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DIAGNOSTICS & SENSING · KNOWLEDGE DOMAIN 04

诊断感知：让不可直接看见的聚变状态，成为可校准、可验证的决策证据。

聚变诊断不是传感器清单，也不等于“智能诊断”。它贯通仪器物理、计量标定、数据采集、反演与同化、 合成诊断、实时接口和工程健康，把真实装置与数字孪生放在同一时间、几何、配置和不确定度语境中。

检索主要工作下载完整报告
97
项结构化工作
167
篇去重论文 / 来源
25
项关联官方直接代码
18
个装置证据档案
28
项达到 E4 在线 / 常规使用证据
聚变诊断与数字孪生参考架构：真实装置、测量链、状态反演、合成诊断、决策与证据治理
图 1｜真实观测与模型预测通过配置、时钟、标定和不确定度连接。

00 / DOMAIN THESIS

数字孪生的本质不是“显示信号”，而是持续回答：装置此刻处于什么状态、我们为何相信它、误差有多大、模型与观测为何不一致，以及据此可以安全地做什么。

真实诊断给出带噪声、带选择效应的局部观测；集成反演把多诊断转化为带不确定度的状态；合成诊断把模型状态重新投影回仪器空间。只有两条路径在同一配置下闭合，模型校准才有物理含义。

面向电厂，诊断责任还必须覆盖磁体、结构、真空、低温、燃料/氚、冷却与能量转换设备。等离子体状态和工程健康不能继续作为两套相互孤立的数据产品。

01 / OBSERVATION–MODEL–DECISION LOOP

真实诊断与合成诊断构成“双向测量链”，不是单向数据管道。

点击节点查看它在闭环中的责任。实时决策只消费通过质量门的冻结数据产品；原始信号、标定与处理版本始终保留，支持回放、归因和再验证。

聚变诊断从传感器到可信状态和决策接口的测量链静态图交互图加载中…
  1. 真实装置状态经诊断仪器形成原始响应。
  2. 采集、计时与标定把原始信号转化为可追溯观测。
  3. 反演和数据同化输出带不确定度的状态。
  4. 数字孪生模型经合成诊断生成虚拟通道，并与真实通道形成残差。
  5. 状态与模型结果经过质量、证据和权限门后进入实时决策或工程健康。
交互图 1｜观测形成后验状态，模型经合成诊断返回仪器空间，残差驱动校准、设计和决策。
01
计量可追溯

每个量值都能回到原始信号、单位、坐标、标定系数、有效期和几何版本。

02
观测算子显式化

视线、卷积、响应、噪声、采样和遮挡必须进入前向模型，不能把模型网格值直接当测量值。

03
不确定度随链传播

仪器误差、模型结构误差和反演后验要区分表达，并随决策产品传播。

04
安全职责分离

AI 可识别模式和编排分析，但不得越过质量门、权限、确定性控制器与独立保护。

02 / ONE FOUNDATION + ELEVEN TASKS

一个系统工程与计量底座，支撑十一类测量、反演和实时任务。

DG0 是跨域底座；DG1–DG8 按主要被测对象划分，DG9–DG11负责前向模型、联合反演与决策接口。一项工作只有一个主任务，但可以关联多个任务，避免重复计数。

聚变诊断任务分类静态图交互图加载中…
诊断任务研究覆盖
任务名称主任务工作数含关联工作数
DG0诊断系统工程、计量与健康835
DG1磁平衡、电流与位形519
DG2电子密度与电子温度528
DG3离子状态、流动、组分与中性粒子524
DG4辐射、杂质与功率损失428
DG5聚变产物、中子、伽马与高能粒子925
DG6MHD、波动与湍流625
DG7边界、SOL、偏滤器与等离子体面对部件728
DG8工程设备与电厂状态监测2134
DG9合成诊断与仪器前向模型1432
DG10集成反演、层析与数据同化1038
DG11实时诊断、AI 与决策接口340
交互图 2｜97 项工作按主任务聚合；点击条形进入目录筛选。
DG0SYSTEMS ENGINEERING, METROLOGY & HEALTH8 项

诊断系统工程、计量与健康

管理需求、几何、标定、时钟、数据质量、环境适配、可维护性与诊断自身健康，是全部测量链的共同底座。

代表产品
配置 · 标定证书 · 时间基准 · 质量位 · 不确定度 · 健康状态
域角色
跨测量链能力
检索该类工作
DG1MAGNETIC EQUILIBRIUM, CURRENT & CONFIGURATION5 项

磁平衡、电流与位形

由磁探针、磁通环、Rogowski、抗磁与 MSE 等观测重建磁平衡、电流和等离子体位形。

代表产品
边界 · 轴位置 · 电流 · q / 磁剪切 · 磁能 · 环电压
域角色
被测对象与状态
检索该类工作
DG2ELECTRON DENSITY & TEMPERATURE5 项

电子密度与电子温度

以干涉、偏振、反射、Thomson scattering、ECE/ECEI 等获得电子密度与电子温度。

代表产品
ne · Te · 线积分 · 径向剖面 · 二维涨落
域角色
被测对象与状态
检索该类工作
DG3ION STATE, FLOW, COMPOSITION & NEUTRALS5 项

离子状态、流动、组分与中性粒子

由 CXRS/CER、XICS、可见/VUV 光谱与粒子分析测量离子状态、流动、组分和中性粒子。

代表产品
Ti · 转动 · 燃料比 · 杂质电荷态 · 中性粒子分布
域角色
被测对象与状态
检索该类工作
DG4RADIATION, IMPURITIES & POWER LOSS4 项

辐射、杂质与功率损失

以 bolometry、软/硬 X 射线和光谱观测总辐射、局部辐射、杂质与功率损失。

代表产品
Prad · Zeff · 杂质源 · 辐射分布 · 逃逸能量
域角色
被测对象与状态
检索该类工作
DG5FUSION PRODUCTS, NEUTRONS, GAMMA RAYS & ENERGETIC PARTICLES9 项

聚变产物、中子、伽马与高能粒子

覆盖中子、伽马、聚变产物和高能粒子的产额、谱、空间分布、约束与损失。

代表产品
中子率/谱 · 聚变功率代理 · 快离子分布 · 逃逸粒子
域角色
被测对象与状态
检索该类工作
DG6MHD, WAVES & TURBULENCE6 项

MHD、波动与湍流

以 Mirnov、BES、DBS、相关反射、PCI、ECEI、GPI 等识别 MHD、波动与湍流结构。

代表产品
模式频率/数 · 相位 · 相干性 · 湍流谱 · 模式位置
域角色
被测对象与状态
检索该类工作
DG7EDGE, SOL, DIVERTOR & PLASMA-FACING COMPONENTS7 项

边界、SOL、偏滤器与等离子体面对部件

诊断边界、SOL、偏滤器和面对等离子体部件的热流、侵蚀沉积、尘埃与壁状态。

代表产品
热流 · 表面温度 · 粒子通量 · 回收 · 侵蚀 · 热事件
域角色
被测对象与状态
检索该类工作
DG8ENGINEERING EQUIPMENT & PLANT CONDITION21 项

工程设备与电厂状态监测

把温度、力、位移、应变、振动、声学与光纤等传感扩展到磁体、结构、真空、低温、氚与电厂设备。

代表产品
温度 · 应力/应变 · 位移 · 振动 · 泄漏 · 绝缘 · 设备健康
域角色
被测对象与状态
检索该类工作
DG9SYNTHETIC DIAGNOSTICS & FORWARD MODELS14 项

合成诊断与仪器前向模型

用仪器几何、传递函数、噪声和采样模型，把物理/工程状态映射为可与真实信号比较的观测量。

代表产品
虚拟通道 · 仪器响应 · 可观测性 · 设计裕量 · 残差
域角色
跨测量链能力
检索该类工作
DG10INTEGRATED INVERSION, TOMOGRAPHY & DATA ASSIMILATION10 项

集成反演、层析与数据同化

联合多诊断开展 Bayesian/GP/滤波、层析与数据同化，输出带不确定度且相互一致的状态。

代表产品
后验状态 · 协方差 · 三维辐射/发射率 · 一致性残差
域角色
跨测量链能力
检索该类工作
DG11REAL-TIME DIAGNOSTICS, AI & DECISION INTERFACES3 项

实时诊断、AI 与决策接口

把已计时、可降级的实时特征、代理反演、异常检测和质量门接入 PCS、保护与人机界面。

代表产品
实时状态 · 置信度 · 质量门 · 告警 · 决策接口 · 审计回执
域角色
跨测量链能力
检索该类工作

03 / SEARCHABLE EVIDENCE ATLAS

按任务、技术、装置、证据和软件关系检索主要工作。

条目区分论文原代码、官方使能工具、社区复现、商业/受控软件和未公开代码。

DG0–DG11 任务（计入主任务与关联任务）

显示 16 / 97 项工作

第 1 / 2 页 · 每页 12 项
01DSI-009DG9
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

合成诊断与仪器前向模型 · 光学 / 光谱 / 成像

CHERAB–Raysect 三维光谱与辐射合成诊断

CHERAB–Raysect 3D Spectroscopic and Radiation Synthetic Diagnostics
ASDEX UpgradeJETMAST UpgradeITER design studies
解决问题
单射线近似忽略有限孔径、视场、遮挡、渐晕和复杂三维结构，会系统性偏置光谱与辐射反演矩阵。
测量 / 推断路径
从等离子体发射率与原子过程出发，经 Raysect 在 CAD 场景中追踪光子，积分孔径、光学与探测器响应生成像素/通道级信号。
验证证据
AUG bolometer有限体积射线追踪与解析几何基准对比，并显示单射线近似在强梯度区不足。
数字孪生接口
可作为三维孪生的观测算子，把物理状态变成与真实通道同构的合成数据。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • CHERAB Core官方直接实现CHERAB 团队维护的等离子体发射与观测建模核心。
  • Raysect官方使能工具CHERAB 使用的官方科学射线追踪底座。
  • CHERAB-IMAS官方直接实现将 IMAS 数据映射到 CHERAB 场景的项目官方适配层。

计量与推断

标定 / 漂移

支持仪器函数与几何响应；绝对灵敏度、镜面反射率和污染演化需从实验校准输入。

反演 / 计算

forward operator；geometry matrix；synthetic images/spectra

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

spectra · radiance · bolometer power · line-integrated emission · etendue

硬件

spectrometers · bolometers · cameras · CAD geometry

局限

计算成本受光子数与复杂 CAD 影响；表面反射、原子数据和时变光学污染的不确定度常未联合传播。

02DSI-012DG9
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

合成诊断与仪器前向模型 · 光学 / 光谱 / 成像

SOFT 逃逸电子同步辐射合成诊断

SOFT Synthetic Synchrotron Diagnostic for Runaway Electrons
Alcator C-ModTCVASDEX UpgradeJT-60SA designSPARC designFTU
解决问题
同步辐射图像强烈依赖磁场、观测方向和逃逸电子能量—俯仰—空间分布，简单局部发射模型会误判电子相空间。
测量 / 推断路径
在给定磁平衡中追踪导引中心，计算相对论同步辐射的角度/频谱分布并投影到相机或光谱仪。
验证证据
原始论文重现 C-Mod 图像；TCV 垂直移动束实验与预测吻合；SPARC/JT-60SA 用于诊断设计可行性。
数字孪生接口
把灾变快电子状态映射为真实相机信号，可用于风险场景回放、观测器设计和异常解释。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • SOFT官方直接实现主要作者维护的官方公开仓库。

计量与推断

标定 / 漂移

依赖相机几何、光谱响应、绝对灵敏度和背景标定；前向模型需要与校准后的图像同单位比较。

反演 / 计算

parameter scans；distribution-function fitting；design assessment

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

synchrotron images · spectra · runaway energy/pitch sensitivity · emission Green functions

硬件

visible/IR cameras · spectrometers

局限

逃逸电子分布通常外部给定且反演不唯一；壁反射、背景、3D 扰动和碰撞/辐射动力学误差需联合评估。

03DSI-017DG9
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

合成诊断与仪器前向模型 · 微波 / 毫米波

REFMUL 系列反射计全波合成诊断

REFMUL Family Full-Wave Reflectometry Synthetic Diagnostics
ASDEX UpgradeJETDIII-D/KSTAR imaging-reflectometry studiesDEMO design studies
解决问题
反射计相位/幅度受截止层、湍流、多重散射、曲率和天线几何影响，几何光学在强涨落下失效。
测量 / 推断路径
在给定密度场和磁/介电模型中用 FDTD 推进电磁波，记录天线处复信号并按实验链解调。
验证证据
综述记录 REFMUL、REFMULF、REFMUL3 与实验/其他全波代码的长期比较；DEMO 研究用于可测性评估。
数字孪生接口
为密度/湍流孪生提供强非线性观测算子，也适合作为实时代理模型的教师模型。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • REFMUL/REFMULF/REFMUL3未公开未核验到开发团队公开的可下载生产仓库；论文仅描述代码。

计量与推断

标定 / 漂移

需频率扫掠、I/Q、延迟、波导和天线方向图标定；FDTD 网格/边界的数值色散也需基准。

反演 / 计算

density-profile interpretation；turbulence response；Doppler reflectometry synthetic signal

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

complex reflected field · phase · amplitude · Doppler spectrum · correlation

硬件

launch/receive antennas · waveguides · reflectometers

局限

3D 全波计算昂贵；边界条件、天线近场和湍流输入决定结果，专用实现未发现可核验公共仓库。

04DSI-019DG9
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

合成诊断与仪器前向模型 · 核与粒子

ASCOT5 快离子轨道与多诊断合成响应

ASCOT5 Fast-Ion Orbit Following and Synthetic Diagnostic Responses
ASDEX UpgradeDIII-DJETITERSPARCW7-X
解决问题
快离子诊断对相空间的采样高度选择性，且受三维磁场、碰撞、损失轨道和壁几何共同影响。
测量 / 推断路径
在平衡/三维场中推进快离子轨道与碰撞，计算分布和损失，再通过诊断权重或专用接口生成 CTS、NPA、FILD、IR、核反应等可观测量。
验证证据
ASCOT5 对新经典输运解析结果和 ASCOT4 做验证；多装置研究比较多种快离子诊断的相空间覆盖。
数字孪生接口
支撑快离子状态—壁载荷—诊断响应的跨域闭环，可生成代理训练集和场景证据。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • ASCOT5官方直接实现ASCOT 开发团队官方公开仓库。

计量与推断

标定 / 漂移

各下游诊断需独立响应和几何校准；ASCOT5 主要校验轨道/碰撞物理与壁交点。

反演 / 计算

forward distribution；diagnostic comparison；loss mapping

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

fast-ion distribution · losses · synthetic CTS/NPA/FILD/neutron responses

硬件

CTS · NPA · FILD · IR camera · neutron camera/activation probe

局限

它是粒子物理教师模型而非统一仪器模拟器；诊断响应常由外部代码完成，计算成本高且输入场误差显著。

05DSI-020DG9
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

合成诊断与仪器前向模型 · 核与粒子

DRESS/pydress 任意反应物分布的聚变中子谱合成

DRESS/pydress Fusion Neutron Spectra from Arbitrary Reactant Distributions
MASTgeneric D-D/D-T devicesITER/DEMO scenario studies
解决问题
非麦克斯韦、各向异性和快离子尾会改变中子能谱，仅用温度展宽公式无法解释燃烧等离子体。
测量 / 推断路径
从任意反应物速度分布采样双体反应运动学与微分截面，生成观察方向相关的中子/产物能谱。
验证证据
方法论文给出运动学/截面核验；后续在 MAST 与实测中子谱和快离子模型比较。
数字孪生接口
为聚变功率和燃料离子孪生提供源项观测算子，应与 OpenMC/MCNP 探测器输运串联。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • pydress官方直接实现DRESS 作者发布的 Python 实现。

计量与推断

标定 / 漂移

代码输出源谱；与探测数据比较前还需探测器响应矩阵、能标、效率、散射背景和绝对通量校准。

反演 / 计算

ion-temperature interpretation；fast-ion tail sensitivity；source-spectrum prediction

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

neutron energy spectrum · reaction rate · spectral moments · anisotropy

硬件

neutron spectrometers

局限

不含完整装置中子输运和探测器响应；反应物分布误差、核数据与背景会耦合。

06DSI-021DG9
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

合成诊断与仪器前向模型 · 核与粒子

ScintSuite/FILDSIM 快离子损失探针合成诊断

ScintSuite/FILDSIM Synthetic Fast-Ion Loss Diagnostics
ASDEX UpgradeW7-XDIII-D and other FILD-equipped devices
解决问题
FILD 闪烁图案由三维磁场、孔口、回旋半径/俯仰选择、闪烁屏响应与相机光学共同形成。
测量 / 推断路径
从探针口前粒子分布追踪通过狭缝/针孔的轨道，在闪烁屏计算打击位置与响应并生成合成相机图。
验证证据
FILDSIM 新模型与数值/几何基准及装置数据比较；W7-X 工作与 ASCOT5 串联构建合成响应。
数字孪生接口
将快离子损失和壁部件几何直接连接，适用于数字孪生中的局部风险和传感器响应评估。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • ScintSuite官方直接实现主要开发者公开的 FILD/INPA 分析与合成诊断套件。
  • ASCOT5官方使能工具为 W7-X 合成链提供到探针口的粒子分布，不是探针仪器模型。

计量与推断

标定 / 漂移

需探针位姿、狭缝尺寸、磁场、闪烁效率、光学畸变与相机增益标定。

反演 / 计算

phase-space mapping；strike-map inversion；fast-ion loss interpretation

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

pitch/gyroradius strike map · loss flux · synthetic scintillator image

硬件

FILD head · collimator · scintillator · camera

局限

探针扰动、材料退化、饱和和真实入射分布不确定；相机强度的绝对通量解释仍困难。

07DSI-022DG9
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

合成诊断与仪器前向模型 · 光学 / 光谱 / 成像

RENATE 三维束发射光谱合成诊断

RENATE 3D Beam Emission Spectroscopy Synthetic Diagnostic
KSTAREASTHSX studiesITER neutral beam test facilities
解决问题
BES 信号受束原子布居、衰减、寿命、光学体积和背景共同影响，需端到端模型解释密度与湍流。
测量 / 推断路径
沿束解原子态速率方程，计算发射和束衰减，再通过三维观测光学积分到通道。
验证证据
关键模块与其他代码基准比较；原始论文用 KSTAR 实验数据进行验证。
数字孪生接口
为密度/湍流孪生提供包含原子与光学响应的观测算子，能校正“模拟密度到 BES 强度”的差距。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • RENATE/RENATE-OD未公开未核验到作者团队维护的公共生产仓库；论文与后续工作描述实现。

计量与推断

标定 / 漂移

需束电流/能量、滤光片、通道增益、光学几何、原子数据和背景校准。

反演 / 计算

density retrieval；fluctuation interpretation；diagnostic design

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

BES intensity · beam attenuation · density profile · fluctuation transfer

硬件

diagnostic/heating neutral beam · collection optics · photodetectors

局限

原始实现与后续 RENATE-OD 的公开可复现性有限；高阶原子态和复杂束组分带来核数据偏差。

08DSI-014DG10
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

集成反演、层析与数据同化 · 光学 / 光谱 / 成像

TRIPPy 环形辐射视线与反演协议

TRIPPy Toroidal Radiation Inversion Protocol in Python
Alcator C-ModNSTX-U
解决问题
球形托卡马克和常规托卡马克的辐射通道需与磁平衡及三维容器几何一致映射。
测量 / 推断路径
利用装置几何和 eqtools 平衡对象追踪视线，构造辐射前向矩阵并支持反演。
验证证据
由 MIT PSFC 工具链用于 C-Mod/NSTX-U 数据分析，并与 eqtools 的装置独立平衡接口结合。
数字孪生接口
提供轻量的装置几何到诊断矩阵映射，但生产孪生需补版本、CI 与误差传播。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • TRIPPy官方直接实现作者发布的 TRIPPy 实现。
  • eqtools官方使能工具提供平衡和坐标映射，不是辐射前向模型本身。

计量与推断

标定 / 漂移

通道响应和几何来自装置配置；时间匹配的平衡、坏道和绝对灵敏度需外部提供。

反演 / 计算

geometry matrix；flux-surface projection；tomographic inversion

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

line-integrated emission · emissivity geometry matrix · flux-coordinate mapping

硬件

soft-x-ray arrays · bolometers · spectroscopic chords

局限

维护活跃度、文档和现代测试覆盖有限；本质是几何/反演工具，不含完整原子辐射物理。

09DSI-023DG10
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

集成反演、层析与数据同化 · 计算 / 反演 / AI

Minerva 贝叶斯诊断建模与模型数据融合框架

Minerva Bayesian Diagnostic Modelling and Model Data Fusion
JETW7-XMAST and framework applications
解决问题
单诊断顺序处理无法一致处理共享校准参数、相关误差、互相依赖的物理量和模型选择。
测量 / 推断路径
把每个诊断写成条件概率与前向模型，在共同图模型中联合推断状态、校准、几何和模型参数。
验证证据
JET 电流层析奠定概率框架；W7-X 团队将 Minerva 用于 XICS、CXRS、XMCTS、TS、ECE、Zeff 等联合分析。
数字孪生接口
体现数字孪生应输出状态分布和证据而非单一最佳值，并可把校准漂移纳入在线状态。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • Minerva未公开未核验到项目团队公开的完整通用框架仓库。

计量与推断

标定 / 漂移

校准量可作为随机变量与状态联合估计；前提是先验、相关结构和可辨识性明确。

反演 / 计算

Bayesian inversion；joint likelihood；model comparison；marginalisation

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

posterior plasma state · calibration parameters · uncertainties · model evidence

硬件

analysis/HPC servers

局限

专有/合作代码未公开；复杂前向模型导致采样昂贵，模型误差常被简化为高斯噪声，难以实时化。

10DSI-025DG10
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

集成反演、层析与数据同化 · 微波 / 毫米波

JET 微波诊断联合贝叶斯反演

Bayesian Inference Using JET's Microwave Diagnostic System
JET
解决问题
多套 ECE 与反射计对 Te/ne 的响应互相依赖，并受磁场偏差、壁反射和灵敏度校准影响。
测量 / 推断路径
在 Minerva 中联合三套 ECE 与反射计前向模型，同时推断 Te/ne、磁场修正、壁反射和诊断灵敏度参数。
验证证据
论文在 Ohmic JET 等离子体上联合推断，展示诊断间一致性和系统参数估计。
数字孪生接口
证明孪生必须把仪器环境参数与等离子体状态一起估计，而不能假设传感器响应恒定。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • JET Minerva microwave workflow未公开论文所用联合推断与装置接口未公开。
  • SPECE未公开ECE 前向模型作为 enabling 组件；未核验公共仓库。

计量与推断

标定 / 漂移

将部分灵敏度、场修正和反射项作为随机参数；绝对校准先验仍决定可辨识性。

反演 / 计算

joint posterior；nuisance-parameter estimation；model consistency

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

electron temperature · electron density · magnetic-field correction · wall reflection · sensitivity

硬件

ECE radiometers · microwave reflectometer

局限

SPECE 等高保真前向模型较慢；墙反射和非热分布模型简化，难以直接实时部署。

11DSI-027DG10
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

集成反演、层析与数据同化 · 核与粒子

快离子速度空间贝叶斯层析

Bayesian Velocity-Space Tomography of Fast Ions
ASDEX UpgradeJET
解决问题
FIDA、CTS、NPA、γ/中子谱等只投影快离子速度空间的一部分，单诊断反演严重欠定。
测量 / 推断路径
将各诊断权重函数组装为联合线性/弱非线性观测算子，以贝叶斯正则化重建速度空间分布。
验证证据
论文在 AUG/JET 快离子测量上展示联合层析与后验解释。
数字孪生接口
是快离子孪生把异构诊断融合为共同状态的直接原型，需同时保留观测覆盖和不可辨识区。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • Fast-ion velocity-space tomography workflow未公开论文专用代码未发现官方公共仓库。
  • FIDASIM官方使能工具可生成 FIDA 权重/前向响应，但不是联合层析求解器。

计量与推断

标定 / 漂移

需要跨诊断绝对尺度、时间窗、空间响应和协方差；尺度误差应作为干扰参数而非预先归一化。

反演 / 计算

velocity-space tomography；multi-diagnostic regularisation；uncertainty analysis

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

fast-ion velocity-space distribution · credible structure · reprojected signals

硬件

FIDA · CTS · NPA · gamma/neutron spectrometers

局限

权重函数依赖平衡、背景等离子体和原子/核模型；正则化可制造平滑结构，空间—速度联合反演仍昂贵。

12DSI-028DG10
E3 · 装置数据 / 交叉验证D2 · 软件 / 实验室原型

集成反演、层析与数据同化 · 计算 / 反演 / AI

BITE/Aurora 贝叶斯杂质输运与多谱线反演

BITE/Aurora Bayesian Impurity Transport and Multi-Line Inference
Alcator C-Mod
解决问题
由多条谱线反推杂质扩散 D、对流 V 和密度受输运、原子数据、Te/ne、锯齿及诊断响应共同制约且多解。
测量 / 推断路径
前向求解杂质电荷态输运与谱线辐射，把 XICS/VUV 信号纳入似然，用嵌套采样比较输运参数化和模型。
验证证据
BITE 在 C-Mod 钙 LBO 实验的 XICS/VUV 多线数据上推断 D/V，并与新经典、gyrofluid、gyrokinetic预测比较。
数字孪生接口
展示了以模型证据和后验预测检查连接实验、输运和原子物理，是诊断驱动模型校准范式。
论文、代码、标定与局限

论文与原始来源

代码 / 软件关系

  • BITE未公开论文所述完整 Bayesian Impurity Transport InferencE 工作流未核验到公共仓库。
  • Aurora官方使能工具作者团队的杂质输运/原子前向模型库；不是 BITE 采样与模型选择本体。

计量与推断

标定 / 漂移

需谱仪绝对强度、波长、仪器函数和 LBO 注入量；原子率系数与背景剖面不确定度应进入后验。

反演 / 计算

Bayesian parameter estimation；model selection；posterior predictive checks

时空尺度

因装置、采集和分析链而异；原始来源未给出统一数值。；由视线、几何和反演设定；原始来源未给出统一数值。

适用域与边界

被测量

impurity diffusion · convection · charge-state density · line brightness · model evidence

硬件

XICS · VUV spectrometers · laser blow-off

局限

参数化和父模型偏差可主导结果；嵌套采样昂贵，原子数据相关误差难以完整表示。

DEVICE VIEW

从装置反查诊断能力、代表工作、实时接口与公开边界。

装置档案用于定位证据，不声称每套系统在所有实验周期同时可用。请展开卡片回到论文、数据平台或软件关系。

18 / 18 个装置
德国中型先进托卡马克

ASDEX Upgrade

Max Planck Institute for Plasma Physics

运行中的研究装置

AUG 的约七十类诊断与约一百五十个 DAQ 系统构成高度模块化生态，其中约二十套实时诊断向 DCS 提供输入。电子/离子剖面、辐射/杂质、快离子、MHD、边界与钨壁热状态均有成熟测量，shotfile、Diagnostic Control Center 与实时信号通信是其诊断数字线程特色。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG10DG11
代表工作
约 20 套 rtDiags 与 DCS 低时延链路；ECE/Thomson/CXRS/Li-beam/干涉剖面；SXR/bolometer/光谱和钨杂质诊断；CTS/FIDA/INPA 等快离子诊断；shotfile + DCC 的集中配置和档案
实时接口
DCS signal network；real-time diagnostic clusters；DCC configuration and shotfile provenance
数据平台
systems: AUG shotfile system；DCC；distributed DAQ/archive；access: 装置合作权限；数据格式/架构论文公开；evidence: AUG DAQ and rtDiag primary papers
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • AUG shotfile/rtDiag production stack未公开 · 论文 URL 已移入参考文献；架构公开，生产代码和数据未发现可核验公共仓库
  • AUG diagnostic datasets未公开 · 装置主页已移入参考来源；数据需装置合作流程，未发现可直接访问的公共数据 API

阅读边界

  • 多年代异构硬件与 Solaris/Linux/专用卡造成维护负担
  • shotfile/诊断程序接口并非跨装置标准
  • 实时信号可用不等于全链路 UQ 和故障容错已统一
美国先进托卡马克用户装置

DIII-D

General Atomics / US DOE Office of Science

运行中的用户设施

DIII-D 具有五十余套诊断和成熟 PCS，是平衡、MSE、电荷交换、ECE/ECEI、Thomson、反射计、BES、FIDA、中子、bolometry、SXR 和边界成像与控制耦合的代表装置。其优势是诊断密度、场景灵活性和大量控制实验；限制是原始 shot 数据及装置专用分析代码主要面向合作用户。

DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG10DG11
代表工作
三阵列 45 通道 MSE 电流剖面测量；Thomson/ECE/CER 与动力学平衡；BES/ECEI/磁阵列的 MHD 与湍流观测；FIDA/中子/快离子损失诊断；Diag2Diag 合成 Thomson 与多诊断恢复
实时接口
GA PCS；rtEFIT and real-time diagnostic nodes；quality/fault handling remains application-specific
数据平台
systems: MDSplus；PTDATA；OMFIT/OMAS adapters；access: facility user/collaboration access; selected figure data and repositories public；evidence: DOE facility page and GA data-management report
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • OMAS官方使能工具 · 使能 DIII-D/IMAS 数据映射，不是诊断反演全集
  • Diag2Diag-SRTS官方直接实现 · 论文方法与 shot list 公开；原始 DIII-D 数据仍受设施规则约束
  • DIII-D experimental data受控访问 · 用户设施合作访问

阅读边界

  • 完整训练数据、标定数据库和生产 PCS/诊断代码不公开
  • 多诊断相关性在 OOD、坏道和硬件升级后会漂移
  • 研究装置冗余和端口条件不同于电厂
中国全超导长脉冲托卡马克

EAST

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所

运行中的长脉冲研究装置

EAST 的诊断组合服务于稳态高约束、加热电流驱动、快离子、钨偏滤器和长脉冲设备健康：磁测量/POINT、Thomson、ECE/ECEI、反射计、FIDA、中子监测、光谱/SXR/bolometer、IR 与 Langmuir 探针。MDSplus 既归档物理诊断也支持技术诊断；长脉冲中标定漂移、冷却与数据连续性尤为重要。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG8DG11
代表工作
POINT 偏振干涉约束实时电流剖面；ECE 频段升级与 ECEI 合成诊断；双视向 FIDA 与中子谱/相机；钨偏滤器 IR/探针/光谱；超导线圈温度技术诊断与联锁
实时接口
PCS/P-EFIT/POINT；MDSplus 实时/脉冲归档；TDS 到 cryogenic system 与 safety interlock
数据平台
systems: MDSplus；MySQL for selected engineering metadata；EAST DAQ；access: 数据主要通过合作；DAQ论文和部分接口材料公开；evidence: EAST DAQ/TDS primary papers
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论文 / 来源

代码 / 平台

  • EAST MDSplus/DAQ未公开 · 论文公开架构；论文 URL 已移入参考文献，未发现匿名开放 shot server 或可核验的 EAST 专用公共实现
  • EAST diagnostic production code未公开 · 未发现可核验的完整公共仓库

阅读边界

  • 各诊断标定、数据质量位和生产算法开放度有限
  • 长期稳态放大了积分漂移、热漂移、通道退化与数据吞吐风险
  • 技术诊断联锁证据不等于核安全资格
中国高场球形环 / p-11B 研究平台（设计建设阶段）

EHL-2

新奥能源研究院 / ENN

物理与工程设计/建设推进；尚无 EHL-2 plasma data

EHL-2 的公开论文聚焦高场、高离子温度和 p-11B 物理/工程设计，尚未发现可核验的完整诊断基线、接口控制文件或生产代码。合理需求包括磁与平衡、电子/离子剖面、组分与硼谱、硬 X 射线/逃逸电子、聚变产物（尤其带电粒子与伴随辐射）、PFC 热监测以及磁体/低温/结构/真空状态，但报告不得把需求写成已安装能力。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG7DG8DG9DG11
代表工作
FEC 2025 physics-design paper/poster；ENN official project page；diagnostic requirements and port/harsh-environment co-design gap
实时接口
应建立 diagnostic-to-PCS/protection/data ICD；尚无公开生产接口证据
数据平台
systems: not publicly specified；access: 无公开 shot data（装置尚未运行）；evidence: official project and IAEA design papers
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • EHL-2 diagnostic code/data未公开 · 未发现可核验的诊断生产仓库或实验数据

阅读边界

  • 当前只能形成需求和协同设计路线，不能评价装置测量效果
  • p-11B 带电聚变产物、强硬 X 射线/高能电子和有限端口会改变诊断选择
  • 需要项目方提供端口、辐射/热/磁环境、量程、精度、延迟、校准与维护 ICD
中国带中心螺线管辅助的球形托卡马克 / p-11B 研究装置

EXL-50U

新奥能源研究院 / ENN

EXL-50U 自 2024 年运行；它是 EXL-50 的升级装置，但磁体、真空室、位形能力与诊断配置均须按 EXL-50U 基线独立版本化

EXL-50 是无中心螺线管装置；EXL-50U 则安装了中心螺线管，并以 ECRH 非感应启动、中心螺线管辅助爬升。公开 EXL-50 综述列出磁测量、可见/红外、微波与 HCN FIR 干涉、Thomson、Hα/杂质光谱、杂散 EC 波监测、ECE、AXUV、软/硬 X 射线和 Langmuir 探针，这只能作为 EXL-50U 的候选继承基线，不能直接等同于 EXL-50U 已安装、已标定或已接入实时链路的清单。EXL-50U 公开工作还直接证明了中心螺线管辅助放电及 FOCS 涡流测量；每套诊断仍需按装置配置、几何和标定版本确认。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG10DG11
代表工作
EXL-50 diagnostics layout and research overview；磁/可见/IR/干涉/Thomson/ECE/X-ray/AXUV/探针组合；高能电子与多流体平衡交叉解释；EXL-50U 中心螺线管辅助放电、位置/平衡/控制与 FOCS 涡流测量的公开论文线索
实时接口
device PCS and equilibrium reconstruction；public detail insufficient for a complete ICD；control papers should not be read as full diagnostic qualification
数据平台
systems: ENN device acquisition/archive (public implementation detail limited)；access: 未发现匿名开放 shot repository；合作获取；evidence: EXL overview and ENN/IAEA papers
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论文 / 来源

代码 / 平台

  • EXL-50/50U diagnostic data and production code未公开 · 未发现可核验的全量公共仓库或 shot API

阅读边界

  • EXL-50 是无中心螺线管装置，而 EXL-50U 安装中心螺线管；两者的硬件、几何、标定与信号命名不得混用
  • 高能电子导致单流体平衡、温度与电流解释具有特殊性
  • 公开资料不足以确认每套诊断的采样、延迟、标定、质量位和 PCS 接口
中国偏滤器托卡马克 / 新一代中型托卡马克

HL-2A / HL-2M（HL-3）

核工业西南物理研究院

HL-2M/HL-3 运行与诊断分阶段扩展；HL-2A 提供历史方法和数据

HL-2M 首等离子体阶段完成约 16 套基础系统，包括磁、宽视场成像、快电离规、高速 VUV、固态 THz 干涉和 CO2 色散干涉；公开计划为约五年扩展至约七十套。随后发展的宽谱光谱、Cherenkov 逃逸电子、TOF 中子、边界探针和高级剖面诊断成熟度各异，不能把概念设计统一标成部署。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG11
代表工作
首等离子体 16 套基础诊断；宽谱段光谱；HL-2M Cherenkov 逃逸电子首批结果；双环中子 TOF 设计/样机；重离子束探针概念/开发
实时接口
HL-2M central timing/control and PCS；EPICS-based central control；diagnostic acquisition synchronized to experiment
数据平台
systems: HL-2M central DAQ/control archive；access: 主要通过 SWIP collaboration；论文公开；evidence: central-control and diagnostic-development primary papers
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • HL-2A/HL-2M diagnostic code/data未公开 · 未找到完整公共数据或生产代码仓库
  • HL-2M diagnostic papers未公开 · 论文/演示材料只作为参考证据；未发现可执行诊断生产代码仓库

阅读边界

  • 约七十套是发展计划，不是同一时点的已验收清单
  • 中文/会议材料中的系统状态需逐 campaign 复核
  • HL-2A 方法继承不等于 HL-2M 标定和接口已完成
国际 / 法国大型燃烧等离子体托卡马克（在建）

ITER

ITER Organization

建设、装配和分系统集成；尚无 ITER 等离子体实验数据

ITER 规划约四十套大型诊断，覆盖磁、光学、微波、辐射、中子/伽马、粒子与边界测量。其核心挑战不是再复制研究装置诊断，而是在中子、伽马、热、真空、氚包容、远程维护和有限端口条件下向保护、PCS 和物理研究持续提供带质量标志的测量。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG7DG9DG11
代表工作
磁诊断约 2000 个、19 类传感器的设计与资格试验；中子相机、通量监视、活化系统和伽马谱的燃烧等离子体测量链；DRGA 对燃料比、氦灰和杂质的样机开发；诊断端口、第一镜、辐照与远程维护工程集成
实时接口
PCS 将消费相当一部分诊断参数；CODAC/plant I&C 提供采集、时间同步和归档；中央联锁、机器保护和人员/核安全职责必须与诊断/PCS 分离
数据平台
systems: CODAC Core System；EPICS；IMAS；access: CODAC 发行与完整配置受项目/贡献者权限约束；IMAS-Python 公开不等于 ITER 诊断数据公开；evidence: 官方 CODAC/IMAS 文档与仓库
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

阅读边界

  • 所有 ITER plasma 性能、可用率和长期辐照漂移均尚无本机证据
  • 端口、第一镜污染、辐射诱导效应、远程标定与替换是主要风险
  • 外部装置验证不能替代 ITER 环境资格与端到端验收
中国中型托卡马克

J-TEXT

华中科技大学

运行中的研究装置

J-TEXT 长期服务于 MHD、破裂、逃逸电子和边界研究，拥有磁阵列、软/硬 X 射线、干涉/偏振、ECE/ECEI、Thomson、可见/高速成像、光谱和边界探针。其 Web 全栈 DAQ 把 HDF5、MDSplus、EPICS 与 REST API 统一起来，适合作为较小规模的诊断数据接口实验场。

DG0DG1DG2DG4DG5DG6DG7DG11
代表工作
15+ 类诊断、700+ DAQ 通道的统一时序；ECEI Web-based DAQ；HDF5/MDSplus/EPICS 的 RESTful unified access；高场侧偏滤器 Langmuir probe 升级；磁振动污染分析
实时接口
J-TEXT CODAC/EPICS；central timing；REST API for control/status/data；MDSplus/HDF5 archive
数据平台
systems: J-TEXTDB/Web DAQ；HDF5；MDSplus；EPICS；access: 架构论文公开；装置数据服务访问规则需团队确认；evidence: peer-reviewed operational infrastructure papers
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • J-TEXT Web DAQ未公开 · 接口和基准公开；未确认持续维护的公共生产仓库
  • MDSplus/EPICS/HDF5官方使能工具 · 公共依赖，不等于 J-TEXT configuration

阅读边界

  • 论文描述的 deployed stack 仍需版本、认证、API 和权限审计
  • 诊断几何/标定与 REST 元数据契约未完整公开
  • 单机短脉冲数据模式到长脉冲/电厂需重新设计
欧洲 / 英国大型 D-T 托卡马克（已结束实验运行）

JET

UKAEA for EUROfusion（历史运行）

2023 年结束实验；进入退役准备与数据再利用阶段

JET 的价值在于经过 D-T、ITER-like wall 和高功率场景考验的多诊断链：磁平衡、LIDAR/高分辨 Thomson、ECE、反射计、CXRS、可见/UV/X 射线、bolometer、质量谱以及中子相机/谱仪。当前应把它作为有氚运行、跨诊断校核和数据治理的历史基准，而非在线设施。

DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG10
代表工作
LIDAR Thomson 与 HR-TS/ECE/reflectometer 交叉一致性；D-T 中子相机、谱仪、活化与总产额监视；CXRS、bolometry、bremsstrahlung 与质量谱联合解释；实时数据网络和保护诊断
实时接口
JET real-time data network；PPCC/RTCC/RTPS/WALLS 历史接口；装置已停机，实时能力是历史证据
数据平台
systems: JET PPF；MDSplus gateways；TRANSP netCDF/MDSplus trees；access: EUROfusion/项目权限为主；部分论文数据和接口文档公开；evidence: JET TRANSP 官方文档和 MDSplus gateway 文档
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

阅读边界

  • 停机后的可复现依赖档案、软件和专家知识保全
  • 诊断算法、标定和生产分支多数未公开
  • 历史 D-T 成功不等于未来电厂辐照寿命或安全资格
日本 / 欧洲大型超导托卡马克 / 历史前身

JT-60SA / JT-60U

QST / Fusion for Energy

JT-60SA 完成首等离子体后处于维护增强和后续运行准备；JT-60U 为历史数据来源

JT-60SA 研究计划把磁、Thomson、ECE、干涉/偏振、CXRS、MSE、反射计、SXR/bolometer、光谱、中子/快离子和偏滤器诊断分阶段部署；JT-60U 的 MSE、ECE、快离子、中子与剖面数据提供方法继承。当前必须区分规划清单、已安装 commissioning 与 JT-60U 历史能力。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG11
代表工作
JT-60SA Research Plan 的分阶段诊断矩阵；首等离子体磁/成像/基础剖面链；JT-60U MSE/ECE/fast-ion legacy；Doppler reflectometry 可行性设计
实时接口
JT-60SA central control and real-time plasma control；central timing/data acquisition；interlock and diagnostic status
数据平台
systems: JT-60SA central data system；JT-60U/JT-60 data archive；access: experiment-team/collaboration; Research Plan public；evidence: QST/JT-60SA official plans and calls
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • JT-60SA/JT-60U diagnostic data未公开 · 运行主页不是数据 API；未发现全量匿名公共 shot API
  • JT-60SA diagnostic production code未公开 · 研究计划公开，生产实现未公开

阅读边界

  • 规划清单不能标为已运行
  • JT-60U 几何、壁与硬件经验不能无条件迁移
  • JT-60SA 装置状态和 diagnostic commissioning 必须按 campaign 更新
韩国全超导长脉冲托卡马克

KSTAR

Korea Institute of Fusion Energy

运行中的长脉冲研究装置

KSTAR 从首等离子体时期的磁、干涉、ECE、可见光谱与成像，扩展到 Thomson、ECEI、MSE、CXRS、反射计、SXR/bolometer、边界/快离子诊断。诊断 DAQ 通过 EPICS 与中央控制集成，脉冲数据进入 MDSplus；实时诊断和 PCS 的耦合已用于平衡、剖面与高性能场景研究。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG11
代表工作
ECEI 二维电子温度波动/MHD；MSE 电流剖面约束；Thomson 与 ECE/干涉交叉；EPICS+MDSplus 异构诊断 DAQ；实时诊断接入 PCS
实时接口
KSTAR PCS；EPICS central control；timing network；MDSplus archive
数据平台
systems: MDSplus；EPICS Channel Archiver；relational logs/KDIS；access: 主要是 KSTAR collaboration；架构论文公开；evidence: KSTAR diagnostic DAQ papers
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • KSTAR MDSplus/EPICS DAQ未公开 · 论文 URL 已移入参考文献；MDSplus/EPICS 是通用使能平台，KSTAR 配置和数据受合作规则约束
  • KSTAR diagnostic analysis未公开 · 未发现完整公共生产仓库

阅读边界

  • 首等离子体 DAQ 论文不能代表当前全部诊断清单和性能
  • 生产配置、数据、标定与质量状态不公开
  • 长脉冲和钨环境需要持续再标定和健康管理
日本大型超导螺旋装置（非托卡马克参照）

Large Helical Device (LHD)

National Institute for Fusion Science

LHD 项目实验运行已完成；作为学术研究平台开放数据和诊断资源

LHD 在电子/离子剖面、ECE、干涉、重离子束探针、光谱、bolometer/SXR、中子/快离子、磁和边界成像方面积累丰富，最突出的数字孪生资产是官方 Fusion Diagnostic Data Repository：可按 shot/diagnostic 检索 raw/primarily processed/analyzed products，并有明确权利、联系人和引用 DOI。

DG0DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG10
代表工作
按诊断名/shot 检索的开放 repository；Retrieve/dbStore/paraStore 数据链；数据在放电后小时级进入仓库；明确仪器人员协作、caveat 和引用规则
实时接口
LABCOM timing/DAQ；Retrieve API/tools；repository product pipeline
数据平台
systems: LHD Fusion Diagnostic Data Repository；LHD Analyzed Data Repository；LABCOM Retrieve/dbStore；access: public search/retrieval subject to rights and collaboration rules；evidence: NIFS official repository and terms
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

阅读边界

  • 开放不等于无条件再发布，论文使用需与仪器负责人沟通
  • 不同 campaign/诊断参数和格式版本不一
  • LHD 三维磁构型和非 D-T 环境限制向托卡马克电厂直接迁移
英国球形托卡马克

MAST Upgrade

UKAEA

运行中的研究装置

MAST-U 诊断围绕 Super-X/先进偏滤器、球形环 MHD、快离子和高空间分辨剖面展开。磁诊断在升级后重建并完成 in-situ 标定；foil bolometer 使用 FPGA 采集并以合成诊断评估二维反演；Thomson、BES、CXRS、IR/可见、光谱和边界探针构成主要物理链。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG9DG11
代表工作
102 个 flux loops 与 pickup/Rogowski 的磁诊断重建和不确定度标定；main-chamber/divertor foil bolometers + FPGA；bolometer synthetic diagnostic 与 2D reconstruction UQ；Super-X 辐射前沿、光谱、IR 和探针
实时接口
GA PCS branch and MAST-U control；FPGA bolometer processing；UDA/MDSplus-like multi-machine access through collaboration
数据平台
systems: UDA；MAST-U facility archive；access: UKAEA collaboration; selected papers/data products public；evidence: UKAEA publications and research plan
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • MAST-U diagnostic and synthetic-bolometer code未公开 · 论文已在参考文献列出；未找到持续公共生产仓库
  • MAST-U data未公开 · 设施主页不是数据 API；需通过 UKAEA/实验团队合作获取

阅读边界

  • 第一轮运行暴露 bolometer 电噪声和探测器失效机制
  • 磁标定不确定度必须随硬件/维修版本保留
  • 先进偏滤器诊断变量与反应堆尺度热通量间仍需模型外推
美国球形托卡马克

NSTX-U

Princeton Plasma Physics Laboratory / US DOE

升级装置的调试与研究恢复阶段；具体 campaign 状态应查当期官方计划

NSTX/NSTX-U 形成了磁、Thomson、CHERS、MSE、reflectometry、BES、SXR、bolometer、中性粒子/快离子、IR/可见与边界探针数据体系。其突出价值是 MDSplus 同时组织原始、约化、分析和工程数据，并公开数据管理规则与 Web 工具；装置升级后各诊断的 commissioning 状态必须逐项核验。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG10DG11
代表工作
MDSplus physics/engineering trees and Web Tools；raw-reduced-analyzed data治理与诊断负责人制度；Thomson/CHERS/MSE 和 TRANSP/NUBEAM 集成；fast camera CAMDATA 与 3D 时变影像
实时接口
NSTX-U PCS；MDSplus action nodes/shot cycle；EPICS archiver for engineering operations
数据平台
systems: MDSplus；EPICS archiver；CAMDATA；NSTX-U Web Tools；Princeton Data Commons for selected publication data；access: team sharing plus public web tools/selected analyzed data; not all raw data anonymous；evidence: official NSTX-U data management plan
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论文 / 来源

代码 / 平台

  • NSTX-U Web Tools官方使能工具 · 公开入口；后端数据权限因工具/数据级别而异
  • MDSplus官方使能工具 · 公共平台，不含 NSTX-U 全量数据和诊断算法

阅读边界

  • NSTX 历史成熟度不能自动转移到 NSTX-U 新硬件
  • 不同数据级别的验证责任和共享条件不同
  • fast-camera 数据采用独立仓库，跨模态时钟/几何/元数据需额外治理
美国高场紧凑 D-T 托卡马克（在建）

SPARC

Commonwealth Fusion Systems / MIT collaboration

建设、诊断制造与样机验证；尚无 SPARC plasma data

SPARC 以约五十套目标诊断支撑早期 Qfus>1、机器保护和 ARC 降风险。公开细节包括三类 X 射线系统、约四类中子系统、磁、干涉、ECE、光谱、可见/IR、粒子和工程传感；设计强调 12 T 磁场、D-T 中子、混凝土屏蔽、真空/氚边界和远距电子学。

DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG8DG9DG11
代表工作
early-campaign diagnostics systems engineering；in-vessel SXR tomography + ex-vessel HXR + XICS；neutron flux/activation/camera/MPR spectrometer；OpenMC diagnostic scoping；radiation/magnetic/thermal/vacuum prototype qualification
实时接口
planned SPARC PCS/neutrino framework；diagnostic labs behind shielding；machine protection inputs；no SPARC plasma closed-loop evidence yet
数据平台
systems: CFS plant/data stack (not public)；publication datasets and modeling repositories；access: production data/configuration private; papers and selected model artifacts public；evidence: SPARC diagnostic overview papers
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论文 / 来源

代码 / 平台

  • OpenMC官方使能工具 · SPARC 诊断 scoping 使用的通用代码；SPARC detailed model may be controlled
  • SPARC diagnostic production stack/data未公开 · 未发现生产诊断与数据平台公共仓库

阅读边界

  • 所有 SPARC plasma 诊断性能仍待首机验证
  • 强场、D-T 中子、屏蔽和长电缆会改变噪声、增益和维护性
  • 目标时间/空间/精度是设计要求，不是已实现统计
瑞士高灵活位形托卡马克

TCV

EPFL Swiss Plasma Center

运行中的研究装置

TCV 有四十余套诊断，突出灵活端口、快速维护和与控制的紧耦合。两百余磁探针/磁通环、FIR、实时 Thomson、ECE、MPX、RADCAM/MANTIS、CXRS、DNBI、FIDA、边界探针和高速成像共同支持位形、剖面和先进偏滤器研究。

DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG10DG11
代表工作
200+ 磁测量用于形状和 MHD；14 弦 FIR 快速密度；百余 polychromator Thomson、分析延迟低于 0.5 ms；RADCAM/MANTIS 辐射/偏滤器成像；诊断输入 RAPTOR/RAPDENS
实时接口
MARTe2-based TCV control；RAPTOR/RAPDENS observers；MDSplus shot and real-time trees
数据平台
systems: MDSplus；TCV real-time trees；EPFL analysis routines；access: 合作/教学案例可访问；未发现全量匿名 shot repository；evidence: EPFL official diagnostics/control pages
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • MARTe2官方使能工具 · 运行框架，不包含完整 TCV 诊断配置
  • TCV data and diagnostics routines未公开 · 官方系统介绍页已移入参考来源；生产数据/代码需合作且未发现统一公共仓库

阅读边界

  • 灵活研究装置端口与维护条件优于电厂
  • 实时诊断的延迟数字不能外推到所有系统
  • CTS 等系统仍是开发状态，不能写成例行能力
德国优化仿星器（非托卡马克参照）

Wendelstein 7-X

Max Planck Institute for Plasma Physics

长脉冲实验、维护与后续 campaign 准备

W7-X 约四十五套诊断利用大量端口和三维磁构型，强调冗余物理原理、长脉冲连续采集和热事件自动识别。磁、Thomson、ECE、干涉、XICS/CXRS、bolometry、SXR、反射计、快离子、IR/visible/EDICAM 与边界探针共同构成长稳态参照；其 ArchiveDB/日志和 Web live monitoring 对数字孪生很有价值。

DG0DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG8DG10DG11
代表工作
约 45 套诊断、同参数多原理冗余；长脉冲 IR thermography 自动热事件检测；Web-based live data/state/video monitoring；ArchiveDB/连续 DAQ；三维合成诊断/磁构型映射
实时接口
W7-X control/safety systems；continuous DAQ and ArchiveDB；web live monitoring；thermal-event algorithms
数据平台
systems: W7-X ArchiveDB；WebAPI/live monitoring；experiment programs/logbook；access: public APIs/selected datasets and collaboration access; exact product availability varies；evidence: official W7-X and peer-reviewed data-system papers
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

  • W7-X ArchiveDB Web API官方使能工具 · 公开接口；数据产品和语义需按文档/合作规则解释
  • W7-X diagnostic production code未公开 · 系统介绍页不是源码；完整生产代码未发现统一公共仓库

阅读边界

  • 三维几何使视线和磁面映射比轴对称托卡马克更复杂
  • 长脉冲连续数据要求时间窗、状态段和标定事件可查询
  • W7-X 无 D-T 中子环境，不能替代燃烧电厂诊断辐照验证
法国长脉冲钨环境托卡马克

WEST

CEA-IRFM / EUROfusion

运行中的长脉冲研究装置

WEST 的诊断重点是主动冷却钨偏滤器、长脉冲壁状态和稳态场景。红外壁监视、超高分辨率热成像、FBG/热电偶、可见/X 射线、ECEI、磁与核心剖面诊断一方面服务物理分析，另一方面通过 Wall Monitoring System 进入实时保护/功率退让。

DG0DG1DG2DG4DG6DG7DG8DG9DG11
代表工作
红外 Wall Monitoring System 与 RF 退让；100 µm 级高分辨率 divertor thermography；FBG 在下偏滤器超过 2600 炮的温度数据库；CIVA/IR synthetic diagnostic 支持视线、遮挡和温度反演
实时接口
WMS to central PCS；shared-memory/real-time imaging chain；verified RF command path for thermal protection
数据平台
systems: WEST facility archive；real-time WMS streams；access: collaboration access; papers/selected data public；evidence: CEA/IRFM primary reports and papers
展开论文、软件与局限

论文 / 来源

代码 / 平台

阅读边界

  • IR 温度受发射率、反射、沉积、遮挡和几何映射影响
  • FBG 需区分温度/应变交叉敏感与高温漂移
  • 特定热保护统计不能代表全机可用率或安全等级

04 / EVIDENCE ≠ DEPLOYMENT

科学证据 E 与工程部署 D 是两条独立坐标轴。

E4 只说明曾进入真实装置在线、实时或常规工作流，不自动推导为 D5 安全资格。任何 D5 声明必须有审批、配置责任、测试、变更和生命周期证据。

诊断工作科学证据与部署责任矩阵
证据 / 部署D1D2D3D4D5
E010000
E116000
E2020100
E30162400
E4000280
交互图加载中…
诊断工作科学证据与部署责任矩阵
科学证据D1 · 概念 / 需求D2 · 软件 / 实验室原型D3 · 安装 / 联调 / 影子 / HILD4 · 常规装置工作流D5 · 经批准的安全关键用途
E0 · 需求 / 概念10000
E1 · 数值 / 合成16000
E2 · 实验室 / 标定020100
E3 · 装置数据 / 交叉验证0162400
E4 · 在线 / 常规使用000280
交互图 3｜工作按 E0–E4 与 D1–D5 交叉聚合；点击单元格进入目录筛选。

E · 科学与运行证据

E0
需求 / 概念

只有需求、架构或原理描述，尚无足够动态结果。

E1
数值 / 合成验证

在数值模型或合成数据上验证，不代表仪器已完成标定。

E2
实验室 / 原型 / 标定

在标定台、实验室或受控部件上形成可重复证据。

E3
装置数据 / 交叉验证

使用真实装置数据离线分析、安装调试或与独立诊断交叉验证。

E4
装置在线 / 常规使用

进入真实装置在线、实时或常规实验流程；不自动等同安全资格。

D · 部署责任等级

D1
概念 / 需求
D2
软件或实验室原型
D3
安装、联调、回放、影子或 HIL
D4
常规装置工作流
D5
经治理批准的安全 / 保护关键用途

05 / SCIENTIFIC VIEWS

从时间尺度、装置覆盖到反演与实时链：五张视图解释同一系统。

图中数量级和关系与目录中的原始来源、标定和误差信息对应。

聚变诊断从微秒快事件到全生命周期的时间尺度静态图交互图加载中…
聚变诊断典型时间尺度
类别下限（秒）上限（秒）
高频磁 / Mirnov / 快事件0.0000010.01
反射计 / ECE / 波动成像0.000010.1
平衡 / 位形 / 实时状态0.00011
光谱 / 辐射 / 热负荷0.000131.622776601683793
Thomson / 剖面产品0.00110
燃料循环 / 真空 / 低温0.31622776601683794316227.7660168379
标定漂移 / 维护趋势1000100000000
材料损伤 / 寿命 / 退役31622.7766016837921000000000
交互图 4｜快速保护、实时状态、炮内演化、炮间校准与全生命周期健康对应不同数据链和验证方法。
主要聚变装置与诊断任务公开证据覆盖静态矩阵交互图加载中…
装置与诊断任务公开证据索引
装置DG0DG1DG2DG3DG4DG5DG6DG7DG8DG9DG10DG11
ASDEX Upgrade有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认有关联证据有关联证据
DIII-D本版未确认有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认有关联证据有关联证据
EAST有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认有关联证据
EHL-2有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据
EXL-50U有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认有关联证据有关联证据
HL-2A / HL-2M（HL-3）有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认本版未确认有关联证据
ITER有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据本版未确认有关联证据本版未确认有关联证据
J-TEXT有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认本版未确认有关联证据
JET本版未确认有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认有关联证据本版未确认
JT-60SA / JT-60U有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认本版未确认有关联证据
KSTAR有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认本版未确认有关联证据
Large Helical Device (LHD)有关联证据本版未确认有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认有关联证据本版未确认
MAST Upgrade有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据本版未确认有关联证据
NSTX-U有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认有关联证据有关联证据
SPARC有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据
TCV本版未确认有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认本版未确认有关联证据有关联证据
Wendelstein 7-X有关联证据本版未确认有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据有关联证据
WEST有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据本版未确认有关联证据有关联证据有关联证据有关联证据本版未确认有关联证据
交互图 5｜按任务、数据开放度、实时接口和验证环境索引装置证据。
真实诊断与合成诊断残差闭环图
图 7｜合成诊断闭环：模型经过仪器前向算子后再与原始观测比较，残差用于定位物理、几何、校准或噪声模型偏差。
多诊断联合反演和不确定度传播图
图 8｜集成反演：联合多个互补观测，显式表达先验、似然、空间几何和后验不确定度，避免各诊断各自产生互不一致的状态。
实时诊断、人工智能、质量门和安全接口图
图 9｜实时链：输入质量、最坏时延、OOD 和降级状态决定输出进入 PCS、保护或人机界面的路径。

06 / GAP TO A DIGITAL TWIN

距离数字孪生，缺口不在“再加一个模型”，而在观测、状态、证据与责任能否连续闭合。

G1

观测不是状态

多数诊断输出局部或线积分信号；数字孪生还需要联合反演、可观测性分析和跨域一致状态。

G2

标定尚未数字线程化

几何、时钟、响应函数、校准证书、有效期、漂移和维修事件必须随每个数据产品可查询。

G3

合成—真实残差未闭环

前向模型不能只做论文后处理；需要与原始通道持续对齐，并把残差反馈给模型、仪器和不确定度。

G4

质量与失效缺少在线语义

缺数、饱和、污染、辐照漂移、时间错位和算法失效要形成机器可读质量位与降级策略。

G5

等离子体与工程健康割裂

位形、热流与中子源应能关联温度、力、位移、应变及辅机状态，支撑故障传播和寿命判断。

G6

实时不等于可信控制

低平均延迟不足以进入闭环；还需要最坏时延、故障注入、HIL、权限、回退和独立保护证据。

G7

跨装置语义仍不统一

通道名、坐标、单位、配置和处理版本差异阻碍迁移；IMAS/OMAS 等契约仍需站点适配与审计。

G8

生命周期证据不足

长脉冲、辐照老化、维护后再标定、备件替换和软件升级必须进入同一配置与责任体系。

07 / FUSIONDIGITAL ROADMAP

从炮次级证据链切入，逐步形成电厂级持续观测与可信决策。

每一阶段以可回放、可对比、可降级为验收门，节奏取决于 EXL-50U / EHL-2 的仪器配置、数据权限与实验计划。

FusionDigital 聚变诊断数字孪生建议路线静态甘特图交互图加载中…
FusionDigital 聚变诊断建议路线
阶段名称开始月结束月证据门
R0配置与磁诊断基线012几何 / 标定 / 时钟 / MEQ–DINA 回放
R1合成诊断与独立观测1224干涉 / ECE / TS / IR / bolometry 观测闭环
R2多诊断状态服务1836联合反演 · UQ · 残差 · 质量门
R3诊断系统 SIL / HIL3048真实采集 / 网络 / PCS / 故障注入
R4受治理在线能力4260影子 → 只读 → 有限闭环 · 可回滚
R5整厂诊断孪生4896设备健康 · RAMI · 寿命 · 维护优化
交互图 6｜阶段允许并行，并按证据门推进。
R0近期 · 可立即实施

测量资产与计量底座

盘点通道、视线、采样、时钟、标定、误差、依赖和责任人；保留原始 ADC 与不可变配置快照。

配置基线 → 验证记录 → 责任批准 → 可回退发布
R1近期 → 中期

回放与合成诊断闭环

统一炮次回放接口；让 DINA / MEQ、输运与工程模型生成虚拟通道，并以残差和交叉诊断验证。

配置基线 → 验证记录 → 责任批准 → 可回退发布
R2中期

多诊断状态与影子运行

构建带 UQ 的集成反演和数据同化，在影子模式验证时延、漂移、缺失通道与异常工况。

配置基线 → 验证记录 → 责任批准 → 可回退发布
R3中期 → 远期

控制与工程健康联动

把可信状态、热流和载荷接入场景规划、保护建议、预测维护与实验协同；所有动作经过确定性门。

配置基线 → 验证记录 → 责任批准 → 可回退发布
R4远期

电厂级持续可信运行

形成跨班次、跨维护周期、跨软件版本的证据链，覆盖降级、再标定、老化、网络安全与安全论证。

配置基线 → 验证记录 → 责任批准 → 可回退发布