我国人造太阳新进展，科技之光照亮未来能源之路

我国人造太阳新进展：数字孪生系统引领磁约束核聚变技术革命

在能源危机和环境问题日益严峻的今天，寻找清洁、高效、可持续的能源解决方案已成为全球共识，在这一背景下，核聚变能作为一种几乎不产生污染且能源储量巨大的新能源形式，被视为未来能源的希望之光，而我国在人造太阳——磁约束核聚变领域的新进展，无疑为这一目标的实现注入了强劲动力，新一代人造太阳“中国环流三号”启动新一轮物理实验，由中核集团科研团队自主研发的数字孪生系统首次投入使用，标志着我国在人造太阳技术方面取得了重大突破。

一、我国人造太阳的发展历程与现状

人造太阳，即磁约束核聚变装置，是通过模拟太阳内部的核聚变反应，将轻核（如氢的同位素氘和氚）在极高温度和压力下聚变成重核（如氦），并释放出巨大能量的过程，这一技术不仅具有极高的能源转换效率，而且几乎不产生温室气体和放射性废物，是实现能源可持续发展的理想途径。

我国在磁约束核聚变领域的研究起步于上世纪六十年代，经过数十年的不懈努力，已经取得了显著进展。“中国环流三号”（HL-3）作为我国自主设计建造的磁约束核聚变大科学装置，是我国目前规模最大、参数最高的先进磁约束托卡马克装置，被誉为新一代人造太阳，该装置不仅在国内处于领先地位，在国际上也享有盛誉，吸引了来自法国、日本等全球17家知名科研院所和高校的参与，共同推动核聚变技术的发展。

二、数字孪生系统的创新应用

数字孪生系统作为新一代信息技术的代表，通过将物理实体与虚拟模型相结合，实现对物理实体的全方位、实时、精准监测与控制，在“中国环流三号”中，数字孪生系统的首次应用，为磁约束核聚变技术的发展带来了革命性的变化。

1、全方位实时精准监测

真空室烘烤是磁约束核聚变装置运行的关键一环，对提供高品质等离子体运行真空环境具有重要意义，这一过程涉及复杂的物理化学反应和高温高压环境，传统监测手段难以实现对整个过程的全面覆盖和精准监测，数字孪生系统以真空室温度场分布为核心对象，构建了准确的数字化模型，通过接收加热器和实体温度监测点的数据输入，利用虚拟传感器算法，实时输出完整的温度场分布，这一技术不仅实现了对真空室内部状态的全方位、高精度监测，还大幅提升了真空室烘烤过程的控制和响应能力。

2、保障安全稳定运行

磁约束核聚变装置在运行过程中，面临着高温、高压、强磁场等极端条件，任何微小的故障都可能引发严重的安全事故，数字孪生系统的应用，为装置的安全稳定运行提供了有力保障，通过实时监测和分析装置的运行状态，及时发现并预警潜在的安全隐患，有效避免了事故的发生，数字孪生系统还可以对装置的运行参数进行优化调整，提高装置的稳定性和效率。

3、奠定全域智能控制基础

数字孪生系统的成功应用，标志着我国在磁约束核聚变技术的数字关键核心技术上取得了重要进展，这一技术的突破，为全域智能控制的研发奠定了坚实基础，随着人工智能、大数据等技术的不断发展，数字孪生系统将与这些先进技术深度融合，实现对磁约束核聚变装置的智能化控制和管理，这将进一步提升装置的运行效率和安全性，推动磁约束核聚变技术向更高层次发展。

三、国际合作与全球影响力

在全球化日益深入的今天，任何一项重大科技成就都离不开国际合作的支撑，我国在磁约束核聚变领域的发展，同样离不开与国际社会的紧密合作。

1、国际联合实验

“中国环流三号”自去年底面向全球开放以来，已经吸引了包括来自法国、日本等全球17家知名科研院所和高校的参与，在今年首轮国际联合实验中，各国科研人员共同探索磁约束核聚变技术的奥秘，取得了多项重要成果，在国际上首次发现并实现了一种特殊的先进磁场结构，为磁约束核聚变技术的发展提供了新的思路和方法。

2、ITER组织合作

国际热核聚变实验堆（ITER）是目前世界上最大的磁约束核聚变实验项目，旨在验证和平利用聚变能发电的科学和工程可行性，我国于2006年正式签约加入ITER计划，并承担了多个核心关键部件的制造任务，近年来，中核工程联合体与ITER组织的合作不断深化，先后签署了多份重大合同，2024年11月4日签署的真空室模块坑内组装（SMPA）合同，标志着中核集团与ITER组织的合作迈上了新台阶，这一合作不仅彰显了中核集团在国际核能工程中的竞争力与影响力，还为未来实现更大突破开辟了新的路径。

3、全球责任与担当