从理论物理到工程物理--于敏先生的学术生涯与杰出贡献

核武器的成功研制是新中国成立以来取得的最重大的成就之一，它深刻地影响着当今世界的政治格局，对巩固我国的大国地位和提升中国在国际上的影响力起着至关重要的作用。核武器过去是、现在是、将来仍然是我国国家安全的重要基石。中国核武器发展的辉煌历程是成千上万科技工作者无私奉献的集体成就，然而谁也无法否认杰出科学家在武器物理关键技术突破中所发挥的重要引领作用。于敏先生就是我国从事核武器事业的璀璨科学家群体中最为突出的代表之一，是我国核武器研究与国防高科技发展中的主要组织者、领导者和技术核心，他为我国核武器事业作出了不可磨灭的历史性贡献，当之无愧是中国最杰出的物理大师之一。     

激光惯性约束聚变中光学汤姆逊散射研究进展

当前，激光惯性约束聚变在越来越接近点火的极端能量密度条件下，实验与模拟的偏离逐渐增大，一个关键原因是缺乏对黑腔等离子体状态及其影响黑腔能量学和内爆对称性的细致研究和判断。光学汤姆逊散射主动式、诊断精确、参数完备的优点，使之成为激光惯性约束聚变黑腔等离子体状态参数精密诊断的标准方法。中国面向激光惯性约束聚变研究的光学汤姆逊散射实验技术的发展与神光系列激光装置的建设和在其上开展的物理实验紧密相关。近年来，四倍频汤姆逊散射实验技术在神光III原型和100 kJ激光装置上相继建立，部分实验结果不仅加深了对激光惯性约束聚变靶物理的认识，还反映了实验条件对汤姆逊散射诊断的影响，促进了实验技术的精密化发展。在未来，还需要进一步发展多支路汤姆逊散射、五倍频汤姆逊散射和超热相干汤姆逊散射等新技术，面向点火黑腔条件，大幅提升激光等离子体状态参数的诊断精度，开展新物理机制的探索和研究，在激光惯性约束聚变和其他高能量密度物理科学领域发挥更重要的作用。     

过电离等离子体复合升温和绝热膨胀

给出了类H—C离3d5/2-2p3/2跃迁复合机制产生X光激光的电子密度-电子温度增益目标区域，研究了电离转复合处等离子体特征、复合阶段电子密度变化规律及影响电子温度的两个主要因素：作功冷却与复合升温，并给出了这两个因素的近似表达式．     

影响产生均匀等离子体状态的几个因素

 用数值模拟方法研究利用辐射加热来产生均匀等离子体状态,它可被用来测量元素的辐射不透明度,校验辐射不透明度理论。研究了在辐射加热铁的“三明治”型靶时影响生成均匀等离子体状态的几个重要因素（样品厚度、CH膜厚度和辐射源）所起的作用，研究发现，当铁等离子体通过热传导达到均匀状态时，其尺度必须与此时的传热距离相当，从而定出铁样品的厚度；低Z介质CH膜对铁等离子体有明显的箍束作用，调整CH膜的厚度可以调节所产生的等离子体状态；调整不同方向上的CH膜厚度，可以控制铁等离子体的膨胀方向，使它尽可能地达到一维膨胀，使得反推出的等离子体密度可以更加准确；样品的种类、厚度以及外面的低Z介质厚度决定了在某时刻能获得的等离子体状态，以及为产生此等离子体状态所需的最低辐射能。     

类锂铝复合机制产生X光激光的等离子体状态

本文从速率方程出发,讨论了类锂铝复合等离子体的激发态结构,衰减常数,反转率和小信号增益等表征介质增益特性的物理量以及它们随电子温度,电子密度和光子逃逸几率的变化。找到了进行类锂铝离子通过复合机制产生X光激光设计应创造的等离子体状态目标区域。还讨论了这些物理量随原子序数变化的定标律。     

铝丝阵Z箍缩辐射产生机理初步研究

利用一维非平衡辐射磁流体力学程序研究了铝丝阵内爆过程中的能量转化规律和辐射产生机理.细致讨论了Z箍缩过程中脉冲功率驱动器电磁能馈入等离子体,等离子体动能转化为内能以及通过一系列原子过程电子内能转化为X射线辐射的能量转化机理.结合离子布居信息深入分析了Z箍缩过程中的辐射产生机理.结果表明,在内爆压缩阶段,电离和激发过程占优,线辐射占据总辐射的绝大部分.在滞止时,离子大都处于裸核离化度,连续谱辐射达到峰值.在滞止附近,线辐射出现两个峰值.在膨胀过程中,光电复合过程优于三体复合,线辐射占总辐射的份额逐渐下降.     

关于ICF辐射传输计算群参数平均方法的讨论

讨论基于辐射等效温度和基于电子温度的两种群参数平均方法,给出结论:基于电子温度的Rosseland方法优于基于辐射等效温度的平均方法,并有数值例子验证.     

高温热辐射输运模拟的蒙特卡罗全局降方差方法

针对隐式蒙特卡罗方法模拟高温热辐射输运问题时存在的“辐射强度计算误差时间空间分布严重不均匀”现象,通过理论分析和数值模拟手段,找到决定误差大小的主要因素为“网格内的辐射径迹长度记录数”.据此提出“隐式蒙特卡罗全局降方差方法”并推导相应的计算公式.该方法主要包含如下3个关键技术:1)针对辐射输运蒙特卡罗模拟的自适应动态分配源粒子方法; 2)与自适应动态分配源粒子相匹配的动态权窗设计技术及粒子权无偏估计算法; 3)辐射强度的解析估计降方差方法.针对这3个关键技术,设计蒙特卡罗数值模拟方案,编写相应的数值模拟程序模块.典型辐射输运问题模拟结果显示:隐式蒙特卡罗全局降方差方法能够使网格辐射强度计算误差在整个时空范围内分布相对比较均匀,最大误差可控,计算效率提升10倍左右.新方法在激光惯性约束聚变的黑腔辐射输运模拟应用中取得了显著效果.     

辐射烧蚀铝箔数值模拟研究

 利用一维多群辐射输运程序RDMG数值模拟神光II条件下辐射烧蚀铝箔的实验研究,详细描述了X光在铝箔中的辐射输运过程,清楚地显示了辐射热波在铝箔中的传播,给出铝等离子体温度密度的时空分布、铝箔背面出射的X光能谱及出射X光各能区能流随时间的变化,分析出射X光的能区对测量结果的影响,对神光II条件下辐射烧蚀铝箔的厚度范围进行初步的探讨。数值结果与实验结果相吻合。     

神光III主机上球腔辐射场实验的三维数值模拟与分析

2015年在神光Ⅲ激光装置上开展了两孔球腔物理实验.利用三维隐式蒙特卡罗数值模拟程序模拟两孔球腔中的辐射输运问题,研究辐射场分布及其动态演化过程.数值模拟结果大多数与实验结果符合较好,但局部位置存在明显差异.分析了产生差异的可能原因,提出解决措施及未来发展方向.综合数值模拟结果及其与实验结果的对比可知,三维隐式蒙特卡罗数值模拟程序具备较好的黑腔三维辐射输运数值模拟能力.