观察丨当核聚变遇上AI——第四届“受控核聚变与人工智能技术”学术会议观察

来源：中国能源新闻网 时间：2025-04-28 15:55

见习记者 赵雅晴 中国能源新闻网记者 赵坤

　　在新一轮科技革命和产业变革迅猛发展的当下，人工智能作为关键驱动力方兴未艾。它的出现大幅提升了人类认识世界和改造世界的能力，为经济社会发展带来了前所未有的机遇。

　　自动驾驶、具身智能等前沿技术逐渐融入大众生活，DeepSeek、ChatGPT等大语言模型正全方位、深层次地重塑着各行各业。而当这股智能化浪潮涌至能源科学的前沿阵地，人工智能与受控核聚变这两大“未来技术”的深度耦合，或将破解人类能源短缺的困局。

　　4月21日—23日，第四届“受控核聚变与人工智能技术学术会议”在河北廊坊召开。来自核聚变与人工智能领域的专家学者和科研精英齐聚一堂，共同探讨AI技术如何加速可控核聚变从实验室走向商业化，以期为全球能源转型出谋划策。

　　人工智能：破解聚变难题的“钥匙”

　　作为面向国家重大需求的前沿颠覆性技术，可控核聚变具有资源丰富、环境友好等突出优势，是能够最终解决人类能源问题的重要途径之一。

　　但因可控核聚变反应过程极为复杂，涉及到众多物理参数和相互作用，传统的理论模型和计算方法在某些问题上难以全面、准确地描述和预测。而AI强大的数据处理和分析能力，可以从海量实验数据中挖掘出隐藏的规律和特征，为核聚变研究提供新的视角和方法。

　　“人工智能在本质上可视为一种经验公式，聚变领域是AI应用的最佳场景之一。”哈尔滨工业大学物理学院教授王晓钢坦言，聚变研究复杂程度高，许多问题至今难以从理论上完全搞明白，但聚变行业历经60多年的研究积累，数据多且共享程度高，这使得人工智能“在聚变的各个方面都得到了非常广泛的应用。”

　　新奥能源研究院院长刘敏胜结合新奥聚变研究实践认为，人工智能将革新聚变研发范式，从而加速聚变的研发进程。“我们在‘玄龙-50U’装置上实现了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了装置的数字孪生系统，多物理场耦合仿真的速度相较于传统商业软件提高了4个量级。”

　　会上，核工业西南物理研究院的杨宗谕博士就《人工智能在HL-3（中国环流三号）托卡马克控制运行中的应用》展开分享。

　　“人工智能能处理错综复杂的物理特征，其中较为典型的例子就是破裂预测。”他表示，等离子体参数较高时可能会发生破裂，超大的热负荷将会给装置带来较大冲击，而发挥AI不怕“繁琐”的优势，监测近百个诊断通道，可捕捉破裂先兆。“目前，中国环流三号1.6MA放电调试阶段，就成功应用人工智能技术预测破裂并实时反馈控制等离子体安全‘软着陆’。”

　　中科院合肥物质科学研究院的兰婷围绕《EAST托卡马克多模态诊断数据智能化挖掘》作报告，她提出，随着装置不断升级，磁约束聚变研究进入燃烧等离子体环境阶段，出现计算量更大、关键物理过程难以理解等情况，引入AI技术服务于未来聚变堆燃烧的等离子研究，并与物理规律相结合，可以提高AI模型泛化能力、增强对物理规律的理解。

　　“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，应用于等离子体模拟程序的加速计算、复杂物理现象的实时识别与预测、聚变装置智能化运行控制等场景，带来了一系列令人鼓舞的技术突破。”核工业西南物理研究院聚变科学所党委书记李永革表示。

　　可控核聚变：人类的“终极能源”

　　凭借高效处理海量实验数据、精准模拟复杂核聚变反应过程的能力，人工智能大幅缩短研发周期、降低成本，已然成为核聚变商业化的“加速器”。

　　“AI与核聚变是共生关系。”李永革认为，人工智能产业目前正面临算力需求的指数级增长与能源供给的线性增长之间的矛盾，而聚变能源将为人工智能发展提供强大的能源支撑。

　　今年以来，我国核聚变行业取得了诸多显著进展。新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现原子核和电子温度均突破1亿摄氏度，综合参数大幅跃升，进入燃烧实验新阶段；全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）首次实现1亿摄氏度1066秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，再次创造了托卡马克装置新的世界纪录，对加快实现聚变发电具有重要意义。

　　4月16日，新奥“玄龙-50U”球形环氢硼聚变装置取得重大技术突破，实现了高温高密度百万安培（兆安）等离子体电流。刘敏胜在会上强调，“‘玄龙-50U’兆安电流实验成功解决了电流产生和维持过程中的关键技术难题，让等离子体电流达到1MA，温度达到4000万摄氏度。这是全球首次实现兆安级氢硼等离子体放电，该成果验证了氢硼燃料在磁约束条件下实现高参数放电的科学可行性。”

　　作为中国开展聚变商业化开发的民企代表，新奥集团从2017年开始进入聚变能源研究领域，2022年正式确定球形环氢硼聚变技术路线。据刘敏胜介绍，氢硼聚变不产生放射性中子，安全性高，相比其他聚变更清洁；其所用的燃料氢和硼具备储量丰富且易获取的天然优势，成本更低廉；不需要转化成热能，可以直接发电。

　　但相比氘氚聚变，氢硼聚变实现难度更大。“氢硼聚变需要更高的等离子体温度（约10-20亿摄氏度，超过氘氚的1-2亿摄氏度）和更优化的磁场约束条件及辅助加热功能。”新奥聚变实验首席科学家石跃江说。

　　近年来，新奥借助数智球形环等载体，将聚变装置知识数字化，结合人工智能技术，缩短实验验证周期，推动球形环氢硼聚变技术研发。在AI与核聚变相互赋能下，中国核聚变研究正以多元技术路线加速创新突围。

　　与会期间，王晓钢接受记者独家专访时提到，“目前，中国在聚变领域处于世界领先地位，近年来，我国为ITER（国际热核聚变实验堆）计划顺利推进贡献了很多力量，这也为我国聚变人才储备、技术储备及产业链发展打下深厚基础。”

　　石跃江表示，中国掌握磁约束聚变领域最全面的工程技术，并拥有完善的产业链支撑，依托雄厚经济基础，多元化布局有望推动可控核聚变研究加速突破。

　　责任编辑：沈馨蕊