中評社北京11月11日電／據科技日報報導，“真空室烘烤階段已經結束，我們獲得了非常好的真空狀態。”近日，新一代人造太陽“中國環流三號”啟動新一輪物理實驗，實驗中首次投入使用的數字孿生系統引發關注。11月8日，科技日報記者獨家連線採訪了研發團隊主要成員、中核集團核工業西南物理研究院研究員劉曉龍。他表示，借助數字孿生系統的精準監測，真空室烘烤過程取得顯著成效，等離子體運行環境的真空度提升了約一個數量級，從10—4帕提升到2×10—5帕。
“中國環流三號”於2023年8月25日首次實現1兆安培等離子體電流下的高約束模式運行。新一輪試驗中，它將挑戰1.6兆安培電流下的高約束模式運行，並朝著等離子體溫度超過一億攝氏度的目標前進。
“為了實現人類難以想象的溫度，微觀中的等離子體粒子高速運動。此時如果真空室中有大氣分子與其發生碰撞，會導致粒子喪失動能。”劉曉龍解釋，因此極限接近真空的環境，才能為等離子體高速運動提供保障。
“真空室烘烤的目的是獲得極限真空環境。”劉曉龍說，整個烘烤過程每小時升溫5度，用真空泵把烘烤懸浮的雜質抽走，直到真空狀態達到磁約束聚變裝置的運行要求。
越極端的條件對設備安全性要求越高，實驗準備階段的安全運行十分關鍵。“高溫烘烤時設備能不能承受，比如金屬受熱膨脹在不在安全範圍內，局部應力會不會過度集中等，這些都要密切關注。”劉曉龍說，過去依靠傳感器測點關注異常，並基於數據進行調整，但溫度測點分布非常有限，難以“地毯式”排查，如果有漏報，哪怕造成設備結構的微小損傷，都將對整個實驗造成不可挽回的損失。
追求極限真空的過程中，全盤監測是保障安全的基礎。“無論從準確度還是計算速度來說，過去神經網絡算法等人工智能技術水平難以達到科學重器的要求。”劉曉龍說，但近些年來，機器學習、深度學習等不斷成熟，有望對不同的實驗環節進行“孿生”再現。
首次投入使用的數字孿生系統是在虛擬空間構建一個和物理實體完全一樣的數字模型，實現對真空室烘烤過程的全方位實時精準監測。
模型建立之初，團隊遇到最棘手的問題是數據不夠。“烘烤過程一年僅運行約15天，對於機器學習需要的數據樣本量來說，可謂是‘杯水車薪’。”劉曉龍坦言，手頭衹有少量真實數據。
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