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《日英加强核聚变合作》

  • 来源专题：能源情报网监测服务平台
  • 编译者： 郭楷模
  • 发布时间：2024-07-26

  • 英国惯性聚变能源开发商 First Light Fusion 接待了日本政府代表团，该代表团由日本文部科学省副大臣今枝宗一郎率领。此次访问正值英国和日本寻求在商业聚变能源研究方面开展更紧密合作之际。

    在 7 月 23 日的访问中，First Light 与日本代表团举行了圆桌会议，代表团由 First Light 首席财务官 David Bryon 和其他董事会高级成员带领。随后，代表团参观了 First Light 的技术设施，包括欧洲同类设施中规模最大的脉冲功率设施 Machine 3。

    First Light 表示，此次会议在其位于牛津的总部举行，是英国和日本在私营和公共部门层面就快速推进聚变商业化而不断深化的伙伴关系的最新合作。

    作为 First Light 商业核聚变战略的一部分，该公司将寻求与其他拥有驱动器能力的组织和核工程公司合作，充分利用其独特的放大器技术。该公司表示：“这为商业核聚变能源提供了最快、最简单的途径，而日本在核工程领域拥有无与伦比的、享誉世界的专业知识，因此有望成为其中的关键合作伙伴。”

    去年 4 月，日本政府启动了“聚变能源创新战略”，这是一项旨在支持“实现聚变能源成为世界下一代能源”的综合战略。继最近取得技术突破(包括美国国家点火装置于 2022 年 12 月演示点火的惯性聚变能源)之后，日本政府已将聚变研究作为其未来能源战略的重要支柱。

    日本战略的一部分是与作为全球领先的核聚变参与者的英国加强合作。今年 5 月，First Light 参加了英国大使馆在东京举办的一场活动，该活动汇集了英国和日本核聚变行业以及两国政府的代表。

  • 原文来源：https://www.nengyuanjie.net/article/94958.html
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  • 《核聚变领域掀起人工智能应用热潮》
    • 来源专题：能源情报网监测服务平台
    • 编译者：郭楷模
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    • 随着人工智能（AI）加速向各行各业渗透，其在核聚变领域也掀起新一波科研与应用的探索热潮。 4月21日，一场“受控核聚变与人工智能技术”为主题的学术会议在河北廊坊举行。会议由中国核学会核聚变与等离子体物理分会主办，吸引学界和业界近200位头部尖端人才参加。 在三天时间里，上百位专家以主旨报告、墙报张贴的方式分享各分支板块对聚变领域人工智能研究的最新成果与经验，涉及AI在核聚变装置运行控制中的应用、受控核聚变的智能模拟、聚变装置数字化与智能化平台等多个前沿课题。 有专家在现场接受媒体采访时直言，在高温超导技术与人工智能的加持下，聚变研发正从“永远50年”进入“10—20年”窗口期，商业公司的高效运作可能进一步缩短时间。目前，业内开始倾向于形成一个新共识——最快在2035年，就有望看到聚变商业应用的曙光。 AI赋能作用开始显现 “近年来，AI在等离子体物理与可控核聚变研究领域展现出强大的赋能作用。深度学习、强化学习等前沿算法技术被引入，应用于等离体模型程序的加速计算、复杂物理现象的实时识别与预测，以及聚变装置智能化运行控制等场景，带来一系列令人鼓舞的技术突破。”核工业西南物理研究院（以下简称“西物院”）聚变科学所党委书记李永革在会上指出。 那么，AI究竟能为可控聚变带来哪些助力？ “等离子体的约束与控制是聚变的关键难题之一。”北京大学应用物理与技术研究中心特聘研究员康炜解释，在聚变研究中，等离子体需要控制的参数高达上百个，以前只能凭经验估计形成方案，难以支撑实时应用，但在引入AI后就能同时实现多参数的协调控制，并快速迭代优化设计，从而大大加速稳态控制实现的可能性。 2022年12月，美国国家点火装置NIF在AI助力下成功实现能量输出大于激光能量输入（能量增益Q>1）的可控核聚变反应突破，在理论上验证了核聚变商业化的可能性。2023年，普林斯顿大学研究人员利用美国DIII-D国家核聚变设施的实验数据，训练出一种人工智能模型，能够提前300毫秒预测被称为“撕裂模不稳定性”的聚变堆等离子体不稳定性，有效避免了因等离子体不稳定导致的核聚变反应中断。 在中国，研究人员发现，通过部署应用数据模拟器，可将聚变实验装置中生成一炮（核聚变实验的一次等离子体放电过程称为一炮——编者注）控制策略的耗时从数天压缩至0.5小时，这在中国环流三号上已得到验证。 《中国能源报》记者从会上获悉，中国环流三号先后与之江实验室、浙江大学、南开大学、北京大学开展人工智能相关的联合实验提案，以破裂预测、EFIT-NN为代表的人工智能模块已实现实验常态化运行。此外，新奥集团（以下简称“新奥”）则以数智球形环装置为载体，着眼于聚变反应堆从设计、建造到运行全生命周期的安全管理需求加速聚变研发，目前在聚变数据平台、数字孪生系统、智能控制方面取得一系列进展。 另外，AI还可以在聚变相关知识整理和积累方面发挥重要作用，让不同背景的人才能快速进入聚变领域。 “人工智能将引发聚变的研发范式产生巨变，从而加速聚变研发进程。”新奥能源研究院院长刘敏胜接受《中国能源报》记者采访时表示，目前新奥已开发聚变领域的大模型数据库，结合大模型技术进行应用，显著提高科研人员的学习效率；2024年，新奥在“玄龙-50U”装置上实现利用人工智能技术对等离子位形的控制，并基于神经算子方法，开发装置的数字孪生系统，多物理场耦合仿真的速度相较传统商业软件提高了4个量级。 可控核聚变按下加速键 从2022年NIF实现净能量增益，到今年1月托卡马克装置（如EAST）实现千秒级高约束模运行，再至今年3月中国环流三号首次突破电子、离子温度“双亿”摄氏度，以及近日“玄龙-50U”氢硼等离子体实现百万安培电流，一系列阶段性突破均表明，聚变的科学可行性将得到全面验证。 “NIF目前已实现约5倍的能量输出与激光能量输入比(Q=5)。”康炜表示，从这一点上看，可控核聚变已实现，下一步业界非常看好其商业化。 值得注意的是，近年来，全球范围内“国家队”之外的私人资本在聚变领域日渐活跃。有数据显示，近五年，全球私人资本在聚变领域的投入已超50亿美元，远超政府项目。截至2024年底，全球核聚变行业已集聚45家民营公司，2024年投入私营聚变公司的公共资金增长了50%以上。 多位专家一致认为，随着相关技术突破及资本涌入，可控核聚变商业化已按下加速键。 比如，新奥计划在2035年建成商业示范堆，而美国Helion、中国星环聚能则计划在更早的2030年前实现这一目标，远早于此前业内普遍期待的“2050年之后”。 在康炜看来，当下行业信心大增的原因有两个：一是在磁约束领域，近年来高温超导技术已开始逐渐大规模转向工业应用，极大降低磁体相关的设备制造成本，丰富了应用经验；二是人工智能的突然爆发，对聚变界形成极大推动。 从当前行业发展态势看，中国聚变界对于人工智能的关注度丝毫不亚于国际，近两年与之相关的项目正呈现多点开花、全面爆发之势。 “西物院在受控核聚变与人工智能的交叉领域已有15余项相关领域科研课题，在实验数据智能分析与预测，数据驱动的仿真建模，聚变装置智能化运行等方面形成了典型应用能力。”李永革说，“我们切实感受到人工智能技术为聚变领域注入的新活力。” “这两年，我们团队的科研项目经费每年都翻倍增长。”康炜亦坦言，“今后5—10年，聚变都将是一个非常火热的行业。在国际上没有技术代差的情况下，基于国内强大的产业链综合制造优势，相信最快实现聚变发电的装置一定在中国。” 生态融合有待加码 在聚变研究中，因为实验环境复杂，获取高质量、完整的数据面临诸多困难，这将对AI模型的训练效果和预测准确性产生极大影响。 “虽然目前人工智能在聚变实验数据的处理、控制、破裂预测等各分支领域都有广泛应用，但应用深度只处于起步阶段。”哈尔滨工业大学教授王晓钢指出，通过60多年的探索，我国在聚变领域已积累大量数据，为下一步人工智能的深度探索奠定了良好基础。“但在各单位都有数据保密要求的情况下，现在面临的最大挑战是数据共享。” 另一方面，AI和聚变都有各自的语言范式，若将AI应用于聚变研究，需要既懂AI又懂聚变的复合型人才，但目前这类人才全面缺乏，而且跨学科合作也面临诸多障碍。“在这种情况下，AI和聚变两方都必须以开放的心态去聆听、理解对方的语言，以此形成真正的交互。”新奥能源研究院聚变人工智能科学家赵寒月说。 “实际上，目前聚变仍处于以深度学习、强化学习为主的‘小模型’时代。”赵寒月指出，外部大模型技术的飞速发展，给聚变行业带来新机遇。“大模型可以通过建立行业的知识平台，达到know—what的程度，但在聚变研究中更需要的是解决实际问题，这就需要至少到know—how的程度。聚变大模型目前朝着这个方向探索，未来有望对加速聚变研发发挥出关键作用。” 赵寒月认为，聚变与人工智能两个尖端领域的交叉需要全行业共同参与。“在大模型领域，DeepSeek以开源方式战胜了闭源，获得爆发式增长。和大模型类似，聚变未来也应该是开放的，要把各种可能的能力、资源都融进来，以生态融合推动快速发展。聚变人工智能领域更应该这样，因为技术爆发太快，闭源就是固步自封。” 据了解，新奥目前与北京大学、南开大学等多家高校开展战略合作，成立了聚变智能联合实验室，致力于开展聚变物理与人工智能学科交叉研究，为行业培养高端后备人才，加速聚变技术突破。
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  • 《美国加大对聚变能源的投资》
    • 来源专题：大气污染防治
    • 编译者：APC
    • 发布时间：2021-03-15
    • 颇具影响力的能源部（DOE）咨询委员会建议美国积极开展聚变能源的部署，包括对技术和设备进行投资，以支持LLNL国家点火设施（NIF）的核心任务之一，为建立核聚变奠定基础。发展惯性聚变能（IFE）。 该报告称霸未来：融合与等离子体，由十二月份批聚变能科学顾问委员会（FESAC）。紧随其后的是2月美国国家科学，工程和医学研究院（NASEM）的报告，呼吁采取积极行动，尽快在2035年建造美国的试验性聚变电站。 FESAC的报告编制了两年，根据美国能源部科学办公室的聚变能科学（FES）计划，为美国的聚变能和等离子体科学提供了长达十年的愿景。NFS＆PS物理学??家FESAC成员兼报告小组委员会的Tammy Ma说，LLNL是等离子体物理社区规划过程的主要参与者，该过程为该报告的十年战略计划奠定了基础。 FESAC和NASEM的报告都侧重于磁聚变能量（MFE）技术的发展，以法国的ITER实验为例；美国是参加ITER的35个国家之一，目前已完成了70％以上的目标，并计划在2025年首次进行等离子操作。 但是，这些报告承认必须同时追求包括IFE在内的其他政府和私人融合技术，而FESAC的报告指出，NIF在点火方面取得了“巨大进步” 。这两份报告都呼吁与联邦，国际和私人投资者建立合作伙伴关系，并概述了NIF一直致力于融合和等离子体研究的增长机会（请参阅“十年报告重点介绍了NIF对等离子科学的贡献。”） 报告中与LLNL工作有关的要点和建议包括： 即使在没有增长预算的情况下，也要重新启动IFE程序。 继续为与NNSA共同赞助的高能量密度实验室等离子体（HEDLP）计划提供强有力的资金支持。 在LLNL支持的SLAC国家加速器实验室中完成极端情况下物质（MEC）升级的设计和施工。 协调高强度激光研究计划（FES与其他联邦机构的合作）。 致力于开发由NIF＆PS设计和开发的，类似于高重复频率高级PB激光系统的数兆瓦（万亿瓦）激光设备和美国的高重复频率高强度激光设备。先进的光子技术计划；HAPLS已于2017年6月交付给捷克共和国的Extreme Light Infrastructure Beamlines Facility。 强烈支持LaserNetUS，如果预算允许，可以进行积极的升级；LLNL的木星激光设备是LaserNetUS的成员，LaserNetUS致力于恢复美国的高强度激光研究 到2040年在美国建立一家聚变试点工厂。 强烈追求替代性和创新性融合概念。 最好与其他机构合作，建设和设计中型Z捏脉冲电源设施；LLNL目前正在桑迪亚国家实验室为Z机开发许多高级诊断程序。 为强大的公私合营计划提供支持。 “即使在预算不变的情况下，”报告负责人说，“做出了一定的准备，以确保以某种方式支持这些活动。无法建造新设施，但建议进行构思前的设计活动和技术开发。” 由能源部赞助的NASEM报告“将融合带入美国电网”描述了要使融合在2050年之前适时过渡到低碳经济中发挥作用所需要的科学和技术创新。NASEM计划要求进行试点到2028年进行电厂设计，并在2035年至2040年的时间范围内向电网增加聚变能。 报告说，几乎取之不尽的聚变能可以为美国电网提供清洁的，无碳的基准电力，在美国将其发电基础设施脱碳的过程中起着关键作用。聚变使用大量的氢燃料，不会产生长寿命或高水平的放射性废物。它本质上是安全的，并且是其他可再生能源的理想补充。
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