位形,通過在靶板附近引入次級磁零點,構建類似都江堰分流係統的雙零點磁拓撲結構。
該位形具有極大的磁通展寬,可在較低的上遊分界麵密度下實現脫靶運行,能顯著降低靶板熱流和電子溫度、抑製物理濺射,還能屏蔽雜質反流,減少對主等離子體的汙染。

“玄龍-50U”實驗中,團隊利用SE設計平台優化了放電波形,成功實現並維持了穩定的次級X點,清晰觀測到Super-X及XPT位形的演化。
這一結果驗證了SE平台在先進位形放電波形設計上的可靠性。
實驗表明,XPT位形的次級Xdianweizhiduipianlvqixianquandianliudebianhuagaodumingan。jiyuci,weilaigongzuojiangjieheyuweipianlvqigainian,tongguozhouqixingtiaozhipianlvqixianquandianliu,shixiandajidiandezhouqixingsaolve。zhezhong“XPT拓撲+動態掃掠”協同機製,有望為球形環的高溫穩態運行提供更優的熱負荷管理方案。
托卡馬克裝置內的等離子體是高度非線性、多尺度、多(duo)變(bian)量(liang)耦(ou)合(he)的(de)複(fu)雜(za)係(xi)統(tong),傳(chuan)統(tong)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa)難(nan)以(yi)應(ying)對(dui)。人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)難(nan)題(ti)極(ji)具(ju)潛(qian)力(li)的(de)技(ji)術(shu)路(lu)徑(jing)。國(guo)家(jia)發(fa)改(gai)委(wei)與(yu)能(neng)源(yuan)局(ju)最(zui)近(jin)發(fa)布(bu)的(de)《關於推進“人工智能+”能源高質量發展的實施意見》就明確提出要“研發等離子體位形實時預測-磁約束參數自適應調控智能模型”。
新奧“玄龍-50U”的上述成果,是對國家這一前沿戰略布局最迅速、最(zui)有(you)力(li)的(de)響(xiang)應(ying)與(yu)實(shi)踐(jian),不(bu)僅(jin)驗(yan)證(zheng)了(le)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)在(zai)真(zhen)實(shi)聚(ju)變(bian)裝(zhuang)置(zhi)控(kong)製(zhi)中(zhong)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)與(yu)有(you)效(xiao)性(xing),而(er)且(qie)通(tong)過(guo)構(gou)建(jian)完(wan)全(quan)自(zi)主(zhu)可(ke)控(kong)的(de)技(ji)術(shu)棧(zhan),擺(bai)脫(tuo)了(le)對(dui)特(te)定(ding)商(shang)業(ye)軟(ruan)件(jian)的(de)依(yi)賴(lai),對(dui)助(zhu)推(tui)可(ke)控(kong)核(he)聚(ju)變(bian)發(fa)展(zhan)具(ju)有(you)戰(zhan)略(lve)意(yi)義(yi)。