聚變能的產(chǎn)生利用在高溫等離子體內(nèi)發(fā)生的聚變反應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)聚變能的產(chǎn)生，我們利用環(huán)形配置將等離子體限制在磁場(chǎng)中。與提高等離子體核心區(qū)域的溫度和密度一起，還必須控制圍繞等離子體的邊緣區(qū)域中的等離子體。在受限等離子體的邊緣區(qū)域出現(xiàn)等離子體斑點(diǎn)。因?yàn)檫@種等離子體斑塊在限制容器壁的方向上移動(dòng)，所以擔(dān)心等離子體將與壁接觸并且等離子體溫度將下降。為了控制這種類型的血漿斑點(diǎn)，精確地理解和預(yù)測(cè)斑塊的運(yùn)動(dòng)是未來聚變能量實(shí)現(xiàn)的重要課題之一。為了詳細(xì)研究血漿斑點(diǎn)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，計(jì)算模擬是必要的。有幾種方法可以模擬帶電的粒子(離子和電子)的聚集。最準(zhǔn)確的方法是計(jì)算構(gòu)成等離子體的每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)并計(jì)算由此產(chǎn)生的電場(chǎng)。為了準(zhǔn)確地理解血漿斑點(diǎn)的行為，需要從微觀水平(粒子水平)進(jìn)行模擬。然而，執(zhí)行這樣的模擬非常困難，因?yàn)樾枰罅康挠?jì)算。有幾種方法可以模擬帶電的粒子(離子和電子)的聚集。最準(zhǔn)確的方法是計(jì)算構(gòu)成等離子體的每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)并計(jì)算由此產(chǎn)生的電場(chǎng)。為了準(zhǔn)確地理解血漿斑點(diǎn)的行為，需要從微觀水平(粒子水平)進(jìn)行模擬。然而，執(zhí)行這樣的模擬非常困難，因?yàn)樾枰罅康挠?jì)算。有幾種方法可以模擬帶電的粒子(離子和電子)的聚集。最準(zhǔn)確的方法是計(jì)算構(gòu)成等離子體的每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)并計(jì)算由此產(chǎn)生的電場(chǎng)。為了準(zhǔn)確地理解血漿斑點(diǎn)的行為，需要從微觀水平(粒子水平)進(jìn)行模擬。然而，執(zhí)行這樣的模擬非常困難，因?yàn)樾枰罅康挠?jì)算。

研究結(jié)果

國(guó)立融合科學(xué)研究所的Hiroki Hasegawa博士和Seiji Ishiguro博士使用NIFS等離子體模擬器超級(jí)計(jì)算機(jī)成功地在世界上首次成功地對(duì)“邊緣區(qū)域”中的血漿斑點(diǎn)進(jìn)行了微觀模擬。等離子體。等離子模擬器作為專用于等離子和聚變科學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，在世界上具有最大的容量。在這里，除了利用等離子體模擬器的容量重新開發(fā)計(jì)算程序之外，他們還能夠計(jì)算10億個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)計(jì)算相同尺寸的等離子體時(shí)，與迄今為止用于計(jì)算斑點(diǎn)粒子的方法相比，計(jì)算次數(shù)超過10,000，就好像它們是單位一樣。

根據(jù)該模擬，精細(xì)的分析結(jié)合了由粒子和電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)相互提供的影響，這在迄今為止使用的方法中是不可能的。此外，在我們從粒子水平追求弦狀等離子體斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，我們能夠澄清等離子體內(nèi)的粒子運(yùn)動(dòng)的微觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)和溫度分布。通過理解這種類型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以研究?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)血漿斑塊運(yùn)動(dòng)的影響。此外，我們澄清了血漿斑塊攜帶雜質(zhì)的情況。

這些研究結(jié)果以及對(duì)血漿斑點(diǎn)行為的極大理解，大大提高了預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。這些研究成果于2016年10月17日至22日在日本京都舉行的第26屆國(guó)際原子能協(xié)會(huì)(IAEA)聚變能會(huì)議上報(bào)告。結(jié)果也得到了高度評(píng)??價(jià)，后來作為特邀演講在30日舉行。 2016年11月29日至12月2日在日本仙臺(tái)舉行的日本等離子體與核聚變研究學(xué)會(huì)第三次年會(huì)，研究成果也引起了廣泛關(guān)注。

詞匯

1.從微觀層面進(jìn)行模擬

通過基于流體模型的模擬，我們可以理解等離子體作為一個(gè)整體，我們可以通過少量計(jì)算了解等離子體的一般行為。但是，我們無法復(fù)制由等離子體粒子運(yùn)動(dòng)引起的現(xiàn)象。從包含等離子體的所有單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)和用于計(jì)算由這些粒子產(chǎn)生的電場(chǎng)的方法(從微觀水平模擬)，我們可以追蹤等離子體的一般行為。將其與以下內(nèi)容進(jìn)行比較。我們構(gòu)建了一個(gè)模擬模型，其中我們遵循了10億人口國(guó)家中每個(gè)公民的所有貨幣交易。然后我們就可以掌握全國(guó)各地的資金流動(dòng)情況。但是，需要進(jìn)行大量的計(jì)算。

2.雜質(zhì)

在邊緣區(qū)域中，由于各種原因產(chǎn)生雜質(zhì)(除了諸如碳，氧，鐵等的氫之外)，并且當(dāng)雜質(zhì)進(jìn)入核等離子體時(shí)，出現(xiàn)等離子體溫度下降的問題。了解這些雜質(zhì)的行為并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)它們的行為也是實(shí)現(xiàn)聚變能量的重要問題之一。

3.速度分布

由氣體如空氣和等離子體組成的顆粒在飛行時(shí)具有不同的速度。描繪水平軸上的粒子速度和垂直軸上該速度下的粒子數(shù)顯示速度分布。速度分布的寬度代表溫度。這表明寬度越寬，溫度越高。