平衡、线圈电流、VDE/CQ/halo、热流、中子和粒子源必须成为带版本、坐标、单位、时间和不确定度的正式载荷包。
TOKAMAK ENGINEERING SIMULATION · 2026
把等离子体载荷，转化为
可验证的工程裕量
一份面向数字孪生与系统工程团队的 Tokamak 工程仿真图谱：系统梳理 CAD/PLM、电磁、结构、磁体失超、热流体、中子学、包层、氚、安全和远程维护工具，并解释它们如何与物理模型和实验数据闭环。
55 工具/平台组87 来源12 开放全文15 解释图
核心判断
没有一个“Tokamak 工程超级求解器”。应统一资产身份、场景、载荷和证据，而不是强迫所有方程进入一个网格。
不同求解器负责涡流、温度、应力、压降、核热、活化、氚库存、失效概率和维修时间，并回传可执行限值。
磁探针、应变、IR、量热、模型线圈、HHF、活化箔、停机剂量和维护训练共同决定模型是否适合指定决策。
01 / 载荷数字线程
求解器之前，先把物理与工程的接口做对
工程风险往往来自错误 CAD 版本、坐标/单位不一致、过度平滑、非守恒映射或缺失的不确定度，而不是有限元迭代器本身。
资产身份单位与坐标力/能量/电流守恒数值误差预算适用域与 UQ
02 / 工程域全景
八个工程域，跨越微秒到全寿期
高频破裂载荷、秒级失超、小时级热工、年级活化和维护不能共享统一时间步，但可以共享配置受控数字线程。图中尺度为典型任务数量级。
几何与配置
CAD / PLM / 几何派生CATIA · ENOVIA · SALOME · Paramak · bluemira
破裂电磁与结构
等离子体、电路、三维导体和动力响应DINA · MEQ · CARIDDI · ThinCurr · Ansys · Abaqus
磁体与低温
线圈场、CICC、失超、绝缘和保护4C · THEA · JackPot · Maxwell · Opera
PFC 与冷却
热流映射、共轭传热、熔化与循环寿命HEAT · MEMENTO · CFX · OpenFOAM · NekRS
中子与活化
核热、TBR、dpa、活化和停机剂量MCNP · TRIPOLI-4 · OpenMC · FISPACT-II · R2S
包层与氚
系统热工、液态金属 MHD、渗透和库存GETTHEM · RELAP5 · FreeMHD · FESTIM · TMAP8
安全与厂用系统
事故、真空、低温、电源与厂房屏障MELCOR Fusion · ATHENA-INTRA · Molflow+
维护与生命周期
远程操作、装配、RAMI 和维修物流DELMIA · Tecnomatix · ROS / MoveIt · VR
交互图加载中…
交互图加载中…03 / 三条高价值工作流
先形成可验证的“窄孪生”
DINA/JOREK/MEQ → CARIDDI/ThinCurr/Maxwell → Ansys/Abaqus → 保护阈值；用磁探针、壁电压、应变和位移确认。
Maxwell/Opera → JackPot → 4C/THEA → 结构/保护；用模型线圈、SULTAN/EDIPO 和装置低温数据确认。
HEAT/SOLPS → 三维表面映射 → CFD/共轭传热 → 热机械与 MEMENTO；用 IR、量热和 HHF 试验确认。
04 / 核环境与包层
同一 CAD 基线，派生多个几何与时间阶段
原论文证据
FreeMHD 不只展示流场，也公开了解析验证和实验确认算例
原论文图同时展示 Shercliff/Hunt 管道、fringing field、dam breaking、LMX-U 和 Divertorlets 等算例与网格，说明高 Hartmann 数液态金属模型必须经过分层 V&V。
阅读原论文 ↗05 / 可维护工具矩阵
55 个工具与平台组
目录保留开放性/技术栈、适用范围与验证，以及距离运行级数字孪生的差距。每张卡片均可打开官方网站、项目文档或原始论文；CSV/JSON 也已增加 URL 字段，便于后续维护。
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06 / 物理—工程—实验闭环
验证要比较“合成传感器输出”，而不是节点值
工程模型的温度、应变、磁场和中子通量必须经过传感器体积、方向、动态响应、发射率或能量响应函数后，才能与真实仪器读数比较。试验结果随后用于更新参数、适用域和不确定度，而不是只生成一张吻合曲线。
- 电磁/结构：磁探针、Rogowski、应变、位移、加速度与支撑反力。
- 热/磁体：IR、热电偶、量热、压降、流量、电压抽头、热点与模型线圈。
- 核/氚：活化箔、剂量计、FNG/OKTAVIAN、JET D–T、渗透和热脱附谱。
- 维护/制造：扫描几何、碰撞检查、力反馈、任务时间和全尺寸训练。
07 / 一期联合攻关建议
电磁—热管理—实验验证—代理模型
面向新奥聚变人工智能团队与西安交通大学的首期协作，建议先选定一个部件或子系统，建立可复算、可校核、可被实验数据约束的高保真计算基线，再训练具有明确适用域和回退机制的快速代理模型。首期目标是“可验证窄孪生”，不是一步构建整机万能模型。
下载联合攻关交流提纲讨论稿 · 商业软件计算 + 代理模型训练
受控 CAD/材料、线圈与等离子体电流时序、边界与接触、冷却条件、工况和传感器元数据。
B/E/J、涡流损耗、J×B 体力与合力/力矩、温度与梯度，以及位移、应变、应力和裕量。
力、位移、应变和温度可与标定后的测量链比较；应力通常由应变—本构—边界条件反演，除非确有经标定的直接应力测量。
配置与工况基线
冻结部件边界、坐标/单位、材料随温度变化、载荷时序、测点位置方向、采样与校准记录；形成可追溯输入包。
电磁场与电磁力
用商业软件建立参数化三维模型，完成网格/时间步收敛、解析或简化算例核验，输出场、涡流、损耗及守恒检查后的载荷包。
热管理与热—结构响应
将体积/表面热源映射到导热、对流或共轭传热模型，覆盖冷却边界和接触热阻，并计算温度、热变形、应变与应力。
合成传感器与 VVUQ
在模型中复现测点体积、方向、安装、动态响应和不确定度；按工况进行盲测，建立误差预算与适用域。
代理模型与服务化
以经审计的高保真样本开展 DoE、多保真或降阶学习；交付误差与超域检测、版本模型卡、API/ONNX/FMU 和高保真回退路径。
08 / 装置实践
装置不是“选一个软件”，而是组合一条证据链
ITER
CATIA/ENOVIA 统一大装配配置；CARIDDI/有限元分析破裂载荷；MCNP/TRIPOLI-4 与 FISPACT-II 支持核热、屏蔽和停机剂量；4C、MELCOR Fusion、远程维护全尺寸训练构成工程证据链。
SPARC
以参数化 CAD 和 physics-to-engineering workflow 把平衡、三维导体、热流与结构连接起来；ThinCurr 支持被动结构与 REMC，HEAT 用于 PFC 热负荷，OpenMC 用于诊断和屏蔽范围研究。
JT-60SA
Ansys Maxwell/Workbench 和全局有限元模型用于偏滤器与整机电磁—结构载荷；装配与线圈测量数据用于确认模型，全球协作要求严格的接口与配置控制。
EAST / CFETR
EAST 用真实破裂放电重建 COMSOL 载荷、用量热和冷却数据验证 PFC 热模型，并为 4C 低温/磁体模型提供装置数据；CFETR 已开展中子—热工和 CFX 包层流道优化。
JET / DIII-D / MAST-U
JET D–T 数据为中子学、活化与停机剂量提供稀缺系统级验证；DIII-D 的 IR 和磁诊断支撑 HEAT、ThinCurr/VALEN；MAST-U 以高热流部件和 RWM 控制验证模型与控制接口。
DTT / KSTAR
DTT 把虚拟样机、超冗余机械臂和维护可达性纳入设计；KSTAR 的涡流/垂直力分析和长期运行数据适合支撑结构响应与状态估计研究。
09 / 路线图
从 DINA / MEQ 控制服务到聚变电厂工程孪生
每个阶段通过历史回放、盲预测、跨试验验证和多源项账本闭合等能力门验收。
交互图加载中…0—12 个月
载荷接口基线
DINA/MEQ 历史回放；建立资产 ID、CAD/线圈/导体版本、场景时间线、单位和守恒检查。
12—24 个月
破裂电磁窄孪生
接入三维导体模型和结构 ROM；比较磁探针、壁电压、应变、位移与反力；先影子运行，再影响阈值。
2—3 年
热与磁体状态
以 IR/量热校准 PFC 热状态；以电压、流量、压力和模型线圈数据校准 CICC/低温状态估计。
3—5 年
核—包层—氚
连接核热/TBR/活化、冷却/MHD、氚渗透和库存；形成部件寿命、停机剂量和材料批次账本。
4—8 年
整厂运行与 RAMI
把安全、维护、备件、可用率、功率转换、电网和许可证据接入全生命周期数字线程。
10 / 最终架构
工程仿真距离数字孪生，还差一套运行能力
离线仿真通常缺少持续状态同步、可观测性、最坏时延、自动超域检测、安全回退、配置/权限控制、模型发布与撤回、网络安全和持续 V&V。目标架构必须把在线状态环和离线证据工厂分开，再用统一资产 ID、载荷包和证据账本连接。
阅读完整路线与验收门 →11 / 核心来源与下载
从报告结论回到原始证据
网页展示核心入口；完整清单含 87 条官方文档、论文和报告，以及 12 份已校验文件头的开放全文本地副本。