美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室的研究人员利用计算机模拟技术预测了热对ITER造成的损害，ITER是目前正在法国建设的国际托卡马克反应堆。

核聚变最常见的人工诱导方式是使用托卡马克装置。它们利用磁场将等离子体限制在100万度的温度下，形成一个甜甜圈的形状，被认为是最有希望应用于核聚变反应堆的候选材料。

正在法国普罗旺斯建造的ITER反应堆，其设计目标是产生并维持500MW的等离子体(热动力)20分钟，而只向反应堆注入50MW的热动力。这将证明产生比加热等离子体更多的热能的原理;这是迈向商业核聚变的重要一步。

聚变反应堆是极端的环境，本质上包含微型恒星，它们必须应对许多挑战。其中包括极端的热负荷;为维持聚变所必需的极端温度而必须增加的热能量。这些负荷流过分流板的壁，分流板从反应堆中提取废热，会对设施造成严重的损害。

普林斯顿大学的研究人员使用高性能计算机和人工智能工具来预测ITER在满负荷运行时的热负荷宽度。他们得出的预测比基于托卡马克的简单外推的预测宽6倍多，而且危害也小得多。

“如果从今天的托卡马克到全功率ITER的简单推断是正确的，沐鸣测速地址那么没有什么已知材料可以在没有一些困难的预防措施的情况下承受如此高的热负荷，”领导该研究小组的张中石(Choong-Seock Chang)教授说。“一个精确的公式可以让科学家以一种更舒适、更经济的方式来操作ITER，实现其目标，即产生比输入能量多10倍的聚变能。”

2017年，同一团队利用其XGC等离子体湍流代码和泰坦超级计算机预测了ITER在全功率下的热负荷宽度，和现在一样，比预期的宽6倍。这些预测和以前的预测之间的差异可以用将等离子体视为流体而不考虑粒子运动的简单外推中的参数来解释;XGC代码在超大规模的计算机上模拟了数万亿个粒子。这种差异表明，流体模型可能存在一些无法解释的隐藏参数。

该团队在橡树岭国家实验室的山顶计算机上进行了更精确的模拟，以确保他们2017年的发现没有错误。他们还对目前的托卡马克进行了模拟，包括牛津郡的联合欧洲环面，以比较土卫六和峰顶的发现。这些情况下的结果与通过简单外推得出的狭窄热负荷宽度预测一致，这表明确实存在隐藏参数需要解释。

Chang的团队随后使用监督机器学习来识别这些参数。这证明了隐藏参数与等离子体粒子绕托卡马克磁力线的轨道运动有关(回旋运动)。这提供了一个不同的公式，它预测的热负荷宽度比XGC代码从现有托卡马克的实验结果中得到的宽得多，危险小得多。

Chang说:“这项实验证明了高性能计算的必要性，沐鸣测速它不仅可以产生高保真度的理解和预测，还可以改进解析公式，使其更加精确和具有预测性。”“我们发现，与现有托卡马克的边缘相比，全功率ITER边缘等离子体受不同类型的湍流影响，这是因为ITER边缘等离子体相对于粒子的回旋半径较大。”

随后，研究人员通过ITER在Summit和Theta超级计算机上进行的三次模拟验证了人工智能提出的公式。

Chang说:“如果这个公式在实验上得到验证，这将对核聚变领域以及确保ITER的转流器能够容纳等离子体产生的热废气而不产生太大的并发症具有巨大的意义。”