近日，美国普林斯顿等离子体物理实验室的研究科学家刘昌及其团队，在《物理评论快报》上发表了一项研究成果。该研究在美国能源部橡树岭国家实验室的Summit超级计算机上进行模拟，针对国际核聚变工厂ITER中的托卡马克装置内失控电子问题提出了潜在解决方案。
托卡马克装置通过磁场限制高温等离子体以实现核聚变。在聚变过程中，偶尔的温度下降可能引发逃逸电子的集中爆发，这些高能电子对反应堆面向等离子体的表面构成威胁。
刘昌团队利用Summit的强大计算能力，模拟了托卡马克中与失控电子相关的物理现象，特别是阿尔文波的作用。模拟结果显示，阿尔文波可以散射失控电子，防止其集中形成光束，从而避免潜在破坏。这一发现与D-III国家聚变设施的实验结果相符。
刘昌比喻道：“这就像清除山坡积雪以防雪崩，阿尔文波使电子在加速前分散，避免了威胁。”团队计划进一步将其他场景纳入模型，并利用Frontier超级计算机进行更精确的模拟。Frontier是Summit的后继机器，位于橡树岭领导力计算中心。
该研究得到了美国能源部科学办公室的支持，橡树岭领导力计算中心和D-III-D国家聚变设施是该项目的用户设施。刘昌表示，希望该工作能为ITER提供解决方案，引领清洁核能走向未来。
