三维磁流体程序助力“人造太阳”稳态运行

科学网快讯(通讯员张平原)王正中的大连理工大学研究小组最近利用自主开发的三维磁流体程序在磁约束受控核聚变研究方面取得了重要进展，为理解实验现象、预测和控制核聚变不稳定性提供了重要的理论依据。相关结果发表在《核聚变》杂志上，这是我国在该杂志上发表的第一篇封面文章。

"磁约束聚变装置，俗称‘人造太阳’，可以用来产生取之不尽的清洁能源。"王正中说，“人造太阳”的稳定运行是实现磁约束热核聚变的前提，而磁流体的不稳定性限制了高温等离子体在数亿摄氏度下约束水平的提高，这将导致高温等离子体在严重情况下约束的破裂，直接影响“人造太阳”的安全稳定运行。

该研究团队针对磁约束热核聚变等离子体中的磁流体动力学不稳定性，自主开发了大型三维磁流体动力学程序，并结合国内外核聚变装置的实验条件，在磁流体动力学不稳定性领域开展了一系列研究。通过大规模计算机模拟，针对先进核聚变实验方案中的反磁剪切构型，课题组对新经典撕裂模的不稳定性进行了模拟研究，发现了非线性新经典撕裂模被触发时的快速爆炸现象。研究结果可以准确预测共振表面和磁岛向磁轴移动的物理过程，并系统解释相关的物理机制。理论和仿真结果对解释核聚变实验现象、预测和控制磁流体不稳定性等具有重要意义。

据了解，核裂变反应用于目前运行的核反应堆。与核裂变相比，核聚变有两个优势:地球拥有巨大的原材料储备，并且不存在放射性核污染问题。因此，世界七个国家和地区(中国、欧洲、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度)形成了最大的国际多边科研合作项目之一——国际热核聚变实验堆计划。