为了实现聚变系统的安全、可靠运行，科研人员需要持续监测等离子体燃料状态，并测量温度、密度等影响聚变反应的关键参数。相关工作依赖被称为“诊断”的专用传感器与测量系统。

美国能源部（DOE）资助发布的一份新报告提出，应加大对美国聚变诊断能力的投资。报告认为，测量与诊断技术属于关键新兴能力，可为能源部及国会提供决策参考，并有助于加快商业聚变电站的交付进程。

该报告源自能源部于2024年举办的“基础研究需求：测量创新”研讨会，由能源部科学办公室聚变能源科学（FES）项目赞助。研讨会由能源部普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）高级项目负责人Luis Delgado-Aparicio主持，罗切斯特大学激光能量实验室实验部主任、杰出科学家Sean Regan联合主持。

据介绍，研讨会汇集了来自高校、私营企业及国家实验室（包括PPPL）的专家，旨在识别维持美国在聚变能源与等离子体技术领域领先所需的关键诊断与测量技术。研讨会亦与能源部《聚变科学与技术路线图》提出的目标相衔接，该路线图规划至2030年代中期的行动与里程碑，旨在为美国聚变能源产业竞争力提供科学与技术基础。

Delgado-Aparicio在报告相关表述中称，测量创新一直并将继续推动FES支持的等离子体科学与技术领域的科学与工程突破，尤其是在聚变能源科学方面；报告在等离子体及聚变科学技术七个关键领域提出了实质性发现。Regan则表示，报告结论体现了诊断技术在推动聚变能源科学发展中的关键作用，并称通过投资创新测量技术可加速商业聚变能源进程、强化美国在等离子体科学领域的领导地位。

报告汇总了70位研究人员围绕七个等离子体物理主题的分析，涵盖低温等离子体、高能量密度等离子体、等离子体与材料相互作用、磁约束聚变（MCF）燃烧等离子体、惯性约束聚变（ICF）燃烧等离子体、基于MCF的聚变试点电站以及基于ICF的聚变电站。

研究人员提出，联邦政府可通过多种方式提升美国科学家利用诊断技术测量等离子体的能力。优先研究方向包括：开发可承受未来聚变电站预期辐射水平的诊断设备；发明用于测量ICF中超快速过程的新型测量技术；利用人工智能（AI）加速相关创新的设计流程；并建立支持科研人员进入诊断研究领域的稳健路径。报告同时指出，这些能力也将支撑更广泛的等离子体技术生态系统，而该生态系统被认为与美国经济领导地位相关。

报告列出的主要发现包括：通过验证与确认设计建模代码、引入人工智能与机器学习以及数字孪生技术，可加快FES社区在测量创新方面的进展；测量创新作为跨领域纽带可通过类似LaserNetUS的项目获得更好支持，并提出可建立名为“CalibrationNetUS”的国家网络；建议组建国家团队，将测量创新理念以更高效率和更低成本转化为实际诊断设备；推动更系统的诊断校准方法以促进测量创新；将诊断技术与运行经验从公共部门向私营设施转移以形成协同效益；围绕聚变试点电站需求开展大规模人才培养；并建议未来研讨会关注聚变试点电站远程操作与维护所需的测量创新。

在报告编制方面，文件由Delgado-Aparicio与Regan牵头，FES的Curt Bolton提供指导，各工作组负责章节内容开发。研讨会由橡树岭科学与教育研究院团队协作组织；PPPL传播部提供编辑与项目管理支持，Sandbox Studio的Michael Branigan负责艺术指导与设计，插图由Ariel Davis绘制。