关于内当作力市集而言，可控核聚变动力的酷爱酷爱重要。

它不但能给东谈主类带来无穷可握续的清洁动力，在安全性、环保性和经济性等方面也比其他类型的动力更具上风。

（来源：AI 生成）

当今，内行范围内关连鸿沟的科学家们，正在尝试通过托卡马克、惯性按捺核聚变等安设已毕可控核聚变。

就托卡马克阶梯来说，其标的在于督察高性能等离子体以产生弥散的聚变能量。

然则，这会受到由等离子体界限局域的不褂讪性所激发的瞬时能量爆发的梗阻。

而传统上用于阻拦这些不褂讪的 3D 磁场扰动的圭表，经常会裁汰聚变性能并加多其他不褂讪性风险，从而减轻聚变动力在内当作力市集会的经济竞争力。

为攻克这一局限，近期，来自好意思国普林斯顿大学和普林斯顿等离子体物理履行室的连系东谈主员，冷落了一种立异的 3D 磁场优化圭表。

欺骗机器学习、自合乎时刻以及跨设备才智，在好意思国通用原子能公司 DIII-D 安设和韩国 KSTAR 反映堆这两种托卡马克中，握续已毕与反映堆关连的芯部按捺条款，并能在不触发破损性爆发的情况下达到最高的聚变性能。

图丨托卡马克中的 3D 磁场线圈结构（来源：Nature Communications）

近日，关连论文以《托卡马克中无无益边际能量爆发的最高聚变性能》（Highest fusion performance without harmful edge energy bursts in tokamak）为题在 Nature Communications 上发表[1]。

普林斯顿等离子体物理履行室资深连系科学家 SangKyeun Kim、博士后里卡多·舒沙（Ricardo Shousha）和资深连系物理学家 Seong-Moo Yang 是第一作家，普林斯顿大学埃格曼·科莱曼（Egemen Kolemen）副培植担任通信作家。

图丨关连论文（来源：Nature Communications）

事实上，要思让等离子体已毕高聚变性能，必须达到一定的性能主义（G ∝ nτT）。该主义会跟着按捺改善因子（H89）的提高而加多。（编者注：nτT 指的是聚变三重积，其中 n 为等离子体密度、T 为温度、τ 为能量按捺时候，而 H89 则是归一化的能量按捺时候。）

当今，基于高按捺形状（H-mode, high-confinementmode ）着手的托卡马克，通晓过一个窄小的、约略增强 G 的按捺台基，来加多安设里面的等离子体压力。

关连词，这却会因等离子体的不褂讪性普及，形成危境边际能量突发，从而给反映堆的广博着手带来重要风险。

具体来说，这些边际突发事件会导致台基等离子体能量连忙粗心，然后对反映堆壁产生高达 20 兆焦耳/平方米的瞬时热流，进而驱使材料发生侵蚀和名义溶解，而这关于聚角色置来说是不可收受的。

因此，必须设备出用于阻拦边际突发事件、何况不影响主义 G 的圭表。

缺憾的是，天然科学家对此照旧作念出大王人尝试，但传统圭表在处理问题的同期，也会导致 H89 和 G 这两个主义远低于圭表的高按捺等离子体景色。

不仅如斯，传统圭表也会给 3D 磁场加多包括中断在内的诸多不褂讪风险，严重经由致使跳动边际突发。

“等离子体的不褂讪性可能导致聚角色置严重损坏，在买卖聚变容器中咱们不可容忍这种情况的出现。

咱们的连系鼓吹了该鸿沟的进展，并标明 AI 在异日经管聚变反映中不错进展紧迫作用，即在幸免不褂讪性的同期允许等离子体尽可能多地产生聚变能量。”科莱曼在普林斯顿大学发布的一份新闻稿中示意[2]。

相较于东谈主类，该连系冷落的圭表不仅约略快速优化聚变容器的诞生，以督察等离子体的褂讪着手，还能对中断进行瞻望，并在不褂讪性发生之前，完成经野心后需要转变的诞生。

“连系产生的收尾令东谈主印象潜入，因为咱们约略在使用调换机器学习代码的两种不同的托卡马克上已毕标的。”Kim 在调换的新闻稿中示意[2]。

也便是说，在两种托卡马克上，等离子体王人能在特地褂讪的条款下已毕 H 形状，即买卖发电所必需的形状。

据了解，这亦然连系东谈主员初次在与买卖可控核聚变动力部署相匹配的反映堆环境中已毕这一效果。

而这种复杂系统自动化、及时自合乎阁下的时刻，也为在托卡马克安设中最大化聚变遵循和最小化毁伤设备组件铺平了谈路，并为海外热核纯属反映堆等异日安设的发展奠定重要基础。

参考贵府：

1. Kim, S.K., Shousha, R., Yang, S.M. et al. Highest fusion performance without harmful edge energy bursts in tokamak. Nature Communications 15, 3990 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-48415-w

2.https://phys.org/news/2024-05-ai-intensive-aspects-plasma-physics.html

复旧：李传福

运营/排版：何晨龙

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