廣告記者2月21日從中國科學技術大學獲悉，該校物理學院工程與應用物理系王少杰教授課題組，在磁約束聚變等離子體湍流輸運和約束模式躍遷的大規(guī)模數(shù)值模擬研究中取得突破性進展。相關成果日前發(fā)表在國際期刊《物理評論快報》上。
即將建成的國際熱核聚變堆ITER的成功運行依賴于芯部等離子體高約束運行模式的實現(xiàn)，即內(nèi)部輸運壘的形成。迄今為止，國際上多個裝置已經(jīng)觀測到多種內(nèi)部輸運壘的形成；其中對于ITER最有希望的內(nèi)部輸運壘是芯部弱磁剪切位形下的輸運壘，其形成機制涉及到非線性湍流的預測這一重大科學難題。由于湍流的非線性和復雜性，基于第一性原理的非線性回旋動理學大規(guī)模模擬已經(jīng)成為獨立于傳統(tǒng)的實驗和理論之外的不可或缺的研究手段。國際主流聚變國家在非線性回旋動理學模擬方面都有數(shù)十年的投入。在科技部ITER專項的支持下，基于王少杰教授提出的數(shù)值李變換方法，我國自主發(fā)展了中國第一個五維相空間非線性湍流大規(guī)模并行模擬程序NLT，并廣泛應用于托卡馬克聚變等離子體湍流模擬研究。
該研究組近期提出了“臨近平衡更新”（NEU）方法，解決了非線性湍流擾動算法中的久期性困難這一長期困擾科學界的難題；在此基礎上，利用NLT程序在國際上首次實現(xiàn)了托卡馬克聚變等離子體中內(nèi)部輸運壘自組織形成過程的基于第一性原理的數(shù)值模擬。結果表明，內(nèi)部輸運壘在磁軸附近的出現(xiàn)由向內(nèi)傳播的雪崩過程引起，而其向外擴展則是由向外傳播的雪崩過程引起的自組織結構的突變。
多位國際著名等離子體物理學家高度評價這一工作，“等離子體湍流研究領域的突破”“給出了內(nèi)部輸運壘形成的第一個完整的物理圖像”“將改變內(nèi)部輸運壘研究的范式”“NEU方法將有望應用于一系列重要難題的解決”“數(shù)學方法和物理結果將影響聚變和其他領域”。
記者2月21日從中國科學技術大學獲悉，該校物理學院工程與應用物理系王少杰教授課題組，在磁約束聚變等離子體湍流輸運和約束模式躍遷的大規(guī)模數(shù)值模擬研究中取得突破性進展。相關成果日前發(fā)表在國際期刊《物理評論快報》上。
即將建成的國際熱核聚變堆ITER的成功運行依賴于芯部等離子體高約束運行模式的實現(xiàn)，即內(nèi)部輸運壘的形成。迄今為止，國際上多個裝置已經(jīng)觀測到多種內(nèi)部輸運壘的形成；其中對于ITER最有希望的內(nèi)部輸運壘是芯部弱磁剪切位形下的輸運壘，其形成機制涉及到非線性湍流的預測這一重大科學難題。由于湍流的非線性和復雜性，基于第一性原理的非線性回旋動理學大規(guī)模模擬已經(jīng)成為獨立于傳統(tǒng)的實驗和理論之外的不可或缺的研究手段。國際主流聚變國家在非線性回旋動理學模擬方面都有數(shù)十年的投入。在科技部ITER專項的支持下，基于王少杰教授提出的數(shù)值李變換方法，我國自主發(fā)展了中國第一個五維相空間非線性湍流大規(guī)模并行模擬程序NLT，并廣泛應用于托卡馬克聚變等離子體湍流模擬研究。
該研究組近期提出了“臨近平衡更新”（NEU）方法，解決了非線性湍流擾動算法中的久期性困難這一長期困擾科學界的難題；在此基礎上，利用NLT程序在國際上首次實現(xiàn)了托卡馬克聚變等離子體中內(nèi)部輸運壘自組織形成過程的基于第一性原理的數(shù)值模擬。結果表明，內(nèi)部輸運壘在磁軸附近的出現(xiàn)由向內(nèi)傳播的雪崩過程引起，而其向外擴展則是由向外傳播的雪崩過程引起的自組織結構的突變。
多位國際著名等離子體物理學家高度評價這一工作，“等離子體湍流研究領域的突破”“給出了內(nèi)部輸運壘形成的第一個完整的物理圖像”“將改變內(nèi)部輸運壘研究的范式”“NEU方法將有望應用于一系列重要難題的解決”“數(shù)學方法和物理結果將影響聚變和其他領域”。
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-2-1616-0.html受控核聚變新進展：我科學家在等離子體湍流研究領域獲突破
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