在核聚变科学的前沿阵地，中国环流三号（HL-3）再次迈出重要步伐，其最新一轮物理实验引入了创新的数字孪生系统，为科研探索开辟了新路径。该系统在实验中首次亮相，便助力实现了真空室烘烤过程的显著优化，为等离子体的高速运动提供了更为理想的运行环境。
据中核集团核工业西南物理研究院的研究员刘晓龙介绍，得益于数字孪生系统的精准监测，真空室内的真空度实现了显著提升，从原先的10^-4帕跃升至2×10^-5帕，这一突破为等离子体在更高约束模式下的稳定运行奠定了坚实基础。
中国环流三号自今年8月首次实现1兆安培等离子体电流下的高约束模式运行以来，持续挑战科研极限。此次实验中，它将向1.6兆安培电流下的高约束模式发起冲击，并力求将等离子体温度提升至一亿摄氏度以上。刘晓龙强调，实现如此高温需确保真空室内接近极限真空，以避免等离子体粒子与大气分子碰撞导致动能损失。
烘烤过程对于获得极限真空环境至关重要。整个过程中，真空室每小时升温5度，并通过真空泵将杂质抽出，直至达到运行要求。然而，极端条件对设备安全性的要求极高，传统的传感器监测方式因测点有限而难以全面覆盖。为此，数字孪生系统的引入成为了关键。
刘晓龙表示，数字孪生系统通过在虚拟空间构建与物理实体一致的数字模型，实现了对烘烤过程的全方位实时精准监测。然而，模型建立初期，团队面临数据不足的挑战。为克服这一难题，团队利用仿真技术生成了大量虚拟数据集，并通过复杂的数据处理，确保了模型训练的准确性和可靠性。
依托先进的智能算法，数字孪生系统能够推导出真空室内各点的温度规则，并模拟出整个真空室的温度分布。这种三维渲染的可视化技术，不仅使实验进程更加易于操控，也让团队对真空室的掌握达到了前所未有的全面和精准。
刘晓龙透露，温度“孪生”只是团队向人工智能系统迈出的第一步。未来，团队还将开展应力、位移等不同参数的模拟，通过数字孪生获取更为丰富的数据，为理论研究提供有力支持。同时，数字孪生技术也有望在未来再造一个虚拟的聚变堆，与正在运行的聚变堆形成对应，进一步推动受控核聚变研究的发展。
