物理学院

等离子体物理学科

作者: 时间:2018-12-04 点击数:

等离子体物理学科是一个与国家大科学工程紧密结合的、具有很强应用背景的学科,其处理的对象广泛,下至火焰、闪电,上至实验室聚变装置(如磁约束、惯性约束聚变装置)、太阳风、日冕都是其研究的对象。等离子体物理在国家的能源发展战略、空间研究与开发、以及在很多先进科学技术方面都占有重要的地位。

以聚变等离子体研究为例。国际热核聚变实验堆(ITER)计划是实现聚变能源利用的重要一步。这一计划要求我们探索、研究磁约束燃烧等离子体的新领域,描述等离子体复杂的集体动力学行为,在理论研究及数值计算方面对等离子体物理提出了全新的挑战、提供了广阔的发展空间。此外,跨学科领域合作已经成为聚变研究的趋势。等离子体理论及模拟专家在这一领域需要与材料物理、计算物理甚至应用数学专业展开广泛的合作。

另外,等离子体物理研究也是空间科学的前沿,是国内外很多空间开发计划的基础科学。等离子体推进技术是新一代卫星平台的主要动力支撑;材料的等离子体处理与加工是先进材料和电脑芯片生产的不可缺少的手段;在各种特殊条件下等离子体与电磁波的相互作用研究在国防、通信等领域都有着重要的应用。

等离子体物理学科是北航物理新增学科,目前已引进青年千人教授1人,助理教授1人。计划开展的研究方向包括磁约束聚变等离子体物理、空间与天体等离子体物理和计算等离子体物理。上述研究中的磁流体理论与计算是北航等离子体专业的重点发展方向。

近期科研成果简介

 

【1】托卡马克等离子体分形面(Separatrix)附近在从低约束向高约束模式变化时的磁流体行为。

【2】偶极场磁约束位形下的线性与非线性输运过程的全装置湍流模拟

【3】托卡马克装置芯部等离子体集体运动模式将大量注入粒子对流性地输入芯部的过程。

【4】托卡马克装置破裂缓解(DisruptionMitigation)的过程中注入的大量弹丸碎片对磁流体稳定性的影响(右),及其对磁场拓扑结构的改变(左)。

【5】托卡马克等离子体共震面附近在磁流体模式的影响下发生的非对称磁拓扑变化(左),及该模式对应的模结构(中、右)。

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