浙江大学聚变理论与模拟中心（IFTS）的研究方向简介

未来发展

等离子体是由大量带电粒子组成的，宏观上呈准中性的电离气体，在长程电磁力作用下表现出独特的集体振荡的动力学行为。宇宙绝大部分可见物质，从星际气体到恒星（如太阳）到地球磁层，都呈等离子体态。等离子体物理被广泛的应用于空间天气预报，理解地球上的极光、闪电现象，材料加工，构建紧凑的“桌面”粒子加速器以及最重要的，可控核聚变能源的开发研究。

研究方向简介

浙江大学聚变理论与模拟中心（IFTS）是我国首个专门针对ITER 计划、依托研究型大学设立的以磁约束核聚变科学研究为主、兼顾惯性约束聚变和空间科学的专业研究和人才培养的机构。聚变中心积极服务国家重大战略需求，先后牵头承担多项国家重点研发项目，研究方向包括磁场约束聚变中的：

氘氚聚变产生的高能量阿尔法粒子的约束和输运（图1）

高能量阿尔法粒子共振激发对称破坏的“阿尔芬波”电磁振荡，破坏阿尔法粒子的约束轨道，导致阿尔法粒子的输运损失和燃烧等离子体“熄灭”。相关老师：陈骝、傅国勇、马志为、仇志勇、肖湧。

图1：带电粒子在托卡马克中的轨迹

约束等离子体中微观湍流对热等离子体的“反常输运”（图2）

约束等离子体内禀不均匀性驱动的低频漂移波不稳定性的非线性发展，引起等离子体远超碰撞水平的“反常输运”和反应堆约束状态的改变。相关老师：肖湧、仇志勇、肖维文。

图2：托卡马克中的微观湍流的线性（左）和非线性（右）

托卡马克装置中磁流体不稳定性的爆发（图3）

磁流体不稳定性是托卡马克装置中最为危险的不稳定性，磁流体不稳定的爆发将极大地降低托卡马克装置的约束水平，甚至引发“大破裂”，造成放电终止。相关老师：马志为、张威。

图3：托卡马克中磁流体不稳定性引起的三维电场扰动。

这三个课题等离子体物理 pdf，对应了聚变反应堆的自加热效率和能量约束性能，共同决定了聚变堆持续“燃烧”的科学和商业可行性。此外，IFTS的研究领域还包括极端压强环境如激光驱动核聚变和超高压放电条件下的高能量密度物理（图4，相关老师：盛正卯、武慧春）等离子体物理 pdf，设计和建造一个对聚变能源堆有意义的新型磁约束仿星器装置（图5，相关老师：傅国勇、肖维文），以及大型聚变模拟程序的自主开发等（相关老师：马志为、傅国勇、张威）。

图4：量子效应和电磁集体效应可以显著提升束-靶聚变反应率

图5：新型仿星器的线圈和磁面

实验设备

IFTS拥有峰值运算能力达到每秒400万亿次浮点运算的“麒麟二号”超级计算机（图6），自主开发及引进消化了多个大型旗舰等离子体模拟程序，可满足研究中大规模模拟的要求。另外建有等离子体线性装置“ZPED”（图7，相关老师：肖维文），可开展基础等离子体物理、等离子体与材料相互作用以及等离子体诊断等实验研究和教学。

图6：麒麟二号超级计算机

图7：ZPED线性等离子体装置

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（按姓氏拼音字母排序）

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马志为

仇志勇

盛正卯

武慧春

肖维文

肖湧

张威