近期，新奧聚變團隊在球形環(huán)裝置“玄龍-50U” 上成功構建并驗證了基于強化學習的等離子體位形實時智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了高精度的等離子體位形智能控制與先進偏濾器位形。

1. 等離子體位形智能控制

該系統(tǒng)于2024年在“玄龍-50U”上部署并完成閉環(huán)驗證，2025年上半年實現(xiàn)對等離子體電流和水平位置的精準控制，單次最長持續(xù)控制650毫秒，近期在部分特定放電實驗中，初步實現(xiàn)對等離子體形狀的控制。至此，新奧在等離子體智能控制領域邁出關鍵一步。

研發(fā)團隊構建了從時序數(shù)據(jù)驅動模型—剛性狀態(tài)空間模型—高保真平衡演化模擬器的多層級仿真環(huán)境，為強化學習算法提供了多樣逼真的演練場，可實現(xiàn)最快分鐘級策略訓練和離線交叉驗證。該系統(tǒng)快速部署上線并與“玄龍-50U”實驗控制系統(tǒng)交接控制策略實現(xiàn)實驗接管。

典型智能控制實驗中，等離子體電流的控制偏差小于10kA，等離子體水平位置(R)的控制偏差小于2cm ,并在近期成功實現(xiàn)了對形狀參數(shù)Rmax和拉長比的控制。

不同工況下20余次放電實驗充分驗證了智能控制算法的可靠性和魯棒性。

2. ICRF耦合和加熱效果提升

新奧聯(lián)合南開大學共同研發(fā)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，為位形實時控制提供至關重要的觀測信息。

等離子體最外閉合磁面位置的精確控制為離子回旋共振加熱提供了穩(wěn)定的位形保障，通過調控位形可有效增加離子回旋波的耦合效率，觀測到對離子溫度的加熱效果。

這為后續(xù)通過離子回旋-中性束協(xié)同加熱實現(xiàn)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(huán)裝置因大半徑小、結構緊湊而面臨極大的熱負荷控制挑戰(zhàn)。為有效控制熱負荷并抑制雜質，研發(fā)團隊開發(fā)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系統(tǒng)的雙零點磁拓撲結構。

該位形具有極大的磁通展寬，可在較低的上游分界面密度下實現(xiàn)脫靶運行，能顯著降低靶板熱流和電子溫度、抑制物理濺射，還能屏蔽雜質反流，減少對主等離子體的污染。

“玄龍-50U”實驗中，團隊利用SE設計平臺優(yōu)化了放電波形，成功實現(xiàn)并維持了穩(wěn)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平臺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X點位置對偏濾器線圈電流的變化高度敏感。基于此，未來工作將結合魚尾偏濾器概念，通過周期性調制偏濾器線圈電流，實現(xiàn)打擊點的周期性掃掠。這種“XPT拓撲+動態(tài)掃掠”協(xié)同機制，有望為球形環(huán)的高溫穩(wěn)態(tài)運行提供更優(yōu)的熱負荷管理方案。

托卡馬克裝置內(nèi)的等離子體是高度非線性、多尺度、多變量耦合的復雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制方法難以應對。人工智能被認為是解決這一難題極具潛力的技術路徑。國家發(fā)改委與能源局最近發(fā)布的《關于推進“人工智能+”能源高質量發(fā)展的實施意見》就明確提出要“研發(fā)等離子體位形實時預測-磁約束參數(shù)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(zhàn)略布局最迅速、最有力的響應與實踐，不僅驗證了人工智能在真實聚變裝置控制中的可行性與有效性，而且通過構建完全自主可控的技術棧，擺脫了對特定商業(yè)軟件的依賴，對助推可控核聚變發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。