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不仅仅是整合

@ Kevin Meyer, PhD (Cosylab)

自2001年以来,Cosylab一直在为大型物理设施构建控制系统,并从2008年ITER CODAC部门工作开始就参与了核聚变实验。作为各种聚变项目的客观观察者,我们已经能够将其中的一些信息整合为一篇论文,该论文经同行评审,发表在《聚变能源杂志》上[1]。本文介绍了该论文的一些要点。

简介

聚变实验已经从使用相对简单的软件工具进行操作的早期发展到下一代实验,而下一代实验则需要更具灵活性和整体性控制。

现如今,基础设施和人力资源运行成本高昂,这就意味着未来的聚变项目则需要高效,且不浪费资源或时间。因此,此类项目将受益于一套集成的监督和控制软件工具,这些工具可促进机器在整个生命周期内的运行。这些软件工具将包括功能更强大的实时控制系统、扩展的实验程序管理工具,以及支持实验阶段以外操作的其他工具。

问题

早期的聚变实验很短(几秒钟),并且大多是在反复试验的基础上进行的。控制这些实验的系统很简单,可以按序执行在指定时间内命令。而未来的聚变实验预计将运行更长的时间(约30分钟或更长时间)。这意味着控制进行这些实验的系统以及整个设备(在更大的范围内)必须相当智能,才能适应不断变化的环境和要求。

下一代聚变项目ITER和DEMO无法使用与之前相同的理念进行操作,因此其设计必须在监管和控制中融合下一代概念。

当前,所有聚变研究项目都使用软件工具来操作机器以进行实验,并且许多具有成熟的软件工具来协助进行活动计划,但是现有的实验都没有集成工具来考虑设备工作寿命的所有阶段。

集成软件系统可以支持实验计划(例如基于目标的灵活任务执行以及实际可用性与计划可用性),日常操作(进入和退出待机状态),适应活动条件(尤其是调试和停止调试任务)和运行条件(工程限制的演变、损坏预算计划等)。

这些集成的软件工具将大大提高未来实验的可用性、可获性和成本效率。

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下一步

Cosylab最近在卢布尔雅那的总部举办了一个研讨会,来自8个聚变研究机构的参与者聚集在一起,讨论了与聚变实验的计划、配置和实时控制相关的主题。研讨会结束后,参与者开始了一项合作以共享转换和验证库。此外,系列研讨会将继续进行,并计划于2020年在那不勒斯举行下一次活动。

共享用户功能的库如何在复杂环境中用于常见转换和验证(CVVF)操作的示例。 CVVF基础结构使库函数可在实验准备以及监督配置和操作的多个阶段中重复使用。

结论

未来聚变项目成本很高,这就需要高效率和高利用率。为实现这个目标,在项目的整个生命周期中,就需要运行集成的监督和控制软件工具套件。这样的工具可以设计和执行包含多个目标的聚变实验,并以多种方式实现每个目标。此外,这些工具支持设备的所有操作阶段(包括调试)。

参考文献:

[1] Advancements in Plasma Control Supervision, Meyer, K. & Padayachee, J. J Fusion Energ (2018). https://doi.org/10.1007/s10894-018-0190-1

关于作者

Kevin Meyer博士是Cosylab的前物理学家兼高级经理。目前,他参与了多个与Cosylab欧洲的聚合实验相关的项目。他大部分时间都花在ITER项目上,协助CODAC部门完成各种任务。他还为Cosylab的项目经理提供建议和其他服务。

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