成本可控
COST-CONTROLLED在设计、建造、调试、运行、维护与退役之间提前识别代价，降低全生命周期成本、实体试错和非计划停机。
FusionDigital / FUSION DIGITAL TWIN COMMUNITY
聚变数字孪生：支撑未来电厂成本可控 · 高效运行 · 可靠可用 · 安全可证
FUSION DIGITAL TWIN FOR FUTURE POWER PLANTS
LIFECYCLE COST CONTROL · EFFICIENT OPERATION · RELIABLE AVAILABILITY · EVIDENCE-BASED SAFETY
以经过验证的多物理模型、运行与实验数据及智能决策技术，贯通设计、建造、调试、运行、维护与退役全过程，为降低全寿命成本、提升系统效能和电厂可用率、强化安全论证提供持续更新、可追溯且带有不确定度说明的工程依据。
05已开放知识域195+代码与工具条目18+重点装置/项目2026-08证据截止
FUSION POWER PLANT VALUE
贯穿设计、建造、调试、运行、维护与退役，让聚变电厂的每个关键决策可计算、可验证、可追溯。
Across design, construction, commissioning, operation, maintenance and decommissioning, digital twins make critical decisions computable, verifiable and traceable.
高效运行
EFFICIENT OPERATION联动等离子体、热循环、辅机与电网约束，持续优化净电功率、可控工况和资源利用。
可靠可用
RELIABLE & AVAILABLE以状态估计、寿命预测和预测性维护提升任务成功率、设备可靠性与电厂可用率。
安全可证
EVIDENCE-BASED SAFETY以可信模型、实体试验和 V&V 共同形成可追溯的安全证据；数字孪生增强安全论证，但不替代实体验证。
00—01 / FUSION DIGITAL TWIN SYSTEM MAP
一个装置 · 一条数字主线 · 十项协同能力
聚变数字孪生不是三维外观，也不是一个万能求解器；它是贯穿设计、建造、调试、运行、维护升级与退役，以配置受控的数据、经验证的多保真模型和可追溯证据支撑人机决策的持续系统。
ONE ASSET · ONE DIGITAL THREAD · TEN COORDINATED CAPABILITIESCAPABILITY FOCUS / 能力聚焦
10 · 智能原生 / AI-NATIVE — 受治理的跨域赋能轨道
实体装置→诊断感知→数据基座→总体集成→人机交互→集成控制→安全与授权门
ONE CONFIGURATION-CONTROLLED DIGITAL THREAD
全生命周期 LIFECYCLE
μs—数十年以同一装置身份、配置基线和证据链连接全周期决策，同时容纳实时闭环与长期工程演化。
证据门：配置、时间、坐标、单位、不确定度、来源与 V&V 状态必须共同绑定。DIGITAL TWIN DECISION LOOP
观测 → 同化 → 估计 → 预测 → 量化不确定度 → 人机决策 → 安全执行 → 证据回写
点击任一模块查看输入、输出、AI 作用与可信边界；点击生命周期阶段查看能力权重如何随装置状态变化。
任何预测都必须绑定配置、时间、坐标、单位、不确定度、来源与 V&V 状态。NESTED CLOCKS / 嵌套时间尺度
μs—ms采集、联锁与快速保护ms—s状态估计、位形与稳定性控制s—h脉冲、排热、热工与辅机过程h—月实验计划、运行周期与检修年—数十年设计、老化、升级与退役
观测 / 数据流模型耦合配置 / 证据经验证控制AI 候选与加速
图中生命周期为示意性典型范围，不是项目工期承诺；模块强度表示相对参与程度，不表示技术成熟度或安全等级。维护升级与运行可重复交叠，能量转化对纯实验装置可能不适用。
十个模块包括：物理模拟、工程仿真、集成控制、诊断感知、能量转化、辅机模拟、人机交互、数据基座、总体集成、智能原生。人工智能不得直接连接装置执行器；安全相关动作仍由确定性保护、联锁、经验证控制逻辑和授权机制约束。
AI-NATIVE KNOWLEDGE OPERATING SYSTEM
让调研、证据、关系与更新，成为一套可持续运行的知识基础设施。
大模型只负责连接问题与已核验资料；论文、代码、装置和结论仍由结构化来源、权限、配额、审核与版本记录共同约束。模型不可用时，系统自动回退到确定性检索。
02 / KNOWLEDGE DOMAINS
从专业孪生走向总体集成与智能原生
十个知识域共同覆盖聚变电厂的物理规律、工程系统、运行认知、能量链、辅机、人机协同、数据与智能；总体集成和智能原生作为并列重点，将各域组织为可验证的整体能力。
已开放01 / PHYSICS
物理模拟
从平衡、输运、MHD、边界到中子学与整厂系统模型，建立多保真物理地图和集成模拟证据链。
14 类物理域 · 140+ 代码/平台进入知识域 ↗
已开放02 / ENGINEERING
工程仿真
把等离子体载荷连接到电磁、结构、磁体、热流体、中子、氚、安全与维护的工程裕量。
8 类工程域 · 55 个工具组进入知识域 ↗
已开放03 / INTEGRATED CONTROL
集成控制
按 T0–T9 控制任务与装置 / PCS 双索引，连接状态估计、位形、剖面、稳定性、排热、功率、保护、多执行器协调和可验证实时基础设施。
控制任务 · 装置 PCS · SIL/HIL · 论文代码进入知识域 ↗
已开放04 / DIAGNOSTICS & SENSING
诊断感知
从传感器、几何与标定出发，连接采集质控、反演层析、合成诊断、数据同化与实时决策接口，形成带不确定度和证据链的可信状态。
12 类诊断任务 · 97 项关键工作 · 18 个装置档案进入知识域 ↗
规划中05 / ENERGY CONVERSION
能量转化
贯通包层热取出、一次/二次回路、蒸汽或先进发电循环、厂用电与电网，追踪从聚变热功率到稳定净电力的效率与约束。
包层热取出 · 热力循环 · 厂用电 · 电网查看模块定义 ↗
规划中06 / AUXILIARY SYSTEMS
辅机模拟
模拟真空、低温、加热与电流驱动、燃料与氚处理、水冷和电源等辅助系统，评估动态负荷、联锁、故障传播与厂用能耗。
真空 · 低温 · 燃料 · 冷却 · 电源查看模块定义 ↗
规划中07 / HUMAN–MACHINE INTERACTION
人机交互
面向运行员、物理学家和工程师组织态势感知、告警解释、方案比较、沉浸式操作与人在回路审批。
态势感知 · 解释交互 · 人在回路查看模块定义 ↗
规划中08 / DATA FOUNDATION
数据基座
以装置资产、实验时间轴、模型本体、数据血缘和证据账本支撑一炮一链与跨团队协作。
主数据 · 本体 · 血缘 · 权限查看模块定义 ↗
重点规划09 / WHOLE-PLANT INTEGRATION
总体集成
以统一需求、系统架构、接口契约、配置基线和 VVUQ 证据编排各专业孪生，把局部最优连接为可验证的电厂级决策能力。
系统架构 · 协同仿真 · 配置管理 · VVUQ查看模块定义 ↗
初步开放10 / AI-NATIVE
智能原生
把机器学习、深度学习、基础模型和智能体嵌入孪生的观测、预测、规划、执行与持续学习。
代理模型 · 基础模型 · 智能体 · AI安全进入知识域 ↗03 / GLOBAL FACILITIES
装置建设与运行状态，是模型需求最真实的时间轴。
跟踪建设中、运行中、升级维护、设计阶段与退役中的代表性聚变装置，并把状态回链到项目官方页面或原始论文。
打开全球装置观测台 →EXL-50U运行中：聚焦 p-¹¹B、非感应启动与 AI 实时控制EHL-2物理与工程设计推进，目标 2027 年完成建设ITER6 / 9 真空室扇区模块已就位SPARC装置设施约完成 75%，机器装配中BEST主机全面装配，计划 2027 年完成
04 / TOOLCHAINS
工具不是孤立清单，而是从输入、求解、验证到决策的链条。
每条工具链都明确数据接口、尺度转换、验证证据、适用域和输出责任；任何一个环节不可追溯，整条链就不能进入数字孪生。
05 / PHASE I IN THE FULL PROGRAM
一期先闭合一条可信数字线程，
不是一次建成完整的聚变电厂孪生。
一期以 EXL‑50U 为首个装置载体，把知识、CAD、CAE 接口、EFIT 炮数据、模型调用、结果分析与证据治理连成可复现的窄域孪生。下图把这条路线严格映射到总览的十个模块，并把一期之后尚未建设的部分保留下来。
- 00当前基线
知识与数字资产可见
证据图谱、专业知识域、数字样机、炮数据回放和治理骨架已经形成。
- 01一期建设 · R0 → R1
EXL‑50U 可验证窄域孪生
当前位于 R0 控制服务化到 R1 窄域数字影子之间：以单装置、单场景和可追溯数据链为边界，先闭合 CAD / CAE / EFIT / 模型 API / 结果分析。
- 02二期扩展
多物理与运行协同
扩展更多炮、诊断、工程结果和模型，进入联合仿真、在线校准、SIL/HIL 与持续 VVUQ。
- 03远期目标
聚变电厂全生命周期孪生
补齐能量转化、辅机、维护和整厂决策，贯通设计、建造、运行、升级与退役。
PHASE I MAINLINE · 一期能力边界 G0—G2
08 数据基座→01 物理 / 02 工程→04 诊断验证→10 受控代理→07 可视交互
09 总体集成负责装置包、接口与证据门编排；03 集成控制一期只保留受控接口；05 / 06进入后续主体建设。TEN-MODULE SCOPE MAP
一期切入点与后续缺口
现有基线一期建设一期后缺口
- 01 · 物理模拟一期主线
围绕单炮建立平衡位形、工况、模型版本和误差说明的一致时间轴，形成可重放的窄域物理孪生。
- 02 · 工程仿真一期主线
冻结 EXL‑50U 几何、材料、载荷和坐标基线，接入首个可校核 CAE 模型及版本化结果场。
- 03 · 集成控制一期支撑
先定义状态、目标、约束、执行器和回放接口，完成离线场景复现；一期不让 AI 或网页直连装置。
- 04 · 诊断感知一期主线
把炮号、采样时间、诊断几何、标定、质量标记和反演版本绑定到同一可追溯观测包。
- 05 · 能量转化后续为主
一期只保留数据与接口占位，明确未来从聚变热源到净电力的输入输出合同。
- 06 · 辅机模拟后续为主
一期在装置资产和接口模型中预留辅机身份、状态、设定值、联锁与负载字段。
- 07 · 人机交互一期支撑
把模型、数据、时间轴、告警解释和人工审核组织为面向研究人员的统一工作台。
- 08 · 数据基座一期主线
统一装置/部件/炮号/时间/坐标/单位标识，固化血缘、校验和、权限与模型—结果版本关系。
- 09 · 总体集成一期支撑
以 EXL‑50U 为样板冻结装置包、场景配置、模型 API、结果合同和证据门，跑通一条可复现数字线程。
- 10 · 智能原生一期主线
让模型只在受治理数据和工具权限内完成检索、分析、代理模型调用与候选建议，并保留人工审核。
六个能力门表达依赖顺序与建设边界，不是项目完成率、TRL、预算比例或工期承诺；“页面已存在”也不等同于工程能力已验收。
| 编号 | 模块 | 一期角色 | 已形成 | 一期建设 | 后续缺口 |
|---|---|---|---|---|---|
| 01 | 物理模拟 | 一期主线 | 已形成物理代码、论文与装置证据地图，并接入 EXL‑50U EFIT 位形逐帧展示。 | 围绕单炮建立平衡位形、工况、模型版本和误差说明的一致时间轴，形成可重放的窄域物理孪生。 | 仍缺输运、MHD、边界、粒子与中子等高保真模型耦合，以及在线同化、适用域和不确定度闭环。 |
| 02 | 工程仿真 | 一期主线 | 已形成工程知识域、CAD 数字样机、多装置目录和部件级显隐、剖切与透明控制。 | 冻结 EXL‑50U 几何、材料、载荷和坐标基线，接入首个可校核 CAE 模型及版本化结果场。 | 仍缺电磁—热—结构—流体—中子跨域耦合、网格映射、试验校核、寿命模型和持续 VVUQ。 |
| 03 | 集成控制 | 一期支撑 | 已按 T0–T9 建立控制任务、装置 PCS、论文代码与证据等级图谱。 | 先定义状态、目标、约束、执行器和回放接口，完成离线场景复现；一期不让 AI 或网页直连装置。 | 仍缺实时状态估计、确定性调度、SIL/HIL、故障注入、保护独立性和经授权的闭环验证。 |
| 04 | 诊断感知 | 一期主线 | 已建立 DG0–DG11 诊断知识域、装置档案、反演证据链和 EFIT 位形/信号联动界面。 | 把炮号、采样时间、诊断几何、标定、质量标记和反演版本绑定到同一可追溯观测包。 | 仍缺更多诊断原始链路、实时质控、多模态融合、合成诊断、漂移监测和盲测验收。 |
| 05 | 能量转化 | 后续为主 | 总览中已定义包层热取出、热力循环、厂用电和电网的能力边界。 | 一期只保留数据与接口占位，明确未来从聚变热源到净电力的输入输出合同。 | 仍缺包层与一次/二次回路模型、发电循环、动态效率、储能、厂用电和电网协同的完整验证链。 |
| 06 | 辅机模拟 | 后续为主 | 总览中已划定真空、低温、加热、燃料、冷却和电源等辅机范围。 | 一期在装置资产和接口模型中预留辅机身份、状态、设定值、联锁与负载字段。 | 仍缺设备动态、故障传播、联锁逻辑、维护状态、厂用能耗和整厂瞬态联合仿真。 |
| 07 | 人机交互 | 一期支撑 | 已形成知识检索、三维样机、部件控制、炮号切换、动画回放和证据查看界面。 | 把模型、数据、时间轴、告警解释和人工审核组织为面向研究人员的统一工作台。 | 仍缺运行员任务分析、告警治理、方案比较、沉浸交互、可用性试验和人在回路授权设计。 |
| 08 | 数据基座 | 一期主线 | 已具备模型清单、公开资产边界、派生数据索引、知识快照、来源链接和基础版本合同。 | 统一装置/部件/炮号/时间/坐标/单位标识，固化血缘、校验和、权限与模型—结果版本关系。 | 仍缺生产级时序与对象存储、主数据治理、流式接入、质量规则、长期归档、灾备和私有空间。 |
| 09 | 总体集成 | 一期支撑 | 已形成十模块总架构、多装置数字样机入口和跨知识域导航，但尚不是整厂协同仿真器。 | 以 EXL‑50U 为样板冻结装置包、场景配置、模型 API、结果合同和证据门，跑通一条可复现数字线程。 | 仍缺需求与配置管理、联合求解、跨域时间协调、全局不确定度、变更影响和电厂级 VVUQ。 |
| 10 | 智能原生 | 一期主线 | 已形成证据检索、知识图谱、受控问答、身份/额度设计和智能体候选审核边界。 | 让模型只在受治理数据和工具权限内完成检索、分析、代理模型调用与候选建议，并保留人工审核。 | 仍缺生产模型服务、评测与漂移监控、私有数据隔离、可靠任务编排、回退机制和独立安全批准。 |
06 / BUILD WITH US
让聚变模型、实验与工程经验真正互相理解。
FusionDigital 将逐步开放装置、控制、诊断、数据、AI、VVUQ 与社区协作模块。欢迎研究机构、装置团队、软件开发者和工业伙伴共同完善工具条目、验证证据与装置案例。
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