觀察丨當核聚變遇上AI——第四屆“受控核聚變與人工智能技術”學術會議觀察
來源：中國能源新聞網 時間：2025-04-28 15:55
見習記者 趙雅晴 中國能源新聞網記者 趙坤
在新一輪科技革命和產業變革迅猛發展的當下，人工智能作為關鍵驅動力方興未艾。它的出現大幅提升了人類認識世界和改造世界的能力，為經濟社會發展帶來了前所未有的機遇。
自動駕駛、具身智能等前沿技術逐漸融入大眾生活，DeepSeek、ChatGPT等大語言模型正全方位、深層次地重塑著各行各業。而當這股智能化浪潮涌至能源科學的前沿陣地，人工智能與受控核聚變這兩大“未來技術”的深度耦合，或將破解人類能源短缺的困局。
4月21日—23日，第四屆“受控核聚變與人工智能技術學術會議”在河北廊坊召開。來自核聚變與人工智能領域的專家學者和科研精英齊聚一堂，共同探討AI技術如何加速可控核聚變從實驗室走向商業化，以期為全球能源轉型出謀劃策。
人工智能：破解聚變難題的“鑰匙”
作為面向國家重大需求的前沿顛覆性技術，可控核聚變具有資源豐富、環境友好等突出優勢，是能夠最終解決人類能源問題的重要途徑之一。
但因可控核聚變反應過程極為復雜，涉及到眾多物理參數和相互作用，傳統的理論模型和計算方法在某些問題上難以全面、準確地描述和預測。而AI強大的數據處理和分析能力，可以從海量實驗數據中挖掘出隱藏的規律和特征，為核聚變研究提供新的視角和方法。
“人工智能在本質上可視為一種經驗公式，聚變領域是AI應用的最佳場景之一?！惫枮I工業大學物理學院教授王曉鋼坦言，聚變研究復雜程度高，許多問題至今難以從理論上完全搞明白，但聚變行業歷經60多年的研究積累，數據多且共享程度高，這使得人工智能“在聚變的各個方面都得到了非常廣泛的應用。”
新奧能源研究院院長劉敏勝結合新奧聚變研究實踐認為，人工智能將革新聚變研發范式，從而加速聚變的研發進程。“我們在‘玄龍-50U’裝置上實現了利用人工智能技術對等離子位形的控制，并基于神經算子方法開發了裝置的數字孿生系統，多物理場耦合仿真的速度相較于傳統商業軟件提高了4個量級。”
會上，核工業西南物理研究院的楊宗諭博士就《人工智能在HL-3（中國環流三號）托卡馬克控制運行中的應用》展開分享。
“人工智能能處理錯綜復雜的物理特征，其中較為典型的例子就是破裂預測?！彼硎荆入x子體參數較高時可能會發生破裂，超大的熱負荷將會給裝置帶來較大沖擊，而發揮AI不怕“繁瑣”的優勢，監測近百個診斷通道，可捕捉破裂先兆?！澳壳埃袊h流三號1.6MA放電調試階段，就成功應用人工智能技術預測破裂并實時反饋控制等離子體安全‘軟著陸’?！?/span>
中科院合肥物質科學研究院的蘭婷圍繞《EAST托卡馬克多模態診斷數據智能化挖掘》作報告，她提出，隨著裝置不斷升級，磁約束聚變研究進入燃燒等離子體環境階段，出現計算量更大、關鍵物理過程難以理解等情況，引入AI技術服務于未來聚變堆燃燒的等離子研究，并與物理規律相結合，可以提高AI模型泛化能力、增強對物理規律的理解。
“近年來，AI在等離子體物理與可控核聚變研究領域展現出強大的賦能作用，深度學習、強化學習等前沿算法技術被引入，應用于等離子體模擬程序的加速計算、復雜物理現象的實時識別與預測、聚變裝置智能化運行控制等場景，帶來了一系列令人鼓舞的技術突破?！焙斯I西南物理研究院聚變科學所黨委書記李永革表示。
可控核聚變：人類的“終極能源”
憑借高效處理海量實驗數據、精準模擬復雜核聚變反應過程的能力，人工智能大幅縮短研發周期、降低成本，已然成為核聚變商業化的“加速器”。
“AI與核聚變是共生關系?！崩钣栏镎J為，人工智能產業目前正面臨算力需求的指數級增長與能源供給的線性增長之間的矛盾，而聚變能源將為人工智能發展提供強大的能源支撐。
今年以來，我國核聚變行業取得了諸多顯著進展。新一代人造太陽“中國環流三號”首次實現原子核和電子溫度均突破1億攝氏度，綜合參數大幅躍升，進入燃燒實驗新階段；全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）首次實現1億攝氏度1066秒穩態長脈沖高約束模等離子體運行，再次創造了托卡馬克裝置新的世界紀錄，對加快實現聚變發電具有重要意義。
4月16日，新奧“玄龍-50U”球形環氫硼聚變裝置取得重大技術突破，實現了高溫高密度百萬安培（兆安）等離子體電流。劉敏勝在會上強調，“‘玄龍-50U’兆安電流實驗成功解決了電流產生和維持過程中的關鍵技術難題，讓等離子體電流達到1MA，溫度達到4000萬攝氏度。這是全球首次實現兆安級氫硼等離子體放電，該成果驗證了氫硼燃料在磁約束條件下實現高參數放電的科學可行性?！?/span>
作為中國開展聚變商業化開發的民企代表，新奧集團從2017年開始進入聚變能源研究領域，2022年正式確定球形環氫硼聚變技術路線。據劉敏勝介紹，氫硼聚變不產生放射性中子，安全性高，相比其他聚變更清潔；其所用的燃料氫和硼具備儲量豐富且易獲取的天然優勢，成本更低廉；不需要轉化成熱能，可以直接發電。
但相比氘氚聚變，氫硼聚變實現難度更大。“氫硼聚變需要更高的等離子體溫度（約10-20億攝氏度，超過氘氚的1-2億攝氏度）和更優化的磁場約束條件及輔助加熱功能。”新奧聚變實驗首席科學家石躍江說。
近年來，新奧借助數智球形環等載體，將聚變裝置知識數字化，結合人工智能技術，縮短實驗驗證周期，推動球形環氫硼聚變技術研發。在AI與核聚變相互賦能下，中國核聚變研究正以多元技術路線加速創新突圍。
與會期間，王曉鋼接受記者獨家專訪時提到，“目前，中國在聚變領域處于世界領先地位，近年來，我國為ITER（國際熱核聚變實驗堆）計劃順利推進貢獻了很多力量，這也為我國聚變人才儲備、技術儲備及產業鏈發展打下深厚基礎?！?/span>
石躍江表示，中國掌握磁約束聚變領域最全面的工程技術，并擁有完善的產業鏈支撐，依托雄厚經濟基礎，多元化布局有望推動可控核聚變研究加速突破。
責任編輯：沈馨蕊
