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宋鹏 研究员:激光惯性约束聚变数值模拟简介

本站小编 Free考研考试/2021-12-26


Academy of Mathematics and Systems Science, CAS
Colloquia & Seminars
Speaker: 宋鹏 研究员，北京应用物理与计算数学研究所
Inviter: 张硕 副研究员
Title:
 激光惯性约束聚变数值模拟简介
Time & Venue:
 2021.12.02 10:00-11:00 腾讯会议ID：765-549-047
Abstract:
 会议链接：https://meeting.tencent.com/dm/gps0REs9pjn1
随着人类的能源需求日益增长和化学能源的枯竭，新能源的开发 利用是人类文明发展的重要问题。核聚变能源有着能量密度大、原材 料丰富、环境污染小等优势，已成为最受重视的未来能源之一。实现 可控核聚变，将为人类提供丰富、经济、安全的能源。激光间接驱动 惯性约束聚变（ICF）是实现可控核聚变的重要途径之一，其基本思 想是：利用激光驱动器产生高能激光，激光束照射由高 Z 材料组成 的黑腔内壁，激光能量被黑腔内壁吸收后，腔壁升温、电离，同时辐 射出大量的 X 射线，利用这些 X 射线驱动内爆靶丸，压缩靶丸芯部 的核聚变燃料形成热斑，使其达到点火和自持燃料的条件，最终实现 能量增益。各核大国均在开展激光惯性约束聚变的研究，争取实现实 验室的可控核聚变点火（能量增益）。其中，美国耗资 35 亿美元历时 12 年于 2009 年在劳伦斯o利弗莫尔国家实验室建成的国家点火装置 （National Ignition Facility）是目前世界上最大的激光器，共有 192 束激光，最大输出能量 1.8 兆焦耳，其目标就是实现激光惯性约束聚 变点火。理论分析、数值模拟和实验是进行 ICF 研究的三种重要手 段。ICF 的极端条件下的多介质多物理过程耦合系统给数值模拟提出 了巨大的全方位的挑战，涵盖了双曲守恒律方程、抛物方程、麦克斯 韦方程等多种方程的数值算法、大型线性代数方程组的求解、强非线 性强刚性问题的计算、大规模并行计算程序的研制、以及大型并行计 算机的应用等数值模拟能力建设的多个方面，既有基础科学问题，又 有工程应用问题。近几年非常热门的深度学习等方法也在 ICF 研究 中开始发挥重要作用。

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