近日，《自然通讯》Nature Communications刊登了EUROfusion联盟之一意大利研究团队的最新研究成果——《避免托卡马克反应堆结构崩溃面向控制的中断预测策略》。
在探索清洁能源的征途中，热核聚变技术因其巨大的能量输出潜力而极具吸引力。此技术基于高温等离子体中氢同位素原子核的融合，仿效太阳的能量来源，承诺了几乎无限的绿色能源。然而，实现这一愿景的道路并不平坦，托卡马克（Tokamak）装置——目前实现磁约束核聚变的主要候选者，面临着一个严峻的挑战：中断现象。
托卡马克配置中的主要技术障碍是破坏性崩溃而导致核聚变中断，形如这种突然终止的破坏性现象不仅危及装置安全，也是商业化过程中的主要瓶颈。金属壁的引入虽提高了燃料保持率，却加剧了对破坏性崩溃防范的挑战，特别是在超过容忍功率和电流的情况下，极大增加了崩溃发生的概率。
针对这一挑战，一系列在JET（联合欧洲环流器）上进行的实验提供了研究的基础。此次研究中的实验跨越了从氢到氚的同位素组成，包括关键的氘-氚（D-T）反应。
通过对数千个实验数据的深入分析，研究团队开发了一种创新的接近检测方法，这一方法可以预测中断的可能性以及其预期发生的时间点，为实时控制和预防策略的部署提供了科学依据。这一方法具有自适应性，能够基于物理学原理进行实时分析，是一次对于热核聚变中等离子体控制领域的重大创新。
此技术的核心在于其能够在等离子体放电的所有阶段，识别出导致中断的各种模式和信号。考虑到中断的多样性和复杂性，能够实时监测并预测这些事件的发生，为操作人员提供了宝贵的时间来采取措施，避免中断导致的损害。
此外，这项技术还具备了自我学习和适应的能力，能够随实验程序的不断发展和演变，持续改进其预测的准确性。这一点对于实现磁约束核聚变的技术进步至关重要。
此研究成果显著提高了未来商用托卡马克装置的可行性，对国际热核聚合实验反应堆（ITER）与示范热核聚变电站（DEMO）的开发具有积极影响。通过减少破坏性崩溃的风险，可以保障核聚合反应持续稳定运行，为清洁、安全的核聚合能提供了坚实的战略框架和技术保障。这一考量在我们距离实际应用商业核聚并发电站的旅程上，提供了一份值得依赖的工具与战略视角。