核物理与等离子体物理学科研究进展

1 理论物理 1．1 等离子体物理 深入开展了激光等离子体相互作用理论研究。为了模拟和研究激光与大尺度黑腔等离子体相互作用问题，分析了激光入射场、散射波场和离子声波的传播的耦合关系，考虑动力学效应，提出了描述自聚焦、受激散射非线性演化的耦合模型，完成流体程序的物理方案；研究了SRS时空演化机制，发现一些新物理现象；对超强激光与超高密度等离子体作用问题进行模拟，研究了高能电子、单能离子产生的新特征。     

用自洽的蒙特卡罗—流体结合模型模拟溅射过程

 采用自洽的蒙特卡罗－流体结合模型对溅射过程进行模拟,以了解等离子体粒子行为与溅射参数的关系。溅射过程包括气体放电和溅射原子传输。对于气体放电,蒙特卡罗部分模拟快电子和快气体原子,而流体部分则描述离子和慢电子。对于溅射原子传输,蒙特卡罗部分模拟溅射原子的碰撞过程,而流体部分则描述溅射原子的扩散和漂移。模拟的结果包括：等离子体粒子的密度和能量分布;不同电离机制对气体原子和溅射原子电离的贡献;不同等离子体粒子对阴极溅射碰撞的贡献;溅射原子的密度分布;溅射场和溅射粒子相对于入射离子能量和角度的分布;溅射原子经碰撞后在整个等离子体区的分布。     

平板靶X射线激光流体动力学方程的自相似解

从等离子体的流体动力学方程出发，导出了描述激光辐照平板靶条件下产生Ｘ射线激光物理过程的自相似方程。由于方程得到了不同等离子体参数Ｔｃ、Ｌ、ｎｅ等，这些参数地平板靶坶激光的实验设计提供了有参考价值的结果。并为快速定量地解释实验结果提供了一套完整的数学物理工具，使在实验中调整参数成为可能。     

球状闪电之谜

介绍了球状闪电的一般性质和研究价值，用等离子体物理理论描述了从普通闪电到球状闪电的物理过程，讨论了球状闪电的孤子模型和化学反应模型．     

离子推力器放电腔数值模拟

 为更好地理解放电腔内等离子体物理机制,对Kaufman型离子推力器放电腔进行了数值研究,其中初始电子采用粒子模拟的方法处理,二次电子和离子采用漂移-扩散流体近似描述。模拟结果与已有实验测量数据进行对比表明：所采用计算方法适用于放电腔内等离子体流动规律的数值研究;模拟得到的稳态下等离子体分布及变化规律与实验测量数据相吻合;磁场的设计对初始电子起到显著的约束作用,有效地提高了其与工质气体的电离碰撞几率;二次电子的精确描述还需在流体方程中耦合磁场效应。     

液相放电等离子体特性与激波特性的数值分析

以能量平衡方程为基础,采用不同的电导率唯象模型描述了液相放电等离子体圆柱形通道特性,得到了通道内半径、温度、电阻、电流和耗散能量随时间的变化关系,还给出了距离放电间隙中心一定距离处的冲击波压力变化,并与前人利用等离子体通道球状模型计算得到的结果进行了比较。结果表明:把等离子体通道看成球状和看成圆柱状在描述通道压力和通道半径时差异显著,而在描述其他物理特性时差别不大;三种电导率模型在描述等离子体通道物理特性时,变化趋势大体相同,而在描述激波特性时,电导率模型σ₂更符合实际;通过对比电学参数与压力参数的变化,就可以在实验中根据实验数据以及具体的研究问题进行模型的适用性选择。     

含杂质多离子成分等离子体中的碰撞鞘结构

采用流体模型，研究含杂质多离子成分等离了体的碰撞鞘，首衔导出描述碰撞鞘的非线性方程组，然后采用数值方法研究鞘宽和离子注入能量与等离子体参数的信赖关系，结果表明，碰撞率及杂质（尘埃）密度对鞘宽和离子注入能量有显著影响。     

超高速碰撞喷出物气化与等离子体形成的物理机制

 为了了解超高速碰撞产生等离子体的物理机制,采用理论方法对超高速碰撞LY12铝靶各物理过程的能量分配进行了分析,涉及到熔化相变、气化相变及等离子体形成过程的能量消耗。揭示了碰撞喷出物形成过程中各物理阶段对气化、等离子体形成的影响因素,包括碰撞的附加热机制、材料碰撞后等离子体羽的形成及等离子体羽膨胀的物理机制,并给出了模型描述。     

反场构形磁化等离子体的一种解析平衡模型

反场构形（FRC）预加热磁化等离子体是磁化靶聚变（MTF）中等离子体靶的主要形成方法之一。为了从物理机理及物理本质上更好地理解反场构形磁化等离子体的平衡状态,依据FRC等离子体的经典刚性转子（RR）模型,通过对平衡状态的解析求解,获得了等离子体各主要参数在平衡状态下的分布函数,并与标准二维磁流体力学（MHD）的数值模拟结果进行对比分析,在此基础上讨论了RR模型参数对平衡状态分布函数的影响。结果表明,在FRC等离子体分界线内部,RR解析模型可以较好地描述等离子体状态分布。     

五维地震油气识别方法*

五维地震流体识别,即利用五维地震资料对复杂储层含流体特征进行识别和描述,为业内研究的前沿和重要难题。该文首先从岩石物理机制出发,研究了含流体各向异性储层参数与物性参数的关系,构建了高敏感参数的各向异性因子f^ani,并验证了该流体因子的合理性以及实用性。其次,利用各向异性反演算法尽可能地挖掘五维地震数据中丰富的方位各向异性信息,反演得到用来表征地下流体的各向异性因子,实了现五维地震流体识别。实际应用结果表明,基于新的各向异性因子及各向异性反演算法能够稳定可靠地从五维地震数据中获取储层流体特征,为五维地震流体识别提供了一套新的理论方法。     

TETB过渡阶段的运行分析

本文对托卡马克工程试验混合堆(简称TETB)过渡阶段的电流驱动、辅助加热和加料,以及等离子体物理参数随时间的变化进行了理论分析和研究,建立了描述该过程的物理模型。分别在Neo-Alcator定标和ASDEX-H模定标下进行了数值计算和分析,获得了一些重要结果。     

超热电子在稠密等离子体中输运的混合粒子模拟方法

相对论激光等离子体相互作用以及所产生的带电粒子束在高密度等离子体中的输运行为非常重要.该物理问题的数值模拟研究仍面临技术挑战.本文介绍一种粒子/流体混合模拟方法.该方法中超热电子采用动力学方法描述,背景冷的稠密等离子体采用简化的流体方程描述,适合于超热电子密度远小于背景电子密度,超热电子能量远大于背景电子温度.我们的三维并行混合模拟程序HEETS的模拟结果表明：背景材料的电离和电阻率模型至关重要,将严重影响高能电子输运过程的模拟.     

ECR等离子体源中基本参数的数值模拟

采用混合模型求了ＥＣＲ等离子体的各种物理参量着重了中性气压、微波功率对等离子体参数以及离子能量和方向角分布的影响，并讨论了与之相关的均匀性、方向性等物理问题。     

等离子体断路开关导通过程的2维雪耙模型模拟

等离子体断路开关的物理过程和导通机制非常复杂，其结构参数、驱动电流波形、注入等离子体密度等因素均对其导通的物理机制有影响，产生不同的物理现象。     

用B2程序模拟HL-2A装置附着状态等离子体

用大型边缘多流体二维等离子体输运数值模拟程序B2模拟了HL-2A装置外偏滤器以及与之相连的刮削层内的等离子体。在不同的中心密度运行区，纯氢放电的HL-2A偏滤器可以形成不同的再循环运行模式，即线性或高再循环模式。通过控制模拟刮削层与芯部等离子体交界面处的等离子体参数，可实现对HL-2A装置再循环模式的控制。     

大气压脉冲调制射频氩气放电等离子体特性的数值研究

基于等离子体流体理论,建立了大气压脉冲调制射频氩气放电的一维流体模型。通过数值模拟的方 法研究了放电参数(放电电极间距、射频频率)对氩等离子体特性的影响。研究结果表明：当电压固定时,随着电 极间距的增加,等离子体区逐渐增大,最大电子密度也增加,在 0.20cm 达到最大值后略有降低;放电电流密度 与输入功率密度随着电极间距的增加而增加;鞘层区电子温度随着电极间距的增加而降低;在脉冲开启前期,等 离子体区电子温度随着电极间距的增加而增加,但当脉冲开启后期,电极间距对等离子体区电子温度影响较小。 不同射频频率下最大电子密度随电极间隙的增加而减小,也具有一个最优值。      

强流重离子束驱动的高能量密度物理研究进展

强流高能离子束可以准等容加热任何高密度样品,制备出尺度大、状态均匀、内部无冲击波的高能量密度物质,为实验室研究高能量密度物理提供了一种独特的新手段。介绍了国内外典型的强流重离子加速器装置及其与高能量密度物理相关的关键参数设计和研究规划;展示了基于粒子和流体模拟的离子束驱动高能量密度物质产生和状态演化规律进展;介绍了一套兼具高时空分辨和高穿透力的高能电子成像诊断技术;分析了中低能区离子束与等离子体相互作用过程中的碰撞和电荷交换微观机制,以及激光加速超短超强离子束在等离子体中的非线性输运和欧姆能损机制。     

核物理与等离子体物理学科研究进展

1脉冲功率技术及加速器物理 利用雪耙模型，对一个典型的微秒级导通时间等离子体断路开关物理过程进行了模拟计算，分析研究了导通物理机制和雪耙阵面的运动过程，获得了具有指导意义的数据和结果。在国内首次研制成功导通电流可达100kA的微秒导通时间等离子体断路开关，开展了等离子体枪与主回路之间的触发延时、等离子体枪数目及其工作电压对开关性能的影响规律实验研究，获得的典型数据和结果对开关的应用及等离子体源参数优化具有重要意义。     

氢中性束在等离子体中透射情况的分析与计算

阐述了中性束加热等离子体的物理过程，并利用基于不同物理模型（考虑和未考虑束－等离子体碰撞多级过程）的两种计算方法，对中性在等离子体中的透射衰减情况进行了计算，分析和比较，给出了在束在等离子体中的衰减与束能量，等离了体参数及杂质情况的关系及ＨＬ－１Ｍ等离了体典型参数下的计算结果，两种计算结果表明，中性不在等离子体中的穿透系数均随中性束能量Ｅ０的提高而增大，随等离子体密度ｎｃ的增高而减少，并表明在ｎｃ     

用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程

等离子体的辐射不透明度和状态方程是工程物理中的重要参数，这些物理参数取决于等离子体内大量离子的统计行为。由于高温稠密等离子体内的离子类型多达百万，一般只能用平均原子模型进行模拟。当计算轻元素稀薄等离子体原子结构时，平均原子结果与实验有一定的偏差，而此时等离子体内离子类型数目有限，正是细致组态模型适用的情况。标准的Saha方程需要孤立离子的能级，计算孤立离子结构的程序很多。当然，这些离子能级还可从实验获得。但是，标准的Saha方程使用的能级不含等离子体背景效应，能级数会发散。为了消除该缺陷，Saha方程中引进了等离子体背景修正。