科技日?qǐng)?bào)記者 吳長鋒
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校科研團(tuán)隊(duì)在新一代神威超級(jí)計(jì)算機(jī)上首次實(shí)現(xiàn)EAST（先進(jìn)實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)托卡馬克）和CFETR（中國聚變工程試驗(yàn)堆）“聚變堆全裝置動(dòng)理學(xué)等離子體演化模擬”，這是該校首次作為第一完成單位入圍被稱為“超算領(lǐng)域諾貝爾獎(jiǎng)”的戈登?貝爾獎(jiǎng)。
聚變能具有燃料豐富、清潔、安全性高、能量密度大等突出優(yōu)點(diǎn)，是解決未來能源問題最有希望的途徑，被認(rèn)為是人類的終極能源。
目前，在受控聚變領(lǐng)域最主流的托卡馬克裝置中，由于中心等離子體溫度需要達(dá)到一億度以上，而外部約束超導(dǎo)磁體則需要在接近絕對(duì)零度的環(huán)境中，超高的溫度與壓強(qiáng)梯度會(huì)驅(qū)動(dòng)各種等離子體中的不穩(wěn)定性從而破壞約束。如何更精確地模擬磁約束等離子體長時(shí)間演化以便設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)而約束性能更好的托卡馬克裝置一直是一個(gè)難點(diǎn)。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，是中國核聚變研究的重要基地。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)是國家磁約束聚變堆總體設(shè)計(jì)組的依托單位，成立了磁約束聚變堆設(shè)計(jì)研究中心，協(xié)同全國相關(guān)單位進(jìn)行中國聚變工程試驗(yàn)堆工程概念設(shè)計(jì)。該校與中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院合作，自主設(shè)計(jì)了等離子體帶電粒子-電磁場(chǎng)系統(tǒng)的大規(guī)模保結(jié)構(gòu)動(dòng)理學(xué)數(shù)值模擬軟件；通過在算法、軟件棧和自動(dòng)向量化等方面進(jìn)行一系列關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，在新一代神威超級(jí)計(jì)算機(jī)首次對(duì)EAST和CFETR全裝置等離子體演化實(shí)現(xiàn)最大規(guī)模的長時(shí)間高保真模擬。
未來，隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)算力達(dá)到10E級(jí)，模擬分辨率將進(jìn)一步提升，并可將研究擴(kuò)展到更強(qiáng)磁場(chǎng)的托卡馬克等離子體，探索強(qiáng)磁場(chǎng)中反常輸運(yùn)、不穩(wěn)定性等重要問題，研究燃燒等離子體科學(xué)中以前無法解決的新問題，描述等離子體放電從啟動(dòng)到終止的整個(gè)演化過程。
這項(xiàng)成果由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)肖建元副研究員課題組與安虹教授課題組聯(lián)合攻關(guān)，在中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所、中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院、國家超級(jí)計(jì)算無錫中心、北京大學(xué)和鄭州大學(xué)相關(guān)研究人員的緊密配合下完成。戈登?貝爾獎(jiǎng)是國際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高學(xué)術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)，由美國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)評(píng)選和頒發(fā)。今年，我國共有3項(xiàng)超算應(yīng)用入圍戈登?貝爾獎(jiǎng)。
（中國科大供圖）
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