39-EFT.WP.Plasma.Confinement v1.0 | AB第16章 设计规程与工程清单（Sign-off）

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AB第16章 设计规程与工程清单（Sign-off）

I. 章节目标与范围

1. 目标：将 Plasma Confinement 的平衡—稳定—波/加热—导引中心—输运—边界层链路落为可执行设计规程与工程清单，以功率/拓扑/稳定性/沉积/输运/靶面热流与两口径 T_arr 的一致性为核心门限，确保在统一计量与记录口径下可发布、可审计、可证伪。
2. 范围：几何/线圈、平衡与拓扑、波发射与沉积、导引中心/新古典、湍流输运、Edge/SOL 与鞘层、合成诊断与同化。
3. 共享到达时两口径（等价，须显式路径/测度并记录 delta_form）：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )

II. 设计总则（Golden Rules.Plasma）

• 功率闭合优先：P_in = P_ref + P_rad + P_wall + ∫ P_dep dV 在不确定度 u_power 内闭合为硬门。
• 拓扑一致：q(ψ)/LCFS/X/分离器 与磁测/成像一致；平衡（S30-）与绑定（I10-）使用同一度量与网格。
• 稳定性门：δW_min > 0 ∧ Δ' ≤ 0 ∧ {D_S,D_M}>0；若未过门，先行剖面/边界项/外区耦合修正。
• 沉积与到达时：P_dep(r) 峰位/宽度与 {n_eff,k_∥,k_⊥} 预测一致；两口径 T_arr 在 u(T_arr) 内一致。
• 输运与新古典：D,χ 与 D_GB/标度 回归通过；D_nc/χ_nc/J_bs 随 ν_* , q , ε 一致。
• 边界层与热流：q_t ≤ q_gate；脱离判据成立并在操作窗内维持。
• 统一记录：任何几何/线圈/剖面/发射参数变更同步更新 binding_ref/arrival/qa_gates 与数据卡。

III. 工程流程（六阶段可执行）

• 需求与门限定义：设定 q_gate、R^2_gate/ε_gate、u_power、u(T_arr)、稳定性门与操作窗；生成需求卡。
• 几何/线圈与平衡原型：I10- 绑定→S30- GS 平衡→拓扑 QA；给出 ψ/q(ψ)/V'(ψ)/g_ab。
• 波/加热与沉积：S50- 色散→射线/全波→α_abs/P_dep/T_arr/T_group；功率闭合与到达时一致。
• 导引中心/新古典与输运：S60- μ/J_∥/D_nc/χ_nc/J_bs 与度量一致；S70- QL/表格闭式→Γ/Q/Π_ψ 与全局能量闭合。
• Edge/SOL 与靶面热流：S80- 1D 沿场→鞘层匹配→回收/杂质→q_t 与脱离判据。
• 同化与签核：M10- 观测算子/协方差→同化 x_a；所有硬门通过后出具签核卡与归档。

IV. KPI 与验收门限（对齐第13/14/15章）

• 功率闭合：| P_in − P_ref − P_rad − P_wall − ∫ P_dep dV | ≤ u_power。
• 拓扑：max_ψ |q_inv(ψ) − q_GS(ψ)| ≤ q_gate；LCFS/X/分离器一致。
• 稳定性：δW_min > 0 ∧ Δ' ≤ 0 ∧ {D_S,D_M}>0。
• 沉积：峰位误差 ≤ r_gate、宽度误差 ≤ w_gate。
• 输运：R^2(log(D) vs log(D_GB)) ≥ R^2_gate 且残差 ≤ ε_gate；χ 同理。
• 到达时：两口径差 ≤ u(T_arr)。
• 边界层：q_t ≤ q_gate；脱离窗成立（∂q_t/∂P_in < 0 且 T_e(L_∥) ~ 1–5 eV）。

V. 记录与 QA（与数据/管线卡对齐）

• 必填：
  binding_ref/geometry/coils、equilibrium{psi,q(ψ),metrics}、
  stability{deltaW_min,DeltaPrime,DS,DM}、
  waves{n_eff,rays,alpha_abs,P_dep,arrival(form,gamma,measure,c_ref,Tarr,u_Tarr,delta_form)}、
  gc_nc{D_nc,χ_nc,J_bs}、transport{D,χ,Γ,Q,Π_ψ}、edge_sol{q_t,R,Y,L_z}、
  diagnostics{H_blocks,windows,AF/PF,Δt_sync}、qa_gates{check_dim,power_closure,topology,stability,Tarr_dual}。
• 相位改正：arg Z_corr(ω) = arg Z_raw(ω) − ( ω · Δt_sync )；到达时在相干窗内拟合。
• 版本/哈希：关键表/核/网格/观测算子/协方差记录 semver 与 sha256。

VI. 容差与稳健性（DFM/DFA）

• 容差注入：σ_C/σ_A/σ_pos/σ_rot、电流漂移 ΔI/I、热膨胀 ΔC_i(s) 注入 I10-/S30- 回归，输出对 LCFS/X/q(ψ) 与 q_t 的灵敏度。
• 稳健性：对 AF/PF/窗口/bw/fs/Δt_sync 与闭式表格插值做扰动扫描，验证功率闭合、稳定性门与 R^2_gate/ε_gate 保持通过。
• 验收：容差蒙特卡罗通过率 ≥ 95%（项目卡可细化）。

VII. 可证伪准则（Design Protocol 对应）

• J-DP-1（功率/拓扑/稳定性失败）：任一硬门未过，拒绝发布。
• J-DP-2（沉积/到达时不符）：P_dep 峰/宽或两口径 T_arr 不一致，否决色散/射线/同步口径。
• J-DP-3（输运标度偏离）：D/χ 回归 R^2 或残差未达标，否决闭式或输入剖面。
• J-DP-4（边界层热负荷）：q_t > q_gate 或脱离窗失败，否决操作窗与几何。
• J-DP-5（等价性与复现）：第15章等价性阈值未通过，拒绝签核。

VIII. 合规模板（可直接粘贴）

• 设计签核卡（YAML）
• design_protocol_pc:
• project_id: "PC-PRJ-001"
• geometry_ref: "GEOM-COIL-0001"
• binding_ref: "I10-PC-0001"
• baseline_id: "BLSN-PC-001"
• bands:
• waves: {ω1: ..., ω2: ...}
• coh_window: {ω1: ..., ω2: ...}
• equilibrium:
• solver: "GS"
• psi: "/eq/psi.nc"
• q: "/eq/q.nc"
• metrics: "/eq/coords_boozer.nc"
• waves:
• n_eff: "/waves/n_eff.tbl"
• rays: "/waves/rays.json"
• alpha_abs: "/waves/alpha.tbl"
• P_dep_Wm3: "/waves/Pdep.nc"
• arrival:
• form: "n_over_c" # or "one_over_c_times_n"
• gamma: "explicit"
• measure: "d_ell"
• c_ref: 299792458.0
• Tarr_s: 3.1e-06
• u_Tarr_s: 9.0e-08
• delta_form: "n_over_c"
• gc_nc:
• D_nc: "/nc/Dnc.tbl"
• chi_nc: "/nc/Chinc.tbl"
• J_bs: "/nc/Jbs.tbl"
• transport:
• closure: "/closures/ql_mix.tbl"
• fluxes: "/flux/fluxes.nc" # Γ/Q/Π_ψ
• edge_sol:
• profiles_1D: "/edge/profiles.nc"
• q_t_gate_MWm2: 10.0
• recycling_R: 0.95
• Lz_tbl: "/impurity/Lz.tbl"
• diagnostics:
• H_blocks: [ "ECE_transfer", "Reflect_phase", "Mag_inversion", "IR_heatflux" ]
• windows: "/diag/windows.yaml"
• AF: "/cal/AF_antenna.yaml"
• PF: "/cal/PF_probe.yaml"
• dt_sync_s: 1.0e-08
• qa_gates:
• check_dim: "pass"
• power_closure: "pass"
• topology: "pass"
• stability: {deltaW_min:">0", DeltaPrime:"<=0", DS:">0", DM:">0"}
• Tarr_dual: {gate:"<= u_Tarr"}
• signoff:
• design_owner: "..."
• physics_owner: "..."
• metrology_owner: "..."
• date: "2025-09-16"
• 验收脚本（伪代码）
• # 功率闭合
• Pdep = integrate(P_dep_grid)
• assert abs(P_in - P_ref - P_rad - P_wall - Pdep) <= u_power
• # 拓扑一致
• assert max_abs(q_inv - q_GS) <= q_gate and topology_match(LCFS, Xpoints)
• # 稳定性门
• assert deltaW_min > 0 and DeltaPrime <= 0 and DS_min > 0 and DM_min > 0
• # 沉积与到达时
• assert peak_error(P_dep, P_dep_pred) <= r_gate and width_error(P_dep, P_dep_pred) <= w_gate
• Tarr1 = (1/c_ref) * trapz(n_eff*dl); Tarr2 = trapz((n_eff/c_ref)*dl)
• assert abs(Tarr1 - Tarr2) <= u_Tarr
• # 输运与新古典
• assert r2_score(log(D), log(D_GB)) >= R2_gate and resid(log(D)) <= eps_gate
• assert nc_consistency(D_nc, chi_nc, J_bs, nu_star, q, eps)
• # Edge/SOL 靶面热流
• assert qt_max <= q_t_gate and detachment_window_ok()
• # 通过
• emit_signoff_card()

IX. 执行清单（工程勾选表）

checklist_pc:

- [ ] 定义门限：u_power, q_gate, R2_gate, eps_gate, q_t_gate, u_Tarr

- [ ] 完成 I10- 绑定与 S30- GS 平衡（拓扑/力平衡 QA）

- [ ] 完成 S50- 色散/射线/沉积与到达时一致性

- [ ] 完成 S60-/S70- 导引中心/输运闭式与全局能量闭合

- [ ] 完成 S80- Edge/SOL 与鞘层/脱离窗评估

- [ ] 完成 M10- 同化（功率/拓扑/到达时硬门通过）

- [ ] 归档 dataset/pipeline/env_lock/audit（sha256）

- [ ] 设计/物理/计量三方签署

X. 跨章引用与闭环

• 依赖：第4章（S20- 最小方程）、第5章（S30- 平衡）、第6章（S40- 稳定性）、第7章（S50- 波/沉积/到达时）、第8章（S60- 导引中心）、第9章（S70- 输运）、第10章（S80- 边界层）、第11章（I10- 绑定）、第12章（M10- 同化）、第14/15章（仿真栈与复现）。
• 收口：本章将功率—拓扑—稳定—沉积—输运—边界—同化贯通为签核条款与工程清单，支撑可复现、可审计与可证伪的等离子体约束工程落地。